JPH05506669A - エイズ治療法及びワクチン - Google Patents
エイズ治療法及びワクチン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】
エイズ冶療法及びワクチン
発明の分野
本発明は、エイズ冶療法、ワクチン、及び診断法に関する。
本明細書中で用いる場合、種々の表踊、及び他のこのような見出しは指標を意図
するものであって、本発明を限定するものと解釈すべきでない。
1980年初頭に確認されて以来、エイズ(後天性免疫不全症候群)の治療又は
予防は、それが社会的及び疫学的に密接に関係しているために、多数のグループ
が研究中であったものに無比の目標を提供してきた。しばらくの間、エイズの原
因に関していくつかの注目すべき論争があり、実際、意見は依然として分かれて
いる。
初期理論
極く初期には、エイズは対宿主移植片病(GVHD)、即ち罹患者に外来免疫適
格細胞を導入することに起因する免疫疾患に非常によく似た生理学的障害であり
、下記のような特徴:免疫系に関連した血球の塊状増殖:免疫応答性と自己寛容
との喪失;並びに胸腺変性及び巨牌腫のような他の症状を有するといったいくつ
かの推測がなされた。しかしながら、ウィルス(HIV−ヒト免疫不全ウィルス
)が関与していることが次第に明らかになってきたため、この理論は必然的に効
力を失い、治療又はワクチンに関する研究が始まった。
困難性
研究に関与したいろいろなグループの努力は、ウィルスの形態と代謝性とによっ
て繰り返しくじかれてきた。したがって、ウィルスのコートタンパク質の固有の
変異性のために、そしてまたウィルスがレトロウィルス群の一員であるために、
有力なワクチン及び治療法は失敗してきた。
レトロウィルス
はとんどのウィルスは生宿主細胞を感染させることにより繁殖し、次いで繁殖す
るためにその代謝機構を乗っ取る。
十分に新しいウィルスが造られると、細胞は破裂し、新しいウィルスが放出され
る。次いで、その周期が再び始まる。
レトロウィルスはこの機序をもう一段階採用し、その遺伝物!(この場合はRN
A)を宿主型遺伝物質(DNA)中に逆処理後に、細胞の遺伝物質中にその遺伝
物質を活発に組み入れる。
したがって、それらが活発にウィルスを産生じない限り、感染細胞を検出するの
は困難であって、その他のレンチウィルス感染と同様、HIVにおける潜伏期間
は延長され、即ちウィルスの活発な産生はしばらく起きない。このことは、治療
にむけての研究を妨げはしないが、非常に邪魔になる。
抗HIV薬
AZT (3’ −アジド−3° −デオキシチミジン)でさえHIV誘発性エ
イズの患者を治癒できないが、しかしウィルス遺伝物質の宿主遺伝物質中への逆
転写の工程を妨害することにより体内にウィルスが蔓延するのを防ぐことだけは
できる。さらに、AZTを用いた臨床試験からは、疾病の軽減は一過性に過ぎず
、AZTで処置された患者は必ずしも何の治療も受けていない患者より長生きで
きると予期できるわけではない。
AZTと池の薬、例えばアシクロビルacyclovirとを組み合わせて、エ
イズ治療に用い得る。DDC(ジデオキシシチジン)も有用であることが立証さ
れているが、DDCは、副作用が低毒性であるもののAZTと同様の方法で作用
するので、HIV感染に対する解答を提供するとは考え薬剤療法に代わるものと
しては、HIV感染、又はH1■感染により誘発されるエイズを予防するための
ワクチンがある。ワクチンは活性(active)であるか又は受動性(pas
sive )であり得る。活性ワクチンは侵入生物、例えばエイズウィルス(H
I V)に対して身体に抗体を産生させるじ免疫反応°)。受動性ワクチンは、
一般に例えばマウス、ウサギ、又はモノクローナル抗体産生細胞株からの前産生
抗体で構成され、これらは患者の身体が何もしなくても、即ち免疫反応を生じな
くても、ウィルスを認識し、襲撃し得る。
ワクチンアプローチ
ワクチンを製造するためには種々の方法がある。古典的ワクチンは、殺した、又
はひどく弱めた(弱毒化)ウィルスの製剤を患者に注入することにより達成され
る。このアプローチに伴う問題は、いくつかの理由のために、ウィルスが”不意
打ちし”、患者が実際にエイズを発病した場合に、悲劇的な結末を生じる恐れが
あることである。にもかかわらず、このアプローチは研究されてきたが、限られ
た成功しかおさめていない。生じた免疫は、ウィルスの個々の単離物に対する防
御を提供するのに十分なだけで、いかなる供給源からのHIVに対しても十分で
はない。これは主として、ウィルス粒子の表面上のコートタンパク質が生来変化
しやすく、ある感染者と別の感染者との間でさえ変化し得るためである。したが
って、このアプローチは、先ず患者がエイズを発病するという危険にさらされる
ために、しかし主として全ウィルスワクチンが、この場合、必ずしも防御を保証
するわけではないために、満足のいくものでこれらの理由のために、ウィルスが
どのように免疫不全を引き起こしたかに関してこれが何らかの説明を提供するか
否かをみるために、ウィルスがヒト細胞と如何に相互作用するかを確定すること
が望ましかった。CD4タンパク質が、HIVI及びHIV2ウィルスの細胞と
の結合に際して有意の役割を演じることが迅速に確定された(例えばDalgl
ejsh et al、、Nature (1984)、312.763−76
8参照)。
CD4タンパク質は、Tヘルパーリンパ球として公知の白血球の特定のサブユニ
ット上に特徴的に存在するが、しかしマーカーは、マクロファージのような別の
種類の細胞上にも存在し、脳にも存在することが知られている。CD4を欠く細
胞型における感染についての報告がなされてきたけれども、このような感染は、
常に実験室内で誘発されたものであって、自然感染は圧倒的にCDJ+細胞型に
限定されると思われる。
CD4
CD4タンパク質は目下、広範に特徴づけられ、成熟又はメモリーTリンパ球に
おいて研究されている。それは、T細胞受容体(TCR−Ti)を含有し、抗原
提示細胞複合抗原■型)の認識に関与する膜複合体CD473Tiの一部を構成
する。CD4T3TiとMHC間の相互作用は、外来抗原の存在によりT細胞が
活性化されるか否かを決定する場合に重要である。T細胞のこれらの抗原反応性
サブユニットの活性化は、次にその増殖を引き起こし、次いでこれらのT細胞の
ほとんどが、関連のB細胞を手助けし、したがってそれらが増殖し、抗原に対す
る抗体を産生ずる。
CD4はMHCnを固定する
CD4はMIICUに会合した外来抗原の認識の役割を演じないが、むしろ不変
であるMHC■分子の一部を認識する。この相互作用は極めて接近したTCR及
びMHCn分子を固定し、そのためそれらが相互作用し得る。相互作用が正の刺
激を構成するものである場合には、T細胞は活性CD4の一次配列は、それがイ
ムノグロブリン遺伝子工科に属する複合分子であることを示す。CD4分子のい
くつかの部分は抗体分子のV領域に似ているが、−万能の部分は本質的にCD4
が由来する宿主に独特のものであるCD4とウィルス間の有意の相互作用は、C
D4分子によるウィルスコートタンパク質gp120の認識である。22120
分子は、大型エンベロープg p 160タンパク質からの切断により生成され
、同時に小型gp41が生成される。
g p 120及びgp41の生成は細胞内部で起こり、2つのタンパク質は、
成熟ウィルスが細胞膜から出芽するウィルス複製の段階の前、及びその段階中に
細胞表面に発現される。
g p 120及びgp41を生成するために細胞内タンパク質分解的切断が生
じた後、g p120はトランスメンブレンgp41を伴って非共有的に残存す
る。エンベロープタンパク質のこの表面位置は、それらをワクチン及び免疫療法
のための主標的にした。
g p 120の機能的重要性
g p 120がCD4+T細胞機能を直接妨害し得ることは公知である。in
VitrO及びin vivoでg p 120の免疫抑制作用に関して示唆
された一つの解釈は、高親和性CD4−gl)120結合がCD4/MHCII
相互作用を妨げることにより抗原特異的MHCn依存性T細胞増殖を妨げるとい
うものである。しかしながら、1n vjvo HI V感染によって引き起こ
される公知の免疫不全に対する推定は、抗原特異的メモリーT細胞反応の欠除が
感染初期に起こるという観察と一致せず、明らかに不可逆的である。g p 1
20のいかなる細胞毒性作用が、″メモリー”T細胞反応が顕著に選択的に欠除
され一万能のT細胞反応は無傷のままであるということを説明し得るというのは
疑わしい。
HIV感染をCD4+T細胞数の減少と直接結びつける試みがなされてきたが、
CD4+T細胞喪失の機序は、T細胞機能の喪失とは異なるので、直接的ウィル
ス細胞毒作用によるものであるとは考えられない。g p 120を発現又は結
合中の他のCD4+T細胞のCD4+T細胞による細胞溶解性除去のようなその
他の急性細胞破壊的機序は、CD4+T細胞数の慢性的漸次的減少を説明すると
は考えら抗原特異性メモリーT細胞増殖は、g p 120により、そして全ウ
ィルスによって別様に影響を及ぼされる。gp120は可逆的に、しかしただち
に抗原に反応してT細胞増殖を抑制するが、−万全ウィルスによって生じる同等
の免疫抑制作用は認められない。抗原特異性T細胞が抗原及びHIVで前処理さ
れた抗原提示細胞(A P C)に暴露された結果としての初期増殖反応は、無
傷である。しかしながら、同一の抗原に特異的な増殖反応は、抗原刺激にひき続
く周期にはもはや回復可能でない;その作用は、欠除の遅延又は抗原反応性T細
胞の不活性化によるものである。
最近の研究
g I) 120は非常に変わりやすい分子であり、結晶化しにくい。多くの単
離物がシーケンシングされてきており、非常に限定された配列の保存を示す。そ
の分子上のいくつがの部位は、MHC分子上の部位と少し似た配列を示す。ある
保存領域はCD4結合部位を構成し、確認されている。
この情報に基づいて、HabeshavとDalgleish (Journa
l ofAIDS (1989) 2.457−468) ハ、g p 120
分子がT細胞抗原認識を妨害し、TCR及びMHCn間の相互作用を妨げること
を示唆した。しかしながら、このようないかなる妨害の機序も明らかでなく、エ
イズのための治療又はワクチンの開発を手助けしなかったが、著者等は、g p
120のCD4結合部位に対する抗体を基礎にした抗イチオタイブワクチンの
使用を示唆した。g p 120及びMHCIIに対するCD4結合部位を限定
することが困難であるのは立証されてχ)たので、このようなアプローチには困
難がある。
CD4を認識するg I) 120上及びMHCII上のそれらの結合部位間を
識別する試みも解決されないままである。したがって、C1ayton et
al、(Nature(1989)、 339.p54g以降を参照)は、g
p 120結合に作用し、MHCII結合にも作用するCD4分子の突然変異で
あるが、しかしMHCII結合に作用する突然変異は必ずしもgp120結合に
作用しないという突然変異を実証した′。したがって、g p120結合部位は
、CD4上のMHC■結合部位の特異的サブセットを形成し、この非修飾部位は
したがってワクチン生成には適していないと考えられる。
抗イチオタイブワクチン
特定の病原ウィルスに対するワクチンを生成するための別のアプローチは、例え
ばB型肝炎ウィルス(HB V)に対して用いるために、例えばxenneay
等(欧州特許出願公開番号第0110708号)が開示している。実際には、ワ
クチンとして用いるのに十分な抗体を生じるような免疫化量でウィルスを動物に
注入する。動物から単離された抗体はウィルスを認識でき、“第一世代°抗体(
Ab−1)である。
これらのAb−1抗体を、次に別の動物に注入して、第一世代を認識する、且つ
ウィルス表面の一部を模倣する第二世代の抗体(Ab−2)を産生じ得る。この
効果は、ウィルスの表面のよう1ご見える°、そして免疫反応が起こり得るがし
かし殺した又は弱毒化したウィルスを用いる場合に内在するいかなる危険も保有
しないものを産生ずることである。したがって、Ab−2抗体はワクチンとして
使用し得る。患者に注入した場合に、第三世代の抗体(Ab−3)が、Ab−2
抗体に対して生成される。Ab−2抗体はウィルス抗原の模倣であるため、Ab
−3抗体はウィルスを中和し得る。このアプローチは、患者は全ウィルスに暴露
されないという利点を有するが、しかし中和抗原が余りにも変わりやすいために
H1ψに適用できない。
しかしながら、欧州特許出願公開番号第287226号は、CD4上のg p1
20結合部位を基礎にして、抗イチオタイブワクチンに関する変異体を開示する
。欧州特許出願公開番号第287228号に開示された抗イチオタイブワクチン
は、gp 120上のCD4結合部位が完全に保存されるという原理に基づいて
いる。したがって、CD4上のg p 120結合部位と結合する抗体(Ab−
1)を含有するワクチンを患者に投与すると、次いで患者は、これらの抗体に対
する抗体(Ab−2)を生じる(いわゆる抗イチオタイブ反応)。
これらの二次抗体(A b −2)は、g I) 120上のCD4結合部位に
結合し、HIVウィルスの表面を被覆して、他の細胞の感染からウィルスを保護
する。
新しい抗原に反応する能力を患者が喪失しているので、このようなワクチンは、
進行したエイズにはほどんど用いないが、対応する不活性ワクチンは用い得る。
さらに、進行した場合、このようなワクチンが作用した場合でさえ、患者は依然
として免疫不全であると思われる。
免疫反応の機序
免疫反応は、MHCI及びMHCIr分子による抗原提示に頼っている。MHC
Iは、細胞内に由来する抗原を提示するのに関与し、全細胞に認められる。MH
Cnは、細胞外起源の抗原を提示するのに関与し、その発現は本質的に、B細胞
、樹状突起細胞、及び食細胞のような免疫系の細胞に限定される。
MHCI及びMHCIIは、いわゆるイムノグロブリン(Ig)上材に属し、抗
体上に見いだされる不変(C)ドメインに非常によく似たその分子のドメインを
有する。T細胞受容体もこの科に属し、抗体に特徴的な可変領域(V)と不変領
域とを有する。
上記したように、MHCI及びMHCnは抗原の提示に関与する。そうする場合
、プロセッシングされた外来抗原からの直鎖ペプチド配列は、MHC分子の特徴
的な裂は目に位置する。この裂は目は、βプリーツシート上に支持される2つの
αヘリックス間に形成される。CD4は裂は目の外側の不変領域をつなぎ、一方
TCRは裂は目に会合した抗原を認識する。裂は目の抗原ペプチドかTCRと相
互作用する場合、T細胞は活性になる。
MHCIは一つのポリペプチド鎖(常に血液タンパク質β2mに会合して見いだ
される)を含有し、一方MHCnは2つのポリペプチド鎖(α及びβ鎖)を含有
するけれども、それらの構造は非常によく似ている。今日までMHCnを結晶化
することかできていないため、MHCnの3−〇構造を絶対的に確定することは
できない。にもかかわらず、MHCn及びMHCIはかなりの程度の相同関係を
共有し、MHCIα鎖は結晶化されている。結晶学的分析により、確信を持って
構造を決定できるようになった。Brown等(Nature (198g)、
232.1145−450 )は、MHCIの確定されたモデルに基づいてMH
CIIに関する仮説的モデルを提唱し、更なる配列データも提供している。
MHC分子の多元性
侵入生物が被膜を、又は別に免疫系の中和反応を回避し得る抗原を生じることが
知られている。これは、自己抗原を模倣するか、又はMHCn/1分子を模倣し
て、あるいはプロセッシングが困難であるか又はMHC分子と結合しない構造を
発現することによって可能である。この種の進化的圧力は、免疫系のMHC成分
が多数の対立遺伝子を有する非常に多形態且つ多元的な遺伝子族として強いて発
現させた。ヒトは、各々のMHC分子分子間して6対の対立遺伝子を有する(N
agy et al、、Ig+munology Today (19H) 。
10.132−1311を参照)。
したがって、MHC分子はいくつかの異なるクラス−HLAA、B、又はC(ク
ラスエ)、及びHLA DP。
DQ、又はDR(クラス■)−を形成し、各クラスはそのα又はβ鎖の構造が異
なる。誰でもヒトは、α及びβ鎖の精密な構造は両親から継承する。父方及び母
方の特性の組換えが個体に起こり、全個体がクラスI及びクラス■指紋において
実際に唯一無比になる。
アロエビトープ
個体間のMHCアルファ及びベータ鎖構造の相違は、T細胞受容体と相互作用す
る分子のその領域に影響を及ぼすに過ぎない。これらの領域がアロエビトープで
ある。MH例えばCD4及びCD8)は個体間で変化しないが、種間では変化す
る。アロエビトープは、T細胞に対して抗原を提示するのに関与しており、多数
の対立形態の提示部位があるため、いかなる指定抗原に対しても2個体が常に厳
密に同じ方法で反応しないことを確証する。
それらは抗原を提示するため、MMC分子はT細胞受容体(T CR)がそれら
と反応することも決定するが、これはTCRα及びβ鎖の可変部Vα及びVβに
依る。外来MHCを認識しないTCRに及ぼす進化学的圧力は認められず、別の
個体のMBCのアロエビトープ領域を認識し得る、そして認識する多数のT細胞
があらゆる個体に存在する。
他方、自己MHCが抗原提示裂は目(T細胞制限)に提示される外来抗原ペプチ
ドを含有しない限り、TCRはT細胞の増殖又は活性化を誘発しない。イムノグ
ロブリン上材とも相同を共有するTCRは、MMC表面の形状を認識する。しか
しながら、TCRに対して提示されるアロエピトープ表面は外来抗原を提示する
自己MMCとしてどういうわけかほとんどのT細胞に気づかれるため、抗原が存
在しない場合でさえ、外来MHCは、増殖を誘発し得る。
妊娠中、胸腺個体発生(胸腺内のT細胞集団及びクローンの分化)は、宿主細胞
により提示される型のMHCII分子に制限されるT細胞集団を生成させる。宿
主MHCを認識しない、又はMHCを非常に強く認識するクローンは削除される
。
対宿主移植片病
上記したように、アロエピトープ形態のMHCを発現する外来免疫適格細胞の導
入に関して、問題が生じる。外来細胞を受容者に注入する場合、結果的に生じる
疾患は、”対宿主移植片病” (GVHD)と呼ばれる免疫の全身性不全を特徴
とする。外来MHCが存在するために、免疫系は新抗原に対する相関反応を高め
る能力を失い;それ自身の自己抗原と反応し:そして外来抗原に対する反応の記
憶を失う。この疾患は、例えば介入性感染、並びに皮膚、肝臓、及び腎臓のよう
な極めて重要な臓器の免疫破壊により、外来細胞の受容者を終には死に導く恐れ
がある。
GVHDの発病の前提条件は下記のとおりである:1゜ドナー接種物中の免疫適
格細胞の存在:2.受容者がドナー細胞を拒否できないこと;3.宿主とドナー
とのMHC分子間の遺伝的差異の存在。その結果生じるGVHDは以下の特徴を
示す:1.肝牌腫大及びリンパ節症;2.自己抗体の産生;3.糸球体腎炎;4
.欠損細胞性及び体液性免疫反応;5.高ガンマグロブリン血症。
GVHDの主な原因は、ドナー及び受容者細胞の増殖を伴うT細胞の過剰活性化
であるが、活性化された受容者細胞の数は常にドナー接種物数より多い。受容者
T細胞がアロエピトープ形態のMHCI[と接触するようになった場合には、そ
れが抗原特異性であるとしても、多くの場合、活性化されるようになる。例えば
、Ashvel I等(Journal of’lu+unology (19
86)13B、9.389)は、62個のチトクロームC特異性子細胞のうち、
60%がアロ反応性であり、言い換えれば、特異的抗原チトクロームCが存在し
ない場合でさえ、それらは同一種からの外来MMCの存在下で活性化されるよう
になったことを立証した。
GVHDにおけるアロ反応性
アロ反応性の現象は広範に研究されており、妊娠中に外来MHCを有する細胞を
母マウスに接種するとマウス新生仔におけるGVHDを防止できることが判明し
ている。母親を父方細胞で免疫化する場合には、その結果生じる仔は、これらを
大量に注入した場合でも、父方細胞に対して耐性を示す。その作用は、胎盤を通
じて胎仔に母方抗体を渡すことによって、引き起こされる。これは、T細胞集団
の個体発生に及ぼす直接作用を有することが知られている出来事である。
母方抗体の作用は、完全には理解されていないが、しかし新生仔における父方細
胞に対するT細胞反応の特異的積極的選択と非特異的抑制との結果であると考え
られる。したかって、別の系統のマウスにおける免疫化細胞に対するT細胞反応
を抑制するために免疫化された母親の保護された仔からのT細胞集団を用いるこ
とができる。異質遺伝子MHCのT細胞認怠のために使用されるTCHの類似性
のために、母方免疫化の抑制作用は、T細胞反応のin vitrO検定で試験
した場合、無会合゛性組織適合性抗原に対するT細胞反応の減少にまで及ぶ(D
eGlorgi et al、、(Journalof Iavunogene
Hcs (1990) 17.77−88)を参照)。
アロエピトープ形態のMHCに対するT細胞の増殖は、Tersjjtelen
(Human Immunology (1990)、28.1−10 )が
考察している。抗原が抗原提示裂は目により提示されるか否かについて外来MH
Cの認識に影響を及ぼす分子構造に関係のあるアロ認識に対する種々の可能性が
提案されている。
アロエビトープMMCは、ペプチド結合溝の形状の、そしてT細胞受容体と相互
作用する表面アミノ酸残基の差異を示す。したがって、MHC多形型によるアロ
エピトープ反応は、ペプチド結合、MHCによるペプチドの゛模倣”、又はMH
CのTCRとの直接相互作用による。例えば、シシサルMHCIにおけるアロエ
ピトープ特異性アミノ酸置換の大多数が、抗原結合裂は目に位置する(νatk
jns et al、、Journal of IllIIunology (
1990)、144.1138−1143) o別の研究(Rothbard
et al、、Ce1l (1988)、52,515−523)では、MHC
