JPH05503634A - cDNAからRNAウイルスを産生する方法 - Google Patents
cDNAからRNAウイルスを産生する方法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】
cDNAからRNAウィルスを産生ずる方法発明の背景
本明細書の全体にわたって、多様な参考文献が括弧内に、あるいは括弧内のアラ
ビア数字で引用されている。アラビア数字で引用された参考文献の完全な文献目
録は、請求の範囲の直前の、明細書の最後に示しである。これらの文献全体の開
示はここに参考として本明細書に含め、本発明が含む技術の記述をより完全に説
明するものである。
ピコルナウィルス科に属するヒトエントロウィルスは、一本鎖プラス鎖RNAゲ
ノムを特徴とする。このウィルス科のメンバーとしては、ポリオウィルス、エコ
ーウィルス、コクサラキーウィルス、およびライノウィルスが含まれる。これら
のウイ゛ルスのなかで、ポリオウィルスが最も詳細に研究されている。
ポリオウィルスは、中枢神経系の麻痺性疾叡であるポリオ(を軸性小児麻痺)を
引き起こすウィルスであることが知られている。このウィルスは3つの安定な血
清型−1,2,および3が存在することが知られている。25年以上、この疾患
はサビン(Sabin)経口弱毒性生ワクチンおよびソーク(Sal、k)不活
化ウィルスワクチンの使用によって抑えられてきた。サビンワクチンは各血清型
の弱毒性ウィルスから成り、そのいずれも疾患を引き起こすことはできない。ワ
クチンを作成するのに用いた株は、サル組織で3種の各野生型株をin viv
oおよびin vitroでの広範な継代によって作られた。経口投与では、サ
ビンワクチンに含まれる生きたウィルスが腸で増殖し、それによって全身性およ
び局部免疫を誘導する。不活化されたウィルス(ソーク)ワクチンは、筋肉内に
投与されるものであり、全身性免疫を誘導する。
サビンワクチンは安全でポリオに対する効果的な予防法であると考えられている
が、少数の受容者はワクチンに関連した疾患にかかった。
弱毒化と復帰の分子的基礎を理解する努力を行う過程において、3種の弱毒性株
およびその野生型祖先に対応するcDNAのヌクレオチド配列の比較が行われた
(A。
ノモト他、“弱毒性サビン1株ゲノムの完全なヌクレオチド配列”、Proc、
Natl、 、Acad、 Sci じSA、79、pp、 5793−97
(19g2):Gスタンウェイ(Stanway)他、“神経劇毒性および弱毒
性3型ポリオウイルスの外殻タンパク質vP1をコードするゲノム領域の核酸配
列”、Eur、 J、 Bioches、135.l)p、529−33(19
83):G、スタンウェイ他、“神経劇毒性ポリオウィルスP3/レオン/37
およびその弱毒性サビンワクチン誘導株P3/レオン/12abのゲノムの完全
なヌクレオチド配列の比較”、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、
USA、79、pp、 1539−43(1984) ;およびHトヨダ他、
“ポリオウィルスの3種すべての血清型のゲノムの完全なヌクレオチド配列”、
J、 1lo1. Biol、 、 174 pp、 561−51115(1
984))。それぞれの野生型祖先とそれから得られた弱毒性株のヌクレオチド
配列で見いだされた相違点がさらに解析され、弱毒化という現象との関連が決定
された。
たとえば血清型3では、弱毒性株は野生型株と、10個の点変異のみが異なって
いた(Gスタンウェイ他、(1984)、前出)。これらの相違点の中で、ヌク
レオチド472位と2034位における変異のみか弱毒化に強く関与していると
考えられている(D、 M、 A。
エバンス(lvans)他、“サビン3型ポリオウィルスゲノムの非コード領域
における単一のヌクレオチド変異と関連している神経劇毒性の増加”、5atu
re、 314. pp、 54g−50(1985) ;G、 D、ウニスト
ロツブ(Westrop)他、“セビン3型経ロポリオウィルスワクチンの弱毒
性の遺伝学的基礎″、J、 Virol、 、 63. pp、 1338−4
4(1989))。
弱毒化にリンクしているヌクレオチドの同定に先立ち、ウィルスRNA鋳型から
合成されたcDNA(“RN^ウィルスcDNA” )を哺乳類細胞にトランス
フェクションしたのちに生育可能なポリオウィルスを産生ずるのに使用できるこ
とが示された(V、 R。
ラカニエロ(Racanjello)他、“クローニングされたポリオウィルス
相補DNAは哺乳類細胞に感染性を持ツー、5cience、 214. pp
、 916−19(1981))。このような観察により、遺伝子工学技術によ
って改良したポリオワクチンを産生ずる可能性が生じた。これは、ウィルスの構
造的および機能的な統合性を維持しながら、野生型ヌクレオチドへの復帰を最小
にするように、重要なヌクレオチドの周辺のcDNAを変異させることによって
達成された。
RN^ウィルスcDNAを生育可能なウィルスの産生に使用できるという発見に
もがかわらず、これらのcDNAが野生型あるいはワクチンウィルスに存在する
ウィルス性RN^の正確なニビーであることは証明されていなかった。さらに、
どのヌクレオチドか弱毒化に寄与しているかを決定するためにcDN^配列を使
用したことにより、1力所以上の重要な部位を見落とすことになった可能性もあ
る。これは、cDNAを作成するために用いられた過程、すなわち逆転写が誤り
を生じやすいためである(I。
組パーマ(Verma)、”逆転写酵素’、The Enzymes、 Vol
、 14. P、 D、ボイヤ(Bayer)!IJI、アカデミツク・プレス
、ニュー・ヨーク、pp、 87−104(1981))。
したがって、ワクチンウィルスRNAに完全に相補的なRN^ウィルスcDNA
産生の必要性がまだ残されている。さらに、これらのcDNAが最終的にポリオ
ワクチンなどのワクチンを産生ずるために使用されると、不正確なRNAウィル
スcDN^の使用により弱毒性が低下する可能性もある。
ポリオウィルスのゲノムは、約7500ヌクレオチドの一本鎖ブラス鎖RNA分
子である。ポリオウィルスに関して、一本QRN^の複製に関連した読み誤りの
頻度は、二本鎖DNAと比較した場合、顕著に高い(3)。この遺伝的性質によ
り、オリジナルのサビン(SO)株を含むすべてのポリオウィルスの調製物は遺
伝型に関して均質ではないと考えなければならない。
培養条件(すなわち、1度、細胞基質)、および加えたウィルスの均質性が、ポ
リオウィルス試料の増幅の際にどの遺伝子型が優勢になるかに影響するようであ
る。
したがって、opvの生産を規制する機関(すなわちFD^およびV!110)
がシードの生産法およびワクチン中で典型的なシードの継代レベルに関して厳し
いガイドラインを課しているのも驚くべきことではない(22,26)。これら
の規制は、弱毒性が低い変異株の選択および増幅を最小にするための努力の一環
として実行された。
サビン3型株の弱毒性表現型は、1型および2型ワクチン株よりも遺伝学的に不
安定であることはよ(報告されている(4.7.11)。過去には、新しく製造
したシード(R2O)は、抽出された感染性RN^によってオナガザル腎臓細胞
単層に生じたプラークを選択することにより、オリジナルのセビつ3型ウィルス
を得た(19)。単離したウィルスは、連続継代において40,3℃での増殖に
対する感受性の安定性が増していること(ratマーカー)と、サルでの弱毒性
が増していることを指標に選択した。37℃以上の温度での増殖感受性(rct
マーカー)は、ワクチン株の貫を分析するためのin vitro生物学的試験
として現在も用いられる(13)。
コハラ他の報告(9)は、感染性cDN^クローンをサビン1型ンードの均一性
と質を保持するために使用し得ることを提案している。同様な手法を弱毒性3型
株にも適用することも可能だと考えられる。最近まで、文献にはヌクレオチドの
α1が異なる2種類のサビン3型株cDN^が報告されていた(17.21)。
これらの配列の相違は、CDN^クローンを作成するために実際のワクチンウィ
ルスではなく、サビン3型の継代誘導物およびクローン性単離物を用いた二とに
よると考えられる。
発明の概略
本発明は、ヒトなどの対象を免疫するのに有用なワクチンも与えるものであり、
ここでワクチンは、ウィルスをコードする組み換え核酸配列で適当な宿主細胞を
形質転換することによって産生される、効果的な量のRNAウィルスを含む、ま
た、対象を免疫するのに効果的な、このように産生されたウィルスを単離するこ
とを提供する。
本発明により、感染性ポリオウィルスに対して、ヒトなどの対象を免疫する方法
もさらに含み、ここにおいて該方法は上記の適当量のワクチンを対象に投与する
ことを含む。
図面の簡単な説明
第1図はセファロースCL−4Bカラムを通した、ポリオウィルス3型株から合
成したcDNA東−鎖のクロマトグラフィーのプロフィールを示している。
WC2図はP3/サビンゲノムにマツプされたcDNAクローンを示す。
東3図は部分的cDNAから本発明による一本鎖全長P3/サビンcDNAを合
成するためのストラテジーを示している。
箪4図(パネルAおよびB)、および第5図はともに、P3/サビンcDNAを
ミュータジェナイズするストラテジーおよび、本発明の真の全長P3/サビンc
DN^を構築するためのストラテジーを示している。
第4図、パネルCは以下のものを示している。第6図に示されたpLED3の配
列、A−には、pVi!318の完全な解析により演縫されたものであり、pV
R31gの構築に用いられた同じサブクローン(pLL−271)由来の5ac
I/BindlII断片を交換することによって2493位を変換した。しかし
、cDNA全長の配列の確認のためにプラスミドpLED3の塩基配列決定を行
ったところ、ウィルスゲノムで通f6個のAが連続している部分(4133−4
138位)に、さらに−A′(アデノンン)が挿入されていることが明らかにな
った。誤った“八゛はサブクローンpLL3−2711:も見いだされた。pL
L3−271およびpBr318から、この部位に正しい数の^を含むpLED
3.2を作成した。
正しい数の^を持つpLED3を再構築するために、上で用いたpLL−271
由来の5acr/ElindIII断片をバクテリオファージM13にクローニ
ングし、オリゴヌクレオチドによる欠失ミュータジェネンスを行った。この目的
のために、ヌクレオチド4121−4150の範囲のオリゴヌクレオチドを合成
した。オリゴヌクレオチドの配列は次のものであル: 5’−CGCCTCAG
TAAATTTTTTCAACCAACTATC−3’。
ミュータジェネシスはゴ7−GEN in V1irOミュータジエネンスキッ
ト”(ユナイテッド・ステー7・バイオケミカル社、クリーブランド、オハイオ
州)を用いて行い、製造元の指示に従ワた。ミュータジエネシスを行ったインサ
ートをCB2と呼び、塩基配列決定により、4133−4138位に6個のAを
、2493位にCを持つことが示された。CB2の5acI/BindI11断
片を、もとのpLED3の構築に使用したpvR31gの5acl/HindI
rI部分消化断片に連結することにより、正しい全長構造を作成した。この連結
産物をpLED3.2と呼ぶ。pLED3.2の完全なcDN^塩基配列は、第
6図の^−にの配列と一致することが確認された。
第6図、パネルAからKは、本発明の真の3型ポリオウィルスワクチン株cDN
^のヌクレオチド配列を示している。
第7図、パネルAは、全長LED cDNAおよびT7 RNAポリメラーゼプ
ロモーターを含むプラスミドの構造を示している。大きな陰のついた部分はポリ
オウィルスcDNAを示す。小さな白抜き部分はT7プロモーター(pT7)お
よびcDNAのtn vitroでポジティブな極性の転写産物の開始部位を示
す。プラスミドは、ラン−オフ転写産物を合成する前に、PvuIで切断する(
切断部位を示す)。パネルBは精製した丁7RN^ポリメラーゼによってcDN
Aクローンから転写されたRNAを示す。転写反応液の一部は、材料と方法、実
施例13で述べるように、0.6%アガロースゲルでの電気泳動によって解析し
た。レーン1から3は、7.5kb 5sRNAで、それぞれ0.755g、0
.5hg、0.25+Igである。BindIllで消化したλファージIIN
^をレーン4に示す。レーン5および6は、それぞれPvuIで消化したpLE
D3およびpVR318の鋳型を含む転写反応を示す。ペレットとなったウィル
ス粒子から抽出したRNAをレーン7に示す。
箆8図はLED3およびvR318cDNA由来ウィルスのSOSポリアクリル
アミドゲル電気泳動を示す。C35S]メチオニン標識した試料を調製して各レ
ーンにのせ、後で述べるように電気泳動で分離した。ゲルを乾燥させ、オートラ
ジオグラフィーによってタンパク質のバンドを視覚化した。LED3ウィルスを
レーン“^”に、vR318ウィルスをレーン丁に示す。染色済分子量マーカー
(キロダルトン)の位置を左側に示しである。ウィルス外殻タンパク質を右側に
示している◇第9図はVero細胞でのレオン(野生型)、vR31g、および
LED3ウィルスのプラーク表現型を示している。1鴎栄養寒天で335℃で3
日インキュベートした後、細胞をニュートラルレッドで染色し、プラークを視覚
化した。
第10図は、335℃におけるウィルス増殖の動力学を示している。VerO細
胞の単層を1lOI 4で感染させ、感染後の図示した時間に細胞外培地を回収
した。材料と方法、実施例13で述べるように、プラークアッセイによって1m
lあたりの感染性粒子の力価を決定した。
0−0. LED3 ; △−−−−”△、VR318゜第11図は多様な温度
でのLED3およびVR31gウィルスの温度安定性を示している。
約1073pfu/mlを含むウィルス試料を22℃(丸)、37℃(四角)、
および42℃(三角)でインキュベートした。試料を定期的に取り、感染性ウィ
ルスの力価をプラークアッセイによって決定した。白抜きのマーク、LED3;
黒のマークJR318゜発明の詳細な説明
本発明は真のRN^ウィルスcDNAを産生ずるための方法を与えるものであり
、(a)RNAウィルスからゲノムRN^を単離すること:(b)RN^シーク
エンλ法により、単離したゲノムRNAの一部のヌクレオチド配列を決定するこ
と+(c)cDNA合成法により、単離したゲノムRN^から二本鎖cDN^を
作成すること:(d)DNAンークエンス法によってcDNAの一部のヌクレオ
チド配列を決定することであって、ここでcDNAの一部は過程(b)において
配列決定したRNA部分に対応する;(e)配列決定したcDNAを配列決定し
たRNAと比較して、ヌクレオチド配列の実際の相違点を決定すること;および
(f)cDNAにおける実際の相違を修正して、真のRN^ウィルスcDN^を
作成すること、の過程を含む。
本発明はまた、RN^ウィルスcDN^を産生ずる方法も与えるものであり、a
)RNAウィルスからゲノムRN^を単離すること、b)RNAシークエンス法
により、単離したゲノムRNAの一部のヌクレオチド配列を決定すること+c)
cDNDNA法により、単離したゲノムRNAから二本鎖cDNAを作成するこ
