JPH08500328A - Protective action of mutated superantigen - Google Patents

Protective action of mutated superantigen

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JPH08500328A
JPH08500328A JP5513459A JP51345993A JPH08500328A JP H08500328 A JPH08500328 A JP H08500328A JP 5513459 A JP5513459 A JP 5513459A JP 51345993 A JP51345993 A JP 51345993A JP H08500328 A JPH08500328 A JP H08500328A
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ダブリュ. カップラー,ジョン
マーラック,フィリッパ
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National Jewish Health
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National Jewish Center for Immunology and Respiratory Medicine
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    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies

Abstract

(57)【要約】 本発明は、スーパー抗原の毒性作用を防止または治療する方法よりなる。対象は、本来のスーパー抗原と同様の方法でT細胞の特異的Vβ成分と相互作用する分子で治療される。本発明の分子は、T細胞の増殖を誘導することなく、抗体産生を誘発する突然変異したスーパー抗原または修飾したスーパー抗原である。   (57) [Summary] The present invention comprises a method for preventing or treating the toxic effects of a superantigen. The subject is treated with a molecule that interacts with the specific Vβ component of the T cell in a manner similar to the original superantigen. The molecules of the invention are mutated or modified superantigens that induce antibody production without inducing T cell proliferation.

Description

【発明の詳細な説明】 突然変異したスーパー抗原の保護作用 発明の分野 本発明は、抗原介在性疾患および抗原開始性疾患の防止と治療に関する。具体 的には、スーパー抗原の病理作用を持たないスーパー抗原に対する抗体応答を誘 発する、修飾されたスーパー抗原または突然変異したスーパー抗原である分子の 投与による、スーパー抗原病原体に対する保護を与えることに関する。本発明の 分子はまた、T細胞が抗原に応答するような修飾に至る方法でT細胞リセプター のVβ成分と相互作用することもある。 発明の背景 脊椎動物の免疫系は、微生物や大きな寄生体による感染から脊椎動物を保護す るように進化した。この免疫系は以下の2つの方法のいずれかにより抗原に応答 する:(1)血中を循環し、それらを誘導した外来の抗原に特異的に結合する蛋 白抗原の産生を含む、B細胞介在性の体液性抗体応答。抗原への抗体の結合によ り、食細胞が抗原を消化し、抗原を破壊するのを助ける血中蛋白系(まとめて補 体と呼ばれる)をしばしば活性化する;そして(2)もし抗原が感染性ウイルス の場合は宿主細胞を死滅させることにより、または他の宿主細胞(例えば食細胞 )を誘導して抗原を破壊することにより、主に宿主細胞の表面上の外来の抗原と 反応する特殊な細胞の産生を含む、T細胞に介在される細胞介在性免疫応答(細 胞の分子生物学(Molecular Biology of the Cel l)(1983)、アルバーツ(B.Alberts)ら(編)、第17章、9 52頁)。 