JPH06508741A - ミコバクテリア発現ベクター - Google Patents
ミコバクテリア発現ベクターInfo
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- JPH06508741A JPH06508741A JP51186491A JP51186491A JPH06508741A JP H06508741 A JPH06508741 A JP H06508741A JP 51186491 A JP51186491 A JP 51186491A JP 51186491 A JP51186491 A JP 51186491A JP H06508741 A JPH06508741 A JP H06508741A
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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】
ミコバクテリア発現ベクタ一
本発明はミコバクテリア中の外来DNAの発現、そのような発現に用いる新規な
ベクターおよび組換え型ミコバクテリアワクチンに関する。
ミコバクテリアはヒトおよび動物の主要病原体である。例えば、結核症は、一般
に、ヒトの場合、ミコバクテリウム・チューバキュロシス(Mycobacte
rium(M、 ) tuberculosis)により、およびウシの場合、
ミコバクテリウム・ボビス(Mycobacterium (M、 ) bov
is) (ヒトおよび他の動物に伝染可能であり、そのヒトなどにて結核症を引
き起こす)により引き起こされる。結核症は広範に残っており、特に発展途上国
においては、重大な国民の健康上の問題である。
エム・レブラエ(M、 1eprae)によって引き起こされるらい病は、10
00万以上のヒト、生として発展途上国におけるヒトを苦しめている。エム・チ
ニーバキュロシス(M、 tuberculosis)およびアビウム−インタ
ーセルラー−スクロフラセウムのミコバクテリア(mycobacteria
of the avium=intracellulare −scroful
aceum) (MA I S )群は後天性免疫不全疾患(AIDS)を患っ
ている患者の主要日和見病原体である。エム・ソユードチューバキュロシス(M
。
pseudotuberculosis)はウシの主要病原体である。
他方、エム・ボビス(M、 bovis)の無毒化菌株であるカルメットーゲラ
ン杆菌(Bacille Calmette−Guerin) (BCG)が、
世界中で最モ広(用イラレテイるヒトワクチンであり、50年以上の間、生ワク
チンとして用いられている。過去35年間にて、BCGは著しい副作用がほとん
どなく(例えば、推定死亡率が60人/10億人)、25億以上のヒトに投与さ
れてきた。多くの研究にて、BCGが結核症に対して予防効果を有することが判
明した。しかしながら、近年、南インドにて肺結核症の予防に効果的でないこと
がわかった。ミコバクテリウム・スメグマテイス(Mycobacterium
smegmatis)は、BCGと抗原特性およびアジュバント特性を分ける
非病原性桿菌である。両者は共に、培養基中での増殖が適度に容易である。
W○90100594 (ホワイトヘッド・インスティチュート(Whiteh
eadI n5titute) )は、とりわけ、ワクチンビヒクルとしての使
用で、外来DNAを安定的にミコバクテリアに導入するのに用いることができる
、緩和シャトルプラスミドおよび細菌−ミコバクチリアシャトルプラスミドであ
る組換え型ベクターを記載している。その外来DNAが、ついで、カナマイシン
耐性、クロラムフェニコール耐性および且1を発現するイー・コリ(E、 Co
11)プロモーターまたはエム・レプラエ(M、 1eprae) 65 k
D遺伝子プロモーターの調整下、ミコバクテリア中にて発現される。
つい最近、ミコバクテリア中ム・ボビス(Mycobacterium bov
is) −B CG hsp60およびhsp70遺伝子の調整配列を用い、B
CG中にて外来抗原遺伝子の発現を操作しうることが報告されている(シ町ケイ
・ストパー(C,K、 Stover)bacterium bovis) −
B CG遺伝子の2431塩基対のDNA配列が報告されている(トーμ(Th
ole)ら、1987)。そのコード配列は576位で始まる。
今回、塩基576の先にある配列がミコバクテリア中にて外因性コードDNAの
発現を調整するにおいて効果的であるプロモーターおよびリボゾーム結合部位を
含有することを見いだした。
本発明によれば、ミコバクテリウム・ボビス(Mycobacterium b
ovis) −BCGの64kD蛋白質についてのプロモーターおよびリボゾー
ム結合部位の調整下、外因性コードDNAを含有するミコバクテリア発現ベクタ
ーが得られる。
該発現ベクターは、ミコバクテリアベクターを切断して無傷のミコバクテリアレ
プリコンを有する直鎖状DNA切片を得、該直鎖状切片と、該直鎖状切片と−。
緒になってエム・ボビス(M、 bovis) −B CGの64kD蛋白質に
ついてのプロモーターとRBSおよびコードDNAについてのDNA配列を完成
する1個以上のDNA分子とを連結することにより、本発明に従って製造するこ
とができる。
本発明のさらなる態様において、ミコバクテリウム・ボビス(Mycobact
eriumbovis) −B CGの64kD蛋白質についてのプロモーター
およびリボゾーム結合部位(RBS)の調整下、外因性コードDNAを発現する
組換え型ミコバクテリウムが得られる。
好ましい具体例において、64kDプロモーターおよびRBSは、ミコバクテリ
ウム・ボビス(MycobacteriuIlbovis) −B CG 64
k D遺伝子の断片115−575またはその機能的誘導体からなる。
さらなる態様において、本発明は、64kDコ一ド配列の不在下のミコバクテリ
ウム・ボビス(Mycobacterium bovis) −B CG 64
k D遺伝子の断片115−575またはその機能的誘導体、およびミコバク
テリア中にて外因性コードDNAを発現するための断片または誘導体の使用を提