と;d)DNAシークエンス法によってcDNAの一部のヌクレオチド配列を決
定することであって、ここでcDNAの一部は過程b)において配列決定したR
NA部分に対応する;e)配列決定したcDNAを配列決定したRNAを比較し
て、ヌクレオチド配列の実際の相違点を決定すること、およびcDNAにおける
実際の相違を修正してJNAウィルスcDN^を作成すること、の過程を含む。
本発明はまた、上述の方法で、RNAウィルスが3型ポリオウィルスワクチン株
などのピコルナウィルスである方法も与えるものである。
本発明の態様の一つでは、過程(b)で塩基配列決定されるRNA部分はワクチ
ン株3型ポリオウィルスのヌクレオチド2493位を含む。本態様のさらなる局
面において、該RN^は約100から200ヌクレオチドからなる。あるいは、
単離したウィルスRNA全長のヌクレオチド配列を過程(b)で決定する。
本発明はさらに、上述の方法で産生された真のRN^ウィルスcDN^またはR
N^ウィルスcDN^を与えるものである。例えば、真のRNAウィルスcDN
^またはRNAウィルスはワクチン株3型ポリオウィルス、pLED3.2また
はpLED3と呼ばれる新しいプラスミドに含まれるものから選択されるcDN
A、あるいはpLED3.2またはpLED3から発現されるようにコードされ
ているポリペプチドの発現をコードしているcDNA、およびこれらから作成さ
れた組み換えDNA分子に由来するものである。
組み換えDNA分子はRNA転写用プロモーターに、機能するように連結するこ
とができる。適当なプロモーターであり、制限を与えるものではないものとして
は、T7プロモーターがある。
上述の組み換えDNA分子で形質転換した宿主も本発明で与えられるものであり
、ここで宿主は大腸菌などの細菌、酵母およびその他の菌類、昆虫細胞、および
動物細胞からなる群から選択される。適当であるが、制限を加えるものではない
動物細胞としては、Vero細胞、HeLa細胞、CO5細胞、CV−1細胞、
および−次サル腎臓細胞がある。
本発明によってさらに与えられるものは、生育可能なRNAウィルスを産生ずる
方法であって、(a)生育可能なRNAウィルスの産生の可能な条件下で、上述
の宿主を培養すること;(b)生育可能なウィルスを宿主細胞培養液から回収す
ること、の過程を含む。
本発明は生育可能なRNAウィルスを産生ずる方法を与えるものであり、(a)
in vitro転写を用いて上述の組み換えDNA分子からRNAを調製する
こと、(b)RNAを単離すること;(C)単離したRNAで宿主をトランスフ
ェクションすることであって、ここで宿主が動物細胞であること、(d)生育可
能なRNAウィルスの産生が可能な条件下で、宿主を培養すること;および(e
)宿主細胞培養液から生育可能なl?N^ウィルスを回収すること、の過程から
なる。例えば、ワクチン株3型ポリオウィルスを用いることができ、宿主として
は一部サル腎臓細胞を用いることができる。
本発明はさらに、生育可能なRNAウィルスを産生ずる方法を与えるものであり
、(a)RN^ウィルスcDN^で宿主をトランスフェクションすることであっ
て、ここでcDNAはプラスミドpLED3またはpLED3.2、あるいはp
LED3またはpLED3.2によって発現されるポリペプチドの発現をコード
するcDNAから選択されるものであり、ここで該宿主は動物細胞であ乞もの、
(b)該宿主細胞培養液からの生育可能なRNAウィルスの産生が可能な条件下
で、該宿主を培養すること、の過程を含む。
本発明はさらにJN^ウィルスを与えるものであり、該111N^ウイルスはウ
ィルスをコードする組み換え核酸配列で適当な宿主細胞を形質転換すること;ウ
ィルス産生が可能な条件下で宿主細胞を培養すること:およびこのように産生さ
れたウィルスを単離すること、によって産生される。
本発明の態様の一つでは、RNAウィルスはワクチン株3型ポリオウィルスであ
り、組み換え核酸配列はワクチン株3型ポリオウィルスをコードする感染性の組
み換え全長核酸配列である。
3型ポリオウィルス株の変異株をスクリーニングする方法も与えられ、(a)ポ
リオウィルスからゲノムRN^を単離すること+(b)RNAシークエンス法を
用いて2493位のヌクレオチドを決定すること、の過程を含む。
本発明はまたJN^ウィルスcDN^にコードされる3型ポリオウィルス株の弱
毒性を増すための方法も与えるものであり、ここでcDNAは2492から24
94位のヌクレオチド配列へゴを含み、該方法はヌクレオチド2493位のcD
NAをミュータジエナイズしてTからCに置換する過程を含む。本発明の態様の
一つでは、該方法はさらに、cDNAのヌクレオチド2494位のTを^、C1
およびGからなる群から選択されるヌクレオチドに置換するミュータノエナイズ
過程を含む。
本発明−は、ヒトなどの対象を感染性ポリオウィルスに対して免疫するのに有用
なワクチンを与えるものであり、ここでワクチンは効果的な量のRNAウィルス
を含み、これは、ウィルスをコードする組み換え核酸配列で適当な宿主細胞を形
質転換すること、ウィルスの産生が可能な条件下で宿主細胞を培養すること、お
よび適当な担体とともに対象を免疫するのに効果的である、このように産生され
たウィルスを単離すること;によって産生される。RNAウィルスはワクチン株
3型ポリオウィルスを用いることができ、組み換え核酸配列は、ワクチン株3型
ポリオウィルスをコードする、感染性組み換え全長核酸配列を用いることができ
る。
RNAウィルスをコードする組み換え核酸配列は、DNA配列またはRNA配列
であり、本発明の望ましい態様では組み換え核酸配列はcDN^DNAある。適
当なcDNAはpLED3.2あるいはpLED3と呼ばれるプラスミドで、そ
れぞれワクチン株3型ポリオウィルスをコードするcDN^DNA列に連結した
プロモーターを含む。特許目的の微生物寄託の国際認識に関するブダペスト協定
に従い、プラスミドpLED3は12301バー゛クローンドライブ、ロックビ
ル、メリーランド州、20852にあるアメリカン・タイプ・カルチャー・コレ
クション(^TCC)に寄託されている。プラスミドpLED3は受け入れ番号
40789号として登録されている。プラスミドpLED3.2もブダペスト協
定に従い^TCCに寄託されている。
適当であるが制限するものではない宿主細胞としては、大腸菌などの細菌、酵母
およびその他の菌類、昆虫細胞、および動物細胞が含まれる。
適当であるが制限するものではない動物細胞としては、Vero細胞、HeLa
細胞、COS細胞、cv−1細胞および一部サル腎臓細胞が含まれる。
適当な担体としては、例えばグルコース、ラクトース、その他の無毒物質などの
、安定剤を含む生理食塩水などの、生理学的にバランスのとれた培地を使用する
ことができる。これらのワクチンは、硫酸アルミニウムなどの適当なアジュバン
トと調合することもできる。ワクチン調製法に関しては、J1ダフィ−(Duf
fy)、ワクチン調製法、ノイエス・データ・コーポレーション(1,980)
、およびG、Wワール(larr)、“抗原の調製と免疫の原理”、J、J、マ
ル力ロニス(llarchalonis)およびG、fワール編集、道具として
の抗体−免疫化学の応用、pp、 21−58、ジョン・ウィリー&サンズ(1
982)参照。
11N^ウイルスは、例えば保存、あるいは液体ワクチンとする連続的な処方の
ために、フリーズドライなどにより、乾燥させることもできる。
本発明によりさらに与えられることは、感染性ポリオウィルスに対して、ヒトな
どの対象を免疫する方法であって、ここにおいて該方法は上述のワクチンの適量
を対象に投与することを含む。ワクチンを投与する適当な方法は、本分野の普通
の技術者にはよく知られている。しかしながら、例として、該方法は筋肉内、静
脈内、皮下、気管内、鼻内投与が含まれるが、これらに制限されるものではない
。
さらに、効果的な免疫量は、対象における抗体産生を引き起こすのに必要な量で
あり、これにより感染性ポリオウィルスあるいはポリオに対して対象を保護でき
るようにする。
本明細書の全体にわたって、cDN^DNA分子的ヌクレオチドに関する情報は
cDNAのコード鎖、すなわちRNAウィルスのRNA鎖と同等の配列を持つ鎖
に存在する。3型ポリオウイルス株における特異的なヌクレオチド番号に関する
常法は、G、スタンウェイ他、“神経劇毒性ポリオウィルスP3/レオン/37
と弱毒性サビンワクチン由来株P3/レオン12alb”、Proc、 Nat
l、 Acad、 Sci、 USAJI、pp、1539−43 (1984
)のヌクレオチド番号の付は方に従う。本明細書J二おいて以下の標準的な略号
を用いている。
T−チミジン G−グアノシン
ローウラシル
“元のウィルス”という語はJN^を単離してcDNA産生のための鋳型として
用いるRNAウィルスを表す。“弱毒性を増すゝという語は、通常のワクチンウ
ィルス株よりも、神経劇毒性となる復帰率がより低いことを示す意味で用いられ
る。
“真のRN^ウィルスcDN^”という語は、ここでは元のウィルスと同様の表
現型を示す生育可能なRNAウィルスの産生を行うことのできるcDNAを意味
する。したがって、本発明は、遺伝コードの縮重性により、元のウィルスRNA
とはヌクレオチド配列は異なるが、元のウィルスRNAにコードされるのと同じ
アミノ酸配列を持つポリペプチドをコードするcDNA分子を含む。本発明はさ
らに、元のウィルスポリペプチドと異なるアミノ酸配列をフードするが、表現型
が変化しないようなcDNAも含む。以後、これらの変化しているが表現型は同
等なアミノ酸配列を“同等なアミノ酸配列°と呼ぶ。また、本発明は元のウィル
スと比較した場合に、生じたI?NAウィルスの表現型を変えない、非コード領
域での変化を特徴とするcDNDNA分子む。産生されたウィルスにおける表現
型の相違を引き起こすRNAウィルスcDN^と元のウィルス1iNAとの相違
点を以後、“実質的な相違”と言う。
本発明は、(a)元のRNAウィルスからゲノムRNAを単離すること、(b)
RN八へ−クエンス法を用いて単離したゲノムRN^のヌクレオチド配列の一部
を決定すること、(C)cDN^DNA行い、単離したゲノムRNAから二本鎖
cDN^を作成すること、(d)DNAシークエンス法により、cDNAの一部
のヌクレオチド配列を決定することであって、ここでcDNAの一部は過程(b
)で配列決定を行ったRNA部分に対応するもの、(e)塩基配列決定を行った
cDNAを塩基配列決定を行ったRNAと比較して、ヌクレオチド配列の実質的
な相違を決定すること、および、(f)cDIJAにおける実質的な相違を改変
してRN^ウィルスcDN^を作成すること、の過程からなるRNAウィルスc
DN^を作成する方法を与える。本発明の態様の一つでは、I?NAウィルスは
真のRNAウィルスであり、別の態様ではRNAウィルスは“表現型が同等の”
ウィルスである。本発明の態様の一つでは、元のRNAウィルスは、例えばワク
チン株3型ポリオウィルスなどのピコルナウィルスである。
本発明はまた、過程(b)で塩基配列決定を行うRNA部分がワクチン株3型ポ
リオウィルスのヌクレオチド2493を含むか、望ましくはRNAが約100か
ら200ヌクレオチドからなるものである、上述の方法を与える。
本発明の別の態様では、単離されたウィルスRN^の全長のヌクレオチド配列を
過程(b)で決定されるものである、上述の方法を与えるものである。
本発明の方法は、例えば、l型マホニーポリオウィルスのvPlのアミノ末端を
コードする領域に導入された変異を正すために、ポリオウィルスゲノムの多様な
領域のヌクレオチドを変化させることにより、RNAウィルスcDN^を産生ず
るのに使用することもできる(Kカーヶガルド(Kirkegaard>、“ポ
リオウィルスのVPlにおける変異は、粒子化とウィルスRNA放出の双方に影
響を与える”、J、 Virology、 64. pp、 195−206(
1990))。
本発明はさらに、上述の方法のいずれかにより産生されたRN^ウィルスcDN
^を与えるものであり、これはワクチン株3型ポリオウィルス由来RN^ウィル
スcDNASpLED3またはpLED3.2からなる群から選択されたcDN
A、およびpLED3またはpLED3.2に発現されるポリペプチドの発現を
コードするcDNAを含む可能性もあるがこれに制限されるものではない。
本発明はまた、上述のRN^ウィルスcDN^からなる組み換えDNA分子を与
えるものであり、これはT7プロモーターなどのRNA転写プロモーターにRN
AウィルスcDN^を機能するように連結した組み換えDNA分子を含むことも
できるが、これに制限されるものではない。
上述の組み換えDNA分子で形質転換し宿主も与えられ、ここで宿主は、細菌、
酵母およびその他のma、昆虫細胞、および動物細胞からなる群がら選択された
ものである。本発明の望ましい態様では、宿主は動物細胞であり、Vero細胞
、IIeLa細胞、cos ’細胞、CV−1細胞、および−次サル腎臓細胞か
らなる群から選択される。本発明の別の態様では、宿主は大腸菌である。
本発明はさらに、生育可能なRNAウィルスの産生を可能にする条件下で上述の
宿主を培養すること、および宿主細胞培養液から生育可能なRNAウィルスを回
収することからなる、生育可能なRNAウィルスを産生ずる方法も与える。本発
明はまた、1nvttro転写によって上述の組み換えtlN^分子からRNA
を作成すること、RNAを単離すること、単離したRNAで動物細胞である宿主
をトランスフェクトすること、生育可能なRNAウィルスの産生を可能にするよ
うな条件下で宿主を培養すること、および生育可能なRNAウィルスを宿生細胞
培養液から回収すること、の過程からなる生育可能なRNAウィルスを産生ずる
方法も与える。本発明の望ましい態様ではJN^ウィルスはワクチン株3型ポリ
オウィルスであり、宿主は一部サル腎臓細胞である。
本発明は、3型ポリオウイルス株の変異体のスクリーニング法を与えるものであ
り、ポリオウィルスからゲノムRN^を単離すること、およびRNAシークエン
ス法によって2493位のヌクレオチドを決定する過程を含む。
本発明はまたJN^ウィルスcDNAによってコードされる3型ポリオウイルス
株の弱毒性を増す方法も与えるものであり、ここにおいてcDNAは2492か
ら2494位にATTというヌクレオチド配列を含み、該方法はヌクレオチド2
493位のcDNAをミュータジェネシスによりTからCへ置換する過程を含む
。本方法はさらに、ヌクレオチド2494位をTから、^、C,Cからなる群か
ら選択されたヌクレオチドに置換する過程を含む。
表現型の相違の決定は、本分野では既知の幾つかの方法によって行われる。弱毒
性3型ポリオウイルス株の真のRNAウィルスcDNAは元のウィルスと同程度
の弱毒性を持つウィルスをコードしていることが望ましい。幾つかのよく解析さ
れているマーカーを用いて、ポリオウィルス株の表現型の変化を決定することが
可能である。これらは酸性条件下のウィルス増殖能を制御する“d”マーカーC
M、フォークト(Vogt)他、“酸性培地でのブレーティング効率が減少し、
神経毒性が減少しているポリオウィルス変異株”、Virology、 4.