nDRを模倣する配列を含有するブタフサペプチドか特定のDR配列に反応する
T細胞を刺激し得ることが利金ウィルス及びg p 120単独の分析に基づく
研究により、HIVに感染させた、又はパルスさせたAPCは抗原特異性T細胞
反応を選択的に削除できることが立証された。C1er4ci等(Journa
l of Immunol’ogy (1990) 144.3266−327
1)は、’fluウィルスに対するT細胞反応を喪失したHIV”患者が、ある
環境で、’flu抗原と、異なるMHCII分子と゛の共提示によりfluに対
する反応を再生し得ることを立証した。これは、アロエビトープに対して反応す
る能力に及ぼすHIVの影響が、特異的抗原ペプチドに対するより特異的且つ敏
感な反応よりも非常に少ないことを示している。
g 9120は単独で、いかなるウィルス補因子の非存在下でT細胞活性化を抑
制し得る。これはCD4と結合するgp120の直接作用であって、CD4MH
Cn相互作用を遮断し、T細胞受容体に対するMHCの抗原結合面の接近を防止
し、それによってMHCnによる全T細胞反応の広範な、非特異的抑制を生じる
。
抗原としてのg p120
抗原としてのHI V g I) 120に対するT細胞反応は、相対的に少数
の免疫優性エピトープに制限される。ペプチドとしてプロセッシングされ、提示
されたg p 120に対して反応するT細胞の能力は、提示ペプチドに反応し
得る素朴な能力範囲のT細胞の種類及び数により決定される。
しかしながら、自己ペプチドに似たg I) 120由来ペプチドは反応をまっ
たく誘発しないため、得られる反応性の程度は、g I) 120のアミノ酸配
列とMHCのような種々の自己ペプチドとの間の全体的類似性に依る。概して、
自己模倣ペプチドが親線性のMHCII又はクラスIによって提示される場合、
反応は起こらない。制限T細胞反応は、自己由来、及びアロ由来MBCペプチド
間の分岐(多形型)を代表するペプチドに対して起こる。g p120が自己M
MC配列に類似した場合、制限されたT細胞反応が予測されるが、この場合、g
p 120及びMHC間の類似性によりT細胞反応を誘発できず、その結果、
多量のg p 120分子のT細胞耐性を生じる。
g p120の代表的な合成ペプチドに対する素朴なT細胞反応の分析から、分
子中の約20個のT細胞エピトープを確認する広範なT細胞能力範囲が明示され
た。T細胞反応性がほとんど認められない有意の領域は、CD4結合部位を形成
t ルA A 383−453を含ムカ、しがしA A 45g−503+、:
対する反応は獲得できる。CD4結合部位に対する反応の欠如は、この部位にお
けるペプチド構造(自己構造)の保存を示すものと思われる。
このように、エイズに対する研究についてなし得る方法により、多くの情報が得
られたが、HIVによって誘発されるエイズの治療又は予防の基本的な問題は、
依然として未解決のままである。
発明の概要
第一の態様によれば、本発明は:
a)HIVgp160の、あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピ
トープを認識するか、又は;b)HIVgp160の、あるいは一つ又はそれ以
上のその生成物質のアロエピトープを認識するCD4+T細胞受容体を認識する
物質であって、
アロエピトープが、HIV誘発性エイズに感染しやすいヒトにおける少なくとも
一つのCD4+T細胞クローンの増殖を刺激し得る物質を提供する。
発明の詳細な説明
定義
“認識する°という用語は、本物質及びg p teaアロエピトープ、又はT
細胞受容体が共にもたらされる場合、ある程度の会合又は結合が生じることを示
すのに用いる。
“アロエピトープ”という用語は、細胞膜上に提示された場合、CD4+T細胞
増殖検定において少なくとも一つのCD4+T細胞クローンの増殖を刺激するg
p 160又は一つ又はそれ以上のその生成物質に会合した特徴を示す。
T細胞刺激の量は、ウィルス単離物によって変化し、集団の各々の及びすべての
試料においてアロ反応を生じるアロエピトープはないと予測される。しかしなが
ら、アロエピトープ作用か観察される場合は、通常は少なくとも一つの、普通は
多数のクローンか刺激され、集団の切片から採取された試料の大多数でその作用
が観察される場合である。
“g p160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質“という用語は、本明
細書中ではアロエピトープの位置を指示するために用いる。以下の説明から明ら
かになるように、アロエピトープはHIVgp180遺伝子生成物質に会合する
ことは現在確定されているが、しかしエイズに反応するアロエピトープがg I
) 160それ自体と会合しているが否が、あるいはg I) 180の切断生
成物質(g p 120及び/又はgp41)、もしくはMHCI又は■のよう
な宿主分子、あるいは宿主膜の一部と会合したgpL60 、 gpL20及び
gp41のいずれかと会合するか否かは分かっていない。さらに、アロエピトー
プは、もっばらHIVgp180遺伝子の発現物質と会合するが、それが宿主細
胞の膜と会合している場合だけである。我々の実験は、アロエビトープ作用はお
そらくおちにgl)120の主αヘリックスと会合することを示す(下記参照)
。いずれにしても、“gpleo、あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質″
という用語は、それがアロエピトープを含有する部分を網羅する程度まで、上記
の可能性をすべて包含する。
本発明の物質は、例えば抗体のような天然物質、あるいは工学的に作り出したタ
ンパク質、ペプチド、又は小有機分子のような合成物質、あるいはその組み合わ
せである。
本発明の物質は、主として、アロエピトープが重要な自己タンパク質を模倣する
ことによりその作用を発揮し、上記したように、身体は自己タンパク質に対する
免疫反応を自然には生じないという理由のために、天然には生じないと考えられ
ている。したがって、本発明の物質は、天然物質ではないが、本発明により利用
できるようになる。したがって、本発明は、このような物質、並びにin vi
vo及びin vitroでのこのような物質の生成方法を提供する。
概して、本発明の物質は、ある環境においては余りにも広範であるので、上記の
アロエピトープを認識しないCD4+T細胞受容体を認識しないのが好ましいが
、しかし本発明に関する種々の適用があって、その場合、アロエピトープを認識
しないT細胞の限定認識が許容可能である。これは、特に免疫療法に関する場合
で(下記参照)、その場合はすべてのアロエピトープ認識クローンが削除される
ことを保証するのが好ましく、誤差限界がを用である。
発見
HIV誘発性エイズに感染しやすい個体において、CD4+T細胞の亜集団は細
胞膜上に発現された場合はgp160に対してアロ反応性であり、これらのT細
胞は外来MHC■に対してアロ反応的にそれらが作用していたかのように同様の
方法で増殖する、というのが不可欠な事実である。
このようなT細胞は、g p 180に対してアロ反応性であると言われている
。したがって、本発明の物質は関与するgp160のその部分、即ちアロエピト
ーブー認識するか、又はg 9160に対してアロ反応性のそれらのT細胞受容
体を認識する。
アロエピトーブー、膜発現化g p 160と会合することが判明しているが、
g I) 120単独、又はg p120及びgp41が一緒、あるいはgpH
lioの非切断バージョンと特異的に会合し得るのであって、そのいずれかが、
アロエピトーブー明示するために膜成分とさらに会合する必要がある。例えば、
MHCnの一部又は全部との会合が要求される。MHCによる提示は必要である
とは考えられないが、特に抗原提示細胞の細胞膜と会合する場合に、アロエピト
ーブーg p 120の主要なαヘリックスと会合するということが特に考えら
れる。αヘリックスペプチドのMHCI又はMHCnとの会合は、二の場合でさ
え考えられる。
適用の可能性
本発明は、下記のものを含めた多数の分野での上記の物質の使用を意図するが、
本発明は必ずしもそれらに限定されない:
i) HIV誘発性エイズに対するワクチン。このワクチンは活性又は受動性で
ある:
If) HIV誘発性エイズの治療又は予防のための免疫療法:
1i1) HI V誘発性エイズに感染しやすい又は罹患中のヒトを確認するた
めの診断試験及び方法;iv) HIV誘発性エイズの治療又は予防のための製
剤又は医薬品;及び
■) 可能性のある抗HIV誘発性エイズ療法のための検定。
本発明め利点
したがって、本発明は、HIV感染により誘発されるエイズの治療又は予防のた
めのワクチンを提供することが可能である。さらに、そのワクチンは、HIVに
よる連続感染の存在下でさえ、患者に免疫適格性を回復させ得る。
本発明はさらに、HIV感染により誘発されるエイズの治療又は予防のだめの薬
剤を提供し得るし、並びにこのような薬剤の合成を意図し、それにより“いきあ
たりばったり”実験の必要性を排除し得る。
本発明はさらに、HIVに感染した場合でも、エイズという病気を発病しにくい
個体を確認するための手段を提供し得る。
HIV上のアロエピトーブーGVHDの作因宿主細胞の表面上で発現した場合、
又はそれに会合した場合に、gp120分子はアロエピトーブ一方法でCD4+
T細胞を刺激し、それによっである型のGVHDを生じることを、我々はここに
発見した。
したがって、エイズはウィルス感染によって引き起こされるにもかかわらず、こ
の病気の病状は、N1Hcを模倣又は妨害するウィルスのコートタンパク質に起
因し、対宿主移植片病に似た病気を誘発する。
より具体的には、細胞膜、g I) 160 、又はgp41と会合するgp1
20上で発現するか又はそれに会合した場合は、外来MHCによって生じるもの
と同様の作用が生じる。いくつかのCD4+T細胞により認識可能な会合部分が
アロエピトーブーあって、それは異質遺伝子MHCr又はMHCn(MHCI又
はHの棟内変異体)を模倣するが、エイズの特徴的病状を生じるMHCnの模倣
であるということが最も考えられる。この模倣によりGVHDと同様の疾患が生
じる。この病気はまた同質遺伝子性MHCnに制限される又は依存する免疫反応
の抑制又は削除も含む。gp160の作用も必要であり、あるいはMHCnモノ
マーとの会合により増強される。
分子的に言えば、膜発現g p120 /g p41は、外来又は異質遺伝子M
HC1分子であると思われるような方法でCD4と結合し、T細胞受容体と相互
作用する。異質遺伝子MHCnと同様、細胞膜上でgp41と会合するg p
120はCD4+T細胞の分画(HIV誘発性エイズの場合は、お候群を引き起
こす。T細胞が生理学的に異質遺伝子MHCとの相互作用することを防ぐ機序は
ないため、アロエピトーブーいかなる模倣も大多数の正常個体における少なくと
もいくつかのT細胞を活性化する。したがって、はとんどの人々がHIV感染後
にエイズを発病しやすいことになる。
T細胞の助けを借りて抗体を産生ずるB細胞は、T細胞刺激によってそのように
行動する。アロエピトーブー作用によるT細胞刺激は本質的に行き当たりばった
りであるので、したがって、HIV感染に影響を及ぼすB細胞抗体産生の任意の
機会は少ししかない。したがって、HIV感染は継続し、GVHDと同様の症状
が発症する。
G p 180及びGp120−MHCIIとの類似性アロエビトープがg p
160と、又はおそら<gp41と結合したg p 120と、又はこれらの
いくつかの組み合わせにより会合するか否かは定かでないので、本明細書中で用
いているように、g +) 120及びgp160は交換可能である。
HIV糖タンパク質gp120、及び会合gp41断片は、感染細胞の膜上で発
現される場合、おそらくアロエピトーブー形態で作用する。
g p120がHIV会合異質遺伝子作用の不可欠部分であることが明らかであ
る一方、それはg p120単独の作用ではなく、おそらくはgp180の、又
はおそらくは細胞膜上でのg p120とgp41の会合であり得る。アロエピ
トープ構造がMHCI又はMHCIIの存在により、g E) 120と同−細
胞膜上で直接、又は細胞が接触により相互作用する場合に、増強されるとも考え
られるが、異質遺伝子作用がMHCI又はMHCnの非存在下で観察される実験
が実施されたように、MHCI又はMHCIr分子がその作用に不可欠でないこ
とは明らかである。
さらに、HIVの異質遺伝子作用が抗原提示細胞上でのg p 160発現に主
として限定されるが、その作用はin Vitro及びin vjvoでの、H
IV感染CD4+T細胞のような他の細胞型によるgp120 (又はgplB
O)の発現によっても生じ得る。
細胞表面上での発現様式
g p 160が感染細胞の表面で発現されることは公知である。g p 16
0が熱衝撃タンパク質モチーフを発現することも知られている。このモチーフを
有するタンパク質はリゾソーム及びエンドシト−シス区画に蓄積される傾向があ
り、それゆえ、ウィルスにより産生されるg p 160は膜会合形態でリゾソ
ーム区画内に発現されると思われる。
MHCI及びMHCIIはともにエンドサイト−シス経路によって再生されるが
、これには抗原プロセッシング及び抗原提示に関係かある。それらが外性及び内
性ペプチドに暴露されるのはここである。次いで、ペプチド/MHC複合体が細
胞表面に提示される。ウィルス感染細胞内のgplBOの細胞内経路は、MHC
I及びMHCII分子のものを模倣し、エンドサイト−シスの小胞膜上でのその
発現後に細胞プロテアーゼがg p tea分子を切断する。
したがって、エンドサイト−シス膜表面で提示されるgplBOは、細胞プロテ
アーゼによりg p 120及びgp41断片に切断するのに利用できる。次い
で、g p 120は、CD4+T細胞及び抗原提示細胞のような感染細胞の表
面上でgp41とともに発現される。外細胞膜上に提示される場合、g p 1
20及びgp41はともに、アロ反応性CD4+T細胞を刺激し得るのに十分に
MHCI又はMHCr1分子に似ていると思われる。この作用は、おそらく、さ
らにg p 120/gp4に量体との複合体を形成することにより、又はMH
CI又はMHCnのような他の膜付子との、あるいはβ2ミクログロブリンのよ
うなタンパク質との複合会合を形成することにより増強されると考えられる。
従来の観察
これは、5chols(Abstract No、3573.6th Inte
rnationalConf’erence on AIDS、San Fra
ncisco、Ca1if’ornia、USA、20th−24th Jun
e 1990)の観察を説明するものであり、彼はMHC■分子に対する抗体が
HIVウィルスが出芽中の細胞膜と結合し得ることを立証した。使用したT細胞
株は活性化されるとHLADP、DQ、及びDRを発現するという事実にもかか
わらず、ウィルス感染による感受性増大はDRと反応するモノクローナル抗体に
よって検出されただけであった。本発明によれば、この現象は、出芽中のウィル
ス(即ちg p 120 / g p41)により発現された場合、ウィルスエ
ンベロープ糖タンパク質はHLADR(MHCII)エピトープと似た領域を示
すが、成熟ウィルスが放出された場合、gp120部分の消失後は示さないとい
う仮定により説明される。したがって、HIVアロエビトープはE(LADRの
官能性エピトープである。
アロ刺激作用に対する別の可能性
HIVのアロ刺激作用に対する別の説明は、g p 120が、おそらくはgp
41と組み合わさって、T細胞受容体とMHCnとを架橋結合する又は結合を増
強するのに役立ち、T細胞を見せかけ的に刺激するのに役立つというものである
。
しかしながら、我々の結果(下記の実施例4参照)は、アロ反応性子細胞を刺激
するために同質遺伝子MHCnが存在する必要はないということを明らかに示し
ている。gplBO及びMHCIを発現するがMHCIIを発現しない、CHO
細胞のような標的細胞は、ヒトT細胞を刺激することが示されたが、このほとん
どが常態ではヒトMHCIIとのみ相互作用するCD4+T細胞であった。CH
O細胞単独では同等のCD4+T細胞集団を刺激せず、g p 120の製剤を
用いても刺激は観察されない。したがって、gp120/gp41としてCHO
細胞の膜上で発現されるg p ie。
はおそらく、アロ反応性子細胞集団を刺激するような方法でT細胞受容体及びC
D4と直接相互作用すると考えられる。
機序がどうであれ、HIV誘発性エイズに感染しやすい個体においては、gl)
16070エピトープはGVHDに億た病状を生じる。
アロエビトープ刺激の作用
妊娠中のT細胞の初期選択(胸腺個体発生)は、自己MMCと強く相互作用する
が、しかし抗原の非存在下での増殖によりその後自己MMCと反応しないT細胞
受容体を選択する。抗体の非存在下での増殖により外来MHCと反応するであろ
うT細胞を削除する機序はない。このような排除の非存在下では、T細胞の大集
団は、相互作用し、そのMHCが宿主MMCに十分に類似する場合には外来又は
異質遺伝子MMCにより刺激される受容体を有する。
外来又は異質遺伝子MHCに対する自然選択のための基礎はないので、自己MH
Cに十分に類似した外来MHC及び物質が宿主T細胞集団のある亜集団を人工的
に刺激し得るが、これがGVHDを引き起こす。
しかしながら、g p 120は、ある程度の三次構造的相同をMHCIIと共
有するが、おそらくはCD4+T細胞のおそらく2%位の、そしておそらくはそ
れ以下でさえある小集団を刺激するのに十分にMHCnに似ているわけではない
。全体的異質遺伝子作用はさらに、クラス■受容体、CD4に対する非常に高い
親和性により増強されると考えられ、したがってg p 180及びMHC間に
殆ど類似性がないことがCD4結合領域外に必要とされる。
さらに、アロ反応性子細胞がアロエビトープによって活性化される場合、比率は
アロエビトープに制限されるようになり、特異的抗原と会合する同質遺伝子MH
Cによってよりもむしろ異質遺伝子MMCにより優先的に刺激される。
この作用は非常に顕著であるので、細胞はついには自己MHCを認識する能力を
失い、gp120はMHCIIの1,000〜10,000倍も強<CD4を結
合すると推定されるという事実によって顕著に増強されると考えられる。
アロ反応性子細胞集団の刺激は、概して、体重減少、成長阻害、発育不全を伴う
慢性免疫不全を引き起こす。この免疫不全の原因は、T細胞産生を刺激し続ける
アロエピトープ発現細胞の継続的存在であるが、これに対する協調反応は生じな
い。
正常反応では、MMCと会合する関連の抗原が選択的にT細胞産生を刺激し、し
たがってB細胞が抗原又は侵入作因に対して特定される抗体を産生ずる。これは
抗原の減少を、したがって刺激の減少を引き起こし、そこでその系はT細胞及び
B細胞の特定のクローンによって支配されるようになる。しかしながら、HIV
アロ反応性T細胞反応はいかなる抗原提示とも無関係であって、g p ieo
の細胞表面での存在にのみ依っている。この作用は任意のクローンの刺激を引き
起こすので、これは抗体産生細胞の、並びに細胞毒性T細胞の無秩序活性化を引
き起こす。
我々の観察の一つは、g p 120主αヘリツクスに対応するペプチドによる
細胞毒性T細胞の産生の刺激が、会合抗原に関係なく、抗原提示細胞の無差別な
又は非特異的な殺害が可能な細胞毒性細胞を生じる、というものである。その結
果は、関連のAPCの無差別除去により他の抗原に対する本物の免疫反応を生じ
る可能性をさらに減少させるものである。
感染しやすさが増大することとは別に、アロ反応性子細胞の連続的増殖は、抗原
に対する免疫反応、特にMHCU制限T制限及細胞反応る能力を比例的に減少さ
せ、自己反応性抗体を発生させる。高ガンマグロブリン血症、自己抗体の存在、
及び胃損傷もその結果生じるが、これらはエイズにおいても観察される。
T細胞受容体の遺伝的変異の作用
近交系マウスの遺伝的背景がMHC及びMBC模倣体のアロエビトープ、例えば
MLSaが認識されるか否かを支配することは公知である。したがって、少数の
ヒト個体はアロエビトープとしてgp120を認識しないことも考えられる。こ
のような個体は、慣用的ウィルス抗原としてgp120と反応し、ウィルスに多
量に感染しているにもかかわらず、おそらくエイズを発病しない。チンパンジー
のCD4分子並びにMHCI及びMHCII抗原の構造がともにヒトのものに非
常に似ているのに、HIV感染チンパンジーにエイズ発病に対して免疫を持たせ
るのは、はぼ確実にこの機序である。
したかって、そのヒトのT細胞かアロエビトープとしてg p 120を認識で
きない場合には、HIVの生産的感染は起こるが、しかしエイズは決して発病し
ない。考察を要する2つの現象か認められることが分かる。即ちウィルスとして
のHIVに対する免疫反応;及びg p 160に対するアロエビトープ反応で
ある。大多数のHIV血清陽性個体においては、抗ウィルス及びアロエビトープ
反応が一緒に起こり、その結果、部分免疫及びエイズ感受性を生じる。アロ抗原
反応を欠<HIV血清陽性個体は、感染の結果としての病気に罹患しない。
チンパンジーにおけるH I Vll様様チンパンジーとヒトのMHCの比較(
Pan et al、、Huraan1+IIunology [1989]、
26.107−121 )から、チンパンジーのMHCは、位置及び配列が少し
ヒトのものとは違っているだけであることが立証されている。ヒト及びチンパン
ジーのT細胞はともに、そのそれぞれのCD4及びMHC11分子と相互に作用
する。
ヒト及びチンパンジー間のHIVに対する反応性における重要な差異は、これら
の種のT細胞によって自然に発現される可変部遺伝子レパートリ−にある。細胞
膜上でgp120/gp41により提示される場合、チンパンジーT細胞レパー
トリ−におけるアロ反応性子細胞の欠如は、チンパンジーにおけるエイズの発病