供する。
機能的誘導体は、機能的プロモーターおよびRBS活性を保持する115−57
5断片の変異体または切形体とすることができる。
断片を末端欠失によりプローブし、機能的プロモーターおよびRBSについての
最小限の構造要件を決定することは、日常の来事項であると認識されるであろう
。
都合のよい制限部位を導入するため、115−575領域を変異することも意図
されるものである。かくして、例えば、575でのAをCで置き換えることによ
り、NC01部位を翻訳開始部位で導入することができる。
断片は、常套手段、例えば、すべてのまたは一部の断片を64kD遺伝子の関連
部分を含有するベクターから削り取り、要すれば、合成オリゴヌクレオチドリン
カーで削り取った断片を連結し、必要な配列を生成することにより、または全オ
リゴヌクレオチド合成により製造することができる。
本発明のミコバクテリア発現ベクターの例は、ミコバクテリアプラスミドまたは
ファージ、または操作を補助するに、イー・コリ(E、 Co11) 、ストレ
プトミセス、桿菌または酵母のような池の微生物中にて複製可能な直鎖状プラス
ミドまたはファージに融合されたl[M状ミコバクテリアプラスミドまたはファ
ージからなるシャトルベクターを包含する。シャトルベクターの原理および構造
はwo90100594に記載されている。
本発明の組換え型ミコバクテリウムは、ミコバクテリウムを本発明のミコバクテ
リア発現ベクターで形質転換することにより製造することができる。本発明の発
現ベクターの性質に依存して、外因性コードDNAがプラスミドとして染色体外
的に、または部位特異的組み込みを介してミコバクテリアゲノムの範囲内に維持
され得ることが認識されるであろう。
シャトルベクターを生成するか、またはそのミコバクテリア宿主を溶原化するこ
ムでの重複感染および組み込みに対する耐性を付与する。
また、シャトルブラスミドベクターを用い、外因性コードDNAをミコバクテリ
ア中に導入し、そこで該DNAを染色体外的に発現させることができる。例えリ
コンから構築することができる。
また、該外因性コードDNAを、エム・ポビ7. (M、 bovis) −B
CGの64kDプロモーターとRBSの調製下、ミコバクテリア発現ベクター
を用いないが、W090100591:記載のイー・コ’)(E、coli)p
Uc19ベクター(Dような適当なベクターを用い、相同組換え法、部位特異的
組換え法または非相同組換え法によりミコバクテリアゲノム中に導入することが
できる。
本発明において有用なミコバクテリオファージは、Ll、TM4およびD29を
包含する。
また、0RF3−ORF4 (ヌクレオチド塩基1541−3908ンの領域に
ける外因性コードDNAおよび機能的なミコバクテリアのプロモーターとRBS
の挿入により、エム・フォーチュイタム(M、 fortuitum)プラスミ
ドpAL5000(ラウザー(Rauzier)ら)をミコバクテリア発現ベク
ターとして用いうろことが判明した。
したがって、本発明のさらなる態様において、その0RF3−○RF4領域にて
挿入された外因性コードDNAおよび機能的なミコバクテリアのプロモーターと
RBSを含有するpAL5000またはその複製可能な誘導体からなるミコバク
テリア発現ベクター、および該ベクターで形質転換された組換え型ミコバクテリ
ウムが得られる。
pAL5000由来の本発明のベクターは、0RF3−ORF4の領域にてpA
L5000またはその誘導体を切断し、得られた直鎖状DNA切片を、該直鎮状
切片と一緒になってプロモーターとRBSおよびコードDNAについてのDNA
配列を完成する1個以上のDNA分子と連結することにより、本発明に従って製
造することができる。
組換え型ミコバクテリウムは、ミコバクテリウムをpAL5000由来の本発明
のベクターで形質転換させることにより製造することができる。
好ましい具体例において、機能的なミコバクテリアのプロモーターおよびRBS
は、エム・ポビ;2. (M、 bovis) −B CGの64kD蛋白質に
ついてのプロモーターおよびRBSである。
プロモーター、RBSおよびコードDNAを挿入するのに都合のよい部位は、p
AL5000の制限部位であるEcoRVとApaIの間である。
pAL5000の適当な複製可能な誘導体は、pAL5000を直鎖状とし、操
作を補助するためのイー・コリ(E、coli)のような別の微生物にて複製可
能なlli鎖状のプラスミドまたはファージに融合されているシャトルベクター
を包含する。
本発明の方法によって形質転換することができる適当なミコバクテリアは、エム
・スメグマティス(M、 smegmatis) 、−r−ム・ボビス−B C
G (M、 bovis −BCG)、エム・アビウム(M、avium) 、
xム−7レイ(M、phlei) 、エム・フオーチュイタム(M、fortu
jtum) 、エム・ルフー(M、 1ufu) 、エム・パーチューバキ、o
シス(M、 partuberculosis) 、エム+ハバナ(M、hab
ana) 、xム・スクロフラセウム(M、 scrofulaceum)およ
びエム・インターセルラー(M。
1ntracellulare)を包含する。
低増殖性ミコバクテリア(例えば、エム・ボビス(M、 bovis) −B
CGおよびエム・チューバキュロシス(M、 tuberculosis)をワ
クチンビヒクルとして用いる場合、エム・スメグマティス(M、 smegma
tis) (すなわち、その中に問題の抗原または抗原類をコードするDNAを
導入した)を介し、その後、エム・ボビス(M、 bovis) −B CGに
至ることが特に有用である。
ベクターを、培養可能なミコバクテリアム、例えば、エム・ボビス(M、 bo
vis)−BCGまたはエム・スメグマティス(M、 smegmatis)中
に効果的に導入するにはいくつかの有用な方法がある。プラスミドベクターの場
合、ミコバクテリウム中に効果的に導入するのに、プロトプラスト融合を用いる
ことができる。この場合、クローン化したプラスミドを有するイー・コリ(E、
coli)またはストレプトミセスを、公知技法を用い、ミコバクテリアのスフ
ェロプラストと融合する。