pp、 141−55(1957)) ;および高温でのウィルス増殖能を制御
する“rcta。“マーカーである(A、ルウオフ(Lwoff)、“生物中お
よび細胞レベルでウィルス病の進化に影響をあたえる因子”、 Bact、 R
ev、 、 23. p9.109−24(1959))。
元の弱毒性株3型ポリオウィルスとその真のRNAウィルスcDNAから産生き
れたウィルスとの表現型の相違を決定するための最も望ましい方法は、神経毒性
の比較である。神経毒性を評価する幾つかの方法は本分野で既知である(連邦条
例規約、21章1項、pp、 9l−93(1987年4月1日版))。
真のRNAウィルスcDNAの産生
ある態様においては、本発明は真のRNAウィルスcDNAの産生法に関するも
のである。本発明による真のRN^ウィルスcDNAの産生には、プラス鎖一本
鎖、マイナス鎖一本鐘、あるいは二本鎖の、いかなるRNAウィルスも使用可能
である。プラス鏑一本鎖ウイルスを元のウィルスとすることが望ましい。ウィル
スがピコルナウィルス科に属するヒトエンチルウィルスであることがより望まし
い。最も望ましいのは、弱毒性3型ワクチン株ポリオウィルス(“P3/サビン
°とも呼ぶ)である。
^、ウィルスの増殖と単離
真のRN^ウィルスcDNA産生の最初の過程は、元のウィルスの増殖および精
製とそのRNAの単離である。ウィルスの増殖および単離法は本分野でよく知ら
れている(R。
J、クフラー(Kuchler)、“細胞培養とウィルス学における生化学的手
法”、ドーデン・ハッチンソン・アンド・ロス社、ストラスバーブ、P^(19
77))。宿主細胞の選択、培地の選択、および培養条件を含むウィルスの増殖
法はそれぞれの元のウィルスによつて真なることは理解されるであろう。望まし
い態様では、既知の方法により、−次サル腎臓細胞を用いて弱毒性株3型ポリオ
ウィルスを培養する(A、サビン他、“ポリオウィルスの変異株の研究”、J、
Exp、 Med、 、 99. pl)、 551−76(1954))。
以下の方法はポリオウィルスのいかなる株にも適用可能である。しかしながら、
これらの方法で異なるRNAウィルスを用いるためには、本分野の技術者には既
知の、ウィルス特異的な改変を行うことが必要である。
RNAウィルスの増殖はJN^単離のために十分量のウィルスが回収される時点
まで進行させることができる。元のウィルスを含む培地を集め、望ましくはウィ
ルスをベレット状にしないような早さで遠心することにより細胞性残渣を除く。
これは典型的には約2500rpmで20分間である。上清を次に、ウィルス粒
子よりも大きなサイズの孔を持つフィルターを用いて限外濾過によってさらに精
製する。約0.22μ麗のフィルターを用いることが望ましい。
濾過の後に、ウィルス粒子をポリエチレングリコール沈澱によって集め、その後
に遠心によって、より望ましくは約70.000rpmの高速遠心によって集め
る。続いてウィルス粒子を少量の緩衝液、望ましくはTNE(10mli Tr
is−HCl、 1100III NaC1,ld EDT^、 p[17,4
)に呼局する。任意に非イオン性界面活性剤をウィルス粒子懸濁液に加え、混入
物を溶解することもできる。高速ウィルスベレットはウィルスRN^の材料とし
て用いるのに十分精製されているが、任意にウィルス懸濁液を蔗糖密度勾配遠心
によってさらに精製してもよい。
密度勾配遠心を行う場合には、画分を勾配から集め、元のウィルスの存在を解析
する。元のウィルス特異的なタンパク質を検出する通常のアッセイを行うことが
できる。このようなアッセイとしては、例えば、ウェスタンプロット、ELIS
A、ラジオイムノアッセイ、あるいはポリアクリルアミドゲル電気泳動および元
のウィルスを基準としての比較などが含まれる。最後の技術が最も経済的である
ため、最も望ましい。
B、ウィルスRNAの単離と塩基配列決定上述のようにウィルスを精製したら、
ウィルスRNAを単離する。これは、まずウィルス外殻タンパク質を界面活性剤
処理、望ましくは最終濃度05%のドデシル硫酸ナトリウム(“SDS”)によ
って分離する。分離したタンパク質を次に、有機溶媒で試料を処理することによ
って抽出する。抽出は、フェノールクロロホルムイソアミルアルコール混合液で
行うことが望ましい。水層に存在するRNAを次に本分野で既知の方法によって
単離する(T、マニアナイス(Maniatis)、“クローニングのための分
子的ガイド“、コールド・スプリング・ハーバ町ブレス(1983))。望まし
くは、ウィルスRN^を0.5倍量の7.5M酢酸アンモニウムと2.5倍量の
エタノールで一20℃で沈殿させる。ウィルスRN^の定量と純度は、アガロー
スゲル電気泳動によって決定してよい。分子生物学分野でよく知られているよう
に、I?Nアーゼが強力なため、RNA試料の調製と扱いには十分な注意が必要
なことに注意すること。RNA調製で用いる試薬中および容器に存在するRNア
ーゼを不活化する方法はよく知られている(Tマニアナイス、上述)。
元のウィルスRN^を単離したら、RNA用に改変した(D、 C,デボルデ(
Deborde)他、“末端デオキシヌクレオチド転移酵素による、通常のRN
Aシークエンス法における不明瞭さの解決法”、^na1. Biochem、
、 157. pp、 275−82(1986))ジデオキシヌクレオチド
塩基配列決定法を行う(Fサンガー(Sanger)他、“チェーンターミネー
ション阻害剤を用いたDNAンークエンス法”、Proc、 Natl、 Ac
ad、 Sci、USA、74:5463−67(1977))。
本発明の望ましい態様では、ウィルスのRNAゲノム全長をシーフェンス決定し
、後述する方法によってcDNA配列と比較する。本発明のこの態様においては
、元のウィルスは弱毒性ワクチン株3型ポリオウィルスであることが最も望まし
い。
C,RNAウィルスcDN^ライブラリの合成とスクリーニングRNAの塩基配
列決定に続いて、元のウィルスRN^を鋳型として用いて、全長の二本鎖cDN
Aの合成を行う。既知の方法あるいは市販のcDN^DNAットを用いてcDN
Aを合成する。望ましくは、v、R,ラカニエロ(Racaniello)他、
“ポリオウィルスcDN^の分子的クローニングと、ウィルスゲノムの完全なヌ
クレオチド配列決定”Proc、 Natl’ Acad、 Sci、 USA
、7g、pp、 4887−91(1981)の方法によッrcDNAを合成ス
ル。検出ヲ簡単にするため、cDNAの第一の鎖は任意に、cDN^DNA際に
放射性ヌクレオチドを用いて放射性標識することも可能である。合成したら、一
本鎖cDNAをアガロースゲル電気泳動あるいは、より望ましくはゲルクロマト
グラフィーでサイズ分画することが望ましい。比較的長いcDNAを単離し、第
二の鎖の合成のための鋳型として用いる。二本鎖cDNAを次に上述のようにサ
イズ分画し、最も長い分子を元のウィルスcDNAライブラリの調製に用いる。
続いてオリゴdG/dC法または制限酵素リンカ−の付加のいずれかによってc
DNAにテイルを付け、適当なベクターにクローニングする。
ベクターは、ライブラリのスクリーニングに用いる技術に基づいて選択する。例
えば、免疫スクリーニングを行う場合には、λgt11.(ATCC受託番号3
7194)などの発現ベクターにcDNAを挿入することが必要である。ハイブ
リダイゼーションによるスクリーニング法を用いる場合には、細菌用プラスミド
などのベクターが最も便利である。望ましくは、cDNAはオリゴdG/dC法
によってテーリングし、pBR322のPstI部位にクローニングする。
RNAウィルスcDN^ライブラリを調製したら、全長のcDN^DNAンをス
クリーニングする。これは、抗体スクリーニングまたは標識したプローブとのハ
イブリダイゼーションなどの、既知のスクリーニング法によって行われる。より
望ましくは、ウィルスの既知のヌクレオチド配列またはアミノ酸配列を基にした
、ウィルス特異的なcDNDNA−ブを用いてコロニーハイブリダイゼーシジン
によってライブラリのスクリーニングを行う(Mグルンンユタイン(Gruns
tein)他、“コロニーハイブリダイゼーション特異的な遺伝子を含むクロー
ニングされたDNAの単離法”、Proc。
Natl、Acad、 Sci、 USA、72、pp、 3961−65(1
975))、RNAウィルスcDN^を含むクローンが同定され単離されたら、
それをベクターから取り出して、全長のRN^ウィルスcDN^であるかどうか
を解析する。本発明の望ましい態様では、dCテイルを付加したcDNAを、P
stIで消化することにより、PstIで切断してdGテイルを付加したベクタ
ーから取り出す。部分的なcDNAはライブラリを再度スクリーニング、シ、よ
り長い、あるいは全長のcDNAの同定に用いることができる。全長のcDNA
が検出されない場合には、元のウィルスゲル全体を含むような、複数の重なり合
う部分的cDN^を一般的な制限酵素部位で連結して全長のcDNAを作成する
(v、Rラカニエロ他、“クローニングしたポリオウィルスcDN^は補乳類細
胞に感染性である“、5cience、 214. pp、 916−19(1
981))。単離されたcDNAに含まれていないウィルスゲノム部分は、標準
的なオリゴヌクレオチド合成技術によって合成し、その適当な位置に連結して、
全長cDN^を作成する。
D、 cDNAのシーフェンス決定と元のウィルスRNAに対応するようにする
ための変換つぎに、元のウィルスI?N^のノーフェンス決定された部分に対応
する全長cDNDNAを通常のDNAンークエンス法によって塩基配列決定を行
う。ウィルスRN^およびRN^ウィルスcDN^のシーフェンスされた領域を
比較する。理論的には、cDNAはその鋳型として用いたRNAと正確に対応し
ているはずである。しかしながら、逆転写酵素は、cDNAをRNAから転写す
るときに誤りを起こす可能性があることが知られている(LMバーv(Verm
a)、−逆転写酵素”、The EnzymesSVol、 14. P、 D
、ボイヤー(Boyer)編集、アカデミツクプレス、ニューヨーク、pp、
87−104(1981))。したがって、本発明の方法によって、cDNAの
ヌクレオチド配列が、シーフェンスされたRNAに対応するように修正すること
が必要である。
本発明は、表現型の相違に寄与する部位におけるcDNA配列を変えることを意
図する。したがって、元のウィルスRNAにコードされているのと同一のアミノ
酸配列を持つポリペプチドをコードするcDNA部分は変える必要はない。望ま
しくは、ウィルス産生またはウィルスポリペプチド合成に影響を与える可能性の
あるcDNAヌクレオチド変異は、元のウィルスRNAに対応するように改変す
るべきである。 ′cDN^分子のヌクレオチド配列を改変する方法は、本分野
ではよく知られており、部位特異的ミュータジェネシスを含む(C,A、ハッチ
ンソン(Hutchinson)、III他、“DNA配列の特異的部位でのミ
ュータジェネンス” 、J、 Bio、 Chew、 、 253. pp、
6551−60(197g);A、ラジン(Razin)他、“化学合成したD
NAの使用による、変異の効果的な修正”、Proc、 Natl、 Acad
、 Sci、 USA、75.1)、 426g(197g))。あるいは、望
みの配列を含む部分的cDN^DNAンをcDN^DNAラリから単離し、その
Dll^、あるいはその一部を、全長クローンの中の改変させるべき配列と置換
する。cDNA配列を改変したら、本発明の他の態様に使用する。
本発明の別の態様では、真のRN^ウィルスcDNAを適当なベクターに挿入し
、適当な宿主を形質転換するのに使用する。ベクターの選択は、cDNAの最終
的な使用法に依存する。同様に、宿主の選択も、選択されたベクターおよび形質
転換の最終的な目的の双方に依存する。
例えば、単にcDNAを保存し、それを産生して無制限に供給することを目的と
するならば、細菌、酵母または他の菌類などの単細胞生物、動物細胞、あるいは
昆虫細胞に形質転換可能なベクターにcDNAを挿入する。本発明の態様のひと
つでは、cDNAをpBR322のPstI部位に挿入し、形質転換される宿主
を大腸菌にする。
本発明の別の態様では、真のRN^ウィルスCDN^が機能するように転写ブロ
モータ−に連結する。ここで用いる、“機能するように連結する”という語は、
プロモーターが真のウィルスcDNAからの転写を誘導するように位置付けるこ
とを意味する。
このようなプロモーターの例としては、SF3.74、T7がある。最も望まし
いプロモーターはT7プロモーターである(J、 J、デュン(Dunn)他、
”バタテリオファージT7 DNAの完全ヌクレオチド配列とT7遺伝的要素の
位置” 、J、 Mo1. Biol、 、 166、1)l)、 477−5
35(1983))。プロモーターと、DNA挿入断片をそのプロモーターが機
能するように連結するようなりローニング部位の双方を含むベクターは、本分野
でよく知られている。
望ましくは、このベクターはin vitroでRNAを転写できるものがよい
。このようなベクターの例としては、pGEMシリーズ(プロメガ・バイオチク
社、マジソン、WI)。
さらなる態様では、本発明は生育可能なプラス鎖RN^ウィルスを産生ずること
に関するものである。これは、適当な宿主を真のRN^ウィルスcDN^でトラ
ンスフェクトすることによって行われる。動物細胞をDNAでトランスフェクト
する標準的な方法を用いる(F、 M、アウスベル(^usubel)他、“分
子生物学の現在の手法”、グリーン出版協会覆ワイリー・インターサイエンス社
(1987))。続いてJNAウィルスの産生が可能な条件下で宿主を培養する
。このような条件は本分野ではよく知られており、産生ずるウィルスによって異
なる。同様に、宿主細胞はウィルスと適合性のものを選択するべきであり、培養
液中の霊長類細胞が望ましい。本発明の望ましい態様では、真のRN^ウィルス
cDN^が弱毒性株3型ポリオウィルスをコードしており、宿主はVerO細抱
、HeLa細胞、COS細胞、CV−1細胞、lll−38およびMl?C5な
どのヒト2倍体細胞系、および−次サル腎臓細胞からなる群から選択される。最
も望ましい宿主はサル腎臓縄胞である。細胞が望ましいレベルのウィルスを産生
したら、通常の方法により細胞培養液からウィルスを回収する。
本発明の別の嬰様では、本発明によって真のRN^ウィルスcDN八かへin
vitroで転写されて産生されたウィルスRNAを、生育可能なRNAウィル
スを産生ずる方法に用いる。in vitroて転写されたRNAを標準的な方
