JPH07508649A - マイコバクテリアの膜−関連免疫原 - Google Patents

マイコバクテリアの膜−関連免疫原

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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】 本発明は、マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチドに関し、特にかかるポリペ プチドおよびこれらをコードする核酸の、ワクチンおよび診断試薬としての利用 に関するものである。
発明の背景 マイクバクテリアは、抗酸性、グラム−陽性バクテリアの多様な集合であり、そ の幾つかは重大なヒトおよび動物の疾患を引き起こす。ヒトにおける、2つの最 も一般的なマイコバクテリアに起因する疾患は結核症(TB)および癩病であり 、これらは、それぞれ随チューバークローシス(ILL tuberculos is)および随しプラ工(!t Ieprae)による感染に起因する。
結核症は包括的な流行性疾患の主な諸特徴の全てを示す。通常、結核症は世界中 で三千五百万人を越える人々が苦しめられ、毎年5百万人を越える死者を出して いる。インドにおいては、任意の与えられた時点において、はぼへ百万人もの人 々がこの疾病に罹患し、五十万人が死亡していることが報告されている。これら の数値は、この国における該疾病に罹患した人々の全てを包括していない可能性 がある。かくして、結核症はインドばかりか世界中の他の多くの国々において重 大な問題であると考えられる。
結核症は、隨チューバークローシス、隨ボビス(随bovis)、隨アフリカヌ ム(M。
africanum)およびにミクロッティ(M、 m1croti)、即ちマ イコバクテリアセアエ科の抗−酸性、グラム−陽性結核菌によって引き起こされ る。燵チューバークロー’y7の幾つかの地域の病原性菌株も、マドラスおよび インドの他の都市における患者から単離されており、これらは幾つかの点で、ビ ルレント菌株であるにチュー ハークローンスt137Rvとは異なっている。
近年、AIDSに感染した幾つかの個体群が、T[lの著しく高い罹患率をも示 すことが見出された。集合的にMAIS群として知られている、kアビウム(I t avium)、町散在性の疾患の原因となることが、今や明らかとなってい る(キーン(Kiehn)等。
療および鎮制に向けられてきた。しかしながら、延チューlく一クローシスの緒 特性が、診断法の改良並びにより効果的なワクチンを開発するための研究を妨害 している。更に、この微生物の生化学的な組成が、細胞成分の同定並びに精製を 困難にしており、また多くのこれら物質は一旦精製されると、診断試薬としての 感度および特異性に欠けてしまう。結果として、マイコノくクチリアによる疾患 に対する診断並びに免疫予防手段は、過去半世紀におけるものと殆ど変わって( 1な(1゜kチューバークローシスの従来の診断法は、面倒であり、しかも結果 の出るのも遅い。
隨ボビスのアビルレント菌株である、バチルス力ルメソトーゲラン(Bacil lusCalmette−Guerin)(BCG) (カルメット(Calm ette)、 A、、 Masson et Cie、 Pari刀B 1936)が、結核症に対するワクチンとして広範に利用されている。多くの研 究(こより、その結核症に対する予防的有効性が見出されている(ルエルモ(L uelmo)。
ない理由のために、BCGは結核症に対して予防効果を示さなかった(ファイン (Fine)、 P、、 Tubercle、 1984.65. pp、13 7−153; ファイン等、 Lancet、 (ii)、 1X 86、 pp、 499−502)。
ワクチン接種による撲滅、初期診断、および効果的な治療は、マイコIくクテリ ウム症撲滅運動の重大な目的の一つである。これら病原体、その構成、その自然 発達、その生理、生化学的および免疫学的反応性に関する生物学の現時点の知識 における欠陥は、該病原体の弱化を解明する試みの必要性を際立たせ、結果とし てこの疾病を撲滅するためのより効果的な方法を工夫することが可能となる。こ れら諸疾患の診断並びに予防のためのより効果的な手段を開発するためには、マ イコバクテリア病原体による感染に対する免疫応答を理解することが重要である 。
細胞性免疫応答を引き出す上で重要な該マイコバクテリア成分は、未だ十分には 定義されていない。マイコバクテリアの死菌による感染または接種に対する抗体 およびT−細胞の応答が、ヒト並びに動物において研究されている。TBまたは 癩病に罹患したヒトの患者は、マイコバクテリア抗原に対する血清抗体を生成す る。
抗体は抗−マイコバクテリア免疫応答においである機能をもつが、その正確な機 能は依然として明確にされてはいない。というのは、これらの抗体には、何等の 予防的役割も与えられていないからである。マイコバクテリアによる疾患に対す る予防は細胞−媒介免疫を含む。
マイコバクテリアは如何なる直接的な有害物質をも生成せず、結果としてその病 原性は、該感染した宿主との相互作用に関与する多数のファクタによる。細胞内 寄生は、恐らく宿主細胞の栄養ファクタに依存し、その供給不足は静菌作用性で あり、かつマイコバクテリアの潜伏機構においである役割を演する可能性がある ものと理解される。
マイコバクテリア感染における防禦免疫性は、マクロファージを活性化して非− 特異的結核菌活性とする特異的T細胞によって媒介されることが、一般的に理解 されている。γ−IFNがH20□−媒介バクテリアのマクロファージによる殺 菌を誘発する証拠があるが、関連するあるいは他のマクロファージ活性化ファク タ(MAF)分子も関与している可能性がある。活発なT細胞増殖サイトにおけ る不十分な殺菌機能による、これらの原因は未だに説明されていない。遅延−型 過敏症(DTH)および防禦免疫性は、別々のサブセットまたは特異性のT−細 胞がマイコバクテリア感染に対する後天的耐性の原因であり得るという見方に導 く。また、防禦の妨害は付随する細胞反応、即ちサプレッサーT−細胞およびマ クロファージによって、あるいはT−細胞のB−細胞に対するヘルパー機能への 転位によって生ずる可能性がある。
抗原転位(antigenic 5hift)により、宿主の耐性を回避できる ウィルスおよび幾つかの寄生病原体とは違って、マイコバクテリアは弾性細胞壁 構造をもち、かつその免疫調節細胞壁成分の作用によって宿主の免疫応答を抑制 できる。他の微生物病原体に対する防禦免疫化の成功は、主として免疫性の定量 的パラメータに依存するが、マイコバクテリアの免疫調節刺激が、宿主免疫系の 調節機能障害を引き起こすものと思われる。これは、単に複雑な組成をもつ、例 えば全マイコバクテリアを含むワクチン(例えば、BCG)を使用することによ る、より強力な免疫化によって克服し得るものではないと考えられる。多分、マ イコバクテリアは、該宿主の免疫性を高める強力な[アジュバント」構造を発達 させるのではなく、寧ろ宿主の防禦を、該病原体に有利なように作用する効果的 でない細胞反応に逆転させるように発展させた。弱毒化病原体、例えばBCGに よるワクチン接種は免疫応答を更に増幅するが、該宿主の防禦性を制限されたも のとし、規定された抗原による免疫化の潜在的な余地は依然として増大している 。
個々の抗原タンパクの精製および特徴付けは、分子レベルでの該DTH反応の基 本的なメカニズムを理解する上で必須である。マイコバクテリアによる疾患の発 病における並びに診断的目的のための規定された構造をもつタンパク質の可能な 機能的役割が、極めて興味深いものとして残されている。多くの研究者グループ が、標準的な生化学的並びに免疫学的技術によって、マイクバクテリア抗原を明 らかにしようと試みており、かつマイコバクテリアにおける共通の並びに種特異 ル(Daniel)等、 Microbiol、 Rev、、 1978.42 . pp、 84−113;スタンフォード(Stanford)等、 Tub ercle、 1974.55. pp、 143−152;クワバラ(Kuw abara)、 S、、 J、 Bi盾戟B ChelL、 1975.250. pp、 2556−2562)。
マイコバクテリアゲノムに関連する情報は殆ど入手できない。先ず、該ゲノムの サイズ、G十〇含有率および種々のマイコバクテリアゲノム間のDNA相同性の 程度を評価するために、基本的な研究が実施された(グロスキンスキー(Gro sskjnsky)等、 Infect、 Innun、、 19B9.57. 5:1535−1541;ガルシア(Garcia)等、 J、 GenB Microbiol、、 1986.132. pp、 2265−2261に イマエダ(1maeda)、 T、、 Int、 J、 S凾刀B Bacteriol、、 1985.35.2:147−150: クラークー カーティス(C1ark−Curtiss)。
等、 J、 Bacteriol、、 1985.1613:1093−110 2;バエス(Baess)、 1.等、 B、、 AcjaB Path、 Microbiol、 5cand、、1978.86. pp、 309−312;ブラツドリー(Bradley)、 S、f。
、 All Rev、Re5pir、Dis、、1972. 106. pp、 122−124) 。最近、マイコノ<クチリア遺伝子のクローニングおよび発 現のために組み換えDNA技術が利用されている。
延チューバークローンス、kレブラエおよび幾つかの他のマイコバクテリア種の ゲノムDNAが、λ−gtllファージ(ヤング(Young)等、 Proc 、 Natl、 Acad、 Sci。