別法として、プラスミドDNAを含有し、本質的に染色体DNAを含有しないイ
ー・コリ(E、coli)ミニセルを用いて、ミニセルのプロトプラスト融合を
行うことができる。
エレクトロポレーソヨン(electroporation)によりベクターD
NAを無傷のエム・スメグマティス(M、 smeguatis)細胞に直接的
に導入するさらなる方法は、スフェロプラストを生成するプロトコルの使用の結
果、生じるかもしれないミコバクテリア細胞に対する障害の可能性を除去する。
ミコバクテリオファージに基づくベクターによるミコバクテリアの形質転換は、
一般に、WO2010O594に記載のファージ感染法により、すなわち、スト
レプトミセスについてのスフェロプラストの調製に関する、オヵニシおよびホッ
プウッド(OkanishiおよびHopvood)によって記載されている方
法の変形により行うことができる。ミコバクテリアのようなストレプトミセスは
、アクチノミセタレス(、Actinomycetales)である。
DNA分子を細菌スフェロプラスト中に導入することを容易にするのに、ポリエ
チレングリコールの添加を組み合わせた修飾法を用いる。
さらに、好ましくは、抗生物質耐性遺伝子のような選択可能なマーカーを含む発
現ベクターを、イン・ビトロのパッケージ混合にてラムダ(Lambda)を用
いてバクテリオファージスヘッドに【くツケージする。その後、イー・コリ(E
、co■)をそのファージで形質導入させ、その結果、抗生物質−耐性−コード
遺伝子およびコードDNAを含有するコロニーを、(抗生物質含有の培地を用い
て)スクリーンすることが可能となる。
得られた「ライブラリー」を、例えば、エレクトロポレーションを用いてエム・
スメグマティス(M、 smegmatis)中に導入する。クローン化された
挿入DNA含有のベクターを含むプラークを選択する。その後、組換え型二ム・
スメグマティス(M、 smegmatis)を用い、高い効能で、BCGのよ
うな培養可能なミコバクテリウムを感染させることができる。その結果、コード
DNAがミコバクテリアゲノムDNA中に導入され、そこで該DNAを発現させ
る。
問題のコードDNA含有のBCGの選択は、抗生物質−耐性−ロード遺伝子また
は栄養要求性変異株におけるその欠失を補う遺伝子のような選択可能なマーカー
を用いて、またはL1バクテリオファージのレプレッサー蛋白質をコードするc
l遺伝子を用いることにより行うことができる。栄養要求性手段の場合、栄養要
求性ミコバクテリア変異株(例えば、pyr−F変異株)を単離し、対応する野
生型(非変異株)のミコバクテリウム中にある遺伝子をベクター中に組み入れる
。
このpyr−F変異株に加えて、グルコンキナーゼ遺伝子の欠陥を有するデオキ
シグルコース変異株、ならびに他の生合成経路における変異体(例えば、アラビ
ノースおよびガラクトースのような、アミノ酸生合成、ビタミン生合成および炭
水化物代謝における変異体)を有する他のものを単離することが可能である。
いずれかの方法にて、ミコバクテリア変異株を選択し、該変異株を補う遺伝子を
ベクター中に組み入れる、それはさらに外因性コードDNAを含有している。
すなわち、多シストロン性発現ベクターの得るのに、マーカー遺伝子を、外因性
コードDNAと同じプロモーターの調整下、ベクターに挿入してもよく、または
該マーカー遺伝子がそれ自身プロモーターであってもよい。
コードDNAが首尾よく導入されているミコバクテリア変異株は、適宜選択され
た培地(例えば、その抗生物質に対する耐性が付与されている該抗生物質含有の
培地、用いる変異株に影響を及ぼす生合成経路に関連する栄養素を含有し、また
は欠いている培地)にて培養することにより、またはcl遺伝子を用いる場合、
形成されるプラークの外観に基づいて選択することにより同定(選択)すること
ができる。
さらに、モノクローナル抗体の使用により、コードDNA含有のBCGを選択す
ることが可能である。この場合、モノクローナル抗体が利用可能である抗原(例
えば、エム・レブラエ(M、 1eprae)またはエム・チューバキュロシス
9[tuberculosis)の1個以上のエピトープをコードする遺伝子ま
たは遺伝子断片をミコバクテリア中に導入する。このようなモノクローナル抗体
を用いて1個以上のこれらのエピトープをコードする遺伝子または遺伝子類を含
有する組換え型BCGを選択する。この方法にて導入したマーカー抗原遺伝子は
、プロモーター配列および他の調節配列を有する。その結果、遺伝子工学技法を
用いて外因性コードDNAをフレーム中に加えることができ、そのため該マーカ
ー抗原に対するモノクローナル抗体により同定された組換え型BCGもまたその
ように導入された外因性コードDNAを発現するであろう。
外因性コードDNAを組換え型ミコバクテリアビヒクル中に導入するにおいて必
須であるプラスミドベクターの別の成分は、自主的に複製する配列(例えば、レ
プリコン)であり、その存在はベクターを自主的に(染色体外的に)複製させる
ための重大な決定要素である。これらの配列は、例えば、プラスミドレプリコン
またはミコバクテリオファージあるいは染色体複製開始点の切片を包含しつる。
プロモーターおよびRBSの調整下での外因性コードDNAの直接的導入は、例
えば、ミニセルプロトプラスト融合を用いて成し遂げることができる。この場合
、抗生物質−耐性遺伝子または染色体変異体とすることができる、ミコバクテリ
ウムについて選択可能なマーカーを、イー・コリ(E、coli)ニスミツド中
にてクローンすることができる。さらに、外因性コードDNAをミコバクテリア
染色体中に効果的に組み込むことを可能とするDNAがイー・コリ(E、col
i)コスミソドにて存在する。例えば、エム・レブラエ(M、 1eprae)
において、組換えに付随すると思われる繰り返し配列が生じ:類似する配列がB
CGおよびエム・スメグマティス(M、 smegmatis)にて同定され、
それより単離することができ、イー・コリ(E、coli)ニスミツド中に(選
択可能なマーカーと共に)組み入れられ、その結果、高度の組換えが起こる。別
法として、外因性コードDNAをエレクトロポレーションにより直接的に導入す
ることができる。
外因性コードDNAは記載のベクター(例えば、それはイー・コリ(E、col