抗体の産生には、抗体を産生するB細胞の刺激に至る多くの前段階が起きるこ とが必要である。抗体産生に至る工程に含まれる主要な段階の1つは、抗原認識 の段階である。抗原認識には胸腺(T)細胞の参加が必要である。 T細胞はその表面にT細胞抗原リセプター(TCR)と呼ばれる抗原特異的リ セプターを有する。T細胞が蛋白抗原を認識することができる前に、抗原は抗原 提示細胞の表面に提示されなければならない。抗原はまずマクロファージまたは 他の抗原提示細胞により処理されなければならない。これらの細胞は基本的に抗 原を飲み込み、それらをペプチドに切り刻んで、ぺプチドは主要組織適合複合体 (MHC)分子とともに細胞表面に提示する。 主要組織適合抗原は、主要組織適合複合体と呼ばれる遺伝子の複合体によりコ ードされる抗原のファミリーである。MHC抗原はすべての高等脊椎動物の細胞 の上に発現される。ヒトにおいてはこれらは最初に白血球の上で証明されたため 、HLA抗原(ヒト白血球関連抗原)と呼ばれる。MHC分子には2つの主要な クラス(クラスIとクラスII)がありそれぞれ細胞表面糖蛋白のセットよりなる 。この2つのクラスのMHC抗原はT細胞の異なる亜集団を刺激する。MHCク ラスII分子は病原体に対する多くの応答に関与している。これに対してMHCク ラスI分子は、病原体がウイルスまたは悪性腫瘍細胞の場合に関与する。MHC クラスIが関与する時、抗体刺激は起きず、MHCクラスI処理した抗原とT細 胞の相互作用により、病原体に感染した細胞の溶解が起きる。 処理された抗原ぺプチドはMHC分子の裂け目に適合する。抗原が提示される と、その特定のペプチドに対するリセプターを有する体の中の数個のT細胞がそ の複合体に結合する。多くのT細胞は、同じ細胞表面上の自己MHC糖蛋白と一 緒の場合のみ細胞の表面上の抗原を認識する。 処理された抗原およびMHC複合体と複合体を形成するT細胞の能力は、T細 胞リセプター(TCR)に依存する。TCRは2つの蛋白鎖(αとβ)よりなる 。各鎖は定常ドメインと可変ドメインを有する。可変ドメインは2つ(α)また は3つ(β)の異なる遺伝子断片中にコードされている(可変(V)、多様性( D)、結合(J))(シウ(Siu)ら(1984) Cell 37:393 ;ヤナギ(Yanagi)ら(1985) Proc.Natl.Acad.S ci.USA 82:3430)。各T細胞においてα鎖とβ鎖のV、Dおよび Jドメインの組合せが、T細胞にのみ特徴的な方法で抗原認識をし、唯一の結合 部位を規定する。マラック(Marrack)ら(1988) Immunol .Today 9:308;トヨナガ(Toyonaga)ら(1987) A nn.Rev.Immunol. 5:585;デービス(Davis)(19 85) Ann. Rev.Immunol. 4:529;ヘンドリック(H endrick)ら(1982) Cell 30:141;バビット(Bab b itt)ら(1985) Nature 317:359;ブース(Buus) ら(1987) Science 235:1353;タウンゼント(Town send)ら(1986) Cell 44:959;ビヨルクマン(Bjor kman)ら(1987) Nature 329:506)を参照。一般的に α鎖とβ鎖は、処理された抗原とMHCにより形成されるリガンドの認識に関与 している。 T細胞が抗原により刺激される時、それらは分裂し、種々の細胞介在性免疫反 応に関与する活性化エフェクター細胞に分化する。T細胞により少なくとも3つ の反応が行われる:(1)細胞毒性T細胞は外来性またはウイルス感染した脊椎 動物細胞を特異的に死滅させる;ヘルパーT細胞はBリンパ球を助ける;そして (3)サプレッサーT細胞は特異的細胞の応答を抑制する。 最近「スーパー抗原」と呼ばれる新規のクラスの抗原は、特定のVβ成分(す なわちTCRのβ鎖の可変ドメイン)に結合することによりT細胞を直接刺激す ることができることが証明されている(カプラー(Kappler)ら(198 7) Cell 49:263;カプラー(Kappler)ら(1987)C ell 49:273;マクドナルド(MacDonald)ら(1988) Nature 332:40;プレン(Pullen)ら(1988) Nat ure 335:796;カプラー(Kappler)ら(1988) Nat ure 332:35;アベ(Abe)ら(1988) J.Immunol. 