U、S、A、、 1985.82. pp、 2583−2587.ヤング(Y oung)等、 Nature (oンドン)、■985、316. pp、  450−452)あるいは他のベクターに基く組み換え遺伝子ライブラリーの構 築に利用された。これらのライブラリーは、二十日鼠のモノクローナル抗ル抗血 清でスクリーニングされ、カリ幾つかの免疫優性の抗原が同定された。こ718 −1721: ハッソン&ヤング(Husson & Young)、 Pro c、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、`。
である。幾つかのこれら抗原に対する幾つかの類似抗原も、幾つかの他のマイコ バクテリア種(例えば、BCG)中に同定された(ヤマグチ(Yamaguch i)等、 FE806しかしながら、これらの抗原は細胞内または分泌分子の何 れかである。
燵ボビスBCGは結核症に対するワクチンとして広範に利用されてきたが、防禦 免疫応答を誘発し得るマイコバクテリアの膜−関連ポリペプチドの決定が強く望 まれている。このような膜−関連ポリペプチドおよびこれをコードするDNAの 使用は、組み換えワクチン、例えばワクシニアウィルス、サルモネラ菌等の生担 体として使用され、ウィルスまたはバクテリア内で発現される、マイコバクテリ ア膜−関連免疫原の発生、または組み換え生ワクチンとして使用できる培養可能 なマイコバクテリア菌株の表面上における、非−マイコバクテリア性免疫原の発 現をもたらす。
従って、本発明の目的は、マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチドをコードす る核酸を同定し、かつ単離する方法を提供することにある。
更に、本発明のもう一つの目的は、マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチドお よび該ポリペプチドをコードする核酸を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、マイコバクテリアの該膜−関連ポリペプチドまたは該 膜−関連ポリペプチドをコードするDNAの全体または一部を利用したワクチン を提供することにある。
本発明の目的は、更にマイコバクテリア感染に関する診断アッセイにおいて有用 な、マイコバクテリアと共に該膜−関連ポリペプチドを含む、あるいは該ポリペ プチドをコードするDNAを含有する試薬を提供することにある。
更に、本発明の目的は、マイコバクテリア並びにE、コリ([!、 coli) 等の他の微生物中で遺伝子発現可能な、該膜−関連ポリペプチドのプロモータを 含むプロモータ配列を提供することにある。
発明の概要 上記目的に従って、本発明は、マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチド全体ま たはその一部をコードする核酸および該[)NAによってコードされた該膜−関 連ポリペプチドを含む組成物を包含する。該膜−関連ポリペプチドは、病原性マ イコバクテリア即ち該ポリペプチドまたはその一部を取り出したマイコバクテリ アに対する免疫応答を検出し得ることにより特徴付けられる。かかるマイコバク テロフラシウム(t scrofulaceum)および随ボビス(M、 bo vis) BCGを包含する。
ある特別なマイコバクテリアの膜−関連ポリペプチドは79kDのイオン−移動 性(ion−w+otive)ATPアーゼである。細胞外、細胞内および経膣 ドメインは、このマイコバクテリア膜−関連ポリペプチドにおいて、そのDNA およびその推定されたアミノ酸配列に基いて同定される。
本発明は、また膜−関連マイコバクテリアポリペプチドまたはこれをコードする 核酸の表現型の全体または一部を利用したワクチンをも包含する。本発明it、 更にマイクバクテリアまたはL2某等の他の微生物中で遺伝子発現可能なマイコ バクテリアプロモータ配列をも包含する。このようなプロモータは、膜−関連A TPアーゼをコードするマイコバクテリア遺伝子由来のものである。好ましく1 プロモータは、延ボビス(t bovis) BCGの79kDの膜−関連ポリ ペプチドをコードする遺伝子のプロモータである。このプロモータ配列は、マイ コノくクチリア中で対象とする遺伝子を発現するのに特に有用である。
図面の簡単な説明 第1図は、THに罹患した患者由来の血清を使用した、隨ボビスBCG DNA (/(ネルA)およびにチューバークローシスH37RV DNA(/’ネルB )をもつ、組み換えコロニーの免疫スクリーニングの結果を示した図であり、該 患者における、該抗血清と反応し得る随ボビスBCG抗原および隨チューバーク ローシスH37Rv抗原の存在番よ、定性的シグナルによって示される。
第2図は、本明細書に記載した免疫スクリーニングア・ツセイを利用して同定さ れたBCG DNAを担持する、組み換えクローンの制限サイトマ・ツブ(1< ネルB)と、それぞれ隨チューバークローンスおよび隨ボビスBCGゲノムDN Aの5種の免疫優性抗原の制限サイトマツプ()λツソン&ヤング(Husso n and Young)、 Proc、 Natl。
パネルにおける制限マツプは、同一の縮尺で描かれており(上部;こ示されて( する)、また制限サイトは該制限マツプの上部に示されている。ノくネルAの点 線(よ非−マイコバクテリアDNAを表す。制限酵素:B、 BamHl; E 、 EcoRI; G、 Bglll;に、 Kpnl; P、 Pvul;  X、 Xhol; )I、 Hincll; U、 Pvull; Ps、 P stl、 )li、@Hindll+。
パネルAにおいて、Aは5ailであり、またSは5aclである。
第3図は、組み換えクローンpMBB51Aの超音波照射した上澄のウェスタン プロット分析の結果を示す図であり、該組み換えクローンは該組み換えコロニー の免疫スクリーニングに従って同定されたBCG DNAインサートをもつ。上 部パネルはMB851A (レーン2)およびC,コリ(レーンl)と、TBに 罹患した患者由来の血清との反応性を示す。下方のパネル(パートA)は、MB B51A (レーン1および2)およびE、コリ(レーン3)と、兎中に発生し た抗−FI37Rv血清との反応性を示す。パートBはMBB51A (レーン 1および2)およびE、コリ(レーン3)と、第二抗体のみとの反応性を示す。
矢印は、該組み換えMBB51Aにより発現された90k[lの免疫反応性BC Gタンパクの位置を示し、これは負のコントロールには見られなかった。
第4図は、推定分子量79kDを有する、イオン−移動性ATPアーゼをコード する延ボビスBCG免疫反応性■B51Ail伝子を含むクローンpMBB51 Aの、3.25kbインサートDNAのヌクレオチド配列(Seq、 10 N O,: l)を示す。その推定アミノ酸配列(Seq、 10 NO,: 2) は該ヌクレオチド配列の下方に示されている。上流プロモータエレメントは下線 で示しである。転写終止領域は逆向きの矢印で示しである。5゜および3°フラ ンキング領域も図示しである。
第5図は、BCGのイオン−移動性ATPアーゼを表す、pMBB51Aによっ てコードされる、79kDのタンパクについて誘導された模式的なモデルを表す 。このモデルは、該タンパクの経膣ドメインの他のイオン−移動性ATPアーゼ 類似体中で顕著な、構造上および機能上の特徴のみを考慮したものである。機能 上重要なアミノ酸残基はそれぞれ(P)9位置400におけるプロリン; (D )、位置443におけるアスパラギン酸; (G)、位置521におけるグリシ ン; (A)、位置646におけるアラニンを表す。数値は該経膣ドメインの限 界を大まかに画成するアミノ酸残基を示す。
ゲノムDNAのBa+nHI消化物のサザンプロットハイブリッド形成の結果を 示す(プローブとして9MMB51^DNAを使用した)。パネルAはエチジウ ムプロミド染色したゲルを示し、パネルBは該サザンブロットハイブリソド形成 の結果を示すものである。
発明の詳細な説明 本明細書で使用する、マイコバクテリアの[膜−関連ポリペプチド」とは、該膜 −関連ポリペプチドを含有する野性−型のマイコノくクチリアに対する免疫応答 の検出を可能とする、任意のマイコバクテリア膜−関連ポリペプチドとして定義 される。しかしながら、隨ボビスBCGの79kD膜−関連ポリペプチドと、結 核に罹患した患者のプールした抗−血清との間の観測された交差−反応性、およ び該79kD膜−関連ポリペプチドをコードするDNAと隨チューlく−クロー シスH37RvのDNAとの間におけるような、交差−lゾブリダイゼーション を基にすれば、本発明の該膜−関連ポリペプチドは、本明細書てにボビスBCG から同定したポリペプチドに限定されるものではない。寧ろ、本発明は、79k Dのイオン−移動性ATPアーゼのみならず、該膜−関連ポリペプチドが通常見 出される、同一のまたは異なるマイコバクテリアによる免疫応答を検出するのに 利用できるマイコノくクチリアの任意のおよび全ての膜−関連ポリペプチドをも 包含する。
本明細書で使用する用語「核酸」とは、DNAまたはRNA並びに検出可能な標 識が組み込まれた、あるいは安定性を高めるための種々の変性、例えばホスホリ ボース骨格へのホスホロチオエート結合の組み込み等により変性された核酸を包 含する。このような核酸は、また該膜−関連ポリペプチドをコードするDNAの アンチセンス配列を含んでおり、今や周知となっているアンチセンス技術がかか る膜−関連ポリペプチドの発現を変調するのに利用できる。