i)レプリコン、組換えに付随するミコバクテリア染色体DNAの切片(組換え
原性配列(recombinogenic 5equence) )および2個
の選択可能なマーカーで、一方をイー・コリ(E、coli)におけるマーカー
として供し、他方をミコバクテリウムにおけるマーカーとして供するものを包含
する)中に組み入れることができる。
ついで、遺伝子(類)を、BCGまたはエム・スメグマティス(M、 smeg
rnatis)染色体DNAのようなミコバクテリア染色体DNA中に組み込む
ことができる。
問題の遺伝子(類)がこの方法にてエム・スメグマティス(M、 stnegm
atis)に組み込まれると、遺伝子/遺伝子類はまた一般的な形質導入ファー
ジによりBCGに移動しうる。この場合、他の構成成分に加えて、2種の組換え
原性配列:エム・スメグマティス(M、 smegmatis)からの配列と、
BCGからの配列を含むことが好ましい。
本明細書において、外因性コードDNAは、その中にDNAが組み入れられるミ
コバクテリウム以外の源からのDNAと定義する。それは、問題の蛋白質(類)
またはポリペプチド(類)をコードする遺伝子または遺伝子類および/または選
択可能なマーカーまたはマーカー類のすべてまたは一部をコードすることができ
る。問題の蛋白質またはポリペプチドは、例えば、それに対する免疫応答が望ま
しい蛋白質またはポリペプチド(問題の抗原(類))、酵素、リンフ才力イン、
免疫強化剤、薬理剤、ステロイドおよび診断状況における問題の報告分子(例え
ば、ビブリオ(Vibrio)細菌からの、またはホタルオリジン(firef
ly origin)のルシフェラーゼ;β−ガラクトシダーゼ;β−グルコロ
ニダデー;カテコールデヒドロゲナーゼ)とすることができる。本発明の組換え
型ミコバクテリアは、問題のDNAを発現させることができるビヒクルとして特
に有用である。このようなビヒクルは、例えば、問題の1種以上の病原体の抗原
または抗原類のような、問題のポリペプチドまたは蛋白質(または1種以上のポ
リペプチドまたは蛋白質)を発現させるワクチンビヒクルとして用いることがで
きる。さらに、該組換え型ミコバクテリアは、免疫強化剤、酵素、薬理剤、ステ
ロイドおよび抗腫瘍剤の発現用;避妊性ワクチンビヒクルを生成するに有用なポ
リペプチドまたは蛋白質の発現用;またはストレス蛋白質の発現用ビヒクルとし
て用いることができ、それは自己免疫疾患(例えば、リウマチ様関節炎)の免疫
応答を引き起こすのに、またはその耐性を誘発するのに投与することができる。
組換え型ミコバクテリアは、例えば、腫瘍細胞の増殖抑制剤であるかまたは細胞
致死性を有する蛋白質(類)またはポリペプチド(類)(例えば、インターフェ
ロンα、βまたはγ:インターロイキン1−7、腫瘍壊死因子(TNF)αまた
はβ)を発現させることができ、したがって、ある種のヒト癌(例えば、膀胱癌
、黒色腫)を治療する新規な手段の基礎を提供する。問題の病原体は、疾患を引
き起こす、いずれのウィルス、微生物または他の細菌または物質(例えば、トキ
シンまたはトキソイド)を包含する。
かくして、本発明は、本発明に係る組換え型ミコバクテリウム中にて外因性DN
Aを発現させ、要すれば、問題の蛋白質またはポリペプチドを回収することから
なる問題の蛋白質またはポリペプチドの製法、および本発明に係る組換え型ミコ
バクテリウム中にて生成された問題の蛋白質またはポリペプチドに関する。問題
の蛋白質またはポリペプチドを生成および回収する場合、エム・スメグマティス
(M、 smegmatis)が好ましいミコバクテリウムである。
本発明はまた、宿主を組換え型ミコバクテリウムでワクチン処理し、該宿主にお
いて保護免疫性を誘発する方法に関する。組換え型ワクチンを用い、体液抗体免
疫性、細胞免疫性(ヘルパーおよび細胞毒性免疫性を包含する)および/または
粘液または分泌液免疫性を得ることができる。加えて、本発明は、ワクチンとし
て、または診断薬として、この組換え型の培養可能なミコバクテリウムによって
発現される抗原の使用に関する。
ミコバクテリアは、最も一般的な公知特性のうちでアジュバント特性を有し、か
くして受容者の免疫系を刺激し、非常な効果で他の抗原に対して応答する。細胞
−介在免疫性を誘発することが期待される、すなわち、細胞−介在免疫性が耐性
で臨界的であると思われる場合に病原体に対して免疫性を付与する可能性を有す
るため、この態様は、ワクチンの特に価値のある態様である。また、該ワクチン
は長期間の記憶または免疫性を刺激すると考えられる。その結果、単一(一度)
の接種が蛋白質抗原に対する長期間の感作をもたらす可能性を有する。本発明の
ワクチンビヒクルは長期−持続性のT細胞記憶をプライムし、それが感染剤また
はトキシンに対する第2の中和抗体応答を刺激する可能性を有する。これは、例
えば、破傷風およびンフテリアトキシン、百日咳、マラリア、インフルエンザ、
ヘルペスウィルス、ヘビおよび昆虫毒、らい病、結核症、ジフテリア、破傷風、
リーシュマニア、サルモ不う、住血吸虫症、麻疹、ムンプス、RSウィルス、水
痘帯状ヘルペスウィルス、トリポ不−マ、赤痢菌、ナイセリア、ボレリア、ラビ
エス、ポリオ、HIVおよびコレラ菌に対して有用である。1種以上の疾患−発
病病原体に対する1種以上の保護抗原をコードする遺伝子は、天然のDNA (
例えば、病原性有機体またはトキンン産生有機体からのDNA)を単離すること
により、公知の遺伝子工学技法(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応、または例えば
、マニアティス、ティー(Maniatis、 T)ら、モレキュラー・クロー
ニング(Mole−cular Cloning) ア・ラボラトリ−’ マニ
ュアル(A L aboratoryManual) 、:l−ルド・スプリン
グ・ハーバ−(Cold Spring Harbor) 、NY、(1982
)参照)を用い、問題のDNA配列をクローニングおよび増幅することにより、
または機械的合成により得、ミコバクテリウム中に導入することができる。
問題の個々の抗原は、プラスモジウム(P lasmodium) CS蛋白質