140:4132;ホワイト(White)ら(1989) Cell 56 :27;ジェーンウェイ(Janeway)ら(1989) Immunol. Rev. 107:61;バーコフ(Berkoff)ら(1980) J.I mmunol. 139:3189;カプラー(Kappler)ら(1989 ) Science 244:811)。従来のペプチド抗原の認識と異なり、 T細胞リセプターの他の成分(すなわちDβ、Jβ、Vα、Jα)はスーパー抗 原結合に何の役割も果たしていないようである。スーパー抗原は一般的にT細胞 に対して刺激性であるが、刺激されたT細胞上に存在する特定のVβ成分とのみ 相互作用するようである。Vβ遺伝子の相対的な数は限定ざれているため、多く のT細胞は個々の細胞内で特定のVβ成分を有し、従って特定のスーパー抗原 はT細胞群の大部分と相互作用することができる。すなわちVβ集団の頻度に依 存して、全T細胞群の5−30%はスーパー抗原により刺激されるが、通常の抗 原に対する同様の応答はふつう1000分の1よりはるかに小さい。スーパー抗 原はクラスIIMHC分子と相互作用するが、これらはべプチドとしてよりもイン タクトの蛋白として作用するようである。すなわちこれらは通常のペプチドの結 合する溝には結合しないようである。その代わりこれらは結合溝の外壁上のアミ ノ酸残基と相互作用するようである。既知のスーパー抗原とそれらの配列と構造 については表Iに記載されている。 2つの明確なクラスのスーパー抗原が記載されている。最初のものは20年前 に注目され、この時フェステンスタイン(Festenstein)は、あるM HCの同じ株間で混合リンパ球反応において著しい反応を見いだした。刺激性の 抗原をMHC抗原と区別するために次位(minor)リンパ球刺激性(Ml) 抗原と呼んだ(フェステンスタイン(Festenstein) Transp lant Rev. 15:62)。これらのスーパー抗原は内因性のレトロウ イルス遺伝子によりコードされている(パーマー(Palmer)(1991) Curr. Bio. 1:74)。マウスにおいてこれらの遺伝子が存在す ると、応答するT細胞の顕著な欠失が起き、動物のT細胞リセプター群中に大き な穴ができる可能性がある(プレン(Pullen)ら(1988) 前述)。 スーパー抗原の第2のセットは、注射の後に種々の病原作用を産生することがで きる細菌蛋白またはウイルス蛋白について増え続けるリストにより示される(マ ラックとカプラー(Marrack & Kappler) Science 248:705)。 普通に見られるヒトの病原体である黄色ブドウ球菌(Staphylococ cus aureus(S.aueus))は、SEA(スタフィロコッカスエ ンテロトキシンA)からSEEまで命名されているいくつかのエンテロトキシン (enterotoxin)を産生し、これらはヒトの食中毒や時にショックに 関与している(マラックとカプラー(Marrack & Kappler)( 1990) 前述;ボハッチ(Bohach)ら(1990) Crit.Re v.Microbio. 117:251)。いくつかのS.aureus単 離株はまた、ヒトの大多数の毒性ショック症候群に関与していると考えられてい る毒性ショック症候群トキシン−1(TSST−1)や、皮膚剥離症候群(sc alded skin syndrome)に関連する関連剥離性トキシン(e xfoliative toxins)(ExTF)を産生する。別の一般的な ヒトの皮膚や咽頭の病原体であるストレプトコッカスピロゲネス(Strept ococcus pyrogenes)(すなわちA群ストレプトコッカス)も また、スーパー抗原性を有するトキシンを産生する(アベ(Abe)ら(199 1) J.Immun. 146:3747)。これらはストレプトコッカスエ リスロゲニックトキシン(Streptococcal erythrogen ic toxins)A−C(SPEA−C)と命名されている。 S.aureusトキシンのアミノ酸配列はいくつかの相同性を示すが、また 顕著な差異も示す(ベントレー(Bentley)ら(1988) J.Bac teriol. 170:34;ジョーンズ(Jones)ら(1986) J .Bacteriol. 166:29;リー(Lee)ら(1988) J. Bacteriol. 