を前もって阻止する。逆に、ヒトにおいてアロエビトープとしてg p 120
を認識するT細胞が例えばわずか1〜2%又はそれ以下でも存在すると、ヒト集
団においてエイズに対する感受性が広範に誘発される。gp120/gl)41
を認識するアロ反応性子細胞を欠く個体は、したがって生産的ウィルス感染を発
現し得るが、エイズを発病することはない。
T細胞受容体がg I) 120をアロエビトープとして認識しない人々は、し
たがって、HIVによる感染に対して必ずしも免疫されるわけではないが、エイ
ズは免疫系がgp120/gp41をMHCのアロエビトープとして認識する場
合に生じるだけであるので、HIV誘発性エイズに対しては免疫される。
感染しゃすいT細胞集団の除去
アロ反応性T細胞亜集団を除去し、残りのT細胞から免疫受容能力を回復させる
ことにより、エイズは治療し得ると考えられる。
上記のように、g I) 120アロエピトープの認識に関与するT細胞受容体
の領域は、Vα及びVβ領域を含むドメインである。ヒトがエイズに感染しやす
い場合には、T細胞受容体中に適切なVα及びVβの組み合わせを有するT細胞
のみがg p120に対してアロ反応性である。このT細胞集団は我々のデータ
に基づけば、2〜10%であると思われる。
T細胞レパートリ−は広範なりローン削除に耐性があり、比較的小さなT細胞集
団によって全範囲の免疫反応性が保持され得ることが知られているので、このア
ロ反応性子細胞小集団の除去が免疫能力を低下させることはないと考えられる。
アロ反応性集団が10%より大きい場合でも、一般的に残りのT細胞クローンは
、正常な、又はほとんど正常な防御の補体を提供するために変化を与え得る。
このように、T細胞クローンは除去され、T細胞レパートリ−の全体的変化は低
減されたけれども、HIV感染が残存しているとしても、その個体はもはやエイ
ズには感染しにくい。
このようなりローン削除後、残りのT細胞はg p 120に対してアロ反応性
でないが、互いの又はgp120/gp4Lアロエピトープに類似したアロエビ
トープのすべてがそうではないので、他のドナーMHC型に関しては依然として
アロ反応性であると考えられる。
診断及び治療の可能領域
gp120/gp41に対する個体のT細胞のアロ反応性は、エイズに対する個
体の感受性を示す。したがって、本発明は、HIV誘発性エイズに対して抗原性
である人々の確認を可能にする。このようなデータは、ワクチン設計及び疫学と
いった領域では重要なものであり、HIV+ではあるがエイズを発病しない人々
を治療する必要性が低減されるので、共同体の対エイズ経費を節減し得る。これ
は、それ自体か望ましくない副作用を有する抗HIV療法との接触を最小限にす
ることにおいて抗原性集団にとっても有益である。したがって、エイズに感染し
やすいヒトだけが、治療される必要がある。
G p 120の三次構造
G p 120の三次構造の解明に伴って、エイズの病因についての問題が解決
された。
構造の模型作りにより、かなりの問題が持ち出された。
G p 120は、結晶化しない大型の強力なグリコジル化分子であって、その
構造はX線結晶学では解明できない。二次構造に関しては一定の領域の分子を分
析できるが、これは特徴をほとんど明示せず、従来、追求する価値があるとは考
えられていない。
G p120の配列は公知であるが、g p 120とMHC分子分子−ずれか
との間に何らかの大きな配列相同性があるとは考えられなかった。しかしながら
、無理やり適合させずに、αヘリックス及びβシート構造の有望な領域を算出す
るだけにして、g p 120に関する分子模型作りを実施すると、g p12
0及びMHC分子間に意外な程度の構造的相同が見出される。
重要な保存領域が優先権、並びに一般的に有用な、gp120の公知の配列に適
用されるChouとFasmanの法則のような理論的及び経験的要件を与えら
れる場合、本質的には、MHC様三次構造が予測される。MHCとの類似性は、
gp120分子における表面構造及び保存グリコジル化部位を考慮すると、かな
り増強される。
G l) 120及びMHC間の類似性G p 120 、並びに〜1HcI及
びMHCIIは、非常によく似たαへワックス領域を有する。g p 120分
子のある保存ドメインは、〜I H−C主αヘリックスと強度の類似性を示すが
、これは−次T細胞受容体結合部位を構成する。この観察は、部分的に、本発明
に帰着した。
G p 120分子の強力なαヘリックス領域は、MHC主αヘリックスと同様
の立体特性を有し、全体的構造に関連して、特に主βドメイン及びCD4結合ル
ープに関連して、同様の配向を有する。g p 120のこのαヘリックスは、
本明細書中では、gp120の主αヘリックスを示す。したがって、gp41は
、g p 120と会合して、MHC分子の抗原提示面に似た構造を形成するの
に役立つ(図1参照)。
主αヘリックスのさらに厳密な分析から、g り 120及びMHC抗原間のさ
らなる類似性が示される。特にMHC分子では、ヘリックスの一面から突出する
一部の塩基性残基が認められる。対応する群が、MHCのものと同一ではないが
、g p 120αヘワツクスの対応する面から突出する。
しかしながら、gp120αヘリックスとMBCのI及び■クラスのものとの間
の分子の識別を可能にする、第一のものから回転移動させた面上にg p 12
0αヘリツクスに関する別の群が認められる。
残基の第一の配分群は、T細胞受容体結合に重要であることが知られている。第
二群の近接性及び一般的保存性を前提とすると、この群は本発明の特別な標的で
あるのみならず、T細胞受容体結合に影響を及はすものであると考えられる。こ
の第二群は、今日までに分析されたすべてのHIV単離物中に顕著に保存されて
いる。
補足説明
HIVのアロエピトープ作用は、主として、MHC及びg p 120間のαヘ
リックスの類似性、並びに残りの分子に対するこれらの領域の相対的配向に基づ
いていると考えるのがもっともらしいし、アロエビトープ作用は、細胞膜と会合
させた場合のg p 120主αヘリツクス単独の使用によって観察されるか、
T細胞活性化に関与するg p 120及びMHC間の類似性は、必ずしもg
p120の主αヘリックスにだけあるわけではない。高親和性を有するCD4に
結合するg p 120の能力は、おそらく、例えばMHCnを模倣するその能
力の一部を構成するものと思われる。
本発明の第一の目的は、HIV誘発性エイズを予防するためにワクチンを提供す
ることである。このようなワクチンは活性又は受動性であって、十分量の本発明
の物質を含有して:
HIVのアロエピトープ構造に対する免疫反応を刺激し:又は
HIVのこの成分に対して直接的に作用し:又はg p 160のアロエビトー
プとアロ反応性であるそのT細胞受容体に対する免疫反応を刺激し:又はこのよ
うなT細胞受容体に対して直接作用する。
本発明のワクチンは、本発明のどのような好適な物質をも包含する。しかし本考
察は抗体に限定されるけれども、本発明のワクチンはそのように限定されるもの
ではないと理解されるべきであって、ワクチンに有用な他の物質は本明細書中に
そして以下に詳細に記載される。
したがって、本発明のワクチンに用いる抗体は:a)HIVgp160あるいは
一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエビトープを認識し、又はb)HIVg
p160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエビトープを認識する
CD4+T細胞受容体を認識する。
a)の種類の抗体は、HIV感染によって引き起こされる免疫不全を軽減するた
めにワクチン中に使用する場合、HI Vgp120 /gp41に対するT細
胞アロ反応性を排除するための免疫反応を発生させるためにあらゆる誘発試験に
対して受動的意味で、又は活性的意味で用いられる。b)の種類のものは、アロ
反応性T細胞クローンを抑制又は排除するために、活性ワクチン中に用いるか、
又は一般的に受動性ワクチン中に用い得る。
受動性ワクチン
gpl[fO(gp120 /gp41)のアロエビトープを認識する抗体は、
できるならば、MHCnをも認識するように普遍的であるべきでない。認識は、
2つの理由から望ましくない。第一に、重要な自己タンパク質に対して特定され
る抗体の固有の望ましくないことである。第二の理由は、g p ieo以外の
物質を認識する能力は、g p 1[i0以外のものを結合することにより、抗
体か有し得るどのような作用をも弱めるのに役立つだけであるということである
。
この問題を回避するために、gp120/gp41の普遍的認識を有する抗体が
産生され、次いでスクリーニングされてMHC反応性を除去するか、又は単一の
反応性を有する特異的抗体が、例えばハイブリドーマにより産生される。
例えば動物を免疫化し、そして所望の物質、即ちポリクローナル抗血清を分離す
ることによる普遍的抗体の産生は、最終生成物質の含量又は特異性が不確定であ
るために、一般的に望ましくない(しかしそれでもやはり本発明の範囲内に含ま
れる)。
複数及び単数の特異的抗体抱合体は、モノクローナル技術により産生される。こ
のような抗体は、すべてのgpteO分子のアロエビトープ成分を認識し得るの
に十分に特異的であるか、又は一つのみを認識し得る。いくつかの形態のg p
16070エピトープを認識し得る抗体は、可変性の親和性を用いてアロエビト
ープドメインと反応する相補性決定域(CDR)を有するか、又は例えば種々の
g p160単離物の共通のT細胞受容体結合特徴のみを示すペプチドに対して
反応するよう選択されるが、この場合、結合親和性は不変であるべきである。
g p 160の単一単離物のアロエピトープ反応性を遮断する抗体は、HIV
の個々の株の異質遺伝子活性に対して強力な防御を提供する。一般に、治療効果
を広げるために、任意のワクチン中にいくつかの種類の抗体を併用するのはさら
に有用である。
好ましいワクチンは、上記のような種々の特異性を有するある範囲の抗体を含有
する。
活性ワクチン
アロエビトープに対する活性ワクチンは、アロ反応性T細胞受容体、即ちアロエ
ビトープにより活性化されるT細胞に対して十分にg p120 /g p41
又はg I) 160を認識するT細胞受容体に対して特定される抗体を含む。
g p 160を認識するT細胞受容体V領域ドメインは、抗体上の可変領域と
同様にT細胞受容体の可変部(V領域)がT細胞受容体の標的アロエピトープと
の相互作用の特異性の決定に関与する程度に抗体V領域に類似する。したがって
、T細胞受容体アロエピトープ反応性領域を認識する抗体は、受動性ワクチンに
用いる抗体と交叉反応するCDRを示す。このような抗体は、特異的なAb2β
抗イデオタチオのAbl、即ちアロエビトープ特異的抗体である。
g p160を認識するT細胞受容体のみに対して特異的である抗体の産生は、
多数の方法で達成される。一つの方法は、受動性ワクチンに用いるようなg p
120 / g p41アロエビトープ特異的抗体を産生ずること、そしてその
抗体で動物を免疫化してAb2β抗イデオタチオ反応を生成することである。J
erneが記載したイチオタイブ/抗イデオタイプネットワーク反応は、抗原(
又は、この場合はアロエビトープ)のイメージが免疫系に導入され、その後これ
は、抗原がもはや系中に存在しなくても、抗原反応性であるAb2β抗体を継続
的に産生ずることを保証する。これらのAb2β抗体は、HIVの適切なアロエ
ビトープに対する免疫反応としてAb2β抗イデオタチオ反応を誘発することに
より、本発明の活性ワクチンの意味で用い得る。
あるいは、アロ反応性T細胞受容体を発現するT細胞を単離し、g p ieo
のアロエピトープ決定因子に対する反応性に関してスクリーニングし得る。g
p 120を結合するT細胞受容体を次にクローニングするか、又は細胞製剤と
して用いて、適当な動物に抗体反応を生じさせる。あるいは、動物を関連のT細
胞受容体を発現する全T細胞で免疫化するが、しかしこれは疑似反応を生じると
思われる。その結果生じる抗体を、次に、本発明の活性ワクチン中に用いる。
本発明の活性ワクチンに適用可能な他の要件は、受動性ワクチンに関して上記し
たものと同様の、例えば抗体特異性及び抗体の種類の範囲である。
ウィルス含有ワクチン
活性ワクチンは全HIVを含有し得るが、この場合、アロエピトープ以外のウィ
ルスの成分に対する反応を生しるのが望ましい。したがって、免疫反応を引き出
すのに有効な量のHIV及びそのための好適な担体を含有するHIV誘発性エイ
ズに対するワクチンが提供されるが、上記のHIVは、あらゆる宿主CD4+T
細胞受容体によりアロエビトープとして認工される有効なg p ieoアロエ
ビトープあるいは一つ又はそれ以上のその生成物質は有していない。
HIVは、非エイズ誘発性感染の危険を避けるために、任意の慣用的手段で殺害
するのが好ましい。
ワクチン用のウィルスを産生ずるためには、上記のgp160アロエビトープ、
あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質がヒトcD4+T細胞受容体を刺激す
るのに役に立たなくするために、上記のg p 160アロエピトープに関する
遺伝暗号が欠失又は突然変異されるようにHIVの株を遺伝的に変化させること
により、これを行い得る。このような突然変異父は欠失は、単一塩基の欠失又は
突然変異のみを、あるいはアロエピトープが効果的に不活性化される場合は全遺
伝子の欠失を包含する。いかなる慣用的方法を用いて、特定部位の突然変異誘発
、又は不完全遺伝子による形質転換のような突然変異又は欠失をなし遂げる。
一般的要件
概して、受動性及び活性ワクチンに関する上記の要件は、T細胞受容体に対する
受動性及び活性ワクチンにも適切である。
本発明により提供されるどのようなワクチンについても、抗イチオタイブ抗体を
、又は適切な場合にはさらに抗イチオタイプ世代を用い得る。第二世代(Ab3
)抗イチオタイブ抗体は、例えば免疫療法に関して本明細書に後述される活性ワ
クチンを提供する場合に有用である。
本発明のワクチンに使用するための抗体は、必ずしも完全に天然のものである必
要はなく、例えば下記の“ペプチド″の項に記載されているようなペプチド配列
を含有する工学的に処理された抗体が有用である。
抗体は、適切な標的エピトープと反応性の単−V領域をコードする遺伝子配列(
単一ドメイン試薬)を用いて、又は動物中に産生された抗体からのCDRを用い
て、外来タンパク質に対するあらゆる悪反応を最小限にするためにこれらをヒト
抗体中に挿入して、工学的に処理される。
抗イチオタイブ又は工学的処理単一ドメイン抗体の産生及び使用の利点は、T細
胞受容体のような自己タンパク質、・又はHLAのαヘリックスの固有の耐性を
克服し得ることである。g I) 160は少なくともいくつかの点で自己抗原
に似ているため、適切なペプチド配列に対して直接免疫反応を起こさせるのは困
難であるが、しかしこの拘束は、抗イチオタイブ抗体又は選択V領域ドメインを
有する工学的処理抗体を用いる免疫化には当てはまらない。反応は、HIV血清
陽性であり且つエイズを有する患者においてさえ、通常、Ig可変領域に対して
生じ得る。
したかって、工学的処理抗体は、抗イチオタイプワクチンに使用される。
本発明に従って使用する抗体は、診断に用いるにしても治療に用いるにしても、
適切ならばモノクローナルでも又はポリクローナルでもよいと思われる。これら
と等価の抗体は、例えば・抗体のFab’断片、例えばFab、Fab ’ 、
F (a b ’ ) 2 、及びF■;イチオタイブ:単一ドメイン試薬ある
いはそれから又は単離CDRドメインから工学的に処理された抗体を包含する。
他の好適な修飾及び/又は薬剤は、当業者には明らかである。
上記の抗体の模倣型が、本発明にしたがって用い得ると考えられる。模倣型とい
う用語は、本明細書中で用いる場合、所定の抗体のバラトープを結合するために
特に合成されたペプチド又はペプチド誘導体を意味する。模倣型は、Geyse
n、)1.M、、at al、(PNAS、[1984]、 81.3998−
4002及びPNAS0985]、 82,178−182) (この記載内容
は、参照により本明細書中に含めるものとする)の方法に従って調製する。
下記の“ペプチド°の項に記載されているようにペプチドは、直接用いてもよい
し、又は大きな構造の一部となり得るし、そして例えば抗体を産生ずるために担
体上に提示されるが、g p 120ペプチドは、自己の資質により十分に又は
強力に免疫原性である十分に強いヘリックス形成体であるとみなされる。好まし
いペプチドは、gp120の主αヘワックスの実買的部分又は全部に相当する。
このペプチドは細胞毒性検定においてアロエピトープ作用を生じ得るが、HIV
感染か起きた場合、免疫化配列と非常によく似るように又は同一に切断された場
合でも、自然配列がエイズを引き起こせないように、耐容化量で、例えばワクチ
ン中に041〜200μg/用量(この場合、用量は0.51が適している)、
特に1〜100μgノ用量、及び特に10〜50μg/用量で用い得る。特に好
ましい配列は、TKAKRRVVEREKRであるが、他のものも後述する。
抗体を産生させるために、及び免疫を発生させるために本発明のペプチドの使用
を考慮する場合、すべてのHIV単離物が、例えばあらゆる免疫又は検定に対し
て被検体であることを保証し、そしてウィルスがいかなるワクチンの作用を逃れ
るために防御的に突然変異できないことを保証する手助けとなるある範囲のペプ
チドを生成するのが望ましい。
本発明はまた、上記のような有効量の物質を提供し、その物質をそのための好適
な担体と接触させることを包含する、上記のようなワクチンの製造方法に及ぶと
考えられる。
患者に対して免疫原性であるドメインを発現する大量の非ヒト抗体の投与は、期
間中、ワクチンの作用を中和し得る免疫反応を十分に誘発するが、これは、患者
が既にエイズを発病している場合には、初期には起こりそうもない。
この問題は、上記のように、CDR(相補性決定領域)移植により回避されるが
、この場合、関連の特異性を有する抗体は非ヒト動物中に、そしてcDNAレベ
ルでヒト抗体分子中に移植された分子の有効領域、即ちV領域に生じる。
これは、公知の技術により達成される。
活性ワクチンは、生産的感染を防止し得るよう、患者における全標的抗原と直接
相互作用するのに十分な抗体を含有する必要がある受動性ワクチンで必要とされ
るよりもかなり低いレベルの、又は等価の抗体を要する。活性ワクチンにおいて
は、発生する適切な免疫反応は継続的で、標的エピトープの身体負荷に比例する
。投与抗体のV領域に対する抗体反応は、g p 120のアロエビトープ決定
因子に対するT細胞関与を排除するのに役立つ受動性ワクチンの方法及び特異性
での抗体反応を誘発する。
本発明のワクチンの投与及び治療法は、年齢、体重、及び患者の全身状態を考慮
して、状況により変化する。
ワクチンは、自己十分用量として、又はある期間にわたって一連の用量として投
与する。
免疫を増強又は保持するための投与の反復は、後に、便宜上約3か列後に実施す
るのが一般的に望ましいが、このような増強投与は、初期に又は患者の人生の残
りの期間中いつでも実施してもよく、多くの場合に必要である。
薬物等級食塩水を単数又は複数の抗体のための担体として用いて簡単なワクチン
を提供し得る。しかしながら、活性ワクチン用のこのような処方物に対する抗イ
チオタイブ反応は非常に強力であるわけではないので、しばしばアジュバントを
用いるのが好ましい。
本発明にしたがって使用するのに特に有用なアジュバント及び担体タンパク質は
、キーホールリムペット(keyho 1e l1ipet) ヘモシアニン(
KLH)、ムラミルジペプチド、及びミョウバン製剤である。これらの物質を用
いると、Ab−2反応を大いに増強し、したがってこのような物質を含有するワ
クチンは、本発明の特に好ましい態様を構成する。
受動性ワクチンでは、アジュバントの必要はない。しかしながら、抗イチオタイ
ブ反応を生じるものである場合には、アジュバントは、免疫刺激量のモノクロー
ナル抗体(MAb)とともに、有用である。
アジュバントは、同−又は異なる製剤中にMAbと一緒に、又はワクチンの投与
の時期とは異なる時期に別々に投与する。
本発明のワクチンは、通常は慣用的経路、例えば静脈内、腹腔内、筋肉内、又は
皮下経路に依る注入によって投与する。他の好適な経路としては、皮肉接種、又
は微粒子エーロゾルによる投与が含まれる。
このようなワクチンは一般に、薬学的に許容しうる担体及び任意にアジュバント
、ワクチンを体液と等張にする物質、及び必要ならば風味料、乳化剤、及びその
他の成分を包含する。
上記のようなワクチンは、同時に又は一定期間中に、好適には週単位で、何度か
に分けて投与し得る。
抗体及び細胞株産生の方法
T細胞受容体に対して抗体を生じさせることか必要な場合は、このような細胞は
アロ反応生成物質としてMHCnでなく g p 120を認識するのて、g
p 160アロ反応性CD4+T細胞を用いるのか好ましい。好適な細胞株は、
本明細書中で例証されているように、容易に産生じ得る。
必要な抗体を得るためのプロトコールは、鰯歯類、ウマ、同様の、有蹄類、又は
霊長類のような好適ないかなる動物で、並びに当業界で公知の標準技術によって
収穫された抗体発現細胞及び生じたモノクローナルハイブリドーマにおいて実施
し得る。
必要な種類のT細胞を産生ずるためには、種々のプロトコールがもくろまれる。
例えば、同質遺伝子APC(抗原提示細胞)及び末梢血リンパ球(P B L)
は、公知の方法で得られ、単離される。次いで2種類に分離される。次に、AP
CをHIVでパルスする。これによってHIVはAPCに取り込まれ、その結果
生じたウィルスのエンベロープ糖タンパク質が細胞膜上に発現される。次にHI
V感染APCを用いて同質遺伝子及び異質遺伝子T細胞を刺激する。
増殖したT細胞を次に収穫し、さらにHIVパルス化APCに導入する。その周