遺伝子(US4707357、エアーノット(A 1rnot)ら)であり、さ
らにはビー・ファルシパラム(P 、 falciparum) CS蛋白質遺
伝子である。1つの具体例において、抗原をN−末端メチオニンでala、5e
ras+とじて発現させる。もう一つ別の具体例において、抗原を完全な長さの
蛋白質met、aSn4+2として発現させる。
さらなる態様において、本発明は、蛋白質についてのDNAコード配列と該コー
ド配列の転写およびミコバクテリウム内での翻訳に必須の調節因子とからなるプ
ラスモジウム(P lasmodiui) CS蛋白質遺伝子発現単位、該遺伝
子発現単位からなるミコバクテリアベクターおよび該遺伝子発現単位からなる組
換え型ミコバクテリウムを提供する。
好ましい態様において、該ベクターは、エム・ボビス(M、 bovis) −
B CGの64kD蛋白質についてのプロモーターとRBSの調整下、プラスモ
ジウム(P lasmoclium) CS蛋白質遺伝子を含有する。別の好ま
しい態様において、該遺伝子は、その○RF3−ORF4領域にて機能的なミコ
バクテリアのプロモーターとRBSを含有するpAL5000またはその複製可
能な誘導体の範囲内にある。
1の態様にて、組換え型ミコバクテリウムは、好ましくは、エム・ボビス(M別
の態様にて、該組換え型ミコバクテリウムは、好ましくは、その0RF3−OR
F4領域にてミコバクテリアのプロモーターとRBSおよびその遺伝子を含有す
るpAL5000またはその複製可能な誘導体で形質転換される。
しかし、O8蛋白質遺伝子発現単位の発現はまた、WO2010O594に一般
的に記載されている操作により成し遂げうることが認識されるであろう。
蛋白質またはポリペプチドを発現させるための組換え型ミコバクテリアのいずれ
の使用においても、シグナル配列をコードするシャトルベクターDNAを含める
ことが可能であり、かくしてそれにより、発現した蛋白質またはポリペプチドを
細胞質にて製造し、ついで細胞壁に分泌される手段が得られる。例えば、ミコバ
クテリアにて分泌される、α抗原からのシグナル配列を用いることができる。
また、β−ガラクトシダーゼ、アガラーゼまたはαアミラーゼについてのシグナ
ル配列も用いることができる。
BCGはワクチンビヒクルとして以下の点で重要な利点を有する:1)一般に生
まれた時に付与される幼時期のワクチンであること;2)過去40年間で、結核
症に対するワクチンとして付与した場合、副作用の発生率が極めて低いこと、お
よび3)個々にて(例えば、複数形にて)繰り返し投与することができること
特にBCGの、ならびに一般にミコバクテリアのさらなる利点は、そのゲノムの
大きなサイズにある(長さが約3 x 10’b p)。そのゲノムが大きいた
め、多量の外因性DNAを収容することが可能であり、かくして多−ワクチンビ
ヒクル(すなわち、1種以上の病原体またはトキシン用の保護抗原をコードする
DNAを有するもの)を製造するのに用いることができる。
したがって、ワクチンビヒクルとして使用に好ましいミコバクテリア宿主細胞は
エム・ボビス(M、bovis) −BCGである。
ワクチン調製物は、一般に、ニュー・トレンズ・アンド・デベロツプメンツ・イ
ン”ワクチンズ(New Trends and Developments
in Vaccines) 、ボラ−(Voller)ら編、ユニパーツティー
・パーク・プレ7、 (University ParkPress) 、ボル
チモア、メリーランド州、U、S、A、、1978に記載されている。リポゾー
ム内のカプセル化が、例えば、フラートン(F ullerton)の米国特許
第4.235.877号に記載されている。
各ワクチン用量中に存在する組換え型ミコバクテリアの量は、典型的なワクチン
にて有意な副作用を生じることな(、免疫保護応答を誘発する量として選択され
る。このような量は用いる個々の免疫原に依存して変化する。一般に、各用量は
1〜1000μg、好ましくは、1〜200μgの蛋白質からなると思われる。
個々のワクチンの最適量は、対象における抗体力価および他の応答を観察するこ
とを包含する標準的研究により確認することができる。最初のワクチン処理後、
約4週間で対象はブーストを受け、つづいて感染の危険がある間は6力月毎にブ
ーストを繰り返すことが好ましい。
本発明はまた、本発明に係る組換え型ミコバクテリアを医薬上許容される担体と
組み合わせてなるワクチン組成物、宿主をワクチン処理するのに用いる本発明に
係る組換え型ミコバクテリアおよびワクチンの製造における本発明に係る組換え
型ミコバクテリアの使用を提供するものである。
本発明を次の実施例を引用して説明する。
実施例1
ビー・ファルシパラム(P 、 falciparum)のサーカムスポロゾイ
ト蛋白質を発現するプラスミドpNIV2119 (アミノ酸18−391)p
AL8 (図1)は、ビー・ギキュエル(B 、 G 1cquel)によりパ
リのパスツール研究所(the In5titut Pa5teur)で構築さ
れたシャトルベクターである。
(Unit! de Gen1e Microbiologique、 28
rue du Dr、 Roux、 F−75724Par奄刀A Cedex
15)
それは、独特(unique) Kpn1部位を介して直鎖状とされたプラスミ
ドpTZ19R(ファーマシア(P harmacia)から購入したアンピシ
リン耐性遺伝子と複製開始点を含有するイー・コリ(旦コ旦■)プラスミド)を
、その独特KpnI制限部位(ラウザー(Rauzier)らによって公表され
たpAL5000配列の1983位)に挿入したエム・フォーチュイタム(M、
fortuitum) p A L 5000プラスミドからなる。さらには
、Kan’耐性遺伝子(Tn903から)を、PstI断片としてpUC4K
(ファーマンアから購入)から単離し、pTZ19R独特(b)プラスミドpN
IV2116
(1)プラスミドpRIB1000 (トーレ(Thole) ら、1985お
よびトーレら、1987)からの平滑なMluI−BamHI断片を、pUc1
9 (ヤニツシューペロン(Yanisch−Oerron)中にてサブクロー
ンし、HindIIで切断し、pRIB−pUCと称する中間構築物を得た。該