170:2954;ブロムスター−ハウタマア(Blo mster−Hautamaa)ら(1986) J.Biol. Chem. 261:15783)を参照)。S.aureusはMHCクラスII型分子を有 するマウスの細胞の存在下で強力なT細胞の増殖応答を刺激する抗体を有する( カールソン(Carlson)ら(1988) J.Immunol. 140 :2848;ホワイト(White)ら(1989) Cell 56:27) 。S.aureus蛋白は、特定のVβ成分を有する齧歯類の細胞を選択的に刺 激する。 クラスIIMHC分子へのトキシンの結合はT細胞認識に必須であるが、この工 程は通常の抗原で見られるよりも許容性が高い。ぺプチド抗原は結合に際してア レレ(対立遺伝子)性MHC残基に依存性が高いが、スーパー抗原は広範囲のア レレ性およびイソタイブ型のMHCクラスII分子に結合する(ハーマン(Her mann)ら(1989) Euro.J.Immunol. 19:2171 ;ハーマン(Hermann)ら(1990) J.Exp.Med. 172 :709;ショール(Scholl)ら(1990) ,J.Immunol. 144:226;モレック(Molleck)ら(19919) J.Immu nol. 146:463を参照)。T細胞はめったに自己MHC(アロMHC (allo−MHC))分子に結合したぺプチド抗原を認識しないが、個々のT 細胞は、種々のアレレ型のMHCのみでなく異なるクラスIIイソタイプや異種間 (xenogenic)クラスII分子にさえ結合したトキシンに応答することが できる。そのような観察事実は、スーパー抗原は、従来のペプチド抗原が結合す ると考えられているアレレとして超可変性の溝より外で比較的保存された部位で 結合することを示唆している。 スーパー抗原は自己免疫疾患に関係することもあり、ここでは免疫系の成分が 正常な組織を攻撃する。自己に応答するT細胞(有害な可能性のある自己反応性 T細胞)の欠失の工程は寛容または陰性選択と呼ばれる(カプラー(Kappl er)ら(1987) Cell 49:273;カプラー(Kappler) ら(1988) Nature 332:35;マクドナルド(MacDona ld)ら(1988) Nature 332:40;フィンケル(Finke l)ら(1989) Cell 58:1047)。免疫系は通常自己反応性T 細胞は欠失するが、時にこの監視機構を免れるものがいくつかある。ヒトのT細 胞群の20%を刺激するスーパー抗原の能力は、自己を認識する循環する数個の T細胞の好ましくない複製につながることが示唆されている(ジョンソン(Jo hnson)ら(1992) Scientific American 26 6:92)。ある種のVβ型を有するT細胞は、関節炎や多発性硬化症などの種 々の自己免疫症状への関与が示唆されている。これらの知見は破壊性の細胞は、 同定されたVβ型に結合するスーパー抗原により活性化されることを意味する( ジョンソン(Johnson)ら(1992) 前述)。 自己免疫疾患は免疫系が自己を認識できないことの結果である。免疫系による 宿主細胞の攻撃により以下のような多数の疾患が起きる:多発性硬化症や重症筋 無力症のような神経疾患、リウマチ様関節炎のような関節の疾患、全身性エリテ マトーデスで観察されるような核酸への攻撃、種々の臓器に関連する他の疾患( 例えば乾癬、若年生糖尿病、シェーグレン症候群、および甲状腺疾患))。これ らの疾患は種々の症状を有し、軽いものから生命をおびやかすものまである。例 えばリウマチ様関節炎(RA)は慢性で再発性の炎症性疾患であり主に関節が関 与しており、北アメリカの人口の1−3%に影響を与え、女性対男性の比は3: 1である。重症のRA患者は、血管炎、筋萎縮症、皮下結節、リンパ腫、脾腫、 および白血球減少症などの関節外の症状を示す。RA患者の約15%は完全に運 動痺痲を起こすと推定されている。 自己抗原に特異的なT細胞が自己免疫疾患の開始に決定的な役割を果たすこと が、いくつかの証拠により示唆されている。RAの場合は、MHCクラスIIの遺 伝子のDR4とDR1アレレとのつながり、そして時に関節液や影響を受けた関 節の組織中の小数クローン性の活性化CD4+T細胞(スタストニー(Stas tny)ら(1976) Engl.J.Med. 298:869;ギボフス キー(Gibofsky)ら(1978) J.Exp.Med. 148:1 728;マクミシェル(McMichael)ら(1977) Arth.Rh eum. 20:1037;シッフ(Schiff)ら(1982) Ann. Rheum.Dis. 41:403;ヅグエストイ(Duguestoy)ら (1984) Hum.Immunol. 