法で単離し、適当な宿主をトランスフェクトするのに用いる。RNAを細胞のト
ランスフェクンヨンに使用する方法は、本分野ではよく知られている(Sヴアン
デル・ワーフ他、“精tRT7 RNAポリメラーゼによる感染性ポリオウィル
スRNAの合成”、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA、
83、pp、 2330−34(1986乃。細胞をトランスフェクトしたら、
それを培養して通常の方法によりウィルスを回収する。
他の態様では、本発明は、3型ポリオウイルス株の変異体のスクリーニング法に
関するものである。RNAンークエンス法により、このウィルスのヌクレオチド
2493位のCの存在が弱毒性株3型の遺伝子型とリンクしていることが見いだ
された。2つの因子の組み合わせにより、以前の解析ではこの部位が弱毒性に重
要であるという認識がなされなかった。野生型と弱毒性3型ポリオウイルス株の
配列をゲノムRNAレベルではなく 、cDNDNAルで比較したこと:および
、これらのcl)N^のいくつかは元のウィルス試料のプラーク単離物から調製
された(スタンウェイ(Stanvay)他、神経毒性ポリオウィルスP3/レ
オン/37およびその弱毒化サビンワクチン誘導体P3/レオン12albのゲ
ノムの完全ヌクレオチド配列の比較”Proc、 Natl、 Acad、 S
ci。
USA、8Lpp、 1539−43(1984);11. l−ヨダ他、“3
種すべての血清型ゲノムのポリオウィルスの完全ヌクレオチド配列“、J、 M
o1. Biol、 、 174. lll)、 561−85(1984))
。
逆転写酵素の誤り、あるいはウィルス継代Iこよる変異のいずれかの結果として
、以前に産生じたcDNAは2493位にTを含んでいた。したがって、ポリオ
ウィルスの3型ワクチン株のRNAは、野生型株に存在するのと同じく、この位
置にUを含むとあやまって信じられて来た(スタンウェイ他、上述二H,トヨダ
他、上述)。したがって、2493位はポリオウィルス3型株ゲノムの弱毒性に
寄与しているとは考えられていなかった。
したがって、本発明の3型ポリオウイルス株の変異体をスクリーニングする方法
は、ウィルスのRNAのシーフェンス決定および2493位のヌクレオチドの決
定の過程を含む。最も望ましいのは、シーフェンス決定されるRNA部分がヌク
レオチド2493の周辺の1.00−200ヌクレオチドからなることである。
この方法は、元のウィルスの増幅中(例えば、ワクチン産生中)に、ウィルスゲ
ノムの2493位のCの維持の確認に用いられる。
本発明はまた、真のRN^ウィルスcDNAから産生される3型ポリオウイルス
株の弱毒性を増す方法に関する物であって、ここでcDNAは2492−249
4位に配列へ宵を含む。
この方法は、2493位のヌクレオチドをTからCヘミュータノエナイズし、そ
のミュータジエナイズしたcDNAを用いて生育可能なウィルスを産生ずること
を含む。3型ポリオウイルス株の2493位がUの代わりにCが存在することに
より、ウィルス外殻タンパク質、VPlの6番目のアミノ酸が、遺伝コードより
、イソロイノンからスレオニンに変化することが期待される。このアミノ酸をコ
ードするコドンは、ヌクレオチド2492−2494である。したがって、本発
明により3型ポリオウイルス株の弱毒性を増す方法は、ヌクレオチド2494を
Tから、A、 C,Gのいずれかにミュータンエナイズすることを含む。
ここで述べる発明をより完全に理解するため、以下の実施例を示す。これらの実
施例の目的は例示することのみであり、本発明をいかなる形にも制限するもので
はないことは、理解されるべきである。
実施例13型ポリオウィルス株の精製
以下で述べる方法で用いるすべてのガラス製品は、滅菌するか、あるいはジエチ
゛ルビ口カーボ不一ト(DEP)で処理してI?Nアーゼを破壊した。すべて
の試薬は使用前にDEP処理した水で作成した。
一部サル腎臓細胞を、“ORIMUNE“ワクチン(レデルレ・ラボラトリーズ
、バールリバー、NY)からプラーク精製によって単離した弱毒性3型ポリオウ
イルス株に、低感染多重度(”MOI”)で感染させる。感染させた培養液を改
変したアーμ(Earle)乳層維持培地、pH7,3内で、細胞単層が破壊さ
れるまで34℃に維持した(+4細胞変性効果(“CPE”)。培養液(120
+al)を集め、250Orpmで20分間遠心し、細胞性残置を除く。上清を
0.22AMマイレクスG■ディスクフィルターで濾過する。濾過した液を次に
、クイックノール高速遠心チューブに移し、70. ITiローターで70.0
0Qrpmで1時間、4℃で遠心する。
ウィルスベレットを4mMのRNアーゼ−フリーTNE(10mM Tris−
HCISloomM NaC1,11IIMEDTA、pH7,4)に懸濁し、
15m1のポリプロピレンチューブに移す。ウィルス外殻を、最終濃度05%の
RNアーゼ−フリーSDSの添加により分離する。
実施例2ウイルスRN^の虫離とンークエンス決定続いて、実施例で調製した溶
解した外殻を、等量のフェノール・クロロホルム・インアミルアルコール(25
:24:1)で抽出することにより、ウィルスRN^を単離する。水層を取り、
同じ有機溶媒で再抽出する。半分量の7.511酢酸アンモニウムと2.5倍量
の100%エタノールを水層抽出液に加え、−20℃で最低30分分間−てRN
Aを沈澱させる。つぎに、RNAを12.000rp閣で30分間遠心すること
によって、ベレットにする。RNAベレットを水冷70%エタノールで2回洗浄
し、真空下で乾燥させ、200Mの水に再懸濁する。RNAの純度および濃度は
、アガロースゲル電気泳動によって調べる。
つぎに、ウィルスRN^を実質的にデボルデ(DeBorde)の方法(D、
C,デボルデ他、Anal、 Biochem、 、 157. pp、 27
5−82(1986))によってシーフェンス決定を行い、この開示をここに参
考として含める。ンークエンスの詳細は以下に示す。
約500mgの精製ウィルスRNAを、200+all Tris−ロC1、I
)B8.3.200QIM KCI、20m1l MgClQ.1
0mM DTT中で100℃で3分間、熱変性させ、アイスバスに移すことによ
って急冷する。
デポルデ他が述べているように、プライマー、dATPおよび酵素をRNAに混
合する。2゜5μmのプライマー−RNA混合液を等量の多様な反応混合液と、
別々のチューブに混合し、以下の濃度となるようにした:
チューブA:50m1l Tris−HCI、p[1g、 3.50mM KC
I、5mM MgCl4.1hil DTT、各10hM рbTP、d
GTP、およびdTTP、5gC1[35S]−dATP、1.25μM dd
ATP、1100n RNA、15ngプライマー、および2.8ユニット逆転
写酵素:
チューブC:20!M dCTP、2.5gM ddCTPを含み、ddATP
を含まない以外はチューブAと同じ:
チューブG:20ull dGTP、3. ChrM ddGTPを含み、dd
ATPを含まない以外はチューブ^と同じ:
チューブT:20xM dTTP、7.5nM ddTTPヲ含ミ、ddATP
を含まない以外ハチューブ^ト同じ。
チューブN:ddATPを含まない以外はチューブ^と同じ。
各チューブを42℃で20分間インキュベートする。このインキュベーション後
、1μlのチェイス溶液(各IIoIIIのdATP、 dcTP、 dGTP
、およびdTTP、および2ユニツトのターミナルデオキシヌクレオチジルトラ
ンスフェラーゼ)を各チューブに加え、チューブをさらに37℃で30分間イン
キュベートする。反応は一20℃で凍らせることによって停止する。電気泳動の
前に、5μlのホルムアミド染色混合液を各チューブに加える。
試料を100℃で3分間加熱し、各試料の5++1をゲルのレーンに載せる。
シーフェンス用ゲル(35c+*X13cmxO,1c+a)はTBE(ll1
9mM Tris、89mMホウ酸、2mM EDTA)中で7Il尿素を含む
6%ポリアクリルアミド(311t:2;アクリルアミド、ビスアクリルアミド
)である。
弱毒株3型ポリアクリルアミドRN^ゲノムの完全な配列を報告されているP3
/サビンcDN^配列(スタンウェイ他、Proc、 Natl、 Acad、
Sci、 IIS^、8Lpp、 1539−43(1984))と比較する
と、2つのヌクレオチドの相違が見いだされ、その一つはアミノ酸の変化を引き
起こす。これらを以下の表に示す:2493 T CIleからThr
(VPI)
6061 CU(T) サイレント
2493位に見られる相違は幾つかの理由から重要である。まず、これはウィル
ス外殻タンパクWv円中の顕著なアミノ酸変化をコードする。さらに、野生型3
型ポリオウイルスはこの位置にUをもち(cDNAではT)、弱毒性株3型ポリ
オウィルスcDN^の2493位にあるといわれるTは、野生型と弱毒性ゲノム
の間の顕著な違いを隠して来た可能性がある。
実施例3全長ポリオウイルスcDNAの合成前の実施例で得られたウィルスRN
^を、l’、 Rラカニエロ他、“ポリオウィルスcDN^の分子クローニング
とウィルスゲノムの完全ヌクレオチド配列の決定“、Proc、 Natl、A
cad、 Sci、 USA、78、pp、 4887−91(1981)の方
法により、二本鎖cDN^の合成のための鋳型として用いる。詳細には、2.5
;+gのウィルスRNAを用いて、50mM Tris−BCI、pH8,3,
10mM i1gc12.50m1l KCI、各0.5mM dATP、 d
TTP、 dGTP、およびdCTP、0.4ml DTE、30++
g7mlオリゴdT(12−18ヌクレオチド長)、4II1Mビロリン酸ナト
リウム、10μC1/!I Cσ−32pコ−dATP、 1ユニツト/μI
RNasin、および2ユニット/μm逆転写酵素(ベーリンカーマンハイム、
インディアナポリス、IN)を含む100μm反応液中で第1のcDNA鎖を合
成する。反応液を42℃で60分間インキュベートする。EDTAを最終濃度5
00Mで添加することにより、反応を停止させる。つぎに溶液をフェノール抽出
し、水層を5XO,7cmのセフ 70−スCL−4Bカラムにかける。カラム
は0.3M NaC1,10m1l Tris−HCI、pf(8,0,1m1
1 EDTAで流す。このようにして得られたプロフィールを東1図に示す。
画分5−13をカラムから集め、それに20μgのグリコーゲンに加える。続い
て、2.5倍量のエタノールを加えることにより、cDNAを一20℃で沈殿さ
せ、遠心によりベレットとし、25alの10mM Tris−flcl、pH
8,0,11℃M EDTA(TE)に懸濁し、第2の鎖の合成に使用する。
第2鎖の合成は、第1鎖cDN^、20mM Tris−HCISpH7,4,
7mM mgC12,0,lli KCl、 5hg/mlウン結成アルブミン
(BS^)、各0.1mM dNTP、150gMβ−NAD、5ag/+11
大腸菌DNAリガーゼ、250ユニット/ml大腸菌DNAポリメラーゼIおよ
び90ユニット/ml ilNアーゼHを含む100μmの反応液中で行う。混
合液を15℃で90分間インキユベートシ、その後室温で90分間装(。つづい
てcDNAをフェノール抽出し、上述のようにセファロースCL−4Bでクロマ
トグラフィーを行う。ヴオイド体積画分を保存し、エタノールで沈殿させ、上述
のように25μmのTHに再懸濁する。
140mm K−カコジレート、pEI7.2.30mM Tris−BCI、
ld CoCl2.1mM DTT、 50μgハ1183l、
150μM dCTP、および800ユニット/mlターミナルデオキシヌクレ
オチジルトランスフェラーゼを含む100μmの反応液中で、得られた二本鎖c
DN^にデオキシチジン(dC)のテイルを付加する。反応液を37℃で60分
間インキュベートし、溶液をフェノール抽出する。水層を取り、エーテル抽出し
て、テイルを付加したcDNAを20μgのグリコーゲンを含むエタノールで沈
殿させる。得られたペレットを、50μmのlQmM Tris−HCL、pH
7,5,1,00mM NaC1,1mM EDTA(NTE)で懸濁する。
実施例4ポリオウイルスcDN^ライブラリの作成実施例3で作成したdCテイ
ルを持つさまざまな量(1,2,5,10μm)の二本鎖cDN^を10℃gの
PStI消化、dGテイル付きpUC9(ファルマシア、ビス力タウェイ、NJ
)と混合し、NTE中で水槽中で68℃で5分間加熱し、42℃の水槽で混合液
を冷却し、続いて水槽のスイッチを切って一晩かけて、室温までゆっくりと温度
を下げてアニーリングさせる。これにより、cDNA上のdCテイルとpUC9
上のdGテイルとの間に最適なハイブリダイゼーションを行わせる。アニーリン
グさせた混合液を用いて、通常の方法で大腸菌0口5α細胞(ベセスダ・リサー
チ・ラブズ社、ガイタースバーグ、MD)を形質転換する。アンピンリン耐性の
コロニーをスクリーニングのために選択する。
実施例5ポリオウイルスクローンの単離細菌のコロニーを網目をひいたプレート
に移し、直鎖状にしたプラスミドpOLI。
(サビン)をプローブとして、コロニーl\イブリダイゼー/ヨンによってスク
リーニングする(J、 fアマンド(Almand)他、“セビンポリオクイル
ス3型株ワクチンの弱毒性および神経毒性への復帰“、Vaccines、 8
5.コールドスプリングハーバ−・ラボラトリーズ、コールドスプリングハーバ
ー、NY、pp、 271−77(1985))。プラスミドpOLIO(サビ
ン)は、P3/レオン12alb由来の全長cDN^を含むプラスミドである(
G、スタンウェイ、Proc、 Natl、 、Acad、 Sci、 USA
、11、pp、1539−43(1984))。ハイブリダイゼーションによっ
てスクリーニングした600コロニーのうち、140がポンチイブなノ\イブリ
ダイゼーノヨンングナルを示した。これらのポジティブなりローンのそれぞれか
ら少量の培養液(5mM:LB培地+アンピ/リン)を調製し、迅速ボイリング
法によってプラスミドDNAを調製する(Tマニアティス他、分子クローニング
研究室マニュアル、コールドスプリングハーバ−・ラボラトリ−(19g2))
。単離したプラスミドをPstlで切断し、これによりクローニングしたインサ
ートが切り出されることが予測される。このように解析した140クローンのう
ち、大多数は短い断片(lkb以下)か、PstI消化でインサートが切り出さ
れなかった。しかしながら、我々は3つのcDN^クローンを同定することがで
き、P3/サビンゲノム上にマツプすることができた(pLL3−52.69.