本発明の幾つかの局面においては、該マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチド 全体またはその一部をコードする核酸配列をワクチンとして利用する。
このように使用する場合、該核酸は一般的に「発現可能な核酸」であって、これ は全ての必要な発現調節配列を含んでいて、選択された宿主系内の核酸の転写並 びに翻訳を制御する。幾つかのワクチンの態様において、該DNAは該膜−関連 ポリペプチドおよび[免疫原性ポリペプチド」の経膣ドメインの少なくとも1つ において、キメラポリペプチドをコードする。この経膣ドメインCよ、弱毒生ワ クチン等の特定の宿主生物の表面上に、該免疫原性ポリペプチドを発現するの( こ111用される。該膜−関連ポリペプチドが1を越える縁膜領域を含む場合、 該縁膜領域の1以上を免疫原性ポリペプチドと共に使用できる。かくして、例え ば第5図に示したような79kDイオン−移動性ATPアーゼは少なくとも3個 の細胞外ドメインを有し、該ドメインには、組み換えDNA技術を含む周知の方 法によって、免疫原性ポリペプチドを組み込むことができる。■を越える縁膜領 域を、免疫原性ポリペプチドを発現するのに利用することが好ましいが、当業者 は容易にこのような膜−関連ポリペプチドの長さを変えて、免疫応答を最小化し 、あるいはこのような用途に使用する膜−関連ポリペプチドの量を最小化するこ とができる。
本明細書で使用する用語[免疫原性ポリペプチド」とは、ワクチンまたは診断用 途において潜在的に利用可能である任意のポリペプチド全体またはその一部を含 む。かくして、該免疫原性ポリペプチドは、非相同性免疫原、即ち非−マイコバ クテリア源、例えばサルモネラ(Salmonel Ia)またはシゲラ(Sh igel Ia)由来の免疫原、あるいは該膜−関連ポリペプチドを誘導したも のとは異なるマイコlくクチかの例においては、相同性免疫原を使用できる。例 えば、本明細書の第5図に示された細胞外ドメインの各々を、通常縁膜ドメイン を含む膜−関連ポリペプチド由来の該ドメインの1以上と組み合わせ、かつ表示 することができる。あるいはまた、該細胞間ドメインを、同一の分子由来の適当 な縁膜領域を利用して、細胞外的に発現することもてきる。
別のワクチンの態様においては、該膜−関連ポリペプチドをコードするDNAで はなく、寧ろマイコバクテリアの該膜−関連ポリペプチドの全体またはその一部 を、ワクチンの一部として使用する。このようなタンパク質性のワクチンは、周 知のアジュバントと共に処方され、かつ当業者には公知の十分に確立されたプロ トコールに従って投与される。
更に他の態様においては、本発明の該膜−関連ポリペプチドをコードする核酸を 、感染性のマイコバクテリアに含まれる野性型の遺伝子とのノゾブリダイゼーノ ヨンに基つく、感染の検出用の診断剤として使用できる。このような検出は、適 当な診断用サンプルから抽出されたDNAの直接的なハイブリダイゼーション、 または本発明の該膜−関連ポリペプチドをコードする該核酸のヌクレオチド配列 を使用して増幅を誘発した、PCR増幅を含む。PCR増幅を保存領域内で開始 する場合、診断サンプル中のマイコバクテリアの存在を判定できる。この診断ア ッセイに対して特異的な種である、非−保存領域内で該増幅を開始する場合には 、感染を引き起こす特定のマイコバクテリアが決定される。
更に、本発明の膜−関連ポリペプチドは、また潜在的にマイコバクテリアによっ て感染された患者の血清中の抗体の存在を検出するのに利用できる。このような 検出系は、ラジオイムノアッセイおよび当業者には周知のその種々の変法を含む 。更に、本発明の膜−関連ポリペプチドは、生物学的サンプル中の細胞媒介免疫 応答の存在を検出するのに利用することもできる。このようなアッセイ系も、当 業者には周知であり、一般に該膜−関連ポリペプチドの刺激に応答したT細胞の 、準−集団のクローン増殖を包含する。このような使用に際して、患者の体液性 および/または細胞−媒介性応答が測定され、かつ該疾患に罹患中ずっと監視に より単離されている。これら4種の組み換えクローンの制限サイトマツプは、マ イコバクテリアの5種の免疫優性抗原のものとは異なっており(ヤング(You 口l)、その結果これらのクローン化タンパク抗原が新規であることを示してい る。
この組み換えDNAクローンの一つは、ウェスターンプロット分析によって測定 された見掛けの分子量90kDを有する免疫反応性タンパク質をコードした。こ のクローンの挿入DNAの完全なヌクレオチド配列が決定された。このクローン はマイコバクテリアプロモータおよび推定された分子量79kDを有する761 アミノ酸のタンパク質をコードするモノシストロン性ORFをもっことが分かっ ている。この79kDのタンパク質はS、フェカリス(faecalis) ( ゾリオッッ(Solioz)等、 J、 Biol、 Che−移動性ATPア ーゼと高い相同性を有しており、従ってBCGの推定に+ATPアーゼまたはイ オン−移動mTPアーゼを表す。コンピュータアルゴリズムを利用して、このイ オン−移動性ATPアーゼが膜タンパクであると判定した。これは、ヒトにて、 新規なりCG免疫原を得ることができ、これは結核および他のマイコバクテリに 感染した個体につき、患者をスクリーニングするための、高度に特異的な血清学 的テストの開発、該疾患に対するワクチンの開発、並びに感染した個体の治療の 有効性の評価において利用できる。
更に、pMBB51A挿入DNAのヌクレオチド配列に基いて、適当なオリゴヌ クレオチドブライマーを、鋳型としてにボビスBCGまたはにチューバークロー シスH37RvDN^を使用した、PCR増幅のために利用できる。このような PCR増幅スキームは、従って与えられたサンプル中のマイコバクテリアDNA の検出のために有用であり得る。更に、該プライマーの設計の賢明な選択により 、このような増幅手順は、マイコバクテリアのDNAの分類学上の分類に適合さ せることが可能である。
例えば、該ATP−結合サイト等の強く保存された領域を側部に配置するプライ マーを使用することにより、PCR増幅が全てのマイコバクテリア種に対して一 般的となり、一方で非−保存領域由来のプライマーを使用することにより、増幅 を種物異的なものとすることができる。
kボビスBCGのゲノムDNAの組み換えDNAライブラリーを、抗生物質マー カー(アンピンリンおよびテトラサイクリン)および数個の固有クローニングサ イトと共に、高いコピー数のプラスミドベクターであるpBR322を使用して 構築した。
kボビスBCG細胞は対数増殖期後期の培養物から収穫し、かつ高分子量DNA を、アイゼンナッハ(Eisenach)等、 J、 Mo1. Riot、、  1986.179.1)p、 125−142の方法を幾分改良した方法によ って単離した。BCG DNAはBamHlで完全に消化し、これらフラグメン トの、pBR322の該BamH+サイトへのショットガンクローニングを実施 した。このゲノムライブラリーを1三W菌株D)IIに形質転換し、組み換え体 をアンピシリン耐性かつテトラサイクリン感受性を基に計数した。この研究の目 的は広いサイズ範囲の制限フラグメントを、該ライブラリーを任意の特定のサイ ズ範囲のDNAフラグメントに制限しないように、発生させることであった。ま たこのクローニング法により、マイコバクテリア抗原の発現につき選択された任 意の組み換え体が、pBR322のTetプロモータではなく、寧ろマイコバク テリアプロモータからの発現を誘発するはずであることを、かなりの程度まで確 実にした。
このようにして構築した該BCGライブラリーはBCG由来の2051クローン を含んでいた。同様な方法で、随チューバークローシスH37Rv DNAのゲ ノムライブラリーを構築し、1100のクローンが得られた。
このBCG DNAインサートのサイズは0.9〜9.5kbの範囲内であった 。pBR322内に挿入された該マイコバクテリアDNAフラグメントの平均サ イズは、約4kbであると見積もられた。BCGの該ゲノムサイズを4.5X1 0’kbであるとすると(ブラッートサイズをもつ約toooのクローンが、該 微生物の全ゲノムを包括的に表している。
マイコバクテリア抗原を発現する組み換え体を同定するために、適当な抗−血清 で組み換えコロニーをスクリーニングするためのコロニー免疫スクリーニングア ッセイ(CIA)を確立した。進行中の肺結核であると新たに診断された20名 の患者から得た血清を、免疫スクリーニングで使用するためにプールした。該患 者の何れも、この研究前に結核治療を受けておらず、カリその痰は全ての場合に おい去し、かくして該免疫スクリーニング中のシグナル/ノイズ比を改善した。
個々の組み換えコロニーをニトロセルロース膜上で一夜成長させ、免疫スクリー ニングを幾分改良を加えた上記の方法に従って実施した。これらのコロニーをク ロロホルム蒸気で溶解して、クローン化マイコバクテリア抗原を放出させ、ニト ロセルロース紙上に固定化した。これらの固定化された抗原は、TB血清と反応 し、該抗体の結合はホースラディツシュペルオキシダーゼ−プロティンAを使用 した標準的手順によって顕在化させた。この組み換えクローンを使用して得たシ グナルを、負のコントロールとして機能する、pBR322ベクターのみを含む E、コリの場合に得られたシグナルと比較して、該シグナル/ノイズ比を評価し た。更に、該組み換えクローンの免疫反応性が抗−マイコバクテリア抗体による ものか、あるいは正常な血清成分との反応によるものかを確認するために、選択 された組み換え体についてもう一つのCIAを、TB血清および正常ヒト血清N 1(S (ごれらはTB血清について以前に記載したものと類似の方法で、L三 グに吸収させた)を使用して実施した。選択的にTO血清と反応し、かっNH3 とは反応しないクローンのみが、疑いもなくマイコバクテリア抗原の存在を示唆 するものであると考えた。この免疫スクリーニング法を使用して、マイコバクテ リア抗原を発現することのできる、マイコバクテリアDNAインサートをもつ組 み換えコロニーを同定する方法を以下に記載する。