10:165;レグランド(Leg rand)ら(1984) Am.J.Hum.Genet. 36:690; グレゲルス(Gregerse)ら(1987) Arth.Rheum. 3 2:15;バーメスター(Burmester)ら(1981) Arth.R heum. 24:1370:フォックス(Fox)ら(1982) J.Im muno1. 128:351;ヘムラー(Hemler)ら(1986) J .Clin.Invest. 78:696;スタメンコイック(Stamen koic)ら(1988) Proc.Natl.Acad.Sci.USA8 5:1179)の知見は、この疾患へのCD4+、αβTCRを有するクラスII 限定性T細胞の関与を示唆している。この見解は種々の方法によりT細胞の部分 的除去または阻害をすると、ある患者では疾患が緩和されるという知見により支 持される(パウルス(Paulus)ら(1977) Arth.Rheum. 20:1249;カーシュ(Karsh)ら(1979) Arth.Rhe um. 22:1055:コチン(Kotzin)ら(1989) N.Eng .J.Med. 305:976;へルツォーク(Herzog)ら(198 7) Lancet ii:1461;ヨーカム(Yocum)ら(1989) Ann.Int.Med. 109:863)。 米国特許出願第07/732,114号(参考のためここに具体的に引用され ている)は、自己免疫疾患の診断のために特異的Vβ成分が使用できること、具 体的にはRAを診断するのに関節液中の高い割合のVβ14+T細胞の存在が使 用できることを示している。 自己免疫疾患の治療法の開発に焦点をあてた多くの研究がなされている。例え ばヨーロッパ特許公報第340,109号(標題:自己免疫疾患治療として抗T 細胞リセプター決定基)、および1985年10月29日出願の米国特許第4, 550,086号(ラインハルツ(Reinherz)ら(標題:ヒトT細胞を 認識するモノクローナル抗体)は、特定の疾患に関連したT細胞リセプターの可 変領域遺伝子の特定の配列の検出法と、その配列に対する抗体による疾患の治療 法を記載している。1989年12月12日出願の米国特許第4,886,74 3号(フッド(Hood)ら)(標題:T細胞リセプターの可変領域内の唯一の 配列に基づく診断試薬とその利用)は、特定の疾患に関連するVβ領域中の唯一 の配列を有するT細胞の存在に基づく疾患の診断方法を記載している。PCT特 許出願公報第W090/06758号は、RAに関連した特異的なVβ領域(具 体的にはVβ3、Vβ9およびVβ10)を検出する方法と、Vβ3、Vβ9お よびVβ10を認識するモノクローナル抗体によるRAの治療法を記載している 。免疫 病原体に暴露されたことのない動物は、それに対して特異的な防御を有してい ない。しかし病原体と化学構造が類似であるが病原作用を示す能力のない非病原 型の病原体を注射することにより、動物を病原体に対して免疫することができる 。動物は病原体の非病原型に対して特異的な抗体を産生し、これらの抗体は動物 を病原型の病原体から防御する。 発明の要約 本発明は分子を用いる治療によるスーパー抗原の毒性作用を防止する方法を包 含し、ここで該分子はT細胞活性化をすることなく抗体産生を誘発する。 本発明はまた、スーパー抗原の修飾された誘導体または突然変異した誘導体よ りなる分子を包含する。 本発明はさらに、T細胞リセプター(TCR)のVβ成分のみまたはα鎖およ びβ鎖の両方と相互作用する分子を投与することよりなる、抗原により誘発され るT細胞応答を修飾する方法を包含する。 本発明の分子は、特定のVβ成分を提供するT細胞の少なくとも1つまたはそ れ以上の亜集団の欠失または不活性化/脱感作に導くことにより機能する。 スーパー抗原の毒性作用を防止するには、この作用の達成方法を正確に理解す る必要がある。本発明より以前に、スーパー抗原がどのようにしてT細胞と相互 作用するかは公知であったが、対象動物が病状を示す機作と病状は進展するのか 否かについては十分理解されてこなかった。種々の観察事実は、いくつかの機構 のうちのどれかが毒性の原因であることを示唆している。 スーパー抗原に介在されるかまたは開始される病状は、本発明の突然変異体ス ーパー抗原分子の投与により、防止されるかまたは治療されることが見いだされ た。