82 ;第2図参照)。5゛側の747ヌクレオチドを含む、pOLIo(サビ
ン)cDNAのEc。
1?I断片をプローブとして用いたコロニーハイブリダイゼーションにより80
0コロニーのスクリーニングを行った。33コロニーがプローブとハイブリダイ
ズし、5つのcDNAがP2/サビンのヌクレオチド85−779に対応してい
た。これらのcDNAクローンの由来は不明である。
つづいて、さらにcDNAをpUc9にアニールさせ、DH5σ細胞に形質転換
する。全長pOLIO(サビン)cDNAをプローブとして用いたコロニーハイ
ブリダイゼーションにより、800個のコロニーをスクリーニングする。29の
ポジティブなコロニーを制限酵素切断によって解析する。cDNAインサートを
含む8個のポジティブなりローンの、インサートDNAのどちらかの末端からヌ
クレオチド配列決定を行う。これらのうち5個(pLL3−239.251.2
53.254.および255)は、P3/サビンゲノムの3′末端にマツプされ
るcDNAを含んでいた(第2図)。
稟2ズに示したように(白抜きの棒)、8個の単離され、解析されたcDNAク
ローンはP3/サビンウイルスRNAゲノムのヌクレオチド3630から3゛末
端までに対応する。
さらに5’−cDNAクローンを得るために、ヌクレオチド4317−4334
由来の塩基配列に相補的なオリゴヌクレオチド(第2図、pLL3−253の黒
い陰の部分参照)を合成した。
このオリゴヌクレオチドを用いて、実施例3で述べたcDN人合成法により、実
施例2によって単離されたP3/サビンウイルスRN^からcDNA合成を開始
させるのに使用した。
得られたcDNAにdCテイルを付け、dGテイルを付けたpUC9にクローニ
ングした。得られたプラスミドを用いてDH5σ細胞を形質転換する。形質転換
体をpOLIo(サビン3)に対するハイブリダイゼーションでスクリーニング
を行う。11のポジティブなcDN^クローンを単離し、制限酵素消化によって
解析し、塩基配列を決定した(第2図、黒い四角)。11クローンはP3/サビ
ンウイルスRNAのヌクレオチド6から4329に対応する。
最初の5ヌクレオチドを除(すべてのP3/サビンゲノムに対応するcDN^ク
ローンが単離されたが、幾つかの5−cDNAを一つのcDNAに連結する試み
は、便利な制限酵素消化がないことから、困難であることがわかった。したがっ
て、およそヌクレオチド1から1900までに対応する単一のcDNAを得るた
めに、最後にもう一度cDN^クローニングを行った。
ヌクレオチド1904−1922に相補的なオリゴヌクレオチドを合成し、P3
/サビンRNAのcDN^合成のプライマーとして用いた。cDNAにdCテイ
ルを付け、Pstlで消化しdGテイルを付加したplJc9に挿入し、得られ
たプラスミドを用いてDH5a細胞を形質転換した。形質転換体を再度pOLI
o(サビン3)でスクリーニングした。えらえたcDN^クローンのうち一つが
ウィルスRN^のヌクレオチド9−1900を含んでいることが示された(第2
図、pLL3−307)。これにより、P3/サビンゲノムのcDNAクローニ
ングを完了しP3/サビンcDN^を一つの全長cDN^にまとめるためのスト
ラテジーを東3図に示す。
まず、クローンpLL3−253とpLL3−271を、ヌクレオチド4241
の一般的なHindIII部位を用いて一つのクローンにまとめる。ゲノムのヌ
クレオチド1500から3′ポ1バA)までに対応する、得られたcDN^クロ
ーンをpLL−Iと呼ぶ。
つぎに、cDNA pLL3−277に欠けている、P3/サビンウイルスゲノ
ムの最初の5ヌクレオチドを合成する。これは、自動オリゴヌクレオチド合成機
を用いて2つの相補的なオリゴヌクレオチドを合成し、それを互いにアニールさ
せることによって行う。得られた二本鎖オリゴヌクレオチドは5゛から3゛へ、
PstI部位、P3/サビンcDNAのヌクレオチド1から34、およびBge
lの粘着末端を含み、pLL−277の5°側のPstI/BglI断片を置換
するのに用いた。これにより、ヌクレオチド1−1085に対応するcDN^D
NAンが得られた。このクローンをpLL3−IIと呼ぶ。
最後の過程は、ヌクレオチド1−747.747−1895、および1895か
ら3°末端に対応する3つの5acI断片を連結して、全長のP3/サビンcD
NA(pLL3−FLと呼ぶ)を作成することである。この構築は、pLL3−
II、pLL3−307、およびpLL3−I由来の適当なcDNAインサート
を用いて、幾つかの独立な過程により行う。
実施例7P3/サビンcDNAのシーフェンス解析全長のcDNAを構築するの
に用いたP3/サビンcDNAのシーフェンス解析には、3つの手法を用いた。
最初の手法では、cDNAを1113ベクターにサブクローニングする。エクソ
ヌクレーゼIIIとマングビーンヌクレアーゼを用いて、サブクローニングした
cDNAの重なり合った欠失を作成し、そのヌクレオチド配列を決定した(E、
オズケニャック(Ozkaynak)他、“塩基配列決定用のクローンを生成す
るための一方向欠失法”、Biotechniques、 5. pp、 77
0−73(1987))。
第2の手法では、cDNAを単離し、RsaIで消化する。得られた断片をシー
フェンス解析用に、旧3に“ショットガン“クローニングする。最後の手法は、
クローンから単離し、シーフェンス用にM13にサブクローニングしたcDNA
断片を用いる。
P3/サビンcDN^クローンの完全なヌクレオチド配列決定の際に、cDNA
配列をRNk配列と比較すると3つの相違点が見いだされる。これらの相違点を
以下の表に示す1986 ^ 5゛非翻訳領域
4466 T CHisからTyr(2C)6334 7 Cサイレント
cDNA中の198位のヌクレオチドの間違いは、ゲノムの5゛非翻訳領域に位
置する。
この領域の機能は未知である。4466位にCではな(Tが存在することにより
、2Cタンパク質の残基118がヒスチジンからチロノンへ変化する。2Cタン
パク質の機能はまだ定義されていないが、予測されるアミノ酸変化は顕著なもの
である。ポリメラーゼ遺伝子中の6334位においてヌクレオチドが変化してい
るが、アミノ酸変化という意味ではこれはサイレントである。
ポリオウィルスRN^配列に正確に対応した全長cDNAクローンを得るために
、第4図パネル^およびBに示した方法を用いた。詳細には、P3/サビンcD
N^インサートpLL3−丁1をバタテリオファーンM13のPstI部位にサ
ブクローニングし、以下に述べるようにヌクレオチド198をGから^に変える
ためのオリゴヌクレオチドによるミュータジェネンスをおこなった。198位に
人を含むようなヌクレオチド190−206にわたるオリゴヌクレオチドをこの
目的のために合成する。オリゴヌクレオチドは、以下の配列をもツ:3’−GG
CGTATCTGACAAGGG−5’。
ミュータジエネシスはゴ7−GENin vitr○ミュータンエネンスキット
”(ユナイテッド・ステーブ・バイオケミカル、クリーブランド、OH)を用い
て行い、販売元の指示に従った。ミュータジエネノスしたインサートをpLL3
−II(^)と呼ぶ。ミュータジエネンスに続いて、pLL3−II(A)のシ
ーフェンスを決め、198位にAが存在することを確認した。pLL3−11(
A)をPstIによってM13から外し、続いてヌクレオチド747で切断する
5acrで消化した。ヌクレオチド1−747にわたる断片を用いて、pLL3
−FLの対応する断片を置換する。198位でヌクレオチドをミュータジェネン
スした、得られた全長cDNAをpLL3−FL(A)と呼ぶ。
つぎに、pLL3−FL(A)をPstIで消化し、ヌクレオチド1から260
4にわたる断片を単離する。pLL3−FL(A)の単離したPstr断片の一
部一ヌクレオチド1から1922−を以下の二つのオリゴヌクレオチドをプライ
マーとして用いてポリメラーゼ連鎖反応(PCFI)を行う:
1)5°−CTGCAGTAATACGACTCACTATAGGTTAAAA
CAGCTCTGGGGTTG−3’ 、および2)5−GAATCATGGT
GTCTATCTC−3’。
オリゴヌクレオチド1は5゛から3′の方向に、PstI部位、T7プロモータ
ー、およびP3/サビンcDN^のプラス鎖のヌクレオチド1−20に対応する
。オリゴヌクレオチド2はP3/サビンcDN^のマイナス鎖のヌクレオチド1
904−1922に対応する。PCBは、ペルキン−エルマー・ノータスのGe
neAMpキットを用いて行う。
PCHによって作成された二本鎖DNAを、P3/’サビンcDN^のヌクレオ
チド784で切断する、EcoRIで切断する。得られたT7プロモーターとP
3/サビンcDN^の5′末端に対応する、得られた0、 111kb断片を単
離し、5spI/EcoRIで消化したpBR322にサブクローニングする。
得られたプラスミドをpV+!309と呼び、T7プロモーターとP3/サビン
cDN^のヌクレオチド1−784を含むことを確認する。
つぎに、pLL3−FLを、ヌクレオチド784および2867で消化するEc
oRIで切断する。これらのヌクレオチドにわたる断片を単離し、EcoRIで
切断したPVR309に連結する。
得られたプラスミド、pVR312はP3/サビンcDNAの最初の2867ヌ
クレオチドを含むヌクレオチド4466と6334がウィルスI?N^配列と対
応が付くように変化させるた ・め、上述のようにオリゴヌクレオチドによるミ
ュータジエネンスを行う。インサート+1LL3−253を113のPst1部
位にサブクローニングする。オリゴヌクレオチド3’ −CTCGTrTGTG
GCATAAC−5°を用いて、ヌクレオチド4466をTからCに変化させる
。オリゴヌクレオチド3’−CCCATGGGG^丁闇^CCG−5′を、ヌク
レオチド6334をTからCに変えるために用いる。ミュータジエネンスしたヌ
クレオチドはヌクレオチドの配列決定によって確認する。得られた、修正された
cDNA断片をpLL3−253(C)と呼ぶ。
つぎに、pLL3−253(c)とpLL3−271をそれぞれHindIII
で切断し、連結して長い断片を作ることにより、一つのクローンにまとめる。得
られたDNAをpLL3−1(C)と呼び、P3/サビンのヌクレオチド150
0から3′−ポリ(^)末端までに対応する。pLL3−I(C)の完全なcD
N^DNA−トをPstI部分消化によって単離する。PstI部位がヌクレオ
チド2604に存在するため、部分消化が必要となる。つぎに、pLL3−I(
C)をPStI消化したpif1322に連結する。インサートの一部をSma
I/NruI消化によってpBR322から除く。切断した断片は、cDNAの
ヌクレオチド2766から3′末端までと、pBR322にまでわたっている。
SmaI/NruI断片をpVR312からも切り出す。このDNAは、pBR
322中のNruI部位からT7プロモーター、そしてP3/サビンcDN^の
5°末端およびヌクレオチド2766のSa+aI部位までに対応する。これら
の2つのSa+aI/NruI断片を連結し、真のP3/サビンcDN^を作成
する。得られたプラスミドをpVR318と呼ぶ。pVR31g中に全長のイン
サートが存在することは、制限酵素分析によって確認する。しかし、pvR31
8の塩基配列決定により、2493位はCではなくTをもつことが示された。
ヌクレオチド2493をCに置換するため、pVR318のヌクレオチド189
5から4241にわたる5acI/EindIII制限断片を除去し、サブ制限
−ンpLL3−271由来の対応する断片に置換した。この過程を第5図に示す
。詳細には、pLL3−271を5acIおよび[l1ndIIIで消化し、ヌ
クレオチド1895から4241にわたる2.346kb断片をアガロースゲル
電気泳動によって単離する。プラスミドpvii3isを5acIとflind
IIIで部分消化し、ヌクレオチド1895と4241の間の2.346kb断
片を除く。残りの10.007kb断片をアガロースゲル電気泳動によって単離
し、pLL3−271由来の5acI/HindIII断片と連結する。得られ
た連結産物pLEDは、ワクチン株3型ポリオウィルスcDNAの全長に対応す
る。pLEDの配列を第6図、パネルA−Jに示す。
実施例8ポリオウイルスP3/サビンcDN^を用いた細胞のトランスフェクシ
ョン−次サル腎臓細胞を、バンクのバランス塩溶液、0.35%重曹、および1
0%0%ランを含むイーグルの基本培地(BME)で、25C1!2のフラスコ
2本で、80%の集密性まで培養する。培養液を37℃に維持する。培地を除き
、細胞を、HEPESm衝化生理食塩化生理食塩水中ルシウム沈澱として加えた
pLED3(実施例7で調製)でトランスフェクトする。室温で20分後、細胞
をエーμの乳慶維持培地で覆い、37℃で4時間インキュベートする。つぎに培
地を除き、細胞を新鮮な、暖かい培地で洗浄する。HEPES緩衝化生理食塩水
中15%グリセロールを2ミリリットル加え、37℃で3.5分間細胞をさらに
インキュベートする。グリセロールを除き、細胞を再度新鮮な培地で洗浄する。
2本のうちの1本の培養液を、1%ノープル寒天(ディフコ社、デトロイトJI
)を含む暖かい培地で覆い、他方は寒天を含まない培地で覆う。培養液を34℃
で1−5日インキュベートする。001%ニュートラルレッドで細胞を染めるこ
とにより、プラークを視覚化する。液体培養の培地を用いて、Vero細胞上で
のプラーク力価により、感染性ポリオウィルスのアッセイを行う。
実施例9P3/サビンcDN^のin vitro転写in vitro転写反
応は、ファン・デル・ウエルフ他、Proc、 NatL ^cad、 Sci
、 USA、83、pp、 2330−34(1986)の方法によって行う。
T7プロモーターーP3/サビン構造を含むpLEDを、ポリオウィルス配列の
外側にある適当な制限酵素で直鎖状にし、フェノール抽出とエタノール沈澱で精
製する。この鋳型DNAを、20■[ノン酸ナトリウム、p[I77、 b)I
MgCl2.10d DTT、 IIIMスペルミンンーBCI、50mM
NaC1および各1mM dATP、 dCTP、 dGTP、およびdUTP
を含む混合液に加える。RNA合成は10−15ユニツトの77 RN^ポリメ
ラーゼ7μg1!鎖状鋳型を加えることによって開始し、37℃で30分反応さ
せる。
RNA合成後、DNA鋳型をDNアーゼエで消化する。残ったRNAをフェノー
ル抽出および2.5M酢酸アンモニウムの存在下でのエタノール沈澱によって精
製する。精製したRNAはUV吸光度によって定量する。
実施例10 in vitro転写したP3/サビンRN^による細胞のトラン
スフエクノヨン実施例8で述べたように、準集密性単層の一部サル腎臓細胞を調
製する。実施例9で調製したRNAで、A、ハーク(vaheri)他、“感染
性ポリオウィルスRNA:感度の高いアッセイ法”、virology、 27
. pp、 434−36(1965)の方法により、細胞をトランスフェクト
する。詳細には、細胞の単層を等張のリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)で洗浄
する。15分後、PBSを吸引によって完全に除去する。単層をつぎに、PBS
中にRNAと500μg/mlのDEAE−デキストラン(ングマ、セントルイ
ス、NO+500. OOOMW)を含む感染液0.25+alでコーティング
する。感染させた単層を室温で静かに15分置き、エージの乳層維持培地で一度
洗浄し、つぎに実施例8で述べたように、新鮮な培地または1%寒天を含む培地
のいずれかで覆う。34℃で4−5日!いた後、プラーク形成(寒天含有培養液
中)、あるいは細胞変性効果によってウィルスを検出する。
実施例113型ポリオウイルスの弱毒性における、ヌクレオチド2493の効果
の評価ヌクレオチド2493にCの代わりにTを含むJVR318などの、弱毒
性3型ポリオウイルス株の誘導体が構築された。実施例8および10のように、
2493位にTまたはCを含むcDNAからウィルスを調製した。得られたウィ
ルスを、通常の方法により、サルにおける神経毒性に関して検査を行った。
実施例123型ポリオウイルスの弱毒性の増強2493位にTを含む3型ポリオ
ウイルスcDNAに対して、部位特異的ミュータジェネノスを行い、TをC1,
、jl換した。例えば、pLED3をPstlで消化し、ポリオウィルスをコー
ドする配列を除去する。ポリオウィルスcDN^は単一の、内在性PstI部位
をヌクレオチド2604位に持つ。したがって、PstI消化により、5′の2
.6kbウィルスcDNA断片と、3゛の4.8kbウイルスcDNA断片が得
られる2、 6kb断片を通常の方法により単離し、M13mpHlの単一のP
stI部位にサブクローニングする。つぎにゴ7−GEN in vitroミ
ュータンエネンスキット”(ユナイテソド・ステー7・バイオケミカル、クリー
ブランド、OH)を用いて販売元の指示に従い、部位特異的ミュータジエ不シス
を行い、ヌクレオチド2493のTをCに変換する。ミュータジエネンスの後に
、2.6kbのcDN^DNAベクターから切りだし、ウィルスcDN^の3′
部分と再度連結して、完全なcDNAをpBR322にクローニングする。ミュ
ータジェネンスしたcDNAと元のcDNAの双方を用いて、実施例8のように
生育可能なポリオウィルスを産生ずる。得られたウィルスに関して、通常の方法
により、弱毒性をアッセイした。ヌクレオチド2493にCを含むcDNAによ
って産生された、ミュータジェ不シスしたウィルスは、元のウィルスよりも弱毒
化されていることが期待される。
プラスミドpLEDa中の完全cDNA配列の、確認のための配列決定から、ウ
ィルスゲノムでは通常は6個のA(アデノシン)がつながっている部分(413
3−41,38位)で、さらに余分なAが見いだされた。以下の過程は、pLE