−ニングの結果を示す図である。これらコロニーは一夜ニトロセルロース紙上で 成長させ、溶解して該クローン化マイコバクテリア抗原を放出させ、該抗体と反 応させた。マイコバクテリア抗原の存在は、該組み換えクローン内の定性的シグ ナルによって示され、該シグナルは、pBR322ベクターのみを含むコロニー からなる負のコントロール中には存在しない。同様なアッセイを、正常なヒト血 清を使用して繰り返し、該クローン化マイコバクテリア抗原の特異性を確認した 。リスクリーニングされ、BCG起源の14クローン(パネルA)およびH37 Rv起源の2クローン(パネルB)が明確な強いシグナルを示し、このことはこ れらのクローンが免疫反応性をもつことを示している(第1図)。これら全ての クローンを、N1(Sとの反応性についてもテストした。しかしながら、NH3 に対して僅かな反応性を示した3種のクローンを除き、何れのクローンもNH3 に対する反応性を示さなかった。このことは、これらが選択的にTO血清と反応 するマイコバクテリア抗原を発現したことを示している。かくして、この手順は マイコバクテリア抗原をコードする組み換えクローンのゆるぎない同定をもたら した。この方法を、プラスミドまたはコスミドベクター中で調製された、マイコ バクテリア遺伝子バンクに一般的に適用して、少なくともイムノアッセイによる 検出限界まで、LIIJ中で発現される遺伝子を同定できる。
C0免疫反応性のにボビスBCG DNA組み換え体の制限マツピングTB血清 を使用して単離された免疫反応性のBCG組み換えDNAクローンの4つのイン サートDNAを、制限エンドヌクレアーゼによりマツピングした。第2図のパネ ルBは、4つの組み換え体内のクローン化BCG DNAについて導いた、ゲノ ムDNA制限サイトマツプを示し、ここでAはSal I 、BはBaIIIH I EはEco R1,GはBgl II、KはKpn I 、 PはPvu  l 、 SはSac I 、 XはXho lを表す。次いで、これらの制限サ イトマツプを、隨チューバークローシス/IILボビスBCG(ヤング(You ng)等、 Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、、  1985.82. pp、 2583−2587; /”刄\ン (l(usson)等、 Proc、 Natl、 Acad、Sci、 U、 S、A、、 1987.84. pp、 1679−168R; シニ ック(Shinnick)等、 Infect、 Innun、、 1987. 55.7:1718−1721)の5つの免疫優性抗原について前に作成したマ ツプと比較した(第2図、パネルA)。パネルAおよびBに示された制限サイト マツプは同一の縮尺で描かれているので、これら2者の間の差異は明らかである 。免疫反応性BCG組み換えクローンの制限サイトマツプと、隨チューバークロ ーシス/!1ボビスBCGの以前に特徴付けされた免疫優性抗原のマツプとの間 には、何等類似性をもつ領域が見られない。従って、これら4つの組み換え体中 の該クローン化BCG DNAインサートは新規であると結論付けることができ る。
該4つの免疫反応性BCGクローンの一つであるpMBB51Aは、TB血清並 びにウサギ中に生じた抗−H37Rvポリクローナル抗血清を使用したウェスタ ンプロット分析において、Mr90kDのタンパクの存在を明らかにした(第3 図)。幾つかの抗−マイコバクテリアモノクローナル抗体(TB23、TB71 . TB72、TB68、TB78.エンゲルス(Engers)、Infec t、lamun、、 1985.4B、 pp、 603−605)または正常 なヒト血清を使用したpMBB51Aの同様なウェスタンプロット分析は、この 90kDの免疫反応性タンパクの存在を明らかにしなかった。このことは、pM BB51AがBCG抗原をコードし、該抗原が以前にBCG中で同定されたもの とは異なり、結果として該抗原は新規なものであることを示している。
B、pMBB51Aのヌクレオチド配列の決定この新規なりCG抗原を更に特徴 付けするために、pMBB51A DNAインサートをヌクレオチド配列決定に かけた。pMBB51A内に含まれるBamHI−BamHIインサートを、付 随的な制限酵素開裂サイトにつきマツピングした。これは、この配列内に少なく とも1個のPstlサイトと3個のSal lサイトが存在することが決定され た。Sal l 、 Banll11およびSal I SBamHlおよびP stl、並びにPst Iおよび5a11の単一および二重の消化により得られ たオーバーラツプフラグメントを、DNA配列分析の準備として、M13+np 18およびMI3mp19ベクター内でサブクローニングした。次いで、DNA 配列決定を、市販品として入手可能なキット、例えばファルマーシア(Phar macia)から入手したシーケナーゼ(Sequenase)装置および甘装 置を使用して実施した。決定された配列から導かれたオリゴヌクレオチドを合成 し、これをプライマーとして使用して、より大きなインサートの配列を完成させ た。この配列決定中に幾つかの圧縮領域に遭遇したが、これらは該配列決定反応 においてdlTPを使用し、かつ反応条件を変更することによって解決された。
該plJBB51AインサートDNAの完全なヌクレオチド配列を、両ストラン ドのdGTPおよびdlTPを使用した配列決定により決定した。このpMBB 51AインサートのDNA配列は、GC含有率67.1%をもち、長さが3.2 5kbであることが判定され、また第4図に示されている。
クローン化pMBB51Aの該3.25kbのDNA配列の決定(第4図)は、 該90k DBCG抗原のアミノ酸配列の推定を可能とした。第4図において、 ヌクレオチドは該pMBB51AインサートのDNAの左端から番号付けされて いる。
3つの全ての読み取り枠における可能なORFについてのpMBB51Aインサ ートDNA配列の研究は、一方のストランドに761個のアミノ酸をもつポリペ プチドをコードする2286bpの最長のORFの存在を明らかにした。他方の ストランドは、349個のアミノ酸をもつポリペプチドをコードすることのでき る1047bpのより小さなURFを有することが分かった。761個のアミノ 酸をもつ長いタンパクをコードする該最長のORFは、ウェスタンプロットに見 られる、見掛けの分子量90kDの該免疫反応性BCGタンパクに最も近い、7 9kDの推定された分子量に対応した。このタンパクの推定されたアミノ酸配列 は第4図のヌクレオチド配列の下方に与えられている。
pMBB51AインサートDNA上のこのORFの位置は、何れかの側に存在す る、いかなる意味のあるORFをももたないフランキングDNA配列の長いスト レッチが存在するようなものである。これは、該pBR322Tet遺伝子プロ モータからのこのORFの発現を阻止し、またその代わりに、このORFはpM BB51A内のそれ自体のブロモを示唆した。
該ORFの直ぐ上流側の、E、コリの−35、−10およびンヤインーダルガル ノ配列と厳密に適合する調節配列(ローゼンバーグ(Rosenberg)等、  Ann吐Rev、 Geneは全く十分に保存されている。配列決定された他 のマイコバクテリアプロモータ(ゾール(Dale)等、 Mo1ecular  Biology of the Mycobacteria、 Chap、  8. ppA 17 3−198 (1990))は、上記3つの領域−35、−10およびSD全て において該堕三茫のコンセンサス配列とは異なっているが、pMBB51A D NA調節エレメントは−35およびSD配列エレメントにおいて1三竺と最大の 配列同一性の程度を示すが、各エレメントにおける単一の不一致およびプリブナ ウ配列における配列同−性約50%をもつ。上記特徴の全ては、明らかに該領域 がpMBB51A内に含まれるマイコノくクチリア遺伝子のプロモータ領域であ ることを示した。このBCGプロモータ配列と、的な活性を説明している。この ORF中の翻訳開始コドンは位置508におけるATGであり、一方で単一の翻 訳終止コドンTG^は位置2790に同定された。ステムおよびループ配座を形 成し得る強力な転写終止構造がこのORFの3°領域内に同定された。かくして 、このpMBB51A ORFは、オペロンではなく寧ろモノシストロン性遺伝 子を表した。MBB51Ai貴伝子の該プロモータ領域は、E、 ) IJ並び にマイコノくクチリア中での遺伝子発現を可能とする。このプロモータ配列は堕 三迭内でのマイコバクテリア遺伝子を発現させるのに有用である。更に、このプ ロモータ配列はマイコバクテリア中での相同性および/または非相同性遺伝子を 発現させるのに利用することも可能であり、従ってマイコバクテリア中に遺伝子 発現系を発生させるためのキーエレメントを与える。
該MBB51Aタンパクの可能な生物学的機能に関する情報を導き出すために、 円Rプロティンデータベースリリース(PIRProtein Databas e Re1ease) 20(第1表)およびジーヌバンクヌクレイックアシッ ドデータベース(Genebank Nucleic Ac1dDatabas e) (第1I表)中の入手可能な配列に対する相同性につき、す・ツブマン& ビアーソン(Lipman and Pearson)、 Proc、 Nat l、 Acad、 Sci、 LISA、1988.85.@p。