M1uJ−Ba思H1断片はコード配列までにpRIBloooのP64遺伝子
の5′非翻訳領域を含んでいる。
pRIB−pTJC,この断片は115位で開始し、P64の第2コドンの最初
の塩基(G)およびATGで、579で終える。
(i 1)1120bpの5tuI−Bcll断片を、プラスモジウム・ファル
シバラム(P lasmodium falciparum)のサーカムスボロ
ゾイト蛋白質をコードするpNIV2104 (W090107006)より削
り取った(US 4707357)。この断片は、サーカムスポロゾイト蛋白質
のa 1 assをコードするトリプレットの第2塩基で開始し、5er3□の
後で停止する・391 5top Be1l
AGT TGA TGATCA
(i i i) (i)および(11)からの断片を連結し、プラスミドpUL
B1221 (EPO186643Region Wallonne)の、A、
vaIと]3aiH1部位の間に導入される発現力セントを生成し、プラスミド
pNIV、2116を得た。
1.2 プラスミドpNIV2119とII)NIV2126の製造発現カセッ
トを、KpnlおよびPvullで制限することにより、1. 1 (b)から
のプラスミドpNIV2116より単離した。この断片、pULB1221のポ
リリンカーから5個塩基(CTGAG)先にあり、ala、、をコードするトリ
プレットの第2の塩基で開始するサーカムスポロゾイト蛋白質遺伝子についての
コード配列の後にあるp64の塩基115〜579を、各々、6145および7
986位(pAL5000の2035および3876位に対応する)でEcoR
VおよびApaI独特制限部位の間にある1、1 (a)からのpALS中に導
入した。その結果、該発現カセットにより該プラスミドの1841bpの非必須
断片の置換が起こり、プラスミドpNIV2119(図2)およびプラスミドp
NIV2126(反対方向にて発現カセットを含有する)を得た。
1.3 エム・スメグマティス(M、 smegmati s)中のサーカムス
ポロゾイト蛋白質の発現
1、 2カラ+7)7’5スミl’pN I V2119およびpNIV212
6をエレクトロポレーションによりエム・スメグマティス(M、 smegma
tis)中に導入した。形質転換体をカナマイシンに対するその耐性に基づいて
選択した。それらは、ELISA法およびウェスタンプロット法(Wester
n blot) (チャン・ディー・ダブリュ(Chan、D、W、) : )
ウビネット(7ovbinet)ら)により、発現カセットの方向がいずれであ
っても、約06%の全細胞蛋白質レベルでビー・ファル1.2からのプラスミド
pNIV2119をエレクトロポレーションによりBCG中に導入した。形質転
換体をカナマイシンに対するその耐性に基づき、およびC8Pプローブとのハイ
ブリダイゼーションにより選択した。それらは、ELISA法およびウェスタン
プロット法により、約0.15%の全細胞蛋白質レベルでピー・ファルシパラム
(P 、 falciparum)のサーカムスボロゾイト蛋白質を発現するこ
とがわかった。
実施例2
ビー・ファルシバラムの完全なサーカムスポロゾイト蛋白質を発現するプラスミ
ドpNIV2124およびpNIV21252.1 プ5スミFpNTV212
4およびpNTV2125(7)製造(i)450bpのXhoI −Asp7
00断片をpRIB−pUC(実施例1゜1(b)(i))から削り取った。こ
の断片は115位で開始し、ATGより8塩基上流の567で終える。それを以
下の配列を有する合成断片(90009/90010)に連結した。
Ser Ser E’he Leu Phe Val Glu AlaTCT
TCCTTT TTA TTT GTT GAG GCCTAGA AGG A
j頃AAT AAA C触CTCCGG A AGCTtuI
そしてpBR322からのレプリコンがpUc19のものと置換されてζ\るp
ULB1221の誘導体をpNIv103のXhO1部位に挿入し、p N I
V 2223を得た。
その合成断片は、P64プロモーターの8最終塩基の先にあるC3Pのaa1〜
18をコードする。aa17とaa18を重ねているStυ1部位はXho I
I=み出し末端の直後にある。
(i 1)Stul−DdeI断片をpNTV2107 (W09010700
6)力)ら単離した。この断片はA1a18をコードするトリブレ・ノドの第2
の塩基で開始し、C8Pの本来の停止(TAG)コドンの下流にある17塩基で
終わる。そのpdeI末端を平滑にした後、この断片をpNIV2223の5t
uI部位中1=挿入し、pNIV2123を得た(図3a)。すなわち、このプ
ラスミドは、p64プロモーターおよびシャイン・ダルガノ配列(Shine−
Dalgarnosequence) (115〜575位)と、つづいて完全
なC8Pをコードする配列とからなる発現力セントを含有する。
Ci i i)該発現カセットをPvu I I −Msc I断片としてpN
rV2123から削り取り、平滑なApalとEcoRV部位の間のpALS中
に挿入し、その結果、pNIV2124およびpNIV2125 (発現カセ・
yトが反対言回である)を得た(図3b)。
’) ’) 工り、−7Jグマテイス(M、 smegmatis)中の完全な
C3Pの発現+−一
プラスミドpNIV2124をエム・スメグマティス(M、 smegmati
s)細胞中にエレクトロポレーション処理に付し、組換え型コロニーをカナマイ
シンに対するその耐性に基づいて選択した。それらはELISA法およびウェス
タンプロット法により、約0.3%の全細胞蛋白質でC8Pを発現することがわ
かった。
2.3BCG中の完全なcspの発現
プラスミドpNIV2124をBCG中にエレクトロポレーション処理に付し、
組換え型コロニーをカナマイシンに対するその耐性に基づき、およびC8Pプロ
ーブとのハイブリダイゼーションにより選択した。それらは約0.01%の全細
胞蛋白質でピー・ファルシパラム(P 、 falciparum)の完全なサ
ーカムスポロゾイト蛋白質を発現することがわかった。
プラスミドpNIV2120およびpNIV2121の構築ハ、pRIB−pU