D3からpLED3.2を作成するための方法である。
誤ったpLED3配列の単離およびミュータジェネノス:精製したpLED3プ
ラスミドDNAから始めて、制限酵素5acIおよびHindIIlでDNAを
完全に消化する。選択した方法(すなわち、ゲル電気泳動、HPLC)により、
cDNAヌクレオチド1895−4241に対応する2346塩基対の5acI
/HindIII断片を精製する。精製した制限酵素断片をバクテリオファージ
M13にサブクローニングし、オリゴヌクレオチドによる欠失ミュータジェネシ
スを行えるようにする。この目的のために、ヌクレオチド4121−4150に
わたるDNAオリゴヌクレオチドを合成する。このオリゴヌクレオf )’(7
)配列1t:5°−CGCCTCAGTAAATTTTTTCAACCAACT
ATC−3′である。
ミュータジェネンスは、ゴ7−GEN in vitroミュータジェネシスキ
ット”(ユナイテッド・ステー7・バイオケミカル、クリーブランド、オハイオ
)を用いて販売元の指示にしたがって行う。ミュータジェ不ンスされたインサー
トは、ンークエンス解析により、4133−4138に、7個ではなく6個のA
が存在することを確認する。上述のように、改変した5acI/HindI工I
断片は、この制限断片を欠くプラスミドに連結するために、ゲルで精製して調製
する。
pLED3プラスミドからpLED3.2の調製・精製したpLED3プラスミ
ドDNAから開始し、DNAを制限酵素5acIおよびHindIIlで部分的
に消化する。プラスミドから2346塩基対の上述のSac工/HindrII
断片を除いたものに対応する、10.007塩基対の5acI/Hind工II
断片を精製する。
pLED3. ’)の構築:
精製したプラスミド本体と、ミュータンエネンスした2346塩基対断片を連結
する。形質転換可能な大腸菌DH5σ細胞を、連結産物で形質転換し、テトラサ
イクリン耐性のコロニーを選択する。pLED3.2の同定は、4133−41
38の6個の^の確認によって行う。
サルIfV試験で用いるLED3およびVR31gウィルス。
pLED3 (修正されていない)の全長のcDNAは、上述の余分なAがあり
、ウィルスタンパク質2C,3A、 3B、 3C1および3Dにフレームノッ
トが生じたと予想されるにもかかわらず、感染可能であった。T7 RNAポリ
メラーゼを用いたpLED3 cDNAのin vitro転写によって、直接
ンークエンス法での解析により、誤りの7個のAを含むRNAが合成された。こ
れらの転写産物をサル腎臓細胞にトランスフェクトするのに用いると、この部分
が正しい数の^を持つウィルスに回復する。
pLED3とpvR3igのなかのcDNAは、2493位および4130−4
136の^の数に違いがあるにもかかわらず、これらのcDNAを用いて作成し
たウィルスは、2493の変異のみが唯一の相違点であった。このcDN^DN
Aウィルスは、2493変異の有意性を評価する研究に使用した(論文投稿中)
。
ポリメラーゼは、1種類のヌクレオチドが数回繰り返されている領域では複製に
問題が生じることが知られている。我々は、T7 RNAポリメラーゼが、pL
ED3から7個のAを転写する際に、7個の^ではなく6個の^を含むRNAを
、誤りによって作成する可能性があることを提案する。6個の^を持つ転写産物
のみが細胞にトランスフェクトできるウィルスを産生ずることが可能である。こ
の仮説的説明は、Tファージのポリメラーゼを研究する科学者にとっては非常に
有り得ることと考えられる。
本発明の過程で調製された組み替えDNAは、特許目的のための微生物寄託の国
際認識に関するブダペスト条約に基づき、12301バークローンドライブ、ロ
ックビル、11D 20852のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクンヨ
ンに寄託されている試料によって例証される。この試料は1990年4月17日
に寄託され、ワクチン株すビン3の完全性全長コピーとして同定され、pLED
3と呼ばれる。この寄託は、ATCC受託番号40789として登録されている
。
実施例 13
Sabin3ワクチンウィルス(Lederle−Praxis Biolog
icals、 NY)から、ウィルスRNAを抽出した。逆転写酵素及び仕置(
12)に記載されている方法を使用して、ウィルスRN^からcDNAライブラ
リーを作製した。大腸菌株CJ236中で増殖したM13にサブクローンしたc
DNAに、オリゴヌクレオチドを介して変異を導入し、cDN^DNA個々の塩
基位置において変化させた(16)。このような目的で、標的とするヌクレオチ
ドが中央に位置するようにアンチセンスオリゴヌクレオチド(17mar)を合
成した。全長cDNAクローンの構築には一般的な制限酵素切断部位(EcoR
I、 HindIIl、 5acL SmaI)を利用した。全長cDN^(7
,459bp)をベクターpBR322中に構築し、大腸。
菌株DH5α(Bethesda Re5earch Laboratorie
s)を使用してそれらを選択及び増幅した。
18D : Vero細胞は、0,11%重炭酸塩(重曹?)及び10%胎生牛
血清を加えたEarleの塩を含むEagleのMEM中で、単層で増殖させた
。アフリカミドリザル腎臓初代培養細胞(PCMK)は、0.035%重炭酸塩
(重曹?)及び10%血清を含むBankの塩を加えたBME中で増殖開始させ
た。もとの70%量の、5%血清を含むBME (Earleの塩)をさらにそ
の細胞に与えた。ポリオウィルスを感染させている間は、培養細胞は全て、Ea
rleのラクトアルブミン加水分解物維持培地を改変した培地(LMM;pH7
,34血清含まず)中で維持した。
ウィル7、 : 5abin3’7クチンウイルス(R5O+2: Leder
le−Praxis Biologicals。
Pearl River、 NY)は、再びおこした(R3O+1)製造ノード
を一度PCMK細胞で継代して調製した。実験的な目的で、同じノードを使用し
てVero細胞中細胞−てR3O+2ワクチンウィルスを生成した。772N^
ポリメラーゼによるpLED3又はpvoigの転写産物をトランスフェクトし
たVero細胞から回収したcDN^DNAウィルスを、LED3及びVR31
8+1と名付けた。これら”シード”ウィルスを感染の多重度(MOI)0.1
.33、5:0.5℃でVerO細胞内で再度増幅し、ウィルスストックLED
a+2及びVl?318+2を作成した。LED3+2及びVR318+2ウィ
ルスサンプルの調製に対して1よ、実際のワクチンの場合にできる限り近い条件
(継代レベルや培養条件を示す)で行われるように特に注意を払った。
ウィルス力価の検定、サンプル内の感染ウィルスの力価は、はとんどHEl)−
2細胞におけるミクロタイトレーノヨン法によって測定され、1ml当たりの培
養細胞感染量(TCID)50として表された(1)。感染力価が、Vero細
胞単層に対するプラーク数によって測定され、従って1ml当たりのプラーク形
成ユニy ト(pfu)として表された場合もあった。Li3N内で10倍ごと
になるように調製したウィルス希釈液を用いて単層の集まり25cm2に接種し
、22℃でウィルス希釈液を吸収させた。細胞の上に、2%胎生牛血清を加えた
(Rankの)MEIIl、 0%特級寒天(Difco Laborator
ies)を−面にのせ、33.5±05℃で培養した。3日後、プラークが現れ
、ニュートラルレッド(0,011液)で細胞を染色してプラーク数を数えた。
与えられたサンプルの場合、上述した2つの方法で決定された絶対数の間にはい
つも0.61ogの差があり、TCID50[の方が常に大きい。
塩基配列の決定・RNA配列は、合成オリゴヌクレオチド及びジデオキシヌクレ
オチド鎖終止法を用いて既述(20)のとおりに決定した。クローン化したcD
N^の配列決定は、シークエナーゼDN^シークエンジングキット(U、 S、
Biochemical)を用酵素PvuIで完全に切断した後、フェノール
抽出及びエタノール沈澱を行うことによって調製した。モスら(1055et
al、 (12))が示したように、鋳型DNA1μgを含む転写反応混合液を
調製した。精製77 RNAポリメラーゼ(Pharmacia) 30ユニツ
トを添加してRNA合成を開始し、反応液を37℃で90分間インキュベートし
た。鋳型ON^及び全長転写産物を、電気泳動後、エチジウムプロミドで染色し
たアガロースゲル中において、それらに相当する大きさのバンドの強さを標準量
のものと比較することによって定量した。鋳型に対してはバクテリオファージλ
DNAの9゜Okb FIindHI断片を、転写産物に対しては7.5kb一
本HRNAマーカー(Bethesda Re5earch Laborato
ries)を標準として用いた。ゲルの写真のネガに対してデンシトメーターで
測定を行って、数字で表された値を得た。全長転写産物25μgを含む反応混合
液の一部を利用してVero細胞単層(25cm2)を、Van der 1e
rf et al、 (23)の記述に従った方法でトランスフェクトした。c
DN^DNAィルスを、細胞単層が完全に破壊されたときに(+4 CPE)回
収した。
ウィルスの同位体標識とPAGE: Vero細胞(6,5x106)をMOI
16pfu/cellでウィルスに感染させた。ウィルスを1時間吸収させた
後、細胞をLMMで二回洗浄してから同じ培地で浸し、3345℃でインキュベ
ートした。4時間牛後、培地をメチオニンを含まないMEM(Selest A
m1ne Kit、 GrBCO)に交換した。1時間後、細胞に[35S]メ
チオニン(比活性、>1000Ci/mmol;^mersham)を終濃度6
0μci/mlになるように加えた新しい培地を補充してインキュベーションを
続けた。+4 CPE (24時間以内)のところで、ウィルスを含む培地を、
まず最初に低速遠心(250Orpm、 20分、4℃)にかけた後ミクロフィ
ルトレーンヨン(0,22μm Millex−GV; Millipore)
して透明にした。ベックマン70. ITiローターを使用して超遠心を行い
(70に、 1時間、4℃)、ウィルスを沈澱させた後、Laemmli試料緩
衝液(10)中に再懸濁し沸騰させた。試料をSDSポリアクリルアミドゲル電
気泳動し、オートラジオグラフィーをとってタンパクの様子を見た。
ウィルス熱安定性曲線:ウィルス(Li3N中で約107.3pfu/ml)を
3.hlずつ数サンプル、室温(22℃)、あるいは37℃か42℃の温浴中で
インキュベートした。5日以上にわたって24時間ごとに、各々のインキュベー
ションの組からサンプルを一つ選び取って一20℃に凍結した。サンプルが全て
インキュベーションし終わったところで、それぞれのサンプルのウィルス力価を
Vero細胞単層に対するプラーク数によって測定した。
ウィルス増殖曲線: VerO細胞単層(107細胞/25cm2フラスコ)に
ウィルスを4pfu/cellで感染させ、前述したように維持した。感染後示
しである時間後に培地を各培養液から採取し、70℃に保存した。
神経毒性テスト:ウィルスサンプルのMacca Mulattoサルにおける
神経毒性を、2種類の容認されている方法を用いてテストした。アメリカ合衆国
連邦条例規約(22)の記載に従う方法では、最低107.6TCID50/r
slであるウィルスサンプル0.2111あるいはQ、5111を、サルのを髄
(IS)あるいは大脳・小脳の各半球の視床部(IT)に、各テストごとにそれ
ぞれ注射する。ft1Oテスト(26)では、ウィルス(力価106.5−10
7.5 7(JD5(1/ff1l) 0.21111をサルの背骨の間に注射
することが必要である。注射後、試験動物を灰白髄炎の臨床的徴候の出方につい
て17−21日間観察する。その後、動物を殺して脳及びを髄のポリオウィルス
による傷害を組織学的に検査できるようにする。それぞれのサルから得た神経組
織を、観察した神経傷害の程度に応じて1(低い)から4(高い)までのスコア
をつける方法を使用して評価する。平均傷害スコアは、グループ内のサルについ
て記録されたスコアの平均値である。
統計的解析:平均傷害スコアの差を、平均値の範囲を算出する際に用いられる最
小に二乗決定法を伴う偏差解析法(ANOV^)モデルによって解析した。視床
間に注射されたサルにおける反応頻度については、カイ二乗法を使用して、重要
度が分析された。
クリーニングし、5abin 3ゲノムの5゛端6塩基以外の全ての部分に対応
する4個のcDN^DNA〉・を同定した。量も5′側を含むCDN^DNAン
を、5abin3 cDN^の最初の6塩基をつけ足し、さらにそれがバクテリ
オファージエフプロモーターの制御下に位置するように、ポリメラーゼ鎖反応を
利用して合成りNAオリゴヌクレ、t−1−)’[5°−CTGCAGTAAT
ACGACTCACTATAGGTTAAAACAGCTCTGGGGTTTG
−3’ ]を牛■■Zル
ことによって改変した。プロモーターの方向によって、クローン化したcDN^
の+鎖RN人転写産物が合成されるようにしである。4個のcDNAクローンの
完全な塩基配列をLED3 RNAの配列と比較したところ、4個の塩基の違い
が認められた。この塩基の違いは、逆転写反応中に生じた誤りによるのか、ワク
チンウィルスサンプルに含まれていた割合の低い塩基配列の多様性によるもので
あるかはっきりしていない。しかしながら、全長の誤りの生じているcDN^か
ら生じたT7−由来転写産物でIIIIPilをトランスフェクトしてもウィル
スもCPEも生じなかったので、このcDN^には感染性がなかった。オリゴヌ
クレオチドを介した変異導入法(実施例13、材料と方法参照)を1.98(G
からA)、4466(TからC)及び6334(TからC)という4箇所中3箇
所に施して塩基配列を正しく直した。最後の誤りである2493番目のCがUに
変化している箇所は、偶然にこの位置でLeon様塩基になっていたので、pV
R318中の全長cDNAではそのまま残しておいた。このクローンは塩基24
93だけがLED3 RNA配列と異なっている。pVl?3+8と、2493
番目にCを持つワクチンcDN^サブクローン間でcDN^DNA塩基1895
番目の5acIから塩基4241番目のHindlIIまで)を交換して最終的
に真正LED3 cDN^(pLED3.2)を作製し終えた。
クローニングベクターpBR322中の全長LED3 cDN^DNA、第7図
、パネルAに図示しである。5abin3 cDN^の3°末端とプラスミドp
BR322の連結部にわたって塩基配列を解析したところ、27個のAからなる
poly−A部分があることが示された。cDN^をクローニングした際の操作
に由来する15個のCの連なりはpoly−A部分のうしろに直接線いている。
pLED3及びpvo1g内のcDN^の試験管内転写反応・プラスミドDNA
をPvuIで切断して、1)T7RNAポリメラーゼによる転写反応の為に、完
全なポリオウィルスRNAを含む線状DNA鋳型を作製し、2)cDN^3′D
NA続く外来ベクター配列の長さが最も短い鋳型をつくった。Pvurは、cD
NA内に存在せず最もcDN^の3′末端に近い(正確には126bp)制限酵
素部位に相当する。pLED3及びpvR3tgからは2つのPVuI断片(4
,4kbと8゜Lk’)が生じるが、配列り解析によれば8゜lkb断片しかT
7プロモーターを含まない(第7図、パネルA参照)。第7図のパネルBは、R
NAがPvuIで切断されたpLED3及びpVR318からT7RNAポリメ
ラーゼによって効率的に合成されていること、及びその大きさが8.1kb断片
から生じるランオフ(runoff) (8,1kbの末端まで読み流してそれ
以上鋳型がないために転写が終止した)転写産物として予想されていたものと一
致することを示している。レーン5及びレーン6において、2つの上部のバンド
(うすい)は、プラスミドDNAをPvuIで切断して生じる8、 lkbと4
.4kbの断片に相当する。レーン4にはdsDNAのサイズマーカー用にEi
ndIrI/λDN^を流しである。転写産物(レーン5及び6において最も濃
いバンド)は、全長RNA (7585塩基)と一致する7、 5kb 5sR
N^マーカー(レーン1−3)ときっちり同じ位置に移動している。ウィルス粒
子RNAに比較して(レーン7)ポリオウィルスcDN^の試験管内転写産物は
わずかに速く移動するが、恐らく共有結合的に付着している■Pgタンパク質が
ないためであろう。鋳型1μmを含む転写反応によって、20−25μgの全長
転写産物が複写するように生成された。
ここで示されているように、50μm反応混合液の1μg中にあるものに相当す
るバンド(レーン5あるいは6)は、7.5kb 5sRNA500ng (レ
ーン2)とほぼ同じ濃さである。これらの転写産物を直接塩基配列決定法によっ
て解析したところ、ボリオウィルスの5゛端の最初の塩基のすぐ前に2つ余分な
グアニンがあることがわかり、3゛末端のpolyA、 polyc部分のうし
ろに126bpの外来pBR322配列が存在することが確認された。
VerO細胞を前述のRNAでトランスフェクトした場合、ポリオウィルスの感
染と同様の細胞変性効果が24時間内に認められ、ウィルスを48−72時間の
間(+4CPE)に回収した。転写産物の比感染力は、1−2X102 pfu
/μgで、ワクチンRN^の約3%に当たることがわかった。シークエンンング
を行って決定したところ、回収されたウィルスのRNAは3°末端の外来pBR
322配列が欠落している。さらに、これらのウィルスのゲノムは、472(U
)、2034(U)、及び6061(U)番目に弱毒化された塩基を持ッテイる
ことが確かめられた(塩基24931.かLED3 (2493−C)とVR3
1g(2493−U)の違いはわかっていなかった。)。