2に記載のファストA(Fast A)プログラム一式を利用して探究するのに 、このタンパクのアミノ酸配列を使用した。このM8B51Aタンパクの配列は 、ノくクチリアから哺乳動物に至る異なる生物由来の一群のイオン−移動性AT Pアーゼに対して相同性を示した。クツプル(ktuple) 2による研究か らの最良のスコア13が、第1表の上部パネル内に示され、またクツプルlによ る研究から得た最良のスコア10が下方のパネルに示されている。各場合におい て、MBB51Aタンパクは、S、フェカリス(faecalis) (ソリオ ッツ(Solioz)等、 1987)に対して、K゛輸送ATPアーゼに対し て31.9%の同一性をもつ593アミノ酸の重なりにおいて最大の相同性(7 5,9%について観測された(同一性24.2%をもつ397アミノ酸の重なり における相同性68.8%)。より低い程度の相同性も、異なる生物由来のH+  、Ca+4およびNa” −ATPアーゼについて観測された。かくして、相 同性研究の結果は、MBB51Aタンパクが隨ボビスBCGのイオン−移動性A TPアーゼであり、かつ他のバクテリア性イオン−移動性ATPアーゼと密接に 関連していることを示した。これが、マイコバクテリア中のかかるATPアーゼ のクローニングおよび同定に関する最初の報告である。
このBCGのイオン−移動性ATPアーゼは、他のイオン−移動性ATPアーゼ との相同性を示し、その重なり領域はS、フェカリスの場合の593アミノ酸か ら、屋上4パ= (L、donovani) (メアド(Meade)等、 M o1. Ce1l Biol、、 1987.7. pp、 3937−394 6)の場合の82アミノ酸までのサイズ範囲に渡るが、配列同一性または保存領 域の殆どは該MBB51AタンパクのC−末端側半分に局在していた。更に、M BB51AタンパクのC−末端側半分におけるアミノ酸30個をもつ領域が、こ れらATPアーゼの殆どを与えられており、結果としてこのことは該領域の機能 的な重要性を示唆している。S、フェカリスおよびE、コリのに’ ATPアー ゼとMBB51Aタンパクとの細部に渡る整合性も、数個の残基がこれら3種の ATPアーゼ間で保存されており、バクテリアからヒトまでの全てのATPアー ゼにおいて不変であるものを含む。
座 簡単な定義 初期スコア 最適値 >A29576 カリウム輸送ATPアーゼ、ストレプトコッカス 547 7 92>PWECBK カリウム輸送ATP 7−ゼ、β−鎖−E、コリ 314  270>A25939 プロトン輸送ATPアーゼーアカパンカビ 168  186>A25823 プロトン輸送ATPアーゼー酵母 166 184>P WRBFCカルシウム輸送ATPアーゼーファストトウィッチ152 158骨 格(fast twitch 5kele)>PWRBSCカルシウム輸送AT Pアーゼースロートウィッチ 135 157骨格(slow twitch  5kele)>A25344 カリウム輸送ATPアーゼ、ラット 78 15 5>RDEBHA 水銀リダクターゼ、フレキスナー赤痢菌 99 142>R DPSHA 水銀リダクターゼ(トランスポゾンTn501) 74 124> RGPSHA 水銀リダクターゼ、オペロン調節P 79 109>A2463 9 ナトリウム/カリウム輸送ATPアーゼ α 9282>A24414 ナ トリウム/カリウム輸送ATPアーゼ α 9282>B24862 ナトリウ ム/カリウム輸送ATP7−ゼ β 8382該円Rプロティンデータベース( 9124配列中に2378611残基)をファスタ(FASTA)プログラムに 従って走査した。元の初期スコアの平均は27.2であり、標準偏差は6.9で あった。75.6を越える初期スコアの平均を越える標準偏差は、通常の生物学 的な相関性を示す有意なレベルである6である。最適値は、一般的に該配列内に ギャップを導入することにより、関連タンパクの該初期スコアを改善するであろ う。相関をもたない配列は、通常最適化によってそのスコアは改善されない。
>A29576 カリウム輸送ATPアーゼ、ストレプトコッカス 744 7 92>PficBK カリウム輸UTP 7−ゼ、β−鎖−E、コリ 386  270>A25939 プロトン輸辺計アーゼーアカパンカビ 310 186 >A25823 プロトン輸送^πアーゼー酵母(サツカロミセス’) 317  184>824639 +トリウム/カリウム輸送ATP 7−ゼ (lc+  158 163>A24639 ナトリウム/カリウム輸送ATPアーゼ a ch 175 160>C24639ナトリウム/カリウム輸送ATPアーゼ  α(I+ 192 159>PIIRBFCカル’、y ラム輸送ATP 7− ゼー777、トドウィッチ24o158骨格(fast twitch 5ke le)>PWSHNA ナトリウム/カリウム輸送ATP 7−ゼ α骨格 2 14 158>A24414 ナトリウム/カリウム輸送ATPアーゼ α鎖  214 158第1I表:ジーヌバンク核酸配列データベースに対するMBB5 1^アミノ酸配列の相同性研究の結果 クツプル:2 座 簡単な定義 初期スコア 最適値 >5TRATPK s、 7 xカリX、 K ” ATP 7−ゼ9完全cd s、 537 800>EC0KDPABCE、コリkdpABCオペo ン( Kdp−ATP7−ゼをコード> 314 270>YSPPIMIA S、ポ ンプ(pombe) H” ATPアーゼ、完全cds、135 188>NE UATPASE アカパンカビ原形質膜ATPアーゼ、完全 133 186> NEUATPPM アカパンカビ原形質膜H” ATPアーゼ 131 186 >YSCPMAI 原形質膜ATP7−ゼに対する酵母PMAI 166 18 4>A17889 第2図、L、ドノバ:ATP 7−ゼ(7)Nおよび 16 6 170>MI2898 兎ファストトウィッチ骨格筋Ca′+ATPase  140 158>RABATPAC兎Ca十Mg依存性Ca”ATPase  mRNA、 co 142 157>NRIMERプラスミドNRI水銀リダク ターゼ(mer)オペoン100 143、>5TRATPK S、フェカリス 、 K ’ ATPアーゼ、完全cds、 744 800>5YNCATPS B ンアノバクテリウムシネココッカス(Cyano−379422bacte rium 5ynechococcus)6301 DNA for AT>[ IC0KDPABCE、コリkdpABcオペロン(Kdp−ATPアーゼをコ ード) 379 270>YSr’PMAIA S、ポンプ1ビATPアーゼ遺 伝子、完全cds、 275 188>NEUATPASE T 力/ < : / 7’Jビ原形質膜ATP 7−ゼ遺伝子、完全 311 186>NEUA TPPM アカパンカビ原形質膜11 ’ ATPアーゼ 302 186>Y SCPMAI 原形質膜ATPアーゼに対する酵母PMAI遺伝子 317 1 84>JO4004L、ドノバニカチオン輸但TP322 170>A1788 9 第2図、L、ドノバニのヌクレオチド配列 306 170>RATATP A2 ラットNa+、に+^Wアーゼα(+)イソ型 158 163接触型 町ヨy−のKdpBタンパクおよび多分S、フェカリスK(^πアーゼは、ホス ホリル化およびデホスホリル化種間の酵素の環式転位を伴う、アスパルチルホス フェート中間体を形成することが知られているEIE2−ATPアーゼの構成員 である。他のATPアーゼとの類推から、該ホスホリル化Asp残基(D)(フ ァースト(Furst) 、 J、 Bi。
+、 CheIL、 19B5.260. pp、 5O−52)は、MBB5 1A ATPアーゼに内の位置443において同定された。この残基は、バクテ リア乃至ヒト由来のATPアーゼに内に保存されているペンタペプチド配列DK TGTの第一の残基であり、かつ触媒サイトの必須のエレメントを形成するはず である。同様に、MBB51A ATPアーゼの位置400におけるプロリン( P)は他のATPアーゼ中の不変のアミノ酸であることが分かつており、膜の覆 うドメイン内に位置しているものと予想される。このような膜埋設プロリン残基 は、輸送チャンネルの調節のために必要とされる、可逆的配座変化のために要求 されるものと推定されている(ブランドル(Brandl)等、 Proc、  NATL。
Acad、 Sci、 U、S、ん、 19B6.83. pp、 917−9 21)。更に、他のイオン−移動性庸アーゼにおいて機能的に重要であると考え られている他の配列モチーフも、繭8B51A ATPアーゼ内に保存されてい ることが分かった。これらは位置521におけるG11(G) (ファーレイ& ファーラー(Farley and Falter)、 J、 Biol、 C hem、、1985゜該MBB51A ATPアーゼは膜−関連ATPアーゼに 対して相同性であるので、MB851Aタンパク中の該膜関連へリックスの特徴 付けはコンピュータアルゴリズムによつて実施した。ハイドロパン−プロフィー ル(hydropathy profile) (ラオ(Rao)等。
BiocheILBiophy、 Acta、、 1986.869. pp、  197−214)を利用して、該MBB51Aタンパク内の7つの軽層ドメイ ンを同定し、以下の第1II表および第5図に示した。
軽層ドメインの平均サイズは約21残基である。というのは、21残基がほぼ脂 質二重層(32人)の非−極性位置の厚みに等しいα−へリックスに巻かれるか らである。しかしながら、軽層ドメインのこのサイズは、与えられた膜−関連タ ンパクの機能性によって決定した場合には、数個のアミノ酸の範囲内で幅をもつ 。MBB5IAタンパク中に同定された該軽層ドメインのサイズは20〜37残 基の範囲にある。