期を数回繰り返して、g p120にアロ反応性のT細胞の集団を得る。このよ
うな細胞増殖して、膜会合形態のg p 120 / g p41を適切に発現
し、そしてgp120/gり41による抗原提示だけに制限されることさえある
。制限T細胞クローンは、初期アロ反応性子細胞プールから単離される。
上記の産生され1コgp120制限T細胞かg p 120に対してアロ反応性
であることを保証するためには、それらを、例えばg p 160をコードし、
膜上にgp120/gp41を発現するDNAでトランスフェクトさせた鰯歯類
細胞に導入する。増殖する(上記と同様の方法で)T細胞は、gp120アロ反
応性である。しかしながら、このようなアロ反応性は、gp120/gp41ア
ロエピトープにだけの制限を示さない。
制限されたgl)120/gp41アロエビトープであるT細胞を産生ずるため
には、さらに上記で産生されたg p 120/gp41アロ反応性T細胞株の
抗原特異的反応性に基づく選択を要する。この工程によって得られるT細胞の増
殖は、抗原特異的且つg p 120制限的である。
これらのプロトコールにより得られる2種類のT細胞は、抗原に対するいかなる
要件も伴わずに膜発現g p 120に対して増殖するのみであるか、又はその
他のMHCアロエピトープの存在下でなく、g p 120の存在下で抗原に暴
露された場合に抗原特異的方法で増殖するのみである。
したがって、これら2つのT細胞は本明細書中ではa)g p 120特異的、
及びb)抗原特異的、g p 120制限として示される。
有用なHIV株
g p120特異的及び制限T細胞を調製するための上記のプロトコールにおい
ては、技術をひどく妨害する恐れがあるので、培養を調製するために用いるHI
Vは生産的感染を生じ得ないようにする必要がある。したがって、我々は逆転写
酵素遺伝子を欠失するHIV突然変異株を調製し、これを細胞に結合し、内在化
(インターナライズ)する。
成熟ピリオンは突然変異株ウィルスDNAをコードするプラスミドでトランスフ
ェクトすることにより産生され得るに過ぎない。付随の実施例(1)は、この突
然変異株の産生方法を説明する。
その他のHIV逆転写酵素欠失突然変異株は、例えば、T、Folks et
al、、J、Exp、Med、1B4:280; M、Lightfoot e
t at。
(J、Virol、80ニア7l−775);及びH,Gendelman e
t al、(Virion160:323−329) に記載されている。
構築された突然変異株は、J、Hansen等(EMBo 7:2392−38
67)により説明されており、彼らはクローン化POL遺伝子を用いて、POL
遺伝子からの2つのKpnl制限酵素部位に結合される断片を除去することによ
り調製される突然変異株を記載しているが、M、Ttsdale等(JJiro
l、82:3662−3667)は同様の突然変異を構築している。
本発明はさらに、ウィルス又は感染しゃすいT細胞クローンに対して特定される
ことにより、HIV誘発性エイズを治療するための免疫療法を提供する。したが
って、本発明による免疫療法は、g p 120又はg I) 160に対して
アロ反応性であるCD4+T細胞クローンを除去するのに、又は感染におけるア
ロエピトープに対して直接作用するの1こアロ反応性クローンの除去は、そこで
の感染しやすu)T細胞クローンの増殖が中止され、それによりエイズ症状力(
逆転されることを意味する。HIV誘発性エイズ罹患者の治療は、GVHD様反
応に関与するクローンを排除し、gp120に対してアロ反応性でない正常T細
胞集団のみをそのままにすると、これは慣用的に環境抗原に反応する。
治療方法
免疫療法は、上記のようにワクチン接種と同様の方法で実施する。本発明の免疫
療法に用い得る物質は、ワクチンに関して上記したものと同様である。これらは
、例え+i抗体を用いる活性及び受動性免疫療法を含む。本発明の免疫療法は、
一般に抗体に関して記載するが、そのよう1こ限定されるものではなく、本明細
書の“ペプチド°の項(こ後述するような他の物質も用い得る。有用な抗体叱例
え(fワクチンとして用いられるものと同様の特性を有する力く、アロエビトー
プ構造のgp120/gp41よりもむしろ主(二T細胞受容体又はT細胞受容
体生成物質に特定されるの力く好ましい。後述するように、免疫療法剤には、T
細胞受容体を代表するペプチド、同様にg I) 120構造に由来するペプチ
ドと類似の範囲のペプチドか含まれる。
免疫療法ワクチン
本発明の免疫療法は、アロ反応性子細胞受容体又はHIVを標的にする。免疫療
法の目的は、HIV誘発性エイズを予防することではなく (ワクチン)、HI
V感染に起因する免疫不全を治療することである。
したがって、活性及び受動性形態の療法がもくろまれ、そして両者が用いられる
が、もしあれば、感染段階が選択に影響を及ぼす傾向がある。
活性免疫療法
活性免疫療法に用いる薬剤は、エイズに向けて進行を開始している患者における
HIVアロエピトープ又はアロ反応性子細胞に対する抗体反応を引き出すために
使用されるか、もしくはウィルス又は細胞に直接作用する。あるいは、薬剤、又
はワクチンは、ウィルスを排除するか又は反応性T細胞のアロエビトープ刺激を
防止するために、アロエピトープを結合し、又は反対に反応を生じさせるのに役
立つ。
活性免疫療法は、反応で産生される抗体のすべてが必ずウィルス又はアロ反応性
子細胞受容体を認識するということが保証されるわけではないので、特に好まし
いわけではない。好ましい活性免疫療法は、下記の“ペプチド”の項に記載され
ているような物質を使用する。しかしながら、活性ワクチンは、例えばアロ反応
性子細胞の免疫遮断又は抑制に耐えるために用い得る。アロ反応性子細胞クロー
ンの抑制の継続的保持は、これが新規のアロ反応性クローンが出現しないことを
保証するので、好ましい長期療法である。
感染しゃすいT細胞クローンを排除するための免疫療法は、患者はHIV+であ
るがエイズの症候を示さないが、エイズが発病する危険性が高い場合にも用い得
る。
受動性免疫療法
ワクチンの含量が公知であって、例えば活性免疫療法の成分に対する二次反応を
待たねばならないということもなく、アロ反応性子細胞を除去するのにただちに
有効な抗体が利用できるので、受動性免疫療法が一般的に好ましい。
受動性免疫療法の抗体を、例えば抗T細胞作用をさらに増強するために、又はア
ロエピトープを有する細胞を破壊するために、好適な毒素又は補足活性剤と結合
させてもよい。
好適な毒素は当業界で公知であって、毒性放射性同位元素、重金属、及び酵素、
並びにリシンのような天然毒素を包含するが、これらは細胞当たり1又は2個の
みの分子のレベルで作用し得る。
その他の要件
その他の要件は、上記の“ワクチン”の項に記載したものと一般的に同様であっ
て、好適な抗体の産生方法、個々のワクチンにおける抗体型の変異、投与形態等
が含まれる。
本発明にしたがって使用する抗体は、診断的使用であれ、治療的使用であれ、モ
ノクローナル又はポリクローナルが適切であると考えられる。これらの抗体等傷
物は、例えば:抗体のFab’断片、例えばF a b 、%F a b ’
、F (a b ’)2、及びFv:イチオトーブ:又はCDR移植の結果を包
含する。他の好適な修飾及び/又は薬剤は、当業者には明らかである。
診断的使用
本発明はまた、アロ反応性子細胞受容体、HIV又はそれらを認識する抗体のよ
うな物質の検出のための診断技術を提供する。
本発明のいかなる物質も好適な診断技術に用い得るが、考察は一般的に抗体に限
定されている。本発明の技術はそのように限定されるものではない。
検出するのが一般的に最も望ましい種々の部分としては、HI V、アロ反応性
子細胞受容体、及び抗HIV抗体が挙HIVの検出に適した抗体は、HIVgp
180.あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピトープを認識する
ものである。このような技術の有用性は、より一般的にHIVを検出し得るその
他の技術が商業的に利用可能であるという事実によって、限定されがちである。
しかしながら、H’l Vを診断するための上記の技術の利点は、その技術をよ
り一般的な診断技術と組み合わせて用いることにある。後者の技術がHIVを診
断するが、本発明によればそうでない場合には、感染株に対してアロエビトープ
反応性のT細胞は患者に出現又は発生しないので、感染はエイズを誘発しないと
思われる。
アロ反応性子細胞受容体の検出
より一般的に使用が可能なのは、アロ反応性子細胞受容体検出のための技術であ
る。g p120アロ反応性T細胞受容体の検出は、個体がHIV誘発性エイズ
に感染しやすいかどうかを表示し、アロ反応性子細胞受容体の存在が感受性の診
断に役立つことを示す。
アロ反応性子細胞受容体の存在に関して、いかなる時期でも個体をスクリーニン
グしてよい。アロ反応性子細胞受容体が、HIV感染の非存在下で、個体中に特
に高頻度で見出される場合には、所望により、感染を回避し又はエイズを予防す
るために、上記のように感受性のT細胞を排除するための製剤投与のような好適
な措置をとる。
アロ反応性子細胞受容体のスクリーニングにおけるペプチドの役割
g p 120のαヘソックスに似たペプチドを用いて、アロ反応性子細胞受容
体を直接検出し得る。このようなペプチドは、好適なビヒクル(例えば赤血球)
上に提示される場合は、可変性の親和性によりアロ反応性子細胞のT細胞受容体
と結合し得る。このようなペプチドは、ペプチドに特異的なT細胞受容体を発現
するT細胞のロゼツト形成を促すが、非反応性T細胞受容体は伴わない。ペプチ
ド結合子細胞の定量は、個体におけるその普及を直接示し、HIVに感染した場
合に個体がエイズに感受性であることを示す。
ペプチドの診断的使用は、担体(通常は細胞)又はウィルス粒子上にg p 1
20により提示される敏感な被検者におけるT細胞増殖反応の測定によるバイオ
アッセイより好ましいことを立証し得る。
エイズ発病に対する感受性の診断は、エイズが明白な場合でさえ、感染後に実施
し得るが、しがしこの場合、使用は一般的に治療効果のモニタリングに限定され
る。前者の場合、アロ反応性子細胞の欠如は、HIV+患者はgl)120に対
してアロ反応性のT細胞集団を有していないので、その患者はエイズを発病しな
いことを示す。したがって、このような患者に対しては治療は必要ないが、しが
し一般的に、後期のアロ反応性クローンに対してこのような人々をモニタリング
するのが得策である。
匡−匝
したがって、本発明は、以下の:
a) HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト
ープ:
b) HIVgp180あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト
ープを認識するCD4+T細胞受容体。
c ) HI V g l) 160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質
のアロエピトープを認識する物質:及びd) HIVgp160あるいは一つ又
はそれ以上のその生成物質のアロエピトープを認識するCD4+T細胞受容体を
認識する物質から成る群から選択される物質であって、細胞膜上に提示される場
合には上記のアロエピトープがgp160、あるいは一つ又はそれ以上のその生
成物質と会合し、CD4+T細胞増殖検定で提示される場合には少なくとも一つ
のCD4+T細胞クローンの増殖を刺激する物質の検出のための診断技術であっ
て、検定試料を:a) HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成
物質のアロエピトープを認識し、又はb) HIVgp160あるいは一つ又は
それ以上のその生成物質のアロエピトープを認識するCDJ+T細胞受容体を認
識する検定物質であって、好ましくは上記のアロエピトープを認識しないCDJ
+T細胞受容体を認識しない物質で、検定するのに望ましい物質により選択され
る物質と接触させ、その後、上記の物質の結合を検定することから成る技術を提
供する。
診断を実施するのに適した技術は、当業界で十分説明されている。これらは、標
的アロエピトープの存在又は他の点を確定することを意図するだけの簡単な定性
技法から、一般により複雑な定量技法まで様々である。
例えばアロ反応性T細胞受容体の存在又は非存在に関する試験は、単に、調製T
細胞試料を使用し、その試料を適切な抗体の標識化製剤と接触させ、次いで余分
な抗体を洗い落とすことから成る。次に、残りの抗体を適宜、例えばFAC3分
析、蛍光顕微鏡、又は後述のようなその他の技法により検出する。
定性的、且つ十分公知の抗体ベースの技法としては、例えば異質遺伝子ELIS
A(酵素連鎖イムノソルベント検定enzyme 1inked 1m1uno
sorbent assay) %−又は二工程RIA (ラジオイムノアッセ
イ)、及びサンドイッチRIAが挙げられる。このようなイムノアッセイのため
には、あらゆる慣用的操作が用いられる。
操作は:例えば好適なgp120又はT細胞受容体標準を1251又は35Sの
ような放射性同位元素が、あるいはホースラディッンユベルオキシダーゼ又はア
ルカリ性ホスファターゼのような酵素で標識し、そして非標識化試料とともに該
当する抗体と接触させて、そこに二次抗体を用いて分析される一次放射能又は固
定化酵素と結合させる(コンペティティブアソセイ);あるいは、試料中のgp
120又はT細胞受容体を該当する固定化抗体と反応させ、放射性同位元素−又
は酵素標識化抗g p120又は抗T細胞受容体抗体をその系と反応させて、放
射能又は酵素を検定する(ELISA〜サンドイッチ検定)ように実施するのが
適している。好適な場合には、他の慣用的方法を用いてもよい。
上記の技法は、実際上は、“一工程°又は“二工程”検定として実施する。“一
工程″検定は、抗原を固定化抗体と接触させ、洗浄せずに、その混合物を標識化
抗体と接触させることを包含する。゛二工程′検定は、混合物を標識化抗体と接
触させる前に洗浄することを包含する。好適であれば、他の慣用的方法を用いて
もよい。
g I) 120又はT細胞受容体及び/又は抗体の酵素及び放射能標識は、慣
用的方法で実施し得る。チロシン基の放射能標識は、タンパク質を、好適には1
25I標識化ヨウ化ナトリウムの形態の放射性ヨウ素の存在下で、グルコースオ
キシダーゼのような酵素、又は別の作用の穏やかな酸化剤、例えばクロラミンT
に暴露することにより実施するのが適している。
その他の標識法としては、一般に、例えばゲルタールアルデヒドにより、酵素の
活性に悪影響を及ぼさないように特異的に、酵素と抗原、又は該当する抗体を共
有結合することが挙げられるが、この場合、酵素が依然としてその基質と相互作
用し得ることを意味するが、検定を実施するのに十分な活性が残存する場合はす
べての酵素が活性である必要はない。実際、酵素を結合するためのいくつかの技
法は非特異的であって(ホルムアルデヒドを使用する場合のように)、ある比率
の活性酵素を生じるだけである。
通常は、支持体上に検定系の一成分を固定化し、それにより系の他の成分をその
成分と接触させて、労力と時間を要することなく容易に除去し得るのが望ましい
。第二段階が第一段階から固定化され得るが、普通は一工程で十分である。
支持体上に酵素自体を固定化することかできるか、しかし固相酵素が必要な場合
には、抗体に結合し、抗体を支持体に添付することにより、一般に最もうまく達
成されるが、このモデル及び系は、当業界で十分公知である。ポリスチレンに簡
単に暴露することが、支持体を提供するのに適している。
標識化に使用可能な酵素は特に限定されないが、例えばオキシダーゼ群の成員か
ら選択される。これらは変色により測定されるように、02発生酸化活性からの
電子の除去を触媒する。還元酵素を用いてもよい。
他の技法としては、ウェスターンブロッティング(Tovbin et al、
、Proc、Nat、Acad、Sci、(1979)、 78.4350)が
挙げられるが、この場合、例えばg p 120又はT細胞受容体の好適に処理
された試料をSDS PAGEゲル上で処理し、その後ニトロセルロースフィル
ターのような固体支持体に転移(トランスファー)する。次に、抗g I) 1
20又は抗T細胞受容体抗体(非標識化)を支持体と接触させて、標識化タンパ
ク質A又は抗イムノグロブリン(好適な標識としては +2J1ホースラデイツ
シユペルオキシダーゼ、及びアルカリ性ホスファターゼが挙げられる)のような
二次免疫試薬により検定する。
酵素の他に、その他の好適な標識としては、放射性同位元素、例えばヨウ素(1
251,1211)、炭素(”C)、イオウ(35S)、トリチウム(3H)、
インジウム(+1210)、及びテクネチウム(”−TC)、、蛍光標識、例え
ばフルオレセイン及びローダミン、並びにビオチン、及びフィコエリトリンが挙
げられる。
診断のための試料は、一般に、血液又はリンパ系から採取するが、所望により、
他の供給源を用いてもよい。
fn vfvoイメージングが望ましい場合には、この目的にかなったマーカー
は、実質的に抗体結合を妨げず、外部検出が可能なものである。好適なマーカー
としては、X線撮影、NMR,又はESRで検出されるものが挙げられる。
X線撮影法に関しては、好適なマーカーとしては、検出可能な放射線を放射する
が、患者に明らかに有害でない、例えばバリウム又はセシウムのような任意の放
射性同位元素が挙げられる。NMR及びESRに適したマーカーとしては、一般
に、例えば関連のハイブリドーマのための栄養素を好適に標識化することにより
抗体に取り込まれるシュウチリウムのような検出可能な特徴的スピンを有するも
のが挙げられる。
in vivoイメージング法の場合には、放射性同位元素(例えば、+311
. +121 n、99117c)、放射線不透過性物質、又は核磁気共鳴で検
出可能な物質のような適切な検出可能イメージング部分で標識化された抗体又は
抗体断片を、実験される被験者に導入する(例えば非経口的に、皮下に、又は腹
腔内に)。注入する放射能の量は、通常、例えばテクネチウム−9911では、
約5〜20ミリキユリーの範囲である。
製薬的使用
(A)ポリイオン性抗HIV化合物
本発明はさらに、MHCIIの主αヘリックスに対応するg +) 120のα
ヘリックスの特徴的に荷電した領域と相互作用する化合物を提供する。これらの
化合物は、膜結合gp160によるT細胞のアロ反応性誘導を遮断し得る。
用途
このような化合物は、抗エイズ剤として有用である。本化合物の分子配置は、本
化合物がg I) 120のアロエビトープ領域と相互作用又は結合するような
ものである。したがって、これらの化合物をHIV感染者に投与することは、T
細胞受容体によるgp120/gp41アロエピトープの認識の遮断によってエ
イズの発病を予防するのに役立つ。
誘導設計
本発明の特別の利点は、このような薬剤は経験的調査によりもはや見出される必
要はないということを知った上で、そしてMHCはあるにしてもほとんど影響さ
れないということを知った上で、HIVに特異的な薬剤を生成する能力によって
もたらされる。
ワクチンに関して上記したように、化合物の効力を弱め、実際に免疫系に有害な
影響を及ぼすので、MHCを結合し得るように化合物を工学的に処理するのは一
般的に望ましくないが、これらの第一の要因は、さらに意味を持つものと思われ
る。
gp120構造の関連性
これも上記されているように、g p 120の主αヘリックスがその分子のC
D4結合領域に空間的に極めて接近していて、したがってαヘリックスと相互作
用する大きく且つ長い化合物はCD4結合を立体的に妨害し、遮断するのに役立
つ。これは、本発明の特に好ましい特徴である。硫酸デキストランの抗HIV作
用を説明するのはまさにこのような作用であると考えられる。
G p 120の主αヘリックスは、AA496−508の一般領域に存在し;
そしてAAL52−165の領域におけるMHClの領域に対応し、AA88−
111の領域におけるMHCIIの領域に対応する。αヘリックスは一般に特異
的残基に該当すると言われるが、このような二次構造は、配座の制限及び考慮し
なければならないその他の力が存在するので、正確な残基で開始し、正確な残基
で終止すると特異的に限定されないと考えられる。しかしながら、分子のαヘリ
ックスは一般に、限定された領域内に位置する。
G p 120αヘワツクスにおける13個のアミノ酸のうち7個が塩基性であ
って(正に荷電)、これらのうち5つのアルギニン側鎖かへワックスの底面から
突出する(MHCfのAA 152−185及びMHCnのAA67−81は、
それぞれ一つ及び二つのアルギニン残基を含有する)。
MHC分子の主αヘリックスは、−面から突出する塩基性残基の一部を有し、g
p120は対応する群を有するか、しかしそれはさらに最初のものから回転移
動した面上にも一部を有する。両群とも、結合しているT細胞受容体に関係があ
り、この第二群は高度に保存れる。したがって、本発明の化合物は、この第二群
の少なくとも一つの残基か認識され、結合されるように工学的に処理されるのが
好ましい。
添付の図9には、g +) 120のαヘリックスが簡単に図解されている。中
空三角形△で標識化された残基はMBC分子のそれと対応し、星印*は相同の程
度を示す。星印一つ*は直接的相同というよりむしろ類似性を示す。中黒三角ム
で標識化された残基はg p120に特徴的であり、これらの残基はαヘリック
スの異なる面に認められるものとして描かれている。括弧内の残基は、いくつか
の単離物中に生じる別の残基を示す。図9に示されているのは単なる図解であっ
て、g p 120の領域の一般的形態を示すだけであると考えられる。
配列496−508におけるg p 120の明らかに重要な領域は、位置49
7.501及び505である。それらは、試験した全単離物において、それぞれ
リジン(又はアルギニン)、アルギニン、及びアルギニンである。さらに、MM
C王αへソックスの荷電面に対応するヘワックスの面は、位置500.504及