塩基2493の変異は7円の移動度の変化に関連している 5abin3ワクチ
ンウイルスの共通ゲノム内の2493番目の44墓におし・て測定された変異に
より、vPlり24)の工1e−6のThrへの置換が予想される。このアミノ
酸の置換によってVPIの生化学的性質が変化しているかどうかを調べるために
、このアミノ酸置換によって変化しているLED3ノVP1タンパク質と、LE
D3及びVR318ノVP1タンハ’)賞ヲ比較シタ。LED3由来のVPIは
6番目にスレオニンを持つが、VR3111はこの場所にイソロイシンを持って
いる。これらのアミノ酸間の分子量の違いは最小であるのにもかかわらず、これ
らのウィルス由来のvP1タンパク質は、5O5−PAGEによって区別するこ
とが可能である(第8図)。Thrの側鎖は水素結合の形成が可能である水酸基
を有しているのに対して、Ileの側鎖は疎水性であるという事実によって、V
PIの移動度においてここで認められた違いが生じることを説明できる可能性が
ある。結果として、11、e6を持つVR318ウィルスのVPIはSDSをよ
り結合し、従ってLED3のVPIよりも速く移動する可能性がある。これらの
データは2493変異を少なくとも一つの生物物理学的変化に関連づけた。VP
Iにおけるこの変化がウィルス粒子の3D構造に影響を与えるか否かは、検討中
である。
LED3及びVR31,8ウイルスの熱安定性、ポリオウィルスの三次元構造で
は、VPIのN末端領域は、他のキャップシントタンバク質(6)の末端領域と
緊密に会合した状態で、天然のウィルス粒子の内側に埋まっている。2493変
異がウィルス粒子の安定性を変化させるか否かを検討しようという試みで、LE
D3及びVR31gウィルスを、いくつかの温度において、熱による不活化に対
する感受性について比較した。第9図に図示しであるように、ウィルスサンプル
は両方とも、室温(22℃)で5日以上放置しても力価の減少は認められなかっ
た。37℃と42℃では、ウィルスサンプルの力価は両方とも同様に減少した。
熱処理にもかかわらず、LED3とYI+318ウィルスの間のプラークの形態
における違いは、保たれていた(後述)。
表現型マーカーに対するn2493の影響 毒性のある株から弱毒化ワクチン株
を識別するために、プラークの大きさが小さいことを利用することがしばしばあ
る(13)。VerO細胞単層上でcDN^由来ウィルスサンプルを一回ブラー
ク数によって力価測定を行った際に、VR31gウィルスはLED3ウィルスに
比べて明らかに大きいプラークを形成することがわかった。病原性患者Leon
株を含めて比較したところ、VR318のプラークは、中間の大きさであること
が明らかになった(第10図参照)。
これらのデータは、2493番目におけるLED3CC)とy′13H3(U)
とt・う一つの塩基の違いがLED 3に対するVR318の示したプラークの
大きさの増加の原因となっていることを示唆している。
LED3及びVR31gウィルスの伝統的な熱感受性(rCt/40℃)及び”
d”マーカー表現型について検討した。このどちらのテストにおいてもこれらの
ウィルスを互いに識別することはできなかったが、相方ともLeonウィルスと
比較して弱毒化された表現型を示した(データは示さない)。
LED3及びVR318の増殖曲線: LED3及びV’R31gの複製を比較
するため、これらのウィルスの増殖曲線の動きをVero細胞内で、弱毒化され
たポリオウィルスに対して許容的な条件下(すなわち、低温、高いpH)で比較
した。第11図は、LED3及びVR318を感染させたVerO細胞からのウ
ィルスの放出の変化には、著しい差異がないことを示している。感染後24時間
後に得られた力価(1081)fu/@l)は、これらのウィルスが両方ともこ
の条件下では極度に衰弱していないことを示している。感染後8時間から12時
間に力価が倍加して増大する際に常に、わずかであるが差が認められ、このこと
は、VR318がLED3より速(複製する能力を持つ可能性を示唆している。
この時間の間に、VR318の力価は200倍になるのに対し、LED3は30
倍にしかならない。どのように培養条件を変化させた場合に(例えば、低いpH
)にLED3とVR318の増殖変化の間に認められた差が大きくなるのかとい
うことを検討中である。
サルにおけるLED3およびVR318の神経毒性5abin3およびLeon
の全長cDNA由来の組み換えウィルスの構築、およびその神経毒性検定により
、ウェスドロップ(Westrop)らは(25)Sabin3の弱毒性の表現
型が472および2034番目のヌクレオチドにおける点突然変異と関連がある
ことを示した。出願者による2493番目のヌクレオチドにおけるSab in
3特異的な点突然変異の同定により、この突然変異も弱毒化の決定基になりつる
のかという疑問が生じた。
cDNA由来のウィルス、LED3およびVR318を、WHOもしくは合衆国
CFHにおいてワクチンとして受諾される必要条件に含まれる操作によってサル
を用いて神経毒性を検定した際に、適当な対照例と比較した(材料と方法、実施
例13参照)。このような操作の差異には注入試料の量(体積、力価)と同様に
接種経路(視床内+を髄内に対してを髄内のみ)が含まれる。表IAにはCFR
を髄内(IS)検定からの神経毒性のデータが示しである。ここでLED3゜V
R318は同時に検定されており、サルの腎臓の初代培養細胞(PCMK)で生
産された実際のワクチン(R8O+2)の検定結果と比較されている。RSO十
2 (Ve ro)ワクチンの検定から、記載のワクチンウィルスを生産するた
めのVer○細胞の使用は弱毒化に影響しないことが示された。R8O+2 (
PCMK)、R8O+2 (Vero)、LED3+2 (Vero)によって
生み出される平均病変スコアはそれぞれ、0. 52. 0. 36. 0.
34であった。このデータからLED3が現行のワクチンウィルスと同様に神経
毒性がないことが示される。興味深いことに、VR318を受けたサルの平均病
変スコアは1.31で、これは他のウィルスによるスコアに比べて有意に高い(
p<0.01)。このデータにより、VR318が現在のR3O+2ワクチンと
等価であること、2493番目のヌクレオチドにU (VR318)ではなくC
(LED3.R5O+2)が存在すると弱毒化することが示される。
上記と同様にして、視床内経路でサルに注入した後のLED3およびVR318
の神経毒性を、現行のR5O+2ワクチンの4つの完全検定から得たデータと比
較した(表IB)。脳組織はを髄に比べてポリオウィルス感染に対する感受性が
高くないので、この操作を用いての神経毒性は実質的に、病変スコアではなく病
変が目に見えて現れるか、それが何パーセントのサルに見られるかに基いている
。実際のR5O+2ワクチンによって示されたように、一群のサルにおいて反応
性が低レベル(4,0%)であることが典型的であり且つ望ましい。LED3を
受けた10匹のサルのうち、病変を示したものは見られなかった。しかし、VR
318では10匹のうち2匹(20%)の検定動物において病変が生じた。完全
なIT検定には30匹からなる一群のサルが必要とされるが、VR318群にお
いてポジティブなサルの割合が増加したことは大変異常であり、現行のR3O+
2ワクチンと比べた場合LED3ウィルスは同等な、VR318は高い神経毒性
を持つことが予想されVR318は不十分ではないかと考えられる。WHOの検
定操作を使って、LED3およびVR318をウィルスNCIと同時に評価した
。NCIは弱毒化したタイプ3のWHO検定対照と同等のものである。表2に挙
げるように、LED3およびVR318に対する平均病変スコアはそれぞれ、0
、 21. 1.51であった。3つの異なる方法によって確認したところ、L
ED3がVR318より弱毒化されているという事実は明白である。しかしなが
ら、WHO検定のデータ解釈は弱毒化された対照であるNCIの挙動により何か
異なるものとなっている。この検定ではNCIは1,08の平均病変スコアを示
しており、これはLED3とVR318の計算値の間に落ちる。1.08という
平均病変スコアはこの検定の対照としては高いものであるが、NCI、LED3
.VR318間での反応性の比較は、3者とも同時に検定していることから、正
しいものである。結果で得られたスコアの統計的比較は、この検定操作によって
VR318を弱毒化した対照と区別することはできないことを指摘している。こ
の予備データに基ずくと、1グループ当たり24匹のサルを要す十分なWHO検
定に対してVR318が不十分であるかを明確にすることはできない。一方、L
ED3に関する病変スコアは、VR318およびNCI対照に比べて有意に低い
ことが示された(p<0.01)。
NCI対照ウィルスが再誘導した5abinオリジナル(R2O)ではなく、S
a b lrrオリジナルのノードを用いて作製したワクチン材料を代表する
ものであることは興味深い。SO+2ワクチン(リーデル(Lederle):
NC1に同じ)の2493番目のヌクレオチド配列の決定により、Cと変異体U
が1・1で混ざっていることが明らかにされた。現行のR8O+2ワクチンの同
様の評価(Lederle)ではこの位置にはCしか存在しない。このことはR
5Oシードが80株の精製された誘導体である(24)という事実を支持するも
のである。RNA配列決定によれば検定試料であるLED3.VR318,NC
Iは472番目ではヌクレオチド組成に違いがみられなかったので、WHO操作
を使用してLED3と比較した場合にNCIに見られた上昇した神経毒性レベル
は、NC1のウィルスプール内の2493−U変異体の部分集団によるものと思
われる。
VPIの6番目のアミノ酸をイソロイシンからスレオニンに変える、2493番
目のヌクレオチドにおける5abin3特異的な新しい突然変異の同定(24)
は弱毒化の決定基であることがここで示された。5abin3ポリオウイルスの
弱毒化は、以前に別件により472および2034番目のヌクレオチドにおける
点突然変異と関連づけられていた(25)。2493番目の突然変異の寄与を評
価するため、完全に照合されたワクチンcDNA (LED3)を使ってウィル
スを生産し誘導体であるVR318と比較した。VR318はこの位置にCでは
な(Leon様のヌクレオチド(U)を持つ以外はLED3と同じものである。
LED3において新たに発見された突然変異はサルにおける低下した神経毒性と
同様に小さなプラークを形成することと相関していた。
ここで提示されたデータは、弱毒化された5abin3ワクチン株に関する生物
学的特性がLEDa内に保存されたことを表している。5abin3cDNA由
来のシード株の利用に関しては多(の利益がある。オリジナルおよび再誘導した
5abinシード(それぞれS○、R80)の両方の貯蔵量はそれらがウィルス
プラークの分離体であるため制限がある。シードをクローン化され遺伝的に規定
されたcDNAの形で保存した場合、シード供給の制限は取り除かれ、さらにそ
のようなノードは無限に保存することができる。シード供給の制限がないと、ワ
クチンを生産するために用いられる感染の多重度(Mol)の柔軟性が増加する
。ウィークスーレビー(Weeks−Levy)ら(24)は受諾された市販の
シードを使用して高いMolで生産されたウィルス試料が遺伝的な均一性がより
高いことを示した。RNAウィルスはその性質によりDNAウィルスよりも高い
頻度で変異体を生じるので、クローン化され遺伝的に規定されたDNAの形で確
立されたRNAウィルスシードはかなり均一性の高いものとなる。この方法によ
り、継代中に選択的に増幅されうる望ましくない変異体の量を最小限に抑えるこ
とができ、これは遺伝的安定性の上昇へとつながる。5abin3ワクチンに対
する他の市販のシードと比較した場合、LED3が遺伝的により安定であるか否
かを評価する継代研究は現在評価中である。
ヌクレオチド配列決定により、in vitro継代の際に2493番目にUを
持つSab in3変異体が、472番目にCを持つ変異体よりも急速に蓄積す
ることが示された(24)。同じ研究において、異なる○Pvの5abin3組
成が2493番目のCとUの比率において非常に変化することが見いだされた。
ここで提示されたデータは、2493−U変異体の割合がどのようにしてワクチ
ンロットの受容能に影響するかにつ(・では述べてb・なし・が、LED3 (
2493−C>とVR318(2493−U)のウィルスを比較したデータは、
本結果が評価に使用した神経毒性検定法に依存することを示唆している。特に興
味深いのは、CFRの視床内構定法ではLED3とVR318を区別できること
であった。
LED3またはR3O+2ワクチンと比較して脳内でVR318が異常に高い反
応性を示すことは、ウィルスが2493番目においてUを持っている場合、ウィ
ルスと脳組織の間の相互作用が高められていることを示唆している。WHOの検
定法では視床的経路の注入によるワクチンの評価は行っていないので、我々のデ
ータは、この検定ではワクチンロット内の2493−U部分集団を検出できない
可能性があることを示唆している。
ポリメラーゼ連鎖反応を取り込んだ検出法が最近チュマコフ(Chumak。
V)ら(2)により使用され、総ウィルスの1.17%以上を構成する472−
C変異体を含むワクチンロフトがWHOの神経毒性検定に不十分であることを決
定した。LED3およびVR318の472番目における等優性の決定はウィル
スRNA配列解析に基づくものであった。この方法を使用した場合、10%の変
異体の部分集団が検出限界であることが決定された(20)。より感度の高いP
CR法であれば、LED3.VR318両方のウィルス調製品の472−C部分
集団を検出し得ると考えられる。しかしながらLED3およびVR318はクロ
ーン化されたcDNAから等しい継代レベルを経ており、同一条件下で作製され
たものなので、これらのウィルス試料が472−C変異体の比率において異なる
というのはあまり考えられない。472−C変異体を検出するためのPCR法を
使用したLED3とVR318の評価では、これらの試料を区別することはでき
ないことが示された。
in vitro同様in vivoでも2493番目にUをもつ5abin3
変異体の選択的優位性を支持するデータがいくつか出ている。ワクチン接種後5
日目に回収した兄妹からの分離体KW4は、3ケ所において投与されたワクチン
株と異なる(472=C,2493=U、6061=U/C)ことが示されてい
る(20)。ここで提示されたデータに基づくとその研究でKW4について観察
された中間レベルの神経毒性は472同様2493番目における突然変異に帰属
することができる。We e k3 L C”; 7ら(24)は、弱毒化され
た対照9゛ イルスNCIをを髄内注入されたサルの神経組織(脳およびを髄)
から回収された3つのウィルス分離体のうち2つが2493番目にUをもつこと
を見いだした。
分離体NCl−679Bが472番目の弱毒化のUを失わずに2493番目にU
をもつことが、このウィルスが脳内で繁殖する機構に特異的に関係しているよう
である。本データは、CFRの視床内法によって検定した際、LED3に比べて
VR318の神経毒性が高いという観察と一致する。
2493番目のヌクレオチドにおけるUからCへの変化がVR318と比べてL
ED3を弱毒化する機構は不明である。この突然変異によりキャプシドタンパク
質■P1の6番目のアミノ酸が変更される。ポリオウィルスの3次元構造では、
ホーグル(Hogle)ら(6)がvPlのこの領域が天然のピリオンの内側に
埋まっていることを示している。最近では、フリックス(Fricks)とホー
グル(5)により、感受性細胞に付着する際にピリオンの形態が変化してキャプ
シドタンパク質のVF6が放出されVPIのアミノ末端が外側に出ることが示さ
れている。著者達はさらに、VPlのアミン末端の露出がリポソームへの付着に
必要であることを示しており、この現象が細胞への侵入の機構に何らかの役割を
果たしているという提案をだしている。こうした観察と一致して、キルケガール
(Kirkegaard)(8)は、6番目の残基の両側にあるVPIのアミノ
末端領域に異なる小さな欠失をもち、正常感染の際にキャプシドからウィルスR
NAを放出できなくなった2つのポリオウィルスの突然変異体について記載して
いた。この欠失突然変異体は共に小プラークの表現型を示す。こうしたデータか
ら、2493番目における5abin3の突然変異はウィルスの脱外皮にも影響
していることが容易に推測される。
Sab in3のVF6 (2034)における突然変異に加え、弱毒化の決定
基が5abinlのキャプシドタンパク質(14)およびSab in2の近縁
であるタイプ2株(P2/712)(16)にマツプされた。こうした他の突然
変異はキャプシドタンパク質VPIの中に見られるが、この研究で記載した構造
的な突然変異はVPIのアミノ末端にマツプされた最初のものである。
本発明の多くの具象が上で記載されているが、基本的な構造を変更して、本発明
の過程、組み換えDNA分子、cDNA分へ形質転換した宿主に利用される他の
具象を供給し得るのはあきらかである。よって、本発明の範囲は前に実施例の方
法によって提示された特殊な具象によるのではなく、これから述べる請求の範囲
によって定義されるのが適当であろう。
CERNV検定操作を用いたLED3及びVR318株の神経毒性A)を髄内1
群 ウィルス 基質細胞 ヌクレオチド サルの数 平均病変スコア472 2
493番目
I R5P+2 PCMK U C240,522R3O+2 VEROU C
120,363LED3+2 VEROU C160,344VR318+2
VEROU U 16 1.31’ao、2mlのウィルス(力価≧7.6]o
g TCID5o/ml)をを髄内に投与
b ANOVA検定により平均値検定により群4〉1.2. 3 (p<0.