最初の6個の軽層ドメインは、バイトロバジ−プロフィールおよび疎水性モーメ ントのプロット両者によって示されるように、−回だけ該層に架かる。7番目の 軽層ドメインは該層を2度横切る。これらの特徴は、位置400における膜埋設 プロリン(p)と共に、イオン−移動性ATPアーゼのチャンネル輸送機能に一 致し、これらタンパクの配座における可逆的変化を包含する。このような軽層ド メインは、更にこの分子の細胞内および細胞外ドメインをも画成する。第5図参 照。
第111表 第5図の軽層ドメイン アイゼンバーブ法 ラオ&アーゴス法MBB51A A TPアーゼはそのN−末端に154個の余分のアミノ酸を有する(S、フエ力は 、これら2つのタンパク間の、広いドメイン構造の強い発展的な保存の明確な証 拠となり、これら2つのタンパクが同様な三次元構造の構成をもつ可能性を高め る。
バイトロバジ−プロフィールおよび二次構造予測に基づき、該MBB51A A TPアーゼの模式的モデルを第5図に示した。このモデルは、膜を一回横切る少 なくとも7つの軽層ドメインを含み、これらは第5図に、各アミノ酸の位置と共 に示されている。このモデルは、更に該MBB51Aタンパクの細胞外および細 胞内ドメインを画成する。他のイオン−移動性ATPアーゼにおいて機能的に重 要であることが示されており、かつ該MBB51Aタンパク中にも保存されてい る残基の多くも、図示されている。勿論、位置400におけるプロリン(P)は 膜埋設性であり、一方で位置443におけるアスパラギン酸(D)、位置521 におけるグリシン(G)および位置646におけるアラニン(A)は細胞質に面 している。
MBB51Aイオン−移動性ATPアーゼをコードする遺伝子が、ビルレント菌 株14%性、非−病原性のマイコバクテリアにおいても存在するか否かを判定す るために、上記種由来のゲノムDNAとのサザーンブロットハイプリダイゼーシ ョンを、プローブとしてpMBB51A由来のBCGインサートDNAを使用し て実施した。第6図に示した如く、このpMBB51AインサートDNAとハイ ブリッド形成可能なりNAも、(そ’/ XH37Rv同族体が、kボビスBC G DNAに見られるように、類似の遺伝子的構成をもち、3.25kbのBa 5II(+フラグメント上に存在することを示した。
化学的、免疫学的、診断学上および治療上の問題を処理することを可能とする。
このような血清学的テストは高度に特異的である。というのは、上に記載し、か 法によって決定される抗原決定基を使用するからである。このような血清学的テ ストは、結核の初期の診断に対して有用であり、かくして初期治療並びに該疾患 の感染者から他の人々への伝播を制限することが可能となる。
結核に対する耐性は、細胞媒介免疫によって与えられる。本明細書で同定した該 抗原は、更に該抗原のどのセグメントカ曳チューバークローシス特異的T−細胞 によって認識されるかを決定するのに利用することができる。ヘルt (−7− 細胞によって認識されるペプチド混合物は、患者並びにその接触者の免疫学的状 態を評価するのに使用する特異的皮膚テスト抗原を与える。このようなペプチド の混合物は、また候補ワクチンの免疫学的有効性を迅速に評価するのに有用であ る。その上、隨チューバークローシス特異的T−細胞によって認識されたペプチ ドは、該疾患に対するワクチンの成分となり得る。
pMBB51A DNAインサートの完全なヌクレオチド配列の知見は、マイコ ノくクチリアゲノムDNAフラグメントのPCR増幅用の適当なプライマーを設 計するのに利用できる、配列情報の豊富な源を与える。BCGの該イオンー移動 性ATPアーゼは、全てのマイコバクテリア種について同一であると予想される (例えば、ATP結合サイトに関して)、シっかりと保存された配列の領域およ び異なるマイコノ(クチリア種においては異なっている、(例えば、N−末端領 域に関する)配列多様化領域をもつ。この知見によれば、プライマーを該保存領 域または該多様化領域の何れかに基いて設計して、与えられたサンプル中で、該 タープ・ットDNAがマイコノくクチリア由来であるか、非−マイコバクテリア 由来であるかを同定することができ、またマイコバクテリアDNAの場合には、 該DNAがどのマイコバクテリア種に属するかを同定できる。
このような増幅スキームは、高感度カリ高度に特異的なPCR増幅に基く、マイ コバクテリアの診断法を開発するのに有用である。該3.25kbのpMBB5 ]A DNAインサートかにチューバークローシスH37Rvおよび間、ボビス BCG中に存在し、かつ無毒性のにバラカニおよび隨スメグマチス(これら種間 の生物学的差異の他の局面に関連をもつ)中には存在しないという観測は、ビル レンス、成長特性および代謝に現れる。
組み換えワクチンも、本発明の膜−関連ポリペプチド全体またはその一部をコー ドするDNAを、適当なワクチンビークルに組み込むことにより構成し得る。例 えば、79kDKボビスBCGタンパクまたは該タンパクの一部をコードするD NA全体または、その一部を、該DNAを発現し慢るワクチンビークルに組み込 むことが!きる。このようなワクチンビークルはワクシニアウィルス等のウィル ス、またはマイコバクテリア、サルモネラ、ビブリオ、バチル灸、エルシニア、 ボルデテラ等のバクテリアであり得、これらを投与した個体に対して長時間に渡 、り免疫性を付与することのできるワクチンを生成する。
該79kDBCGイオンー移動性ATPアーゼの特別な特徴は、このものが膜− 結合抗原である点にある。従って、対象とする抗原エピトープ(B−細胞エピト ープまたはT−細胞エピトープ)をコードする外来DNAと、該遺伝子またはそ の一部とを、免疫原として使用される該外来エピトープを発生するように、結合 するのに該ATPアーゼを使用できる。このような結合は、MBB51Aタンパ クの細胞外または細胞内ドメインに、あるいはこれら両型のドメインの組み合わ せに組み込むことができる。MBB51A DNAへの免疫原性外来エピトープ の組み込みは、当業者には公知の櫟準的組み換えDNA法によって達成される。
これら方法の幾つかは、固有の制限サイト、インビトロ変移誘発および/または PCR−関連法の利用を含む。このような便利な方法の一つは外来遺伝子が挿入 された該MB851A DNA中の位置1090における固有のNdelサイト の使用を包含する。細胞表面上でのエピトープのグラフト化は該バクテリア細胞 上に十分に露出した該エピトープによる迅速な抗体応答を誘発し、これは順にB 細胞の直接的活性化に導く。更に、エピトープの細胞内局在化はB細胞記憶およ び有利なT細胞応答を誘発する。種々の病原体に対する免疫応答に関与すること が知られている興味あるエピトープの例は、E、コ曝几Tトキシン、脚および口 腔疾患ウィルス、HIV 、コレラトキシン等由来のエピトープを包含する。
かくして、該79kD抗原は種々の病原体に対する組み換えワクチンを設計する 上で有用である。かかるワクチンは、マイコバクテリアの該79kD膜一関連タ ンパク全体またはその一部を発現し得る組み換えワクチンビークルを含み、該バ クテリア中には細胞膜の外表面および/またはその内側に外来エピトープが発現 されるように、該外来エピトープが組み込まれており、かくして該外来エピトー プは免疫原性とされる。この目的で使用する該ワクチンビークルは、例えばBC Gに対しては培養可能なマイコバクテリアであり得る。これら用途において、該 BCGイオンー移動ITPアーゼは、マイコバクテリアのシャトルベクター上に 生じ、あるいはまた該免疫原性ポリペプチドの抗原性エピトープをコードする外 来DNAは、該イオンー移動’ebTPアーゼ遺伝子中への相同組み込みまたは ランダム組み込みを介して、該マイコバクテリアゲノムに挿入することができる 。このような方法は、対象とする細胞質の表面上および/またはその内部に抗原 性配列を発現できる安定な組み換えマイコバクテリア菌株を生成し、これは例え ば種々の感染性病原体に対する予防を可能とする。組み換え抗原の該細胞壁への 攻撃は、マイコバクテリア細胞壁の高い免疫原性のためばかりが、Hff血清反 応陽性の高い罹患率をもつ集団への生ワクチンの導入との関連から魅力あるもの である。また、該MB851Aタンパクに基いて、生ではない、免疫原性組み換 え細胞表面サブユニットワクチンも、該生ワクチンの有用な代替品を開発するこ とを可能とする。更に、他のバクテリア、ウィルスまたは原生動物ワクチンビー クルを、かがる組み換えワクチンを生成するように形質転換できた。強力なワク チンビークルの例はワクシニアウィルス、ポックスウィルス、サルモネラ、エル シニア、ビブリオ、ボルデテラ、バチルス等を包含する。
更に、このような方法を利用して、異なる病原体の多数の予防性エピトープ/抗 原の同時の発現を可能とする多価組み換えワクチンも設計できた。
笠年惣 当業者は、日常的な実験程度のものを利用して、本明細書に具体的に記載された 特定の物質並びに成分に対する多くの等価物を認識し、もしくは確認できるであ ろう。かかる等価物は以下の請求の範囲内に含まれることを意図している。
配列表 (1)一般的情報 (D 出願人:マンシ、アニル(Munshi、 Anil);カブール、アル カーナ(Kapoor、 Archana)(ii) 発明の名称:マイコバク テリアの膜−関連免疫原(iii)配列数:2 (iv) 通信用住所 (A)宛名人:リチャードF、)レカルチン(Richard F、 Trec artin)(B)通り名=4エンパルカプロセンター、スート3400(C) 車名:サンフランシスコ (D)州名:カリフォルニア <B)国名:米国 (F)郵便番号: 94111 (V)コンピュータ読み取り形式 (A)媒体型:フロッピーディスク (B)コンピュータ: IBN PCコンバーチプル(C)演算装置: PC− DO3/MS−DOS(D)ソフトウエア:バテンチンリリース#1.O,バー ジョン#1.25(vi) 一般的出願データ (A)出願番号: PCT/US/93/(B)出願口+ 1993年、6月2 8日(C)分類: (viii)代理人情報 (^)名前:トレカルチンリチャードF。