Cから削り取ったP64遺伝子の5°非翻訳領域の断片が、567位で終了する
XhoI −Asp700断片であることを除いて、実施例1のpNIV211
9の構築と同じであった。この断片は合成オリゴヌクレオチドの後にあり、AT
GG(579位)までの完全な配列を復元する。本来の配列と得られた配列との
違いは、575位のATGのAの直前にあるAの代わりにCがある、すなわち都
合のよいNcoI制限部位を導入しであるだけである。該合成断片の配列は以下
のとおりである:
5’ACTTCGCCATGG3’
3’TGAAGCCGTACC5゜
XhoI −Asp700断片および合成断片をまずpNIV103のXhoI
およびMsc1部位の間に挿入した。
得られたプラスミドpNIV2221 (図4)をAsp700の復元、Nco
Iの存在およびMscTの復元について試験した。サーカムスポロゾイト蛋白質
をコードする5tul−BclI断片を、MsclとBamHIの間のプラスミ
ドpNrV2221に挿入した。・°フいで、完全な発現カセットを、(Ala
18残基で開始するC3P分子をコードする) Pvu I I −Asp71
8断片として、前記の14.2に記載されているようにApaIとE co R
,Vの間にあるpALS中に移した。両方向の発現カセットを有するプラスミド
(pNIV2120 (図5)およびpNIV2121)を得た。
プラスミドpNIV2120をエム・スメグマティス(M、 smegmatl
s)中ニエレクトロポレーション処理に付し、それはpNIV2119およびp
N I V 2125で得られるのと同じレベルでC8Pの発現を支配するこ
とがわかった。
3.3 BCG中のサーカムスポロゾイト蛋白質の発現プラスミドpNIV21
20をBCG中にエレクトロポレーション処理に付した。形質転換体をカナマイ
シンに対するその耐性に基づいて選択した。それらはELI SA法およびウェ
スタンプロット法によりpNrV2119およびpNIV2125で得られるの
と同じレベルでC8Pを発現することがわかった。
実施例4
融和プラスミドpNTV2141からのピー・ファルンバラム(P 、 fal
ciparuの)の完全なサーカムスポロゾイト蛋白質の発現41 プラスミド
pNIV2141の構築a)プラスミドpNIV2203は、オルニチン・カル
バモイル・トランスフェラーゼをコードする遺伝子を含有するBCGDNAの2
320bpゲノム断片を含むpUc19ベースプラスミドである。このプラスミ
ドを、poTcからの平滑なNdel−BglJ 1断片をpUc19のHin
d11部位中にサブクローンすることにより構築した。poTc自体は、5au
3Aを部分的に消化したBCGDNAをpASIのBamH1部位に挿入するこ
とにより構築したゲノムライブラリーのDNAにより、タラベール(Crabe
elンら(ジン(Gene)5. 207−231.1979)に記載の○TC
フイナスイー・コリ菌株(OTCm1nus Ecoli 5train)の相
補により選択した。
b)pNIV2141 (図6iHt) は、pUC4K (77v’z7)
がら0)Hindll断片として単離したに、 a n RカセットおよびpN
IV2123からのPvu I I−Mscl断片として単離したP64−C3
Ps”″a゛カセットを、pNIV2203のOT Caseコード配列中の独
特の平滑なXhol制限部制限部連中することにより構築した。
4.2 BCG中のサーカムスポロゾイト蛋白質の発現プラスミドpNIV21
41をエレクトロポレーションによりBCG中に導入した。形質転換体をカナマ
イシンに対するその耐性に基づき、C8Pプローブとのハイブリダイゼーソヨン
により選択した。それらはELI SA法およびウェスタンプロット法により、
ピー・ファルンパラム(P 、 falciparuo+)のサーカムスポロゾ
イト蛋白質を発現することがわかった。プラスミドpNIV2141は、サザー
ン・プロット分析(Southern blot analysis)により異
種の組み換えによるBCGゲノム中に組み込まれていることがわかった。
プラスミドpAL8
− pAL5000からのベクター配列■■■ pTZ19Rからのベクター配
列2222 pAL50000RF3
ESXJ pAL50000RF4
Kan’ カナマイシン耐性遺伝子
Amp’ アンピンリン耐性遺伝子
盈l
プラスミドpNrV2119
pP64− pULB1221のポリリンカーから5個塩基先にあるエム・ボC
3P−ala、8をコードするトリブレットの第2の塩基で開始し、pNIV1
03のポリリンカーからTGATCCATG後にあるTAG停止コドンの後にあ
るs e t39.で終えるピー・ファルシバラム(P 、 falcipar
um)サーカムスポロゾイト蛋白質についてのコード配列
他の特記は図1と同じである。
図3aおよびb
プラスミドpNIV2123.2124および2125の製造P54− !ム−
ボビ7. (M、bovis) BCG64kD遺伝子のヌクレオチド115−
567
オリゴ(ネクレオチド)−合成オリゴヌクレオチド90009/90010C3
P ala+aをコードするトリブレットの第2の塩基で開始し、蛋白質の本来
の停止コドン(TAG)の下流にある17塩基で終了するピー・ファルンパラム
(P 、 falciparum)サーカムスポロゾイト蛋白質についてのコー
ド配列
C3Ps″a゛−ピー−7フルンバラム(P 、 falciparum)の完
全な(アミノ酸1〜412)サーカムスポロゾイト蛋白質についてのコード配列
図4
プラスミドpNIV2221
0RI−pUc19からのレブリーン
P54−xム・ホビス(M、bovis)−BCG64kD遺伝子のヌクレオチ
ド115−567
合成断片−5’、ACTTCGCCATGG3′3°TGAAGCCGT、AC
C5’
里旦
プラスミドpNIV2120
P64− pULB1221のポリリンカーから5個塩基先にあり、575位で
C@育するエム・ボビス(M、bovis)−BCG64kD遺伝子のヌクレオ
チド115−579
CSP ala+aをコードするトリブレットの第2の塩基で開始し、pNIV
103のポリリンカーから始まる2個のTGA停止コドンおよび配列TCCAT