01)B)視床内。
群 ウィルス 基質細胞 ヌクレオチド サルの数 ポジティブ(%)472
2493番目
5 R5O’−,2PCMK U C12046LED3+2 VEROU C
1007VR,318+2 VEROU U 10 20’co、5mlのウィ
ルス(力価≧7.6]og TCIDso/ml)を各大脳半球内の視床領域に
投与
dカイ二乗検定により7群〉5.6知<Q、05)表2
WHONV検定操作を用いたLED3およびVR318株の神経毒性群 ウィル
ス 基質細胞 ヌクレオチド サルの数 平均病変スコア472 2493番目
I LED3+2 VEROU C60,21′′2 NCI’ VEROU
U/C61,083VR318+2 VEROU U 6 1.51aQ、1m
lのウィルス(力価65から7.51og TCIDso/ml)をを髄内に投
与
b ANOVA検定により平均値検定により群2<1.3ぐp<0.1)c N
C1(SO+2)はWHONV検定に使用される弱毒化されたタイプ3の対照で
ある
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浄書(内容に変更なし)
第1図
面分
浄書(内容に変更なし)
二=コ 988年3月以前に分離とれたcDNAs浄書(内容に変更なし)
第3図
浄書(内πに変更なし)−
第4A図
pT7 1 784
+ pBR322を551)T & EcoRIlこより消化第4B図
上
Figure 6A
CTにCGCTGGCGGCCCACCTGTGGCCCAAAGCCACCG
GACにCTAGTrGTGMCAGGGTGTG口gur・6B
KDSASNAASKQDY5QDPSICF口gur・6C
Figure 6D
日gur・6ε
Figure 6F
Figure 6G
4750 =、4760 4770 4780 4790 4800^GGCA
TrCTGTrCACATCC入ACTATGT!TrAGCCTCC入CCA
ACTCCAGTCGCATCACACCCILPTSNYVLASTNSSR
ITPFigure 6H
VMGEYSRDGKLNMAMATETC工 QLMDKSSRVRYSVD
QITTMGPLQYKDLKKD 工 KTRPPPECT 工 LQAVT
’l’FAAVAGV’l/YVMYKLFAGHQGAYTGLPNKRPN
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Figur・ジ
Figure 6K
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p511 Pvu 1
Figure 7B
Figure 8
66゜2>
5I−
= −、、VPI
31、 −−一・VF6
−− @III −m ’fP5
Figure 9
浄書(内容に変更なし)
第10図
感染後の時間/時間
浄書(内容に変更なし)
第11図
培養期間(臼)
要約書
本発明は、RNAウィルスのcDNA製造法、生存可能なRNAウィルスの製造
法、およびこれらの方法により製造された生存可能なRNAウィルスに関する。
新規RNAウィルスのcDNA、そのcDj’JAを含む組換えDNA分子、お
よびこれらの組換えcDNA分子により形質転換された宿主について記述してい
る。
ストレイン3のポリオウィルスの変異体の新規スクリーニング法、および兄妹の
ポリオウィルスの弱毒化法について記述している。本発明は、感染性ポリオウィ
ルスに対する被検者を免疫するために有用なワクチンを提供するが、その際該ワ
クチンは有効量のRNAウィルスおよび適切なキャリアーを含む。被検者に適切
な量の上記ワクチンを投与することにより、感染性ポリオウィルスに対する被検
者を免疫する方法を記述している。
手続補正書(方式)
平成 5年 2月 5日りツ
Claims (44)
- 1.(a)ソースとなるRNAウイルスからゲノムRNAを分離し、(b)RN Aシークエンス注の使用により分離した該ゲノムRNAの一部の塩基配列を決定 し、 (c)cDNA合成法の使用により分離した該ゲノムRNAから2本鎖cDNA を生産し、 (d)DNAシークエンス法の使用により該cDNAの一部の塩基配列を決定し (該cDNAの該部分は過程(b)でシークエンスした上記RNAの上記部分に 相当する)、 (e)シークエンスした上記cDNAをシークエンスした上記RNAと比較する ことにより塩基配列上の差異を決定し、(f)上記cDNAの上記差異を改変し RNAウイルスの正確なcDNAを生産する 過程からなるRNAウイルスの正確なcDNAを生産するための方法。
- 2.ソースとなる該RNAウイルスがピコルナウイルスである、請求の範囲第1 項記載の方法。
- 3.ソースとなる該RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである、請 求の範囲第2項記載の方法。
- 4.過程(b)でシークエンスしたRNAの上記部分がワクチン株3のポリオウ イルスのヌクレオチド2493からなる、請求の範囲第1項記載の方法。
- 5.上記RNAが約100から200ヌクレオチドからなる、請求の範囲第4項 記載の方法。
- 6.分離したウイルスRNAの全体の塩基配列が過程(b)で決定された、請求 の範囲第1項記載の方法。
- 7.請求の範囲第1項記載の方法により生産された真のRNAウイルスのcDN A。
- 8.ワクチン株3のポリオウイルス由来の真のRNAウイルスcDNAであり、 該cDNAは (a)pLED3.2および (b)pLED3.2にコードされるポリペプチドをコードするcDNAからな るグループから選択される。
- 9.(a)ソースとなるRNAウイルスからゲノムRNAを分離し、(b)RN Aシークエンス法の使用により分離した該ゲノムRNAの一部の塩基配列を決定 し、 (c)cDNA合成法の使用により分離した該ゲノムRNAから2本鎖cDNA を生産し、 (d)DNAシークエンス法の使用により該cDNAの一部の塩基配列を決定し (該cDNAの該部分は過程(b)でシークエンスした上記RNAの上記部分に 相当する)、 (e)シークエンスした該cDNAをシークエンスした上記RNAと比較するこ とにより塩基配列上の差異を決定し、そして(f)該cDNAの該差異を改変し RNAウイルスのcDNAを生産する過程からなるRNAウイルスのcDNAを 生産するための方法。
- 10.ソースとなる上記RNAウイルスがピコルナウイルスである、請求の範囲 第9項記載の方法。
- 11.ソースとなる上記RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである 、請求の範囲第10項記載の方法。
- 12.過程(b)でシークエンスしたRNAの上記部分がワクチン株3のポリオ ウイルスのヌクレオチド2493からなる、請求の範囲第9項記載の方法。
- 13.上記RNAが約100から200ヌクレオチドからなる、請求の範囲第1 2項記載の方法。
- 14.分離したウイルスRNAの全体の塩基配列が過程(b)で決定されること を特徴とする、請求の範囲第1項記載の方法。
- 15.請求の範囲第9項記載の方法により生産されたRNAウイルスのcDNA 。
- 16.ワクチン株3のポリオウイルス由来のRNAウイルスのcDNAであり、 該cDNAは (a)pLED3.2および (b)pLED3.2にコードされるポリペプチドをコードするcDNAからな るグループから選択される。
- 17.請求の範囲第7、8、15または16項のいずれか1項に記載のRNAウ イルスのcDNAからなる組み換えDNA分子。
- 18.上記RNAウイルスのcDNAを機能するようにRNA転写プロモーター につなげることを特徴とする、請求の範囲第17項記載の組み換えDNA分子。
- 19.上記プロモーターがT7プロモーターである、請求の範囲第18項記載の 組み換えDNA分子。
- 20.宿主が細菌、酵母およびその他の菌類、昆虫細胞、動物細胞を含むグルー プから選択される、請求の範囲第17または18項記載の組み換えDNA分子で 形質転換された宿主。
- 21.宿主が、Vero細胞、HeLa細胞、Cos細胞、CV−1細胞、サル の腎臟の初代培養細胞を含むグループから選択される、請求の範囲第20項記載 の宿主。
- 22.宿主が、E.coliである、請求の範囲第20項記載の宿主。
- 23.(a)成育可能なRNAウイルスを生産しうる条件下で請求の範囲第20 項記載の宿主を培養し、 (b)成育可能な該RNAウイルスを該宿主細胞の培養液から回収する過程から なる成育可能なRNAウイルスを生産するための方法。
- 24.(a)請求の範囲第7、8、15または16項のいずれか1項に記載の組 み換えDNA分子から、invitro転写法を使用してRNAを生産し、(b )該RNAを分離し、 (c)分離したRNAを宿主(該宿主は動物細胞)にトランスフェクトし、(d )該宿主を成育可能なRNAウイルスを生産しうる条件下で培養し、そして (e)成育可能な該RNAウイルスを該宿主細胞の培養液から回収する過程から なる成育可能なRNAウイルスを生産するための方法。
- 25.上記RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである、請求の範囲 第23または24項記載の方法。
- 26.宿主がサルの腎臟の初代培養細胞である、請求の範囲第23または24項 記載の方法。
- 27.(a)上記ポリオウイルスからゲノムRNAを分離し、(b)RNAシー クエンス法を使用して2493番目のヌクレオチドを決定する過程からなる、株 3のポリオウイルスの変異体をスクリーニングする方法。
- 28.cDNAが2492番目から2494番自においてATTのヌクレオチド 配列を含む、該cDNAの2493番目のヌクレオチドをTからCに変える突然 変異導入の過程を含む該方法により、RNAウイルスのcDNAによりコードさ れる株3のポリオウイルスの弱毒性を増加させるための方法。
- 29.上記cDNAの2494番自のヌクレオチドをTから、A.C.Gからな るグループから選択されるヌクレオチドに変える突然変異導入の過程を更に含む 、請求の範囲第28項記載の方法。
- 30.(a)請求の範囲第8または16項記載のRNAウイルスのcDNAを動 物細胞である宿主にトランスフェクトし、 (b)成育可能なRNAウイルスを生産しうる条件下で宿主を培養し、(c)成 育可能な該RNAウイルスを該宿主細胞の培養液から回収する過程からなる成育 可能なRNAウイルスを生産するための方法。
- 31.該RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである、請求の範囲第 30項記載の方法。
- 32.上記宿主がサルの腎臟の初代培養細胞である、請求の範囲第30項記載の 方法。
- 33.(a)請求の範囲第20項記載の宿主を成育可能なRNAウイルスを生産 しうる条件下で培養し、 (b)成育可能な該RNAウイルスを該宿主細胞の培養液から回収する過程によ って生産される成育可能なRNAウイルス。
- 34.(a)請求の範囲第17または18項記載の組み換えDNA分子から、i nvitro転写法を使用してRNAを生産し、(b)該RNAを分離し、 (c)分離したRNAを動物細胞である宿主にトランスフェクトし、(d)該宿 主を成育可能なRNAウイルスを生産しうる条件下で培養し、(e)成育可能な 該RNAウイルスを該宿主細胞の培養液から回収する過程によって生産される成 育可能なRNAウイルス。
- 35.上記RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである、請求の範囲 第33または34項記載のRNAウイルス。
- 36.上記宿主がサルの腎臟の初代培養細胞である、請求の範囲第33または3 4項記載のRNAウイルス。
- 37.(a)請求の範囲第8または16項記載のRNAウイルスの正確なcDN Aを動物細胞である宿主にトランスフェクトし、(b)該宿主を成育可能なRN Aウイルスを生産しうる条件下で培養し、(c)成育可能な該RNAウイルスを 該宿主細胞の培養液から回収する過程によって生産される成育可能なRNAウイ ルス。
- 38.上記RNAウイルスがワクチン株3のポリオウイルスである、請求の範囲 第37項記載のRNAウイルス。
- 39.上記宿主がサルの腎臓の初代培養細胞の場合の請求の範囲第37項記載の RNAウイルス。
- 40.(a)ウイルスをコードする組み換え核酸配列で、適当な宿主細胞を形質 転換し、 (b)ウイルスの生産が可能な条件で宿主細胞を培養し、(c)生産されたウイ ルスを分離する ことにより生産された、被験体および適当な媒介体の免疫処理に有効である、有 効量のRNAウイルスを含み、被験体を免疫処理するのに有用な、伝染性ポリオ ウイルスに対するワクチン。
- 41.被験体がヒトである場合の請求の範囲第40項記載のワクチン。
- 42.請求の範囲第41項記載のワクチンの適量を被験体に投与することからな る、伝染性ポリオウイルスに対する被験体の免疫処理法。
- 43.ワクチンを筋肉投与、静脈投与、皮下投与、気管内投与、または鼻腔内投 与により投与することを特徴とする、請求の範囲第42項記載の、伝染性ポリオ ウイルスに対する被験体の免疫処理法。
- 44.被験体がヒトである、請求の範囲第42項記載の方法。
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