(B)登録番号: 31.801 (C)照会事件番号: FP−57004/RFT(ix) 電信情報 (A)電話番号: (415) 781−1989(B)ファックス番号: ( 415) 39B−3249(2) SEQ ID NO: lに関する情報= (i)配列の諸特徴 (A)長さ: 3250 bp (B)型:核酸 (C)ストランド性ニー重鎮 (D)トポロジー:線形 (ii) 分子型:DNA(ゲノム) (ix) 特徴 (A)名称/キー: CD5 (B)位置:508・・・−・2790(xi) 配列の記載: SEQ 10  NO: IGGATCCCGCG GTCATCGATCGGGTCAAAC A CCGCCTCGACGGGTrCACGCTGGCGCCGCTGTCC ACCGCCGCGGGAGGTG GTGGCCGGCA GCCACGCA TCTACTACGGCA CCATCCTGACCGGTGACCAA TA CCTrCACT GCGAGCGCACCCGCAACCGG CTGCAC CACG AACTCGGCGf TATGGCCGTCGAAATGGAAG GCGGTGCGGT GGCG CAAATCTG印CGTCCT TCGATAπCCATGGCTGGTCA TTCGCGCGCTCTCCGATCT CGCCGGAGCCGATTCG GGGGπ石AC宵CAMTCGGmGTCGGCGAGGTGG CGGCC AGTTCGGCCCGCGTT CTGCTGCGCT TGCTGCαIT GTTGACGGCCTGTTGAAGACGACTATCCGCCGGTGC GTrCACCGCGTCAG GCGGCTrCGGTGAGGTGAGT  AAmGGTCA TrAACTTGGT CATGCCGCCG CCGAT GTrGA Gα;GAGGCCACAGGTCGGCCGGAAGTGA圓A GCCACG AπACG GCG GCCGTG ACCGGT G品Met  Thr Ala Ala Val Thr Gly GluCACCACGC G AGT GTG CAG CGG ATA CAA CTCAGA ATC AGCGGG ATG TCGHis His Ala Ser Val Gi n Arg lie Gin Leu Arg Ile Ser Gly Me t 5erTGCTCT GCG TGCGCCCACCGT GTG GAA  TCG ACCCTCAACAAG CTG CCGCys Ser Ala  Cys Ala 1(is Arg Vat Glu Ser Thr Le u Asn Lys Leu PrB GGG GTT CGG GCA GCT GTG MCTTCGGCACCC GG GTG GCA ACCATCGACGly Vat Arg Ala  Ala Vat Asn Phe Gly Thr Arg Vat Ala  Thr lie AspACCAGCGAG GCG GTCGACGCT G CCGCG CTG TGCCAG GCG GTCCGCCGCThr Se r Glu Ala Vat Asp Ala Ala Ala Leu Cy s Gln Ala Val Arg ArgGCG GGCTAT CAG  GCCGAT CTG TGCACG GAT GACGGT CGG AGC GCG AGTAla Gly Tyr Gin^la Asp Leu Cy s Thr Asp Asp Gly Arg Ser Ala 5erGAT  CCG GACGCCGACCAC[;CT CGA CAG CTG CT G ATCCGG CTA GCG ATCAsp Pro Asp Ala  Asp His Ala Arg Gln Leu Leu Ile Arg  Leu Ala 1leGCCGCCGTG CTG m GTG CCCGT G GCCGAT CTG TCG GTG ATG m GGGAla Al a Val Leu Phe Val Pro Vat Ala Asp Le u Ser Val Met Phe GlyGTCGTG CCT GCCA CG CGCTTCACCGGCTGG CAG TGG GTG CTA A GCGCGVal Val Pro Ala Thr Arg Phe Thr  Gly Trp Gin Trp Val Leu Ser AlaCTG  GCA CTG CCG GTCGTG ACCTGG GCG GCG TG G CCG m CACCGCGTT1、eu Ala Leu Pro Va l Vat Thr Trp Ala Ala Trp Pro Phe Hi s Arg VaP GCG ATG CGCMCGCCCGCCACCACGCCGCCTCCAT G GAG ACG CTA ATCAla Met^rg Asn Ala  Arg )lis His Ala Ala Ser Met Glu Thr  Leu 1ieTCG GTCGGT ATCACG GCCGCCACG  ATCTGG TCG CTG TACACCGTCTTCSer Val G ay lle Thr Ala Ala Thr lle Trp Ser L eu Tyr Thr Val PheGGCAAT CACTCG CCCA TCGAG CGCAGCGGCATA TGG CAG GCG CTG C TGGly Asn His Ser Pro lie Glu Arg Se r Gly lle Trp Gln Ala Leu LeuGGA AGC GAT GCT ATr TAT TrCGAG GTCGCG GCG GG T GTCACG GT(宵CGly Ser Asp Ala lie Ty r Phe Glu Val Ala Ala Gly Val Thr Va l PheGTG CTG GTG GGG CGG TAT TTCGAG  GCG CGCGCCMG TCG CAG GCG GGCVat Leu  Val Gly Arg Tyr Phe Glu Ala Arg Ala  Lys Ser Gln Ala GlyAGT GCG CTG AGA G CCTrG GCG GCG CTG AGCGCCMG GM GTA GC CGTCSer Ala Leu Arg Ala Leu Ala Ala  Leu Ser Ala Lys Glu Val Ala Va1CTG C TA CCG GAT GGG TCG GAG ATG GTCATCCCG  GCCGACGAA CTCAAALeu Leu Pro Asp Gly  Ser Glu Met val lie Pro Ala Asp Glu  Leu LysGM CAG CAG CGCTTCGTG GTG CGT  CCA GGG CAG ATA GTr GCCGCCGACGlu Gl n Gln Arg Phe Val Val Arg Pro Gly Gi n lle Val Ala Ala AspGGCCTCGCCGTCGAC GGG TCCGCT GCG GTCGACATG AGCGCG ATG  ACCGly Leu Ala Val Asp Gly Ser Ala A la Val Asp Met Ser Ala Met ThrGGCGAG  GCCAAA CCG ACCCGG GTG CGT CCG GGG G GG CAG GTCATCGGCGly Glu Ala Lys Pro  Thr Arg Val Arg Pro Gly Gly Gin Val  lie GlyGGCACCACA GTG CTT GACGGCCGG C TG ATCGTG GAG GCG GCCGCG GTGGly Thr  Thr Val Leu Asp Gly Arg Leu lie Val  Glu Ala Ala Ala Va1GGCGCCGACACCCAG ′ TTCGCCGGA ATG GTCCGCCTCGTr GAG CAA G CGGly Ala Asp Thr Gin Phe Ala Gly Me t Val Arg Leu Val Glu Gln AlaCAG GCG  CAA AAG GCCGACGCA CAG CGA CTA GCCGA CCGG ATCTCCTCGGln Ala Gln Lys Ala As p Ala Gln Arg Leu Ala Asp Arg lle Se r 5erGTG m GTT CCCGCT GTG TTG GTr AT CGCG GCA CTA ACCGCA GCCGGAVal Phe Va l Pro Ala Vat Leu Val lie Ala Ala Le u Thr Ala Ala Gly365 370 ’ 375 TGG CTA ATCGCCGGG GGA CAA CCCGACCGT  GCCGTCTCG GCCGCA CTCTrp Leu lie Ala  Gay Gly Gln Pro Asp Arg Ala Val Ser  Ala Ala LeuGCCGTG CTT GTCATCGCCTGCCC G TGT GCCCTG GGG CTG GCG ACT CCGAla  Val Leu Vat lie Ala Cys Pro Cys Ala  Leu Gly Leu Ala Thr Pr。