び508にアルギニン、グリシン、及びアルギニンを有し、一方MHCIにおい
ては、対応する残基はArg、Glu、Valであり、MHCIIにおいてはA
rg。
AspSArgである。
Gp120 、MHCI及びMHCII間の比較下記の式は、g I) 120
のAA496−508の配列をMHCl (HLA A2)及びMHCII (
DRβ1)の配列と並べたものであって、T細胞受容体(星印で示す)によって
認識される非多型残基に関して特異性を示す。
G p 120に関する上記の配列は、本発明で用いるためのさらに好ましい配
列である。
下線を施した2個組の各アミノ酸は、それぞれ関連のαへソックスの2つの隣接
面の1つから突出する(クラスエ及びHに関して考察するためには、Brown
et al、(Nature19g8,332;845)を参照)。ヘソック
スの2つの面から突出する重要なそれらの残基を、口及びで示して、2面を区別
する。
g I) 120 AA496−508の配列は、溶液に溶解した“完全′5倍
へソックスを採用し、R497,501及び505のアミン基は実際には平面で
あり、約0650−の距離で分けられている。これらの距離は、オリゴ糖の粒状
硫酸塩置換基を隔てる距離と同様であって、薬剤設計に便利な標的を提供する。
したがって、主αヘリックス領域におけるg p120の荷電残基は、硫酸塩の
ような他の荷電基との相互作用を可能にし、したがってこれらの基と相互作用し
ている化合物を用いてgp120/gp41アロエピトープ構造のT細胞認識を
遮断するために使用できるし、したがってエイズ発病を予防し得る。
薬剤の定義
本発明によれば、荷電基を有し、その荷電基がg p120の主αヘリックスの
特性荷電基と相補的であって、領域496−508におけるHIVgl)120
の特性荷電基との相互作用が生じるような配座を採用することを特徴とする抗H
1■有効化合物が提供される。
“特性″という用語は、MMCに関しては上記の荷電基を意味し、g p 12
0の少なくとも一つの特性残基が化合物に結合される場合にはMHCの特性を示
す数種の又はすべての残基を含む。
“相補性”という用語は、g p 120の関連の荷電基を引きつけるような電
荷を有する基を意味する。g I) 120の特性荷電基のすべてを標的にする
のは必要でなく、必ずしも望ましくないことさえあって、化合物の一つの荷電基
のみが標的化g p 120基に対応すべきであるという必要もないが、しかし
これは好ましい。
概して、結合するために、g p 120の特性を示す残基のみを認識するか又
はg p 120の少なくとも一つの特性残基を認識しなければならない化合物
を提供するのが好ましい。
MBCの二つ又はそれ以上の残基が化合物に認識される場合には、HIVよりむ
しろMHCが標的にされ、おそらく免疫系に有害な作用を及ぼし、化合物の効力
を弱める可能性がある。このような可能性は、立体障害又は好適な遮断基を用い
ることにより回避できるが、MHCの認識を一緒に除去するのが好ましい。
特に好ましい化合物がgl)120のグルタミン504を認識するように強いら
れるのは、この態様からである。MBC工及びMHCnの対応する残基はグルタ
ミン酸及びアスパラギン酸であり、したがって本発明の化合物中の酸性残基はM
HCと消極的に相互作用するが、gpi20とは積極的に相互作用する。
さらに、ワクチンの場合と同様に、まさに一つの化合物を用いて患者を治療し得
るが、耐性株の発現の危険性を最小限にするために、g +) 120の異なる
特性残基を認識するために採用される化合物の組み合わせを用いるのが好ましい
。
耐性株か発現しないようにするためには、g p120の残基R500及びR5
08を標的にするのが有利である。これらの位置のアスパラギン残基がMHCの
T細胞受容体認識には重要であって、その証拠は、これらの残基がT細胞受容体
認志には不可欠であることを示唆する。したがって、化合物が残基のいずれか又
は両方と相互作用しないようにgp 120が防御的に突然変異を起こす場合に
は、g I) 120分子はもはやMBCを模倣しないので、もはやエイズを誘
発できない。
g p 120に関して提案された5倍へソックス構造において、R508の側
鎖はR497,501及び505と一直線に並び、一方R500は他の2・つの
塩基性残基に499及び507と同じ配向を有するので、したがって好ましい化
合物はこれらの組の基を標的にする。
本発明にしたがって使用可能な化合物の種類は、gp120と相互作用するため
の正しい立体配置を採用し得る荷電部分を好適に提供し得るものである。
化合物は一般に、g p120上の荷電基と相互作用するために適応される少な
くとも2個の荷電基を支持する実質的に中性の主鎖を包含する。本発明のある化
合物は、溶液中で多数の立体配置を採用し得る、モしてg I) 120と結合
するための荷電側鎖に対する特異的配座を可能にする非常に柔軟な主鎖を有する
よう設計される。このような主鎖は、天然では一般にユニット間の単一結合で重
合し、立体障害はほとんどない。
他の主鎖は、有効に固定するように設計され、したがってその上の荷電基の正確
な配向が算定され、要件にしたがって配置される。
荷電基は限定されないが、g p120の荷電基と積極的に相互作用するか又は
それを引きつけるのに役立つものである。一般的に負のいかなる荷電基もほとん
どの基に対して十分であるが、正の荷電基がグルタミン504との相互作用に必
要であると思われる。
好ましい側鎖は、例えば強力に荷電した硫酸及びリン酸基であるが、それらが置
換される分子は非毒性ポリマー、例えばポリビニル、又はポリビニルアルコール
ポリマー、あるいはオリゴ−又は多糖類であるのが好ましい。このようなポリマ
ーが構築されるサブユニットは非常に広範に変化し、したがって事実上いかなる
関連の電荷立体配置とも相互作用するよう構築される。
事実上どんな適合をも提供することをめられる単糖類の大きな多様性のために、
そして化学的合成による硫酸塩置換様式を変える能力のために、正確な分子寸法
を得るためにはこの群の化合物が特に好ましい。
硫酸化様式及び単糖類組成の変化により、R497,501,505間の距離を
増すためにわずかに低度に強制されたらせん配座異性体と反応する配位子を設計
することも可能である。
さらに、g p 120のαヘリックスはg p 120のCD4結合ループと
空間的に近接しているので、長いオリゴマー又はポリマーがCD4結合部位を遮
断するために伸びて、本発明のこの態様の好ましい特徴を提供する。
したがって、本発明は、荷電側鎖を伴う短及び長鎖ポリマーを共に意図する。裏
型化合物に関しては、g I) 120認識の領域は分子内に唯一であるか、又
は規則的に又は不規則に、相互作用領域を任意にあちこち非相互作用領域ではさ
んで反復される。さらに、−化合物においても、gpL20相互作用領域の種類
が一つ以上ある。
その他の化合物
さらに、アロ反応性子細胞受容体を結合し且つ遮断する同様の化合物を調製し得
ると考えられる。このような化合物は必ずしもg p120を結合するものを結
合し得るわけではないが、しかし、少なくとも部分的に、g p 120の特性
残基のものと同様の電荷配置を有する。この性質を有する化合物は、後述の“ペ
プチド°の項でさらに詳細に記載する。
本項に記載の少なくともいくつかの化合物は、上記のようにワクチン、免疫療法
、又は診断技術に使用し得ると理解される。好適なものは、当業者には容易に確
認できるし、且つこのような適用は本発明の範囲に含まれる。
(B)ペプチド
本発明はさらに、T細胞受容体又はアロ反応性子細胞と相互作用するペプチド及
び関連する化合物を提供する。これらの化合物を用いて、膜結合gp160 (
gp120 /fZT)41)に対するT細胞のアロ反応性反応を阻害又は遮断
し得る。このような化合物は一般にペプチドであるが、しかし本発明はペプチド
を含有する化合物に、そしてペプチドではないがしかし後述するようなペプチド
の特性の少なくともいくつかを示す化合物にも及ぶ。特に、ペプチドの代わりに
用いたときに上記の物質がペプチドと実質的に同一の又は同様の作用を有する場
合には、本明細書においては、適切なペプチドの等価物であると定義する。
本明細書中で用いる場合、“ペプチド”という用語は、少なくとも一つのペプチ
ド結合を含有するいかなる化合物をも示し、その例としてはオリゴペプチド及び
ポリペプチドが挙げられる。
定義
したがって、ヘリックス上の位置の少なくとも2個の荷電残基で突出する少なく
とも−続きのαヘリックス二次構造を示し、残基及びそれらの位置が下記の:
AA49B −508の領域におけるgp120 ; AA152−165の領
域におけるMHCr;及びAA6g−fllの領域におけるMHCrlから選択
される一つ又はそれ以上のペプチド配列における残基及び位置に対応するペプチ
ドを包む分子が提供されるが、但し少なくとも一つの荷電残基が下記のようにg
p 120の残基に対応し、このような残基が既述のMHCI又はMHCnの
残基に対応しない。
“対応する°という用語は、特定の配列中の残基と同−又は等価である残基及び
/又はその位置を示すのに用いる。
ペプチドを、残基又は位置が同一であったかのように同じ最終結果を達成させる
よう意図するためには十分に似ているとすれば、等価の残基又は位置は特定の配
列における一対の片方と正確に同一である必要はない。その例としては、異なる
酸性残基を用いてアスパラギン酸塩を刺激する場合がある。
αヘリックス構造は、他の要件が存在しなくてもこのような構造に強く貢献する
ものが好ましい。αヘリックスを弱く形成するだけの構造を用いてもよいが、し
かしαヘリックス構造の形成が促進又は助長する環境でそれらを用いるのが有益
である。
αヘリックスの一次配列は、上記のように好適なものであるが、好ましい配列は
、既述のように、MHC主αヘワックス又は対応するg p 120αヘリツク
スを有するものである。いずれにしても、特定の配列のものに対応する荷電残基
を用いることのみが好ましく、他は好ましくない。残基及びそれらの位置は、上
記のように配列中でそれらが対応するものと同一であるのが好ましい。
重要なペプチド配列
g I) 120の重要な配列及び残基は、“ポリイオン性抗HIV化合物″の
項に記載されている。このような重要な残基を考慮に入れると、最も多く用いら
れる多数の配列が明らかになる。
本質的に、MHCI又はMHCnのαへワックス主鎖を用いるのが好ましい。そ
の場合、荷電残基はMHCI又はMHCIIのものに対応する。荷電残基の混合
物は2つのクラスから用い得るが、存在しない存在物に対する非論理的な抗体が
生じる恐れがあるので、これは一般的に好ましくない。次に、ペプチドはさらに
、g p 120の特性を示す1個の荷電残基を組み入れる。これは、6つの好
ましい配列−MMC?及びMH(:#に関して各3つが、g I) 120の4
97.50L及び505残基を各々1個組み入れる−を生じると理解される。
αヘリックス主鎖は、例えば一つ又はそれ以上のMMC荷電残基の代わりにアラ
ニンで置換され、さらに8つの塩基性へワックス主鎖の可能性を生じる。これら
を、非置換゛主鎖と同様に、次にg p120の特性を示す一つ又はそれ以上の
残基で置換する。MMCの特性を示す0又は1個の残基が存在する場合は、2又
は3個のg p120残基を組み入れるのが好ましい。
G p 120のArg500は、HIVのアロエピトープ作用にとって特に重
要であると思われるので、したがってこの残基を有するペプチドが特に好ましい
。この残基は、MHCnのArg73及びMHCIのA r g 157に対応
する。
さらに、g p 120のArg5011が重要であると思われるが、これはM
HCnのArg81及びMHCIのVal185に対応する。これらの残基をと
もに組み入れるペプチドが特に好ましい。MMC分子のアスパラギン酸又はグル
タミン酸残基の代わりにg p 120のグルタミン504に対応する残基を有
するペプチドが特に有用である。
本発明のペプチドは、適当ならば、本発明の別の態様において、例えばワクチン
の製造、抗体産生、T細胞受容体の遮断、及び当業者には明らかなその他の用途
に使用し得る。
薬剤検定
本発明はまた、有力な抗HIV誘発性エイズ療法の試験方法を提供する。
特に、gp120、又はg 9160がアロエピトープとして作用するというこ
とを孝知の上で、我々は、g p180を発現する細胞で提示される場合にのみ
増殖するCD4+T細胞株を生じる可能性があることを発見した。このような細
胞は、制限されたg p 120であると本明細書では定義される。
検定
したかって、本発明は、いかなる指定物質の抗HIV作用を検定する際に使用す
るためのg p 180発現細胞株及びg p 160制限細胞株を包含する系
を提供する。本発明はまた、抗HIV検定におけるこのような系の使用、並びに
好適な細胞株の調製を任意に含むこのような系の調製を提供する。
好適な細胞株の調製方法は、特定の実施例(実施例6)を含めて、本明細書中に
記載される。
g p120とg p 160の関係は、本明細書の別の箇所に記載しているよ
うに同一の性質を有するものであり、本質的に交換可能であると理解される。
用途
本発明の検定系は、HIV誘発性エイズ発病の阻止における新規の薬剤の有用性
を確定するのに特に有用であり、容易で簡単な技術を提供する。有力な薬剤を系
に添加する場合には、g p 160アロ反応性T細胞は依然として増殖して、
薬剤は、少なくとも試験した形態では、エイズの予防には有用な活性を示さない
と思われる。
他方で、増殖が遮断又は低減される場合には、これは、gp120/gp41に
対するT細胞アロ反応性の阻害又は遮断によるHIV誘発性エイズの予防におけ
る一次活性を強く示す。
以下の実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、いかなる点においても
本発明を限定するものではない。
大腸菌における選択のためにはアンピシリン遺伝子を、哺乳類細胞における選択
のためにはgpt遺伝子を、そしてHIV株HX2Bの全長感染クローン(pH
XB2gpt)又は2つのウィルスLTR間のgag、pol、及びsor遺伝
子のみを含有するクローン(pHXB25° gpt)を含有するシャトル発現
ベクターでコンピテント大腸制限酵素Kpnlを用いて、528ヌクレオチド断
片をpHX B 25° gptにおけるpol遺伝子の逆転写酵素配列から取
り出した(全長プロウィルスDNAは別のKpn1部位を含有する)。連結後、
大腸菌を形質転換する場合のいくつかの試みは、コロニーが含有される前には、
HIVDNA配列の欠失又は転位を有していないことが必要であった。形質転換
用に用いる大腸菌は、例えばDH−1及びJM109のような組換え酵素マイナ
スで、したがって理論的にクローン化DNAを欠失又は転位し得ない株であった
。
pHXB25° gpt(欠失した328 bp Kp n 1断片を伴う)を
用いて大腸菌を再形質転換する場合、試験した24クローンのうち、1つだけが
欠失又は転位を含有しなかった。したがって、作られた構築物は使用した大腸菌
に不適合の異常な二次及び三次構造を有すると思われた。Le et al、、
(1088N、A、R,16:5153)によれば、328 bp断片が取り出
されていたHIVの領域は、事実、二次構造を有することが予測される領域であ
る。
次に、上記の構築物及びpHXB2gptを制限酵素Ba1l及びそのアイソシ
ゾマーM s c 1で消化した。これは、pHXB25’ gpt−Kpnl
からの1.6 (vイナス328 bp) kbp断片によって置換されるpH
XB2gptからの]、、9 kbl)断片を放出するためであった。電気泳動
ゲル上での連結プラスミド及び挿入物の検査から、十分に作動した連結が示され
た。しかしながら、多数の再消化及び連結にもかかわらず、大腸菌のいくつかの
異なる株(DHI、JM109 、NM522 、DH5、及び5SCI)への
形質転換の際にコロニーは得られなかったが、消化及び再連結化コントロールプ
ラスミドを用いた形質転換が首尾よ〈実施された。
Ba1l及びM s c lはプラント末端カッターであるため、そしてプラン
ト末端の連結は付着端の場合より効力が低いため、pHXB2gptからの正確
な断片を放出し、pHXB25’ gpt−Kpnlからの328 bp欠失断
片で置換させる新規の制限消化レジメンが捜しめられた。しかしながら、ゲルが
連結が有効であることを示す場合でさえ、大腸菌の同一範囲の形質転換はクロー
ンをまったく生じなかった。同様の非妥協性がpHXB25’ gpt−Kpn
lの初期クローニングを用いて生じたために、env遺伝子で報告された二次構
造と結合される、逆転写酵素遺伝子の欠失により生じた構造は、大腸菌に関して
余りにも多くて処理できなかった。構築物は、明らかにDNAの非クローン性片
であった。
DNAの二次及び三次構造を認識及び編集する遺伝子の除去により非クローン性
DNAをクローン化するために操作した大腸菌のある株は、次に利用可能になり
、形質転換を反復すると、いかなる問題も伴わずに、pRTM DNAを含有す
るクローンが生じた( p RT M Lと同定され、大腸菌5URE株に保有
されるHIVの欠失突然変異体をコードするプロウィルスDNAを含有するプラ
スミド[TMStratagene、11099 North Torrey
Pines Rd、La Jolla、CAUS^]は、ブダペスト条約の条件
下で、1990年10月12日に、the National Co11ect
ion of Type Cu1tures、81 Co11ndale Av
enue、London NW95HT、IJK、に寄託番号N CT C12
424として寄託された)。
pRTMに導入された欠失はまた、フレームシフトを引き起こし、そこでトラン
スフェクトによって産生されるピリオンは截形逆転写酵素を含有するが、インテ
グラーゼは含有しない。pRTM DNAにより産生されるとりオンは、下記に
よって特性を明らかにされる:RIPA(放射線免疫沈降検定法):ウエスター
ンブロッティング:328bp欠失を横断するP、 R,R,、E、 M、及び
シンシチウHIVgl)120制限T細胞株の生成単一ドナーからの末梢血リン
パ球を逆転写酵素欠失突然変異体HIV (実施例1で調製)でトランスフェク
トする。
これらのHI V g I) 120発現細胞を、下記のように、Tリンパ球培
養の同質遺伝子フィーダー細胞として用いる=(りピリオン、及びg p12G
の適切な発現に関して細胞を検査する;
(b)細胞に放射線照射する;
(C)次に、細胞を、24穴クラスタープレート中の同質遺伝子末梢血Tリンパ
球の培養(RPMI又は10%同原血清又は血漿を補足したl5cOVEs培地
に溶解したlX106PBLに対して3 X 10’フイーダー)に添加する;
(d)4日間培養後、増殖中の細胞を分離し、1:4に希釈して、新鮮なトラン
スフェクト化照射同質遺伝子フィーダー細胞を添加する;
(C)さらに7日間培養後、組換え体IL−2(30μ/sl )を添加し、さ
らに7日間培養を継続する;(1)得られたT細胞株が相対的に均質になるまで
、このプロトコールをさらに3〜4周期継続する:そして(g) 0.5細胞/
穴に希釈し、3 X 10’照射トランスフエクト化フイーダー細胞/穴を含有
する96穴ミクロ滴定プレートに植えつけることにより、これらの大量のT細胞
株からT細胞クローンが得られる。
(2) 抗原特異的1p120制限T細胞株の生成(1)で生成したT細胞株は
必ずしもg p 120特異性でなく、g p 120制限性でもない。これら
のパラメータはともに、適当にアロ特異性g I) 120制限T細胞クローン
が得られる前に満たされる必要がある。したかって、第二工程は、異なる刺激体
;即ちHI V g p 160てトランスフェクトしたネズミP8L5細胞株
又はCHO細胞株を含む。この人工構築物を用いて、g p 12070感応性
(アロ反応性)クローンを限定し、抗原特異性g p 120制限クローンを生
成する。
(2z、り (1)からのクローン化T細胞、又は大量のT細胞株を、照射P8
15又はCHO細胞と共培養する(内生的に切断されたg p 160からg
p 12(l及びgp41をともに発現する川
(2g、2) <1)に記載の方法により増殖中のT細胞が得られ、これをクロ
ーン化する。これらのT細胞は、g p120アロエビトープ特異的T細胞株細
胞成する。
あるいは:
[2b、l) (1)からのクローン化T細胞、又は大量のT細胞株を、予め、
破傷風毒素、精製タンパク質誘導体(P P D)、又はカンジダでパルスした
3X10’照射gp160 トランスフェクト化P815又はCHO細胞と共培
養する:(2b、2) 4〜5日間抗原に暴露後、培養を組換え体IL−2(3
0μ)−1)でさらに7日間刺激する;(2b、 3) 培養を1:4に分離し
、新鮮な照射抗原パルス処理gp160トランスフェクト化P815又はCHO
細胞を添加する;
(2b、 4) このプロトコールをさらに3〜4周期継続する。
その後、11gに記載のように希釈して、クローンを生成する。
得られた株が、制限された抗原特異性g p120である。
(3)プロトコール1 (a−g) 、2a (1−2) 、2b(1−4)で
生成された細胞株の反応の均質性検定各細胞株を、その増殖反応に関して、下記
の検定で調べる。
(31)同質遺伝子APC(1及び2a)又は抗原パルス処理同質遺伝子APC
(2b)に対する反応(1)プロトコール1及び2aから誘導された20X10
3I L−2刺激T細胞に、50X103照射同質遺伝子PBLを添加する。こ
れらを、I L−2を用いずに、24時時間項養する;
(H)H’チミジンを添加しく増殖生細胞のDNAに組み入れる)、培養を24
時間継続する(L、85X 10’ Bq H3T) ;(iii) 細胞を採
取して、計数する。
抗原パルス処理同質遺伝子APCに関しては、測定される反応の欠如は、TTS