本発明の突然変異トキシンの投与により、突然変異分子に対する抗体産生を 引き起こすことがある。これらの抗体のいくつかはまた、正常の非突然変異トキ シンと反応する。従って免疫された個人が通常のトキシンに直面する時、これら の交差反応性抗体は通常のトキシンと反応しそのトキシン活性を阻害する。 図面の簡単な説明 図1はSEBの3次元構造のリボン模式図である。領域1(残基9−23)、 領域2(残基40−53)、および領域3(残基60−61)は影をつけて区別 されている。MHCまたはTCR結合に関与する部位が示してある。MHCおよ び/またはTCR結合に重要な突然変異解析により同定される残基が示してある 。 図2aは大腸菌から精製された2μgの組換えSEBとS.aureus培養 物から精製された野生型SEBのSDS−PAGE解析を示す。分子量マーカー (kD):β−ホスホリラーゼ、94;ウシアルブミン、69;オバルブミン、 45;カルボキシラーゼ、30;大豆トリプシンインヒビター、21;リゾチー ム、14。図2bはLG2細胞上のDRへのSEB結合のSDS−PAGE解析 を示す。分子量マーカー(kD):ウシアルブミン、69;オバルブミン、45 ;キモトリプシノーゲン、27;大豆トリプシンインヒビター、21;ミオグロ ビン、17;リゾチーム、14。 図3はSEB突然変異体の配列を示す。破線はSEBの突然変異していない部 分を示す。SEB突然変異体を作成するのに使用したオリゴヌクレオチドの位置 も示してある。 図4はDR−1を有するリンパ芽腫株T−G2細胞へのSEBとSEB突然変 異体の結合を示す。 図5は領域1SEB突然変異体によるT細胞ハイブリドーマの刺激を示す。精 製したSEBまたは領域1突然変異体の調製物を、SEBを認識することが公知 のVβ成分を有するT細胞ハイブリドーマの集団を刺激する能力について試験し た:KS−20.15(Vβ7)、KS−6.1(Vβ8.2)、KS−47. 1(Vβ8.3)、K16−57(Vβ8.1)。 図6は領域2SEB突然変異体によるT細胞ハイブリドーマの刺激を示す。精 製したSEBの調製物を図5のように試験した。 図7は領域3SEB突然変異体によるT細胞ハイブリドーマの刺激を示す。精 製したSEBの調製物を図5のように試験した。 図8はSEBとその突然変異体のインビボでの作用を示す。3匹の群のマウス の重量を測定し、次に0、50μg(左)または100μg(右)の組換えSE Bまたは突然変異体SEB BR−257またはSEB BR−358を含有す るバランスト塩溶液(BSS)を与えた。 図9はSEB抗原投与に対する突然変異体トキシンの防御効果を示す。マウス に野生型のSEB抗原投与の3カ月前に生理食塩水またはBR−257を投与し た。 発明の詳細な説明 本発明の分子は、抗原介在性疾患および抗原開始性疾患を異なる方法で防止ま たは治療するのに有効である。本発明の分子が有効である異なる方法には、病原 体に対して防御を与えるT細胞応答の修飾と抗体の産生がある。具体的には本発 明は、スーパー抗原介在性疾患およびスーパー抗原開始性疾患の防止または治療 法を与える。本発明の方法は一般的に、当該分野で公知であり本発明中に記載さ れている方法により、突然変異したスーパー抗原分子を調製し、MHCまたはT CRに結合することができる抗原突然変異体を同定し、そして突然変異していな いスーパー抗原への暴露に対して防御能を与えることができるか否かを試験する ことよりなる。 本発明は既知のスーパー抗原に対する防御を達成するための前述の方法の実現 可能性を記載する。組換えスタフィロコッカスエンテロトキシンB(SEB)の 突然変異体を調製し、以下の実施例1−4に記載のように精製した。HLA−D R1ホモ接合リンパ芽種株LG2細胞への突然変異体SEB分子の結合と異なる Vβ成分を有するT細胞ハイブリドーマの刺激を調べて、MHC分子またはTC Rに結合することができるSEB突然変異体を選択した。突然変異していないS EBと区別できない程度にLG2細胞に結合しT細胞ハイブリドーマを刺激しな かったSEB突然変異体BR−257を、SEBに暴露する3カ月前に実験動物 に注射すると、SEBの毒性作用に対して完全な防御を示した。霊長類でも同様 の結果が得られた。 本発明の開示内容はSEBの以後の抗原投与に対して動物を防御することがで きる、突然変異したSEB分子の産生を記載しているが、本発明の方法は他のス ーパー抗原にも同様に適用可能である。 