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CTA GGCTGCGGA ACCGTCGGT GGG CCA CAA  ATG ACCGCG CCG TCG TCCLeu Gly Cys Gl y Thr Val Gly Gly Pro Gin Met Thr Al a Pro Ser 5erGCG TGATGCGTTG TCGGGCAA CA CGATATCGGG CTCAGCGGCG ACCGCATCCG1 a GTCTCGGCCG AGGACCAGAG GCGCTrCGCCACAC CATGAT TGCCAGGACCGCGCCGATCACCACCGGCA G ATGAGTCAAA ATCCGCGTGG TGCTGACCGCcC cccAcAcc GCATCCACA` TCACATAGCCGGTCAGTATG GCGACGAACG CCGT CAGAACACCGGCCAGG CCGGCGGCGGCGCTCGGCC A TAGCGCCGCG CCCACCATGA TCACACCGAG C GCMTCGACCACGACGTGACTCGTrGAGCMGTGGGTG CCGGCACCCGT CGGGTGCTGA TGGGTCAGGCCGA CGTCTAGGCCAAACCCCTGCACGGTGCCCAGGGCGA T CTGCGCGATG CCCACGCACA GCAACGCCCA(2 ) SEQ 10 NO: 2に関する情報:(i)配列の諸特徴 (A)長さニア61アミノ酸 (B)型二アミノ酸 (D)トポロジー 線形 (i i) 分子型:タンパク質 (xi) 配列の記載: SEQ 10 No: 2Met Thr Ala  Ala Val Thr Gly Glu His His Ala Ser  Vat Gin Arg l1eGln Leu Arg Ile Ser G ly Met Ser Cys Ser Ala Cys Ala His A rg Va1Glu Ser Thr Leu Asn Lys Leu Pr o Gly Val Arg Ala Ala Val Asn PheGly  Thr Arg Val Ala Thr Ile Asp Thr Ser  Glu Ala Val Asp Ala AlaAla Leu Cys  Gin Ala Val Arg Arg Ala Gly Tyr Gin  Ala Asp Leu Cys65 70 75 ’80 Thr Asp Asp Gly Arg Ser Ala Ser Asp  Pro Asp Ala Asp His Ala ArgGln Leu L eu lle Arg Leu Ala lie Ala Ala Val L eu Phe Mal Pro Valloo 105 110 Ala Asp Leu Ser Val Met Phe Gly Val  Val Pro Ala Thr Arg Phe ThrGly Trp G ln Trp Val Leu Ser Ala Leu Ala Leu P ro Vat Val Thr TrpAla Ala Trp Pro Ph e His Arg Vat Ala Met Arg Asn Ala Ar g His HisAla Ala Ser Met Glu Thr Leu  lle Ser val Gly rle Thr Ala Ala Thr 11e Trp Ser Leu Tyr Thr Val Phe Gly  Asn His Ser Pro lie Glu ArgSer Gly I le Trp Gln Ala Leu Leu Gly Ser Asp A la lle Tyr Phe GluVat Ala Ala Gly Va l Thr Val Phe Val Leu Val Gly Arg Ty r Phe GluAla Arg Ala Lys Ser Gln Ala  Gly Ser Ala Leu Arg Ala Leu Ala Ala Leu Ser Ala Lys Glu Val Ala val Leu  Leu Pro Asp Gly Ser Glu MetVal Ile P ro Ala Asp Glu Leu Lys Glu Gin Gln A rg Phe Val Vat ArgPro Gly Gin lle Va l Ala Ala Asp Gly Leu Ala Val Asp Gl y Ser AlaAla Val Asp Met Ser Ala Met  Thr Gly Glu Ala Lys Pro Thr Arg Va1 ^rg Pro Gly Gly Gin Val lie Gly Gly  Thr Thr Val Leu Asp Gly ArgLeu lle V al Glu Ala Ala Ala Val Gly Ala Asp T hr Gln Phe Ala GlyMet Vat Arg Leu Va l Glu Gln Ala Gin Ala Gin Lys Ala As p Ala G1nArg Leu Ala Asp Arg Ile Ser  Ser Mal Phe Val Pro Ala Val Leu Va1 1ie Ala Ala Leu Thr Ala Ala Gly Trp  Leu Ile Ala Gly Gly Gln Pr。
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Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチド全体またはその一部をコードする 組み換え核酸を含む組成物であって、該マイコバクテリアが、該膜−関達ポリペ プチド全体またはその一部によって検出可能な免疫応答を誘起し得ることを特徴 とする上記組成物。
  2. 2.該マイコバクテリアがM.ボビス、M.チューバークローシス、M.レプラ エ、M.アフリカヌム、M.ミクロッティ、M.アビウム、M.イントラセルラ ーおよびM.スクロフラセウムからなる群から選ばれる、請求の範囲第1項に記 載の組成物。
  3. 3.該マイコバクテリアがM.ボビスBCGである、請求の範囲第1項に記載の 組成物。
  4. 4.該膜−関達ポリペプチドがイオン−移動性ATPアーゼを含む、請求の範囲 第3項に記載の組成物。
  5. 5.該ATPアーゼが約79kDの推定分子量をもつ、請求の範囲第4項に記載 の組成物。
  6. 6.該膜−関連ポリペプチドが、DNA SEQUENCE ID NO.:1 全体または一部を含む核酸とハイブリッド化し得るDNA配列によってコードさ れる、請求の範囲第1項に記載の組成物。
  7. 7.該核酸が、該膜−関連ポリペプチドの少なくとも細胞外ドメインをコードす る、請求の範囲第6項に記載の組成物。
  8. 8.該核酸が、該膜−関達ポリペプチドの少なくとも細胞内ドメインをコードす る、請求の範囲第6項に記載の組成物。
  9. 9.該核酸が、該膜−関連ポリペプチドの少なくとも1つの経膜ドメインをコー ドする、請求の範囲第6項に記載の組成物。
  10. 10.該核酸が、該少なくとも一つの経膜ドメインおよび免疫原性ポリペプチド を含むキメラポリペプチドをコードする、請求の範囲第9項に記載の組成物。
  11. 11.マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチド全体またはその一部を含む組成 物であって、該マイコバクテリアが、該膜−関連ポリペプチド全体またはその一 部によって検出可能な免疫応答を誘起し得ることを特徴とする上記組成物。
  12. 12.該マイコバクテリアがM.ボビス、M.チューバークローシス、M.レプ ラエ、M.アフリカヌム、M.ミクロッティ、M.アリウム、M.イントラセル ラーおよびM.スクロフラセウムからなる群から選ばれる、請求の範囲第11項 に記載の組成物。
  13. 13.該マイコバクテリアが、M.ボビスBCGである請求の範囲第11項に記 載の組成物。
  14. 14.該膜−関達ポリペプチドがイオン−移動性ATPアーゼを含む、請求の範 囲第13項に記載の組成物。
  15. 15.該ATPアーゼが約79kDの推定分子量をもつ、請求の範囲第14項に 記載の組成物。
  16. 16.該膜−関連ポリペプチドが、DNA SEQUENCE ID NO.: 1全体またはその一部をコードする核酸とハイブリッド化し得る核酸によってコ ードされる、請求の範囲第11項に記載の組成物。
  17. 17.該ポリペプチドが、該膜−関連ポリペプチドの少なくとも細胞外ドメイン を含む、請求の範囲第16項に記載の組成物。
  18. 18.該ポリペプチドが、該膜−関連ポリペプチドの少なくとも細胞内ドメイン を含む、請求の範囲第16項に記載の組成物。
  19. 19.該ポリペプチドが、該膜−関連ポリペプチドの少なくとも1つの経膜ドメ インを含む、請求の範囲第16項に記載の組成物。
  20. 20.該ポリペプチドが、該少なくとも一つの経膜ドメインおよび免疫原性ポリ ペプチドを含む、キメラポリペプチドを含有する、請求の範囲第19項に記載の 組成物。
  21. 21.マイコバクテリアの膜−関連ポリペプチド全体またはその一部、あるいは 該ポリペプチド全体またはその一部をコードする発現可能な核酸を、該DNAを 発現し得る組み換えワクチンビークル中に含むワクチンにおいて、該ワクチンビ ークルがウイルスまたはバクテリアであることを特徴とする上記ワクチン。
  22. 22.該膜−関達ポリペプチドが、マイコバクテリアのイオン−移動性ATPア ーゼである請求の範囲第21項に記載のワクチン。
  23. 23.マイコバクテリアのイオン−移動性ATPアーゼ由来のプロモータ配列を 含む核酸。
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