PPD又はカンジダと会合した場合の、g p 120に対するT細胞制限の程
度を示す。T細胞株(プロトコール2bにより調製)は、抗原でパルスされない
同質遺伝子APCに暴露した場合には増殖しない。
同質遺伝子APCを抗原でパルスすると、プロトフール2bにより生成されるあ
る割合(全部ではない)のクローンが抗原に反応する。これらの°二官能性”ク
ローンは抗原特異性であるが、MMC制限性でもg p 120制限性でもない
。
(3b) HIV RT−トランスフェクト化同質遺伝子抗原提示細胞に対する
反応
本実験プロトコールでは、g p 120アロ反応性であるプロトコール(1)
により誘導されるクローンと、HIVの他の成分のいくつかと反応するクローン
との間に区別が認められる。
(り同質遺伝子APCをHIV RT突然変異体ウィルスでトランスフェクトす
る;
(b)実験プロトコール1.2 a s及び2bからの20X103T細胞をI
L−2の非存在下で24時間培養する;(e) 20xlO’ T細胞に、9
B穴ミクロ滴定プレート中の0゜21に溶解した50×lO3トランスフエクト
化照射(30GY )APCを添加する;
(d)細胞をH3チミジン(1,85X10’ BQ:SI)、A、L、85X
10” B(11モル)でパルスし、24時間後に採取する。
本検定を用いて、プロトコール1及び2aにしたがって調製されたT細胞は増殖
するが、プロトコール2bにしたがって調製されたT細胞は増殖しない。
(3c) プロトコール2cにより調製される細胞の増殖プロトコール3bに記
載されているようにして検定を実施するが、同質遺伝子HIV RT−トランス
フェクト化APCは、TT、又はPPDでパルスされる抗原である。
プロトコール2bによって調製されるT細胞は本検定において増殖し、HIVg
l)120に対する特異性、及びgp120への制限を示す。
(1) g p 120アロ反応性クローン(21)(2)gp120制限クロ
ーン(2b)及び(3)“二官能性″抗原特異性非制限クローン。
T細胞クローンのこれら3群の特性を示すTCRを分離し、増幅して、シーケン
シングする。利用可能な限定数のVβ特異性モノクローナル体を用いた実験によ
り、及び公知の配列のV領域プローブを用いたハイブリダイゼーションによって
、予備的データが得られる。
これを達成するための技術は、標準分子生物学的手法である。
(5) 潜在性ワクチンの調製
本手法の出発点は、′アロ反応性”であると、あるいは抗原特異性及びg p
120制限性”であると定義されるT細胞クローンである。両クローン型は、共
通のTCR構造及び”イチオタイブを共をす゛る。
特性化クローンに由来する大量のT細胞で免疫化されるマウスを用いて、慣用的
方法によるモノクローナル抗体ノ)イブリドーマ産生のための牌細胞を提供する
。このようなモノクローナル抗体は、Ab、試薬を構成する。
所望のAb、試薬の適切な特異性を下記に示す:(a) アロエビトープ又は制
限要素としてg p 120に対する共通の受容体を有するすべてのT細胞クロ
ーンと反応する;
(b)検定31.3b及び/又は3cにおいて、これらのT細胞クローンにより
増殖反応を防止する:そして(C) この抗体と反応性のT細胞は、HIV血清
陽性被験者のT細胞プールの一部を構成する。
有効ワクチンの検定
好適であると考えられるいかなる薬剤の活性を検定するためには、薬剤はg p
120制限T細胞の増殖を防止することができねばならない。好適な検定は、
上記のプロトコール2a及び2bにより生成された細胞の使用を包含し、これら
の細胞がgp120 トランスフェクト化CHO又はP815細胞で示される場
合に、増殖を防止するワクチン候補の能力を検定する。薬剤は、すべての抗原特
異性g p 120制限T細胞の増殖を防止できねばならないが、MHCn制限
T細胞の増殖は防止できなくてよい。
関連クローンのコロニーは、パルス処理されたgp12Gトランスフェクト化C
HO又はP815細胞に時折暴露することによって保持し得るが、この場合関連
の抗原を有する必要がある(この場合、クローンは抗原特異性である)。
3つの抗原(PPD、TT、及びカンジダ)に対して特異的なりローンの使用に
より、g p120へのいかなる制限も特異的であって、抗原交叉反応性に依ら
ないことが保証される。
クローンを保持するために鰯歯類細胞を用いることの利点は、敏感なヒトT細胞
はトランスフェクト化細胞膜上に提示される鰯歯類MHCによっては有効に刺激
されないという事実にある。2つ又は3つ組み合わせたトランスフェクト化細胞
、即ち同質遺伝子HIV RT)ランスフエクト化APCSgp160でトラン
スフェクトされたCHO細胞、及びg pl[ioでトランスフェクトされたP
815を組み合わせて用いると、鰯歯類MMCに対する反応性を伴う紛られしい
gp160’アロ反応性゛の問題が軽減される。
MHCI及びMHCIIに対して特定される15種類のモノクローナル抗体が、
g p120結合及びウイルスシンシチウム阻害に及ぼすそれらの作用に関して
研究されている。あるMHCII特異的モノクローナル体は、gplBOと直接
反応する。シンシチウム阻害研究において、MHCI特異性モノクローナル体は
シンシチウム形成を防止する。gp120又はg p iaoと交叉反応する血
清中の抗MHCI及び抗MHCn抗体活性についての報告がある。このデータは
今日では不十分であるけれども、タンパク質の配座が抗体により認識され、その
配列はそうでないという事実は、gp120 / g p 180が部分的にM
HCI又はMHCII分子の配座を有することを示唆する。
実施例4
G p 160発現CHO細胞1: ヨルT CRV領域選択CHO細胞(CH
OK−1)を、グルタミンシンセターゼ遺伝子に結合するHIV−gplBO遺
伝子でトランスフェクトした。C8遺伝子の高レベルの発現は、メチオニンスル
ホキサミン(MSX)を補足したメチオニンを含有するグルタミン欠損培地(G
−MEM−MET)中の培養により保証される。0.8 sg/ mlのMSX
濃度が、イムノペルオキシダーゼABC法により検出可能なg p teaの膜
及び細胞質発現を促す。刺激剤として用いる前に、トランスフェクト化細胞を照
射した(30 gy )。
単一ドナーからの末梢血リンパ球(PBL)(同質遺伝子系において抗原として
提示された場合はg p120に反応しなかった)を、lX10’フイコ一ル分
MPBLを含有する穴にIXIO3gp160発現細胞を添加することにより刺
激した。培養を4日間続けた。増殖中のリンパ球を採取し、フィコール/トリオ
シル勾配遠心分離によって死細胞から分離し、30 U/m1組換え体I L−
2の存在下でlXl0’/穴でさらに7日間、再培養した。この周期(4日間刺
激後、7日間IL−2展開)を2回繰り返した。
ヒ)TCRVβ及びTCRVα決定因子に特異的なFITC複合モノクロ−六ル
抗体を用いて、■領域遺伝子発現を調べた。有用なモノクローナル体は、Vβ、
5 a s5b、5c、88% 12 a s 6 a決定因子、及びVa2a
決定因子を検出する。フィコエリトリン複合抗CD3を用いて、二色FACS分
析により、これらの決定因子に関して、正常PBLドナーからの、及び被験者か
らのリンパ球を試験した。
結果は、Vβ又はVα決定因子に対しても陽性のCD3陽性細胞のパーセントと
して表した。g p 160発現CHO細胞を用いた刺激による選択の前及び後
の被験者におけるVα及びVβ発現の比較から、g p 160を用いた選択に
よって引き起こされるTCR発現の偏りが示された。被験者においては、g p
160遺伝子を用いずに照射Cl0−Kl細胞を用いて同様の方法で刺激される
対照培養は、増殖中のT細胞株の誘導を引き起こさなかった。刺激の第−周期後
に、成育し得るリンパ球が回収された。
結果
3名の正常対照(G、PSM) 、及び被験者JにおけるVβ及びVα遺伝子生
成物質の発現を、g 9180発現CHO細胞を用いた刺激によるPBL由来の
細胞株における同−V遺伝子生成物質の発現との比較に関して示す(表1)。
明らかなように、Vα2aの発現の顕著な増加(17%から12.Hに)がVβ
12aの小さな増加(3,0%から7.8%に)を伴って生じ、Vβ6aの発現
は減少した(10.3%から5゜6%に)。正常対照との比較は、このような変
化が試験した4名の変動の範囲外にあり、したがってg p 160による好ま
しいVα及び■βの組み合わせの直接的選択によるものであると思われることを
十分明白に説明するものである。
これは、単一■α決定因子■α2aに関して最も顕著に当てはまる。
したかって、ある固体からの敏感なT細胞をgp180Hrv−1エンベロープ
遺伝子を発現する照射Cf(OKl細胞に2周期刺激を行う間、暴露すると、4
名の対照ドナーからの刺激前正常PBLと比較して7倍以上もTCR決定因子V
α2aの発現が増大していた大量のT細胞株が誘導される。したがって、結果は
、gp160がアロエビトープとして作用し、おそらくVα鎖決定因因子α2a
と直接相互作用すると思われることを示唆する。Vβ発現の変化も同様に、決定
因子Vβ12a(増加)及びVβ6a(減少)に限定される。本研究は、アロエ
ビトープについて予期される方法で、g p 180がTCRと直接相互作用す
ることを確証する。
一以下余白
表1
正常対照と正常ドナーJ由来のg p 160反応性T細胞株におけるVβ及び
Vα発現の比較被験者 Vβ決定因子(%CD3+細胞として)Vα決定因子5
a 5b 5c ga 12a 8a a2aG 9.31L5 4.5 5.
6 1.8 9.5 1.1P 7.6 ft、6 5.110.3 3.7
8.5 2.1M 6.1 8.8 3.7 g、4 3.5 B、8 1.4
J 6.9 7.1 3.2 、!1.2 3.0 10.3 1.7細胞株
J 8.4 5.0 5.0 9.4 7,11 5.61 1241キイワー
ド; Vβ又は ■α発現における ↑有意の 増加↓有意の減少
g p120の多数の単離物をシーケンシングして、比較のための大型データベ
ースを提供した。我々が同定した12配列の調査とNod row等[1987
]の調査から、システィン残基に導く及びそれを含む注目すべき相同の他に、全
単離物間に保存される顕著な領域を以下に示す:
247 QCTHGI本P +VSTQLLLNGSLAE *R又はに、fV
又はI432 YAPPI
444 5NIT(4ネLTRDGG *L又は 1468 0GG*M’?D
NV *D又はN、fl?又はに479 ELYKYKV本 本■又は 148
8 1EPLG*APT”!” AKl?l?VV↑REKR*V又はI、 f
R又はに、↑Q 又はE
これらの配列は、β鎖(A A 447〜480 ) 、いわゆるYAPPI、
5NIT及び保存Wループにおける領域、並びにg p120のC末端のαヘリ
ックスを構成する高い確率を有する上記の保存領域を含む。これらの領域は、エ
イズ病状に重要な構造的モチーフを明らかにするための我々のgp120モデリ
ングに含まれた。
HLA−A2α3の領域も、残基144上流からのMHC■の領域を伴うC末端
の有意の配列相同、及び残基255〜264周囲のgp120単離物の高度の保
存配列のために包含された。
HLA−A2 248 VVPSGQEQRY 257DRβl 144 VV
STGLTQNG 153gp120 ELL 255 VVSTQLLLNG
264クラスIとクラス■間の相同は、この領域でHLA−A2α3のC末端
まで続く。例えば、
HLA−A2 259 CHVQHEGLPKPL 270DI?β1 175
CQVE)IPSVTSPL 18BHLA−A2のα3領域に関する相同の
程度は、これがCD8 (HLA−A2)及びCD4 (DRβ1)に対する結
合部位の一部であってもよいことを示唆する。
B)エンベロープ糖タンパク質はMHC様構造を有するa)gpi2o /gp
160の分子モデリングから、MHCI及びMHCクラス■との構造的相同を示
す特徴が明示された。先ず、HLA DRの配列に対する相同配列におけるA
S N 445にg I) 120の保存グリコジル化部位がある。DR及びg
p 120はともに、T RP 47Bを含有する相同ループを有する。β鎖
は、MHCのペプチド結合溝様構造の。
βプリーツシート”フロアと等価のAA44B−452及び484−488を占
める。αヘリックス構造は、49B−512間に予測される。直接的構造相同は
、特に、HL A −A 2 (95−101)及びHLA DR2β(15−
80)と、ドメインA A 442−508に亘るgp120との間に存在する
。安定化は、ジスルフィド結合によってもたらされる( CY 337B−CY
S 442及びCYS385−CYS41B ) 、さらなる特徴は、a )
412−415間のβ鎖、b)MHC様部位の下にあるおそらくはCD4結合
ドメイン、c) P r o457での■型保存βベンド、A r g472
、A S N445,384,390,405.409での1型、d)484−
4811及び447−457間のβ鎖。これらは、−緒になってβプリーツシー
ト構造を安定化させるよう意図される。全体的立体配置は、MHCIα鎖のαヘ
リックス及びβプリーツシート構造、並びに残りの分子(我々はA A 374
−508からのみモデリングした)からのβシート形成のさらなる機会を有する
(モデリングされていない)MMCIIβ鎖に従う。これらのデータは、gp1
20/gp180のC主鎖の一般的MHCI又はMHCI[配向を強く支持する
。
MHcI、MHCII及びg p 120のαヘリックスのコンピューター作製
モデルをそれぞれ図2.3及び4に示すが、これは考察したアミノ酸残基を明示
する。他の残基は、明確にするためにAlaに置き換えた。図1はgp120c
末端及びHLA−A2、同一物の最重要領域の一般構造を示す。
g p120に関するX線結晶学データが存在しない場合に、我々が採用したス
トラテジーは、下記レベルの構造的比較に頼るコンピューターグラフィック分子
モデリングを基礎にした:
a) CD4結合及び免疫活性に不可欠な保存領域が推定されるg p 120
の公知の単離物のアミノ酸配列の比較;b) モデリング鋳型として使用するた
めの公知の3−〇構造のタンパク質を有する配列相同のこれらの保存領域内での
発見:
C) 高確率のαヘリックス、β鎖、又はβターンを育する領域を示唆するため
の非相同タンパク質のX線結晶学データに基づく経験的タンパク質構造予測算法
の使用;及び
d) 表面折りたたみのために分子の領域を配向するための親水性指数、抗原性
、及び共働N−グリコジル化部位を基礎にした高表面確率の予測領域の使用。
コンピューターグラフィック分子モデルは、カルボキシ末端を有して構築された
。そのモデルは、MHC抗原との顕著な類似性を示し、おそらくはCD4と会合
して、T細胞受容体に認識されるMHCn分子上の模倣領域に対して正しい立体
化学的配向での特定の構造モチーフを示す。
推定上の相同に関してモデリングされる構造モチーフは、経験的データに基づい
た算法により予測されるもの(上記C)及び表面確率により示唆されるもの(上
記d)以上にいかなる束縛をも強いられずに、標準グラフィックエネルギー最小
化ルーチン及び分子力学による配向を採用可能にした。したがって、そのモデル
は、溶液中の分子がとると考えられるエネルギー的に好ましい配座に近似する。
実験手順
コンピューターグラフィック分子モデリングは、Biosysソフトウェア パ
ッケージlN5IGHT及びDISCOVER(Biosys Technol
ogies Ltd、Basingstoke、UK)によるパーソナルIr1
s 25GTを用いて実施した。タンパク質二次構造算法は、’ Vlscon
sin Package ’ (University or Viscons
in、Biotechnology Centre)からであった。さらに、α
ヘリックス、β鎖、又はβターンに見出されるアミノ酸の相対確率は、Chou
and Faswan(1974)、Biochemistry、 13.2
11−245及びWiImot and Thornton(19811)、
J、Mo1.Biol、21)3.221−232から予測した。下記のHIV
−1工ンベロープタンパク質前駆体分子のアミノ酸配列は、Los Alaa+
osデータベース;BHlo、BI3、PV22、BRU、MN、SC,SF2
、CDC451、WMJ 2、RFSMAL、EL I、Z6、l321、JY
Iから得た。
HIV単離物の一つであるELLに関するアミノ酸配列は、Wisconsin
パッケージ及び下記のデータ文書により分析した:親水性指数(Hopp an
d Woods、1981.Proc、Nat、Aca−O−R;Garnie
r et al、、1978.J、Mo1.Biol、120.97−120)
算法により予測されたβターン、αヘリックス、β鎖、 C−F及びG−〇−R
により予測された高確率αヘリックス又はβ鎖のみを、モデリングに用いた。い
くっがのg p120単離物中に保存された予測βターン(Modrov et
al、、1987)、及びWilwot and Thornton (19
8g)、 J、Mo1.Biol、203,221−232 により示されたよ
うな1、i+l、i+2、及び1+3で高確率のアミノ酸を有するもののみが含
まれた。βターン周囲の立体化学(Wilwot and Thornton
、1990.Protein Engjneering 3,479−493
)は最適化されなかった; Biosym Editor(MOLEDT)を用
いるのが適当なβ■型を構築した。
モデリングの各段階で、全ペプチド結合のトランス配置、及びプロリン残基の環
幾何学が検査され、モデルはエネルギー最小化を施された。
アミノ酸残基:1I75−508からのg p 120のカルボキシ末端部分を
、下記のようにモデリングした。アミノ酸375−384をNC(G)、CNと
して導入した。次に、拘束化エネルギー最小化によりシスティンを強いて鋳型ジ
スルフィド結合させ、グリシン379−3[12をE−F−F−Yで置換し、ル
ープエネルギーを最小化した。
アミノ酸385−414を、i −NH4,390,405,409テ1型βベ
ンドを用いてMOLEDTでモデリングした。その結果生じたループは、アミノ
酸402−410 、及び多共働グリコジル化部位CN384.390.400
.405.408.411 )からの高表面確率を有する。これらの領域の易接
近性の保証の他には、さらに第三の構造は加わえられなかった。
Brookhavenファイル(Epp et al、、1974.Eur、)
、Blochem、45.513−524)から入手したイムノグロブリンRE
I (Kieber−E+gmons et al、、1989.Bioch
iw、Biophys、Acta、 989.281−300)の可変部との相
同により、アミノ酸415−443をモデリングした。g p120配列は、C
41B、F420.1422.A433゜P 434. P 435. C44
2以外は、グリシンとして加えた。ループは、REIのC23に対してC416
を、C27に対してF420を、129に対してI422を、A43に対してA
433を、及びF44に対してF434を鋳型にしてモデリングした。次に、拘
束化エネルギー最小化によりシスティンを強いて鋳型ジスルフィド結合させた。
DISCOVEI?プログラムを用いて、アミノ酸444−484の直線配列に
分子力学を施した。これにより、領域446−453における半β鎖配座を有す
る領域、及び領域471−475における半へソックス配座を存する領域が生じ
たが、これはC−F及びG−0−R算法によるこのような構造の予測に従った。
次に、これらがgp120HIV−1単離物(Modrow etal、。
1987、J、Virology 61,570−578)の間で即ち■型はi
+1−F467及びI型はi −N445.N45g、R473で保存された場
合、予測βターンが加えられた。アミノ酸残基453−483からの配列は、高
表面確率を有することが予測され、N458゜459及び462に共働グリコジ
ル化部位を含有した。
アミノ酸4115−5H(g p 120 / g p 41切断の予測部位)
は、β鎖484−488及びαへソックス49B−508の二次構造を用いてモ
デリングした(図4)。後者の領域は、高表面確率と一致した。
結果
g F120のアミノ酸配列とHLA−A2及びDRoとの比較
T細胞受容体が、クラス1分子のC1及びC2−ヘリックス直線上で複数のアミ
ノ酸残基と同時に相互作用するということを示唆する証拠がある(Bjorkm
an et al、、1987.Nature 329.512−518;Aj
itku+gar et al、、19811.Ce1l 54.47−56)
。X線結晶学データか利用できるHLA−A2に関しては(Bjorkman
et al、、1987.Nature 329.50B−512) 、a2ド
メインにおいて重要なアミノ酸が、小及び大αヘリックス領域を包含する130
−11110間に見出される。大αヘリックス領域は、C101からC164ま
でジスルフィド結合により拘束される。クラスIIMHCの等価の予測T細胞認
激部位(Brown et al、、198g、Nature 332.l14
5−450; t?einsmoenand Bach、1990.)Iull
、I+uuno1.27.51−72;丁ermijtelen、1990゜β
鎖配列である。HLA−A2のC101−164のものと等価のアミノ酸15−
110の周囲の保存システィンからジスルフィド結合の可能性がある。
HLA−A2のシスティン残基C101及びC164間の配列(Bjorkll
an et al、、1987.Nature 329.5(18−512;
Orr etal 、 、 1979 、 Proc、Nat l 、Acad
、Sc! 、USA78.4395−4399)を表1に示し、DRβ1 (F
an et al、、1989. )luman Img+uno1..26.