Gの後のs e t3g、で終了するピー・ファルシバラム(P 、 falc
iparum)サーカムスポロゾイト蛋白質についてのコード配列
界旦
プラスミドpNIV2141の製造
P64− pULB1221のポリリンカーがら5個塩基先にあるエム・ボ〜4
12)サーカムスボロゾイト蛋白質についてのコード配列0TC−○TCase
遺伝子含有のゲノムBCG断片チャン1 ディー・ダビリュ(Chan、 D
、 W、 )、イムノアッセイ(I mmunoassay)、ア・プラクティ
カル・ガイド(A Practical Guide) 、アカデミツク・プレ
ス・インコーポレイテッド(Academic Press I nc、 )
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アンド・イムニティー(Infectionand Immunity) 19
875旦トウビン、エッチ(Towbin、 H,)ら、プロシーディンゲス・
オブ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンシス・ニー・ニス・エイ(P
roe、 Natl、 Acad、 S ci。
USA)1979 76 4350
ヤニツシユーペロン・シー(Yanisch−Perron、 C,)ら、ジン
(Gene) 198国際調査報告
FflPC’rfll#tlO1m審1w1lulトPklfi116111国
際調査報告
EP 9101332
S^ 49155
フロントページの続き
(51) Int、C1,” 識別記号 庁内整理番号Cl2P 21100
C8214−4B//(C12N 1/21
C12R1:34)
(C12P 21.100
C12R1:34)
(72)発明者 マツサエール、マルクベルギー国ベー−1440ウォティエー
ルーブレーヌ、ショゼ、ドファン 図番
I
(72)発明者 ポラン、アレックス
ベルギー国ベー−1701イッテルベツク、ガスペックストラ−トロ5番
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.ミコバクテリウムのゲノムに対して外因性のDNAからなる組換え型DNA であって、該DNAが蛋白質をコードし、エム・ボビス−BCGの64KD蛋白 質のブロモ−ターおよびリポゾーム結合部位の調整下にある組換え型DNA。 2.請求項1に記載のDNAからなる組換え型ベクター。 3.外因性DNAをミコバクテリウムのゲノムに導入するに適当な請求項2記載 のベクター。 4.ミコバクテリア発現ベクターである請求項2または請求項3記載のベクタ5 .ミコバクテリアプラスミドまたはミコバクテリオファージからなる請求項4記 載のベクター。 6.ミコバクテリアプラスミドまたはミコバクテリオファージを直鎖状とし、そ れをミコバクテリウム以外の微生物中にて複製可能な直鎖状のプラスミドまたは ファージに融合させるシャトルベクターからなる請求項5記載のベクター。 7.プロモーターおよびリポゾーム結合部位が、ミコバクテリウム・ボビス−B CG64KD遺伝子の断片115〜575またはその機能的誘導体からなる請求 項4〜6記載のいずれか1つのベクター。 8.機能的誘導体が機能的プロモーターおよびリボゾーム結合部位活性を保持し ている断片115〜575の変異体または切形体である請求項7記載のベクタ9 .外因性コードDNAおよびプロモーターとリポゾーム結合部位をORF3−O RF4の領域(塩基1541−3908)にて挿入するエム・フォーチュイタム プラスミドpAL5000またはその複製可能な誘導体からなる請求項4〜8記 載のいずれか1つのベクター。 10.外因性DNAが抗原をコードする請求項2〜9記載のいずれか1つのベク ター。 11.抗原がブラスモジウム・サーカムスポロゾイト蛋白質である請求項10記 載のベクター。 12.請求項2〜11記載のいずれか1つのベクターで形質転換された組換え型 ミコバクテリウム。 13.エム・スメグマティス、エム・ポビス−BCG、エム・アビウム、エム・ フレイ、エム・フォーチュイタム、エム・ルツー、エム・バーチューバキニロシ ス、エム・ハバナ、エム・スクロフラセウムおよびエム・インターセルラーから なる群より選択される請求項12記載の組換え型ミコバクテリウム。 14.エム・ポビス−BCGである請求項13記載の組換え型ミコバクテリウム 。 15.適当な条件下、ミコバクチリウムを請求項2〜11記載のいずれか1つの 組換え型ベクターで形質転換することを特徴とする組換え型ミコバクテリウムの 製法。 16.外因性DNAを請求項12〜14記載のいずれか1つの組換え型ミコバク テリウム中にて発現させることからなる、ミコバクテリウムのゲノムに対して外 因性のDNAによりコードされた蛋白質の製法。 17.組換え型ミコバクテリウムがエム・スメグマティスである請求項16記載 の方法。 18.請求項12〜14記載のいずれか1つの組換え型ミコバクテリウムと、医 薬上許容される担体とからなるワクチン組成物。 19.ヒトまたは動物をワクチン処理するのに用いる請求項12〜14記載のい ずれか1つの組換え型ミコバクテリウム。 20.宿主を有効量の請求項18記載のワクチン組成物でワクチン処理すること からなる宿主における予防免疫性の誘導方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06508741A true JPH06508741A (ja) | 1994-10-06 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51186491A Pending JPH06508741A (ja) | 1991-07-13 | 1991-07-13 | ミコバクテリア発現ベクター |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06508741A (ja) |
-
1991
- 1991-07-13 JP JP51186491A patent/JPH06508741A/ja active Pending
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