107−121) 、及びg p120単離物ELLにおける提案された相同配
列と比較する。gp120HIV−1単離物に関して選択される番号は、HLA
−DRβのN19と相同である場合を示す。DQβ1に関してBr1nkvor
thが示唆した(L1re 5ciences 45,201i1−ix) 、
及びg p 120単離物WMJL1を比較した場合はそれほど明らかではない
が、配列は、g p 120遺伝子が組み込まれてこの領域のHLA−クラス■
をコードすることを示唆するのに十分似ている。
さらに興味があるのは、それぞれg p120の領域AA442−462及び4
68−477のクラス■及びクラスエとのアミノ酸配列類似性(表1)の関係に
おけるg p 120の残基496からのαヘリックスの位置である。
G p 160単離物ELIの全領域と、高確率の構成αヘリックス、即ちアミ
ノ酸61、ill、 99.26B 、49B 、55B及び651から開始す
る領域との比較は、構造及びT細胞反応性これらの分子中のアロエビトープ決定
因子の位置の一部であると予測されるクラスI及びクラス■のαヘリックスとの
最高の相同を共有することを示す。さらに、g p120におけるこの配列は、
アルギニン残基R497,501,505及び508の側鎖が一面から突出する
αへソックスを構成する。
R500、N499及びに507の残りの塩基性側鎖は、最初の組からおよそ9
0−180”の角度で集まり、ヘリックスのこの側面の高表面易接近性を示唆す
る。HLA−A2の小αヘリックスに位置する保存トリプトファン残基(Bjo
rk+ganet al、、1987.Nature 329,506−518
) 、並びに次第にHLA−A2の小αヘリックスに成っていく、それぞれH
LA−A2及びg p 12Gにおける一部保存配列AADM及びGGDMとの
このヘリックスの密接な近似(表1)は、分子のこの領域の重要性にさらに重み
を加える。
モデリング
表1から分かるように、HLA−A2のC101及びDRβのC15と相同の配
列の一部であると提案されるg p 120単離物ELIのC442は、MHC
I分子に関する場合と同様の、そしてクラスHに関して提案されている(Bro
wn etとジスルフィド結合を形成しない。g I) 120に関するペプ3
−10382 )は、C442がC41B又はC376とジスルフィド結合を形
成することを示唆している。
この矛盾を説明するジスルフィド結合移動の可能性(Leonard et a
l、、1990.J、Biol、ches、 285.10373−10382
)は、これらのシスティン残基が本分子に非常に近似することを示唆する。g
p 120の最初のモデルのために選択されたジスルフィド結合は、La5ky
et al、、1987,5cience 233゜209−212が示唆し
ているようにC442からC416までであったか、Leonard et a
l、、1990.J、Biol、CheIl、 265.10373−1038
2の予測と相違して、REI構造上に密接にモデリングされるループを形成する
(Kieber−Ea+aons et al、、1989゜Biochim、
Biophys、Acta、 989.2111−300) oこのループはg
p120単離物のなかでも高度に保存される領域内に、CD4結合において重要
であると示唆されているいくつかの相同アミノ酸を有する(下記)。
REI及びg +) 120単離物ELI間で相同のアミノ酸を、ons et
al、、1989.Biochim、Biophys、Acta、 989,
281−300が示唆しているように、そしてDRβとの配列相同の比較(表1
)によって、鎖が逆形態と逆平行であるように抗ジスルフィド結合を形成した。
37B及び383のカルボキシ末端における残りのシスティン残基を、−緒にジ
スルフィド結合させ、大型ループに極めて近似するモデル内に位置させた。次に
、ジスルフィド結合がLeonard et al、、1990.J、Biol
、cheg、 265.10373−10382が示唆したモデルに変えられる
二次モデルを構築し、広範なエネルギー最小化後に、モデルIの場合とまった(
同じ方法でこれを処理した。
グリコジル化部位を含有するループのモデリング上記のモデリングストラテジー
は、第三構造がほとんど記載されない、アミノ酸383−416 (モデル■)
又は37B−442(モデル■)からのループを提供する。しかしながら、N3
90.394.400及び405でいくつかのHIV−1gp120単離物間に
保存される複数のグリコジル化部位の存在(Modrov et al、、19
87.J、Virology 61,570−578)は、分子のこの領域に関
する表面位置を示唆する。
アミノ酸454−470からの領域も、分子の表面上に接近しやすいグリコジル
化ループを形成することが予測される。
さらにN445でのある保存グリコジル化部位も、抗原結合部位のフロアにおけ
るβシート形成により安定化するために、表面を接近しやすくし、MHCnで提
案されたものと相同の小ループの一部としてモデリングされた(Brown e
t近似した相補的予測β鎖、即ちAA412−428.446−452も認めら
れる。
構造モチーフの相対的配向
上記の異なる構造モチーフ及びRMSに対する模倣<0゜2を含有するアミノ酸
配列と一緒に結合する場合のC末端に関する最終モデルを生成した。このモデル
を、Brookhavenファイルから得たHLA−A2α2鎖に関して比較し
た。
これらのモデルの診断的代表例を図1に示すが、これはループ(HLA−A2の
小αヘリックス領域内)を含有し、2つのループが主αヘワックス下に突出する
トリプトファンの関係におけるαヘリックス領域及びβ鎖間の視覚的比較を図示
する。配列A A 256−268は、MHCIのC末端の配列と、モして残基
144上流からのMHCnの領域と相同の有意の配列(Young、198g、
Nature 333,215 ) 、即ち:)ILA 248 VVPSGQ
EQRY 257DRβ1 144 VVSTGLIQNG 153gpL20
ELL 255 VVSTQLLLNG 2B4を示す。
クラスIとクラス■間の相同は、この領域でHLA−A2α3のC末端まで続<
(Young、198g、Nature 333,215参照)。
HLA−A2 259 CHVQHECLPKPL 270DRβl 175
CQVE)IPSVTSPL 1gG考察
関連する分子の機能的活性を分析するためのあらゆるストラテジーが、保存配列
相同の同定に依っている。gp120に関しては、多数の単離物が目下シーケン
シングされており、比較のための大型データベースを提供した。本発明の12配
列の調査とModrov at al、、(19117)、 JJirolog
y 61゜570−578の調査から、システィン残基に導く及びそれを含む注
目すべき相同の他に、全単離物間に保存されることが示されるが、その顕著な領
域のみを以下に示すI247 QCT)IGI本P +VSTQLLLNGSL
AE *R又はに、+V又はI432 YAPPI
444 8NITG*礼TRDGG 札又はI488 0G(4M+DNW *
D又はN、+R又はに479 ELYKYKV* 本V又は148g 1EPL
G*APT+AKRRVV +REKRA *V又はI、+I?又はに、±Q又
はE
これらの配列は、β鎖(AA 447及び480から)、いわゆるYAPPI、
5NIT及び保存Wループにおける領域、並びにgl)120のカルボキシ末端
のαヘソックスを構成する高い確率を有する上記の保存領域を含む。これらの領
域は、エイズ病状に重要な構造的モチーフを明らかにするための我々のg p
120モデリングに含まれた。
エイズは)IIV−1感染の種特異的作用であるため、関連性も、この病気が感
染の結果として生じる又は生じない関連する種におけるウィルスと宿主との同一
分子の配列の差異に結びついていなければならない。免疫不全ウィルスHIV−
2及びsrvの単離物からノgp120j、t、AA280.450 、及び5
70周辺で配列vvss、yxpp、及びVVKRを育する上記の保存配列との
限定相同を示す。他方、感染性ではあるが感染の免疫学的配列を示さないチンパ
ンジーのMHCn配列(Fan et al、、1989.Human lsm
un。
1.26.107−121)間の比較は個々のヒトクラス■分子間に存在する差
異とほぼ同様に可変的である。
2つのクラスエ分子の配列の比較(Orr et al、、1979.Prする
と考えられる領域が保存されることを保証するために実施した。これは、C16
4周辺のシスティン残基、TAADM配列、及びこれらの2領域間の保存トリプ
トファンに導くことになるαヘソックス形成に対する高いポテンシャルを有する
領域を含有する。
モデルに関して考え得るその他の配列比較は、CD4結合に重要であることが示
唆されるアミノ酸残基である。CD4に対するg p 120結合部位は、重要
な残基の一つと同定される430のアラニンによるELI (YAPPIループ
)に対して本明細書中で採用した番号を用いて、およその領域A A 42B−
443における配列に対して予めマツピングされている(Lasky et a
l、、1987,5cience 233.209−212 ) 、 CD4結
合を廃するために、ELIにおけるバリン425と等価のトリプトファンの突然
変異が見出された(Cordonnieret al、、1989.Natur
e、340,571−574 ) o しかしながら、アミノ末端の最初の15
0アミノ酸における点突然変異もCD4結合、及びg p 120の配座安定性
に影響を及ぼす(Hessing et al、、1989.Arch、Vir
ol、109,269−276) oこのシスティン残基も、yxppのカルボ
キシ末端に対するHIV−2及びSIVの7残基中に保存される保存残基である
。
Nygren et al、、(1988)、Proc、Natl、Acad、
Sci、USA 85.6543−6546及びKovalski et al
、、(1987)、5cience 237.1351−1355も、CD4結
合に重要である我々のモデルにおけるAA350から477までのものと等価の
残基を提案している。
推定上のCD4結合部位を含有するこれらの領域は、αへワックス下にあるルー
プとしてモデリングされる2つの領域を含む。430及びYAPPI配列に保存
アラニン残基を含有するこれらの第一のものに関しては、高β鎖確率AA417
−422の領域からのβシート形成により、ループの安定化が提案される。高β
鎖確率A A 44B−452の第二の領域は、後者の分子で提案された(Br
own et al、、1987a) HL A −DRβ1における同様の領
域と相同である(表1)。gp120のβ鎖領域を、強いて見出されたおおよそ
の列に入れるための拘束は用いなかった。
Leonard et al、、1990.J、Blol、Ches、265.
10373−10.382が最近示唆したようなC376及びC442及びC3
83からC41゜6への別のジスルフィド結合転位は、A A 384−415
ループが今日までにモデリングされたように(例えばグリコジル化を用いずに)
高度の柔軟性を有すために、モデルを乱さず、C37B 、383.41B 、
及び442をつなぐ極めて近似したジスルフィド結合がジスルフィド結合パター
ンの相反する証拠によって示唆され(Lasky at al、、 1987.
5cience233.209−212 ; Leonard et al、、
1990j、Biol、Chem、285.10373−10382) 、及び
ジスルフィド結合移動の可能性(Le。
nard et al、、L990.J、Biol、Ches、285.103
73−103112)によつて示唆される。
したがって、本モデルの重要な特徴は、保存トリプトファン含有領域に対する正
確な配向のαヘリックスにより境されるβシート領域の配向であると考えられる
。g p 120のこのモデルの関連性に対する支持物は、αヘリックス(R4
97,500,501,505及び508)及び二次ループ(N458゜459
.462及びに482,484 )からの分子の“底“に沿って突出する親水性
アミノ酸側鎖及びポテンシャル炭水化物鎖の領域である。
図1は、分子モデリング(実施例6)によって決定されたような、折りたたまれ
たg p 120のカルボキシ末端のα炭素主鎖、及びX線相関データから得ら
れたHLA−A2(MHCI)のα2鎖を示す。
MHCnの副αヘリックスと呼ばれる領域におけるαヘリックス、β鎖及び相同
配列の配向に示される類似性は、HLA−A2分子がいかなる時にもg I)
120の折畳みを強いるための鋳型として用いられることはないので、特に顕著
である。最も重要なことは、gl)120のαヘリックスが、TCRに認識され
るアロエビトープ(下線)を作成するMHCI及びクラス■の主αヘリックスの
非多形態アミノ酸と相同の配列を有することである。
クラスI : 152 ValAIaGIuGInLeuArgAIaTyrL
euGluGIyThrモILd165
MHCI及び■配列中の下線部残基の配向を、図2及び3に示す(MHCの印刷
された図に合わせるために、カルボキシ末端を左に示し、一方アミノ酸配列はN
末端からC末端まで書いて、他のアミノ酸はアラニンとして示す)。
図4及び5はg p 120へリツクスの2つの異なる面を示し、後者5図は、
g p 120のT細胞認識、CD4結合、及びgp120/gp4L切断の阻
害剤として適した本発明の陰イオン配位子との相互作用を示す。図4は、クラス
■配列(図3)を模倣するアミノ酸側鎖の配向を示す。図5は、g 1) 12
0の更なるアミノ酸側鎖を示す。
クラスII: 88 LeuLeuGIuGlnArgArgAIaAlaVa
lAspThrTyrCysArg 81
g1)120 : 496 ThrLysAlaLysAIArgValVal
GInArgGIuLysArg 508
(大半の単離物)
主鎖の下線は、上及び下鏡の相同を示し、一方、下鏡の下線は2本の鎖の面の相
対的位置を示す。
2組の側鎖の相対的配向を図6に示すが、この図はカルボキシ末端からαヘリッ
クスに沿って見ている。これらの側鎖間の距離を用いて、硫酸化糖ポリマーを基
礎にした図5において、特定の残基と相互作用し得るよう配位子を設計する。こ
のαヘリックスの表面の高確率及びTCR易接近性は、理論的薬剤療法だけでな
く免疫療法及び診断のためにもそれを標的にする。
T細胞認識に重要なMHCの主αヘリックスを模倣するg p120のαヘリッ
クスに関する最も一般的な配列は、以下の通りである(3文字暗号としてのgp
l、20に関しては上記した):
TKAKI?I?VVQREKR
それに代わるもの(単離物ELI内のものを含む)を以K Q 50g
残基504(下線)にEを有するはれが最も好ましいクラスI/クラス■(ここ
ではそれぞれE及びD)である。クラスI及びクラス■はともにR500の等価
物(下線)を有し、クラス■はへリックスの同一画面にR508の等価物をg
p120残基49B−508に対応する種々の配列を、異なる末端のために用い
得る。
a)gp120が(1)この領域のαヘリックスを形成し、そして
(it) MHCを模倣することを立証するために、下記の配列を合成する:
TKAKI?l?VVEl?EKl?
b)ポテンシャルワクチンのためのパイロットとしてマウスにおける抗体を産生
ずる免疫原として用いるためには、MMCI又は■と最も交叉反応しない(R5
00及び508がAに置き換えられる)下記が好適であるが、溶液中にαヘリッ
クスを生成する強い可能性を有し、免疫アジュバントの結合のための尾部(A5
09 gp41の最初のアミノ酸)を有する。即ち:
TKAKARVVQl?EKAA
しかしながら、エイズにおいて重要なT細胞受容体Vβサブセットと反応する抗
イチオタイブ抗体を産生ずるために、MHC模倣物は原免疫原として用いられね
ばならない。
即ち:
TKA)[RI?VVEREKI?A
C)ポリ陰イオン性配位子の研究のために、下記の2つの配列をモデリングスト
ラテジーにおいて最初に用いる:TKAKR1?VVEI?EKRA
497 501 505 50g
下線を施した残基は、αヘリックスの一面に生じるが、しかし正常なMHC−T
細胞機能には重要でない保存塩基性アミノ酸である。
正常機能を損傷する危険はあるが、突然変異体がエイズを引き起こせない配位子
を有する場合は、さらに別のMHC型塩基性残基R500及びR508をポリ陰
イオンの設計に包含し得る(Q/E 504と一緒に、残基R500及びR50
8は、T細胞受容体と直接反応するために提供されるヘリックスの第二面を構成
する。R497−R501−R505面に対するこれらの残基の側鎖の近似性は
、我々の仮説にさらなる証拠を与える)。
図7及び9は、5倍へリックスとしての上記の最終配列を示す。図5及び10は
、側鎖間の距離を説明する。
これらの距離は、単糖類〜三糖類のヒドロキシル基を種々に取り囲んで一定の間
隔を置く硫酸基とほとんど同じ大きさを持つ(図8)。正確な配位子を、R49
7〜R501−R505単独と、又は上記のC)のような6個のアミノ酸のすべ
てと特異的に相互作用するよう設計し得る。
実施例8
オリゴ糖配列を基礎にした特異的g I) 120配位子好適な出発物質は、一
般に広範に利用可能な、天然の単一、ニー、三−1又は四糖類である。標準グリ
コシド結合形成反応により(例えば下記の計画の反応1により)、別の単糖類を
加えてもよい。
好適な出発物質は、官能基の正確な立体化学を提供するように選択する。
硫酸化形態である必要はない特異的ヒドロキシル基の遮断は、選択的4.6−ジ
ー0−ベンジル化(例えば反応2)に記載されているような) 、6−0−ベン
ゾイル化(反応3)に記載されているような)、又は6−0− トリチル化及び
0−アセチル化(合成及び除去の条件によって必要な場合は、反応4)に記載さ
れているような)により達成される。硫酸化は、上記の反応5のように実施する
。
特定の例として臭化ペルー〇−アセチル化N−アセチルラクトサミン、及び4,
6−ジーO−ベンジリデンメチルマンノピラノシドのような2つの好適な保護化
単糖類又はオリゴ糖類(1〜2gm5)を、−15℃で、ジクロロメタン(20
ml)中の銀トリフルオロメタンスルホネート(2,2gm5.8.83m1I
ol )及び2,4.6−コリデン(1,05gm5 )と反応させる。混合物
を室温で16時間攪拌し、次いで重炭酸ナトリウムで洗浄して、蒸発、乾燥する
。
反応2:4,6−ジー0−ベンジル化
ジメチルホルムアミド(30ml)の溶液に溶解したすりゴ糖類(2g厖S)に
、水酸化バリウム(5,6Bs ) 、水酸化バリウム八水和物(5,9gms
) 、及び臭化ヘンシル(5,3g1lls)を添加する。混合物を室温で1
6時間攪拌し、酢酸エチル(50ml)で希釈して、水で洗浄し、蒸発、乾燥し
た。
必要な場合は、希釈酸中て静かに加熱して基を除去し得る。
反応3:選択的6−0−ベンゾイル化
ジクロロメタン(2hl)中の試料(1gm)にn−ベンゾイルイミダゾール(
2,2gms )を添加する。混合物を室温で16時間攪拌し、生成物質を水中
に抽出して、蒸発、乾燥する。この基を弱塩基中に取り出し、一方6−0−トリ
チル基を弱酸中に取り出す。
反応4:O−アセチル化
0℃でピリジン(20ml)に溶解した試料(1gm)に無水酢酸(5ml)を
添加する。混合物を0℃で16時間攪拌し、次いで蒸発、乾燥して、トルエン上
で再蒸発させる。この基を、室温で2時間攪拌しながら、メタノール中の触媒量
のナトリウムメトキシドで処理して取り出す(弱塩基)。
反応5;硫酸化
ドライピリジン(51)に溶解した保護化オリゴ糖(1gm)の攪拌溶液に、イ
オウ−トリオキシド−ピリジン錯体のアリコート(Igm)を添加する。混合物
を室温で一夜放置し、モル濃度のKOHでpHを9に調整し、混合物を2時間攪
拌後、生成物質を温メタノールで抽出する。
脱保護化硫酸化オリゴ糖を、リン酸カリウムの10−400 ミリモル勾配を用
いて、その後バイオゲル(Bioget) P4カラム上で脱塩して水で溶離し
て、陰イオン交換高速液体クロマトグラフィー(例えばVarian AX−5
カラムlO10X250 )で精製する。
G p 120配位子の合成の例
(A)2−アセトアミド−3,6−ジーO−アセチル−4−0−(2,3,4,
6−テトラ−0−アセチル−β−(ペルー〇−アセチル化N−アセチルラクトサ
ミン)[反応 4]
(B)4.6−ジー0−ベンジリデン−1−0−メチル(4,6−ジー0−ベン
ジリデンメチルマンノピラノシド)[反応 2コ
(i)グリコシド結合形成
HD脱保護化(ベンジリデン基を除去するための弱酸、及びアセチル基を除去す
るための弱塩基)(C)0−β一旦一ガラクトピラノシル−(1−4)−〇−メ
チルマンノピラノシド)
上記のように、下記の工程を実施した。
(i) 選択的6−0− トリチル化;(ii) ベルアセチル化;
(Ili) トリチル基の除去;
Hv)6−0−硫酸化;及び
(v) 0−アセチル基の除去。
2−デオキシ−6−〇−スルフエートーグルコピラノノルド−2−デオキシ−6
−〇−スルフェートーグルコピラノシル−(1−3)−0−α/β−D−1−0
−メチルマンノピラノンド)
本化合物は、添付の図5に示すものと同様である。
2、Gp120配位子の別の例
一般式4−0− (2−アセトアミド、2−デオキシ−)−α−D−グリコピラ
ノース)、のオリゴマー用にキチン[Sigma Chelcal Co、Lt
d、コを使用する。
キチンを上記の方法でペルー〇−アセチル化し、次に、35:15:1 v/v
無水酢酸/氷酢酸/71硫酸の混合液で処理して、n−5又は6のオリゴマーを
生成する。次いでこれを精製し、処理して、アセチル基を除去し、[4−0(2
−デオキシ−2−アセトアミド−β−D−グルコビラノース]、を生成する。
CH20H基の選択的ベンゾイル化(6−O−ベンゾイル化)
硫酸化、その後室温で2時間、メタノールに溶解した触媒量のナトリウムメトキ
シドを用いてベンゾイル基の除去(弱塩基)
G p 120の指定のC末端αヘリックスと相同の配列を有するペプチドを、
下記のように合成する。
HMP樹脂、及び2− (1−H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,
3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフエートにより活性化され
る好適に保護されたN−α−フルオレニルメトキシカルボニル(FMOC)アミ
ノ酸を用いて、製造業者、例えばApplied Biosystemsが明記
した条件下で、自動ペプチド合成機でペプチドを合成する。完成したペプチドを
樹脂から切り出し、82.5%トリフルオロ酢酸15%フェノール15%チオア
ニソール/2.5%1,2−エタンジオール15%水で1.5時間脱保護化する
。エーテル沈降法及び遠心分離により粗ペプチドを単離し、次いて、20分間、
0.1%トリフルオロ酢酸/アセトニトリルの12−20%勾配を用いてDyn
asex e−8カラム(孔サイズ300 A 、10 X25ha )上で高
速液体クロマトグラフィーにより精製する。分画を含有するペプチドをプールし
、凍結乾燥する。当業者には公知のように、アミノ酸シーケンシング、質量分析
、及び核磁気共鳴分光法により、配列及び配座に関してこれらを分析する。
細胞培養系における異質遺伝子反応を誘導するために、配列:TKAKRRVV
EREKR(7)ペプチドが見出され、HIV+患者の抗体及びT細胞により認
識された。
細胞培養における異質遺伝子反応
その系を以下に挙げる:
抗原対照
1、ある個体(自己)からの末梢血リンパ球は、インフルエンザペプチド抗原を
提示する同一個体(自己)からの抗原提示細胞の存在下で、刺激されて増殖し、
2週間に亘ってI L−2で展開される。
2.インフルエンザ抗原を発現する他の自己細胞をEBVで不朽化し、標的細胞
として使用する。
3、別の抗原を発現する他の自己細胞をEBVで不朽化し、標的細胞として使用
する。
陽性対照
4、インフルエンザに特異的な細胞毒性7923球を目下含有する段階1からの
自己リンパ球は、段階2からの自己細胞に加えられ、インフルエンザ抗原を発現
する標的細胞を特異的に殺害する。
陰性対照
5、インフルエンザに特異的な細胞毒性7923球を目下含有する段階1からの
自己リンパ球は、段階3からの自己細胞に加えられ、別の抗原を発現する標的細
胞に何の作用も及ぼさない。
異質遺伝子対照
6、ある個体(自己)からの末梢血リンパ球は、インフルエンザペプチド抗原を
提示する別の個体(非自己)からの抗原提示細胞の存在下で、刺激されて増殖し
、2週間に亘ってI L−2で展開される。
異質遺伝子陽性対照
7、非特異的細胞毒性自己Tリンパ球を目下含有する段階6からのリンパ球は、
段階3からの自己細胞に加えられ、他の抗原を発現する標的細胞を非特異的に殺
害する。
実験
8、ある個体(自己)からの末梢血リンパ球を、ペプチドT K A K RR
V V E RE K Rl:l:暴露される同一個体(自己)からの抗原提示
細胞の存在下で、刺激されて増殖し、2週間に亘ってI L−2で展開される。
9、非特異的細胞毒性Tリンパ球を含有する段階8からのリンパ球は、段階3か
らの細胞に加えられ、異質遺伝子対照と同様の方法で、他の抗原を発現する標的
細胞を非特異的に殺害する。
ペプチドTKAKRRVVEREKR(gp120上の主αヘソックスに対応す
る)は、自己リンパ球及び自己標的細胞間の異質遺伝子反応を誘導する。これは
、このペプチド単独がHIVによって誘発されるエイズの機序を模倣し得ること
を立証する。ペプチド(及び関連ペプチド)の反復投与は、このペプチドとHI
V上のアロエピトープとに対する患者の免疫系の反応を弱毒化し、したがってエ
イズを予防すべきである(ペプチドの反復投与による免疫反応の弱毒化は公知で
ある)。
6名の個体(HI V陰性)のうち4名からのリンパ球は、この系におけるペプ
チドに反応するが、これは、この系がHIVに反応しエイズを発病する個体とエ
イズに耐性の個体とを識別するための診断試験としても用い得ることを示す。
20名のHIV+患者のうち18名は、ペプチドに対する明らかな抗体反応及び
T細胞反応を示す。
上記の結果、並びに以下の表の結果から、ペプチドはワクチンとして用い得る、
そして抗原提示細胞の成員と会合した場合、異質遺伝子反応を引き出し得ること
が示される。
表
全 E:T 稀釈物−60:1;30:l;15:l;7:1ドナー FLLI
/′FLII アロ/アロ FLtl/自己 アロ/自己A 17:12;8;
12 34;29+20+15 5;4;4;3 o;o;o;。
B 15.8:3.2 18;8;0;0 0;0;0;Oa;o;o;。
C9;0.0;0 44;33;16;18 0;0;0;l O;O;O;O
D 9:5:4ニア 34;211J1.(l Q:Q:0:OL4:Q、0:
OE 60;28;17;8 40;27;19;0 試験せず 4;0;O:
OF 4:0;O;0 38;16;8;4 試験せず 13;3;0;0ドナ
ー FLU/ベブfF 70/PEPIX yo/PEPIOX 7F+IL−
2/ yo+IL−2PEP IX PEP l0X
A 2;1:O;2 15;6;0;4 試験せず 試験せず 試験せずB O
+I;0;0 14:3;0;6 16;15;0:2 18;5;4+2 1
9;14;6;8F O;0:0;0 14;O:0:0 18:6;5;2
8:0:O;0 32;18;9:19IX−2,5μM/ml: l0X−2
5μM/ml実施例11
下記にしたがって、実施例10のペプチドからワクチンを調製する:
ペプチド 1−200μg
食塩水 0.51
ミヨウバン(アジュバント) 任意量
筋肉内又は皮下投与のために、必要に応じて上記の処方物を用いるか、又は適当
な場合には他の投与経路用に修正する。
投与は、例えば6か月間に8回まででよいが、しかし年齢及び患者の症状により
、もつと多い又はもつと少ない投与を要する。
図2
図4
図7
ム
図工0
要 約 書(翻訳文)
本発明は、HIV誘発性エイズに対する療法及び予防法、並びにHIV誘発性エ
イズに対する個体の感受性を確認する方法を提供し、本発明は、エイズが免疫系
の抗原提示成分を模倣するHIVのg p 120に起因し、それにより感受性
個体のあるCD4+T細胞を擬似活性化して、対宿主移植片病に似た症状を引き
起こすという発見を基礎にしており、この症状は、例えば原因となるT細胞を排
除することにより治療可能である。
国際調査報告 6.7.−0+7111t1:□−11℃Y/lシvho l−
―−v−−劇s+wm ltl+ ・−一1f1M
Claims (40)
- 1.以下の: a)HIVgp160の、あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエビ トープを認識するか、又は;b)HIVgp160の、あるいは一つ又はそれ以 上のその生成物質のアロエビトープを認識するCD4+T細胞受容体を認識する 物質であって、 アロエビトープが、細胞膜上に提示されるか又はそれと会合する場合は、gp1 60、あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質と会合し、そしてCD4+T細 胞増殖検定において、少なくとも一つのCD4+T細胞クローンの増殖を刺激す る物質。
- 2.該物質が抗体、模倣型、工学的処理タンパク質、ペプチド、小有機分子、及 びその組み合わせ物から成る群がら選択される請求の範囲1記載の物質。
- 3.該物質が抗体又はその等価物である請求の範囲1a)又は1b)記載の物質 。
- 4.荷電基を有する化合物であって、膜発現gp160あるいは一つ又はそれ以 上のその生成物質に暴露された場合に荷電基がgp160あるいは一つ又はそれ 以上のその生成物質の化合物による認識を可能にするような配座を採用し、荷電 基がアミノ酸残基496−508の領域におけるgp120の主αヘリックスの 特性荷電基と相補的である請求の範囲1記載の化合物。
- 5.使用に際して実質的比率のヒトMHCを結合しない請求の範囲4記載の化合 物。
- 6.gp120と結合した場合にgp120のCD4結合領域を閉塞し得る十分 な大きさを有する請求の範囲4又は5記載の化合物。
- 7.gp120の特性を示す荷電残基のみを認識する請求の範囲4〜6のいずれ か一に記載の化合物。
- 8.荷電基が残基位置497、501、及び505に位置するgp120の一つ 又はそれ以上の、あるいはすべての荷電基と相補的である請求の範囲4〜7のい ずれか一に記載の化合物。
- 9.化合物の少なくとも一つの荷電基がgp120の残基位置497のリシン、 残基位置497のアルギニン、残基位置504のグルタミン、及び/又は残基位 置500及び508のいずれか又は両方のアスパラギンと相補的である請求の範 囲8記載の化合物。
- 10.gp120の特注荷電基と相補的な少なくとも2個の荷電基を含有する請 求の範囲4〜9のいずれか一に記載の化合物。
- 11.荷電基が硫酸基又はリン酸基から選択される請求の範囲4〜10のいずれ か一に記載の化合物。
- 12.荷電基がポリビニルポリマー、ポリビニルアルコールポリマー、オリゴ糖 類、又は多糖類のような高分子性分子に置換される請求の範囲4〜11のいずれ か一に記載の化合物。
- 13.荷電基が少なくとも1つのgp120認識領域、好ましくは少なくとも2 つの認識領域を構成し、特に少なくとも1つの領域が異なる組成の荷電基を有す る請求の範囲4〜12のいずれか一に記載の化合物。
- 14.ペプチド又はその等価物を含有する物質であって、物質、好ましくはペプ チドがαヘリックス二次構造の少なくとも一部分を示し、少なくとも一つの荷電 部分がgp120の基に対応し、そしてこのような部分がMHC1又はMHCI Iの基に対応しないとすれば、 少なくとも2つの荷電部分を有するαヘリックス二次構造の部分が、その部分及 びその位置が荷電基に、そして:AA496−508の領域のgp120;AA 152−165の領域のMHCI;又はAA68−81の領域のMHCIIから 選択される一つ又はそれ以上のペプチド配列におけるその位置に対応するような 位置でそこから突出し、 好ましくは以下の配列: TRAKRRVVEREKR及び TKAKRRVVEREKR に代表されるペプチドの一つから選択される物質。
- 15.αヘリックスがMHCI主αヘリックス又はMHCII主αヘリックスに 対応する一次構造を有する請求の範囲14記載の物質。
- 16.荷電部分がペプチド配列のみに対応する請求の範囲14又は15記載の物 質。
- 17.荷電部分がペプチド配列中でそれらが対応するものと同一である請求の範 囲14〜16のいずれか一に記載の物質。
- 18.αヘリックスがMHCI主αヘリックス及びMHCII主αヘリックスか ら成る群から選択される一次構造を有し、すべてのしかし一つの荷電部分が一つ のヘリックス上の荷電基に対応し、その一つの部分がgp120の荷電基がMH C主αヘリックスのいずれかの上の対応する荷電基とは異なるgp120の荷電 基に対応し、好ましくはgp120の残基497.501,及び505の一つで の荷電基に対応する請求の範囲14〜17のいずれか一に記載の物質。
- 19.αヘリックスが荷電部分を保有しない位置でアラニン残基から成る請求の 範囲14〜18のいずれか一に記載の物質。
- 20.αヘリックスがMHC荷電基に対応する位置で少なくとも一つのアラニン 残基を含有する請求の範囲14〜19のいずれか一に記載の物質。
- 21.少なくとも一つの荷電部分が、gp120のアラニン500,gp120 のアルギニン508,及びgp120のグルタミン504から選択される残基の 少なくとも一つの基に対応する請求の範囲14〜20のいずれか一に記載の物質 。
- 22.HIV誘発性エイズに対する免疫反応を引き出すのに有効な量の物質、及 びそのための好適な担体を包含し、上記物質がHIVgp160あるいは一つ又 はそれ以上のその生成物質のアロエビトープを認識し、上記反応がアロエビトー プを認識するCD4+T細胞受容体に対するものであり、 アロエビトープが請求の範囲1に記載されたものと同様であるHIV誘発性エイ ズに対するワクチン。
- 23.HIV誘発性エイズに対する免疫反応を引き出すのに有効な量の物質、及 びそのための好適な担体を包含し、上記物質がHIVgp160あるいは一つ又 はそれ以上の上記生成物質のアロエピトープを認識するCD4+T細胞受容体を 認識し、 上記反応がHIVgp160あるいは一つ又はそれ以上の上記生成物質に対する ものであり、 アロエピトープが請求の範囲1に記載されたものと同様であるHIV誘発性エイ ズに対するワクチン。
- 24.HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識する量の物質、及びそのための好適な担体を包含し、 上記物質が誘発試験における実質的に大多数のHIVgp160アロエピトープ を結合するのに十分な量で提供され、アロエビトープが請求の範囲1に記載され たものと同様であるHIV誘発性エイズに対する受動性ワクチン。
- 25.HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識するCD4+T細胞受容体を認識する量の物質、及びそのための好適 な担体を包含し、 上記物質が受容者における実質的に大多数のCD4+T細胞受容体を結合するの に十分な量で提供され、アロエビトープが請求の範囲1に記載されたものと同様 であるHIV誘発性エイズに対する受動性ワクチン。
- 26.物質が抗体又はその等価物である請求の範囲22〜25のいずれか一に記 載のワクチン。
- 27.抗体が請求の範囲4〜21のいずれか一に記載の物質に対して産生された 請求の範囲26記載のワクチン。
- 28.物質が毒素、補足的刺激剤、及び細胞毒剤から選択される物質に結合され るそれぞれ請求の範囲25あるいは請求の範囲26又は27記載のワクチン。
- 29.抗体を産生するための請求の範囲4〜21のいずれか一に記載の化合物又 は物質の使用。
- 30.抗体がモノクローナル抗体である請求の範囲29記載の使用。
- 31.(a)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロ エビトープ; (b)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識するCD4+T細胞受容体; (c)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識する物質;及び(d)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上の その生成物質のアロエピトープを認識するCD4+T細胞受容体を認識する物質 から選択される物質であって、アロエビトープが請求の範囲1に記載されたもの と同様である物質の検出のための診断技術であって、検定試料を: (a)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識し; (b)HIVgp160あるいは一つ又はそれ以上のその生成物質のアロエピト ープを認識するCD4+T細胞受容体を認識し、最も好ましくはアロエピトープ を認識しないCD4+T細胞受容体を認識しない検定物質と接触させ、検定基質 が検定するのが望ましい物質によって選択される技術であり、 その後、基質の結合を検定することから成り、好ましくは酵素結合免疫溶剤検定 肌ELISA、一工程ラジオイムノアッセイ、二工程ラジオイムノアッセイ、及 びサンドイッチラジオイムノアッセイから選択される技術。
- 32.基質が請求の範囲2〜21記載のものと同様である請求の範囲31記載の 技術。
- 33.基質が、好ましくは放射性同位元素、特に125I、121I、14C、 35S、3H、112In、99mTc、フルオレセイン、ロダミン、ビオチン 、又はフィコエリトリン、あるいは検定可能な酵素、特にホースラディッシュペ ルオキシダーゼ又はアルカリ性ホスファターゼにより標識化される抗体であり、 余分の抗体が検定前に除去され、検定が好ましくはFACS分析又はフルオレセ イン顕微鏡検定により標識を検出するためのものである請求の範囲31又は32 記載の技術。
- 34.請求の範囲31〜33のいずれか一に記載の技術のいずれかの必須成分を 包含するキット。
- 35.少なくとも請求の範囲31〜33のいずれか一に記載の基質を包含し、そ の基質がその支持物質と結合するキット。
- 36.検定される物質をgp160発現細胞株の培養及びgp160制限T細胞 株の培養と混合し、そして好ましくはgp160発現細胞株がMHCIIを発現 しない場合のgp160制限細胞株の増殖に関して検定することから成る物質の 抗エイズ活性の検定方法。
- 37.Gp160発現細胞株が逆転写酵素欠損形態のHIVに感染される請求の 範囲36記載の方法。
- 38.請求の範囲36又は37記載のgp160発現細胞株及びCD4+gp1 60制限T細胞株の各々の培養を包含するキット。
- 39.HIV誘発性エイズに対する免疫反応を引き出すのに有効な量のHIV、 及びそのための好適な担体を包含し、 HIVが任意の宿主CD4+T細胞受容体によりアロエビトープとして認識可能 な請求の範囲1記載の有効なアロエビトープを保有せず、 HIVが好ましくは殺害される、 HIV誘発性エイズに対するワクチン。
- 40.Gp160アロエビトープに関する遺伝情報が欠失又は突然変異化される ようにHIVの株を遺伝的に変化させて、gp160アロエビトープあるいは一 つ又はそれ以上のその生成物質をヒトCD4+T細胞受容体を刺激するために不 活性にさせることから成る請求の範囲39記載のワクチンの製造方法。
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