スーパー抗原が介在する自己免疫疾患の検出法や治療法として、先に詳述した 自己免疫疾患の診断に特異的Vβ成分の存在を利用することができる能力を本発 明とともに組合せることができる。スーパー抗原の介在する疾患の存在は、「指 紋」解析(例えば疾患状態でVβ成分に変化があるか否か)により、測定するこ とができる。Vβ成分中の変化(リウマチ様関節炎の関節液中のVβ14+T細 胞の増加)は、スーパー抗原介在疾患の存在を示唆している。次に示唆されるス ーパー抗原を同定するのに、当該分野で公知の方法を適用することができる。疾 患の開始または進展にスーパー抗原の関与の可能性があるか否かについて、Vβ 指紋を公知のスーパー抗原のそれと比較することができる。ウイルス感染または 細菌感染が疾患の開始に関連している時は、スーパー抗原をコードする遺伝子を 探索してもよい。スーパー抗原が同定または単離されれば、スーパー抗原の暴露 に対して防御を与えることができる突然変異スーパー抗原分子を産生するのに、 本発明の方法が適用される。 本明細書において種々の用語が使用され、それらについて定義することが有用 であろう。以下にそれらを示すが、これらは以下の実施例で使用されていること を注目すべきである。 前述したように免疫応答における主要な過程は、MHC分子が抗原と相互作用 してT細胞に提示される複合体を形成することである。一般にT細胞応答は非常 に特異的であり、抗原とMHC分子の特定の複合体に対して応答するT細胞の亜 集団は非常に限定される。この応答は一般にT細胞リセプターのほとんどまたは すべての成分の相互作用を必要とする。しかしながらある場合においては、提示 された抗原はリセプターのVβ成分とのみ相互作用すればよく、他のすべての成 分は基本的に関係がない。これは抗原は、通常の場合よりも多くのT細胞と反応 することができ、かつしていることを意味している。 本発明の分子は、T細胞がスーパー抗原に応答するような修飾に至るように、 T細胞リセプターのVβ成分と相互作用することができる。「T細胞応答性を修 飾する」ことは、対象のT細胞が投与された分子により刺激された時、または同 時、前または後に投与された抗原に対して応答する方法を変化させることができ ることを意味する。例えばT細胞の成長の初期にある亜集団は提示された抗原に 相互作用し欠失される。本発明の分子はこうして(すなわち特定のVβ成分を提 示するT細胞の少なくとも1つまたはそれ以上の亜集団の欠失または不活性化/ 脱感作に導くことにより)作用する。 本発明の特定の実施態様において、分子は、検討の対象に通常起きるB細胞応 答を変化させることなく、T細胞応答を修飾する。このタイプの物質は、例えば 対象に受動免疫を与えることにより、またはワクチンとして作用することにより 、有用である。スーパー抗原誘導体を使用する時、これらは制限されたT細胞応 答を引き起こさず、B細胞応答を引き起こすように抗原として作用するため、こ れらの誘導体はもうスーパー抗原性は有しない。本発明のスーパー抗原誘導体は スーパー抗原蛋白に対して通常の抗体産生を誘発することができる。 本発明の抗原はまた、他の抗原の競合物質として見ることができる。ここに記 載する分子が、他の場合には抗原またはスーパー抗原に対する全面的な応答を産 生するのに必要なMHC成分と相互作用するなら、これらはその応答の程度を防 止または低下させるであろう。 本発明の分子はまたある場合には「エンハンサー」として見ることができ、こ の場合個々のT細胞応答はいくつかの理由により障害されるか、または減弱され る。本発明の包含する分子の投与により、個々のT細胞集団は大幅に拡大される 。 本明細書で「T細胞応答性を修飾する」という用語は、いつも第2の成分(例 えば抗原)に対するものであり、特にいつもT細胞リセプターの一部として特定 のVβ成分を提示するT細胞の応答に対するものであり、リセプターの他の成分 は基本的に関係がない。 本発明の分子は、少なくともMHC分子に結合するのに充分なサイズのアミノ 酸配列を含有する。残りの分子はアミノ酸、または炭水化物または脂質構造より なっていてもよい。 「応答性を低下させる」という用語は、特定のVβ成分を発現するT細胞の部 分を欠失させることも意味する。 本明細書で使用する「スーパー抗原誘導体」とは、少なくともその構造がMH CまたはT細胞に結合するのに必要なスーパー抗原またはスーパー抗原の一部に より提示されるアミノ酸配列と実質的に同じアミノ酸配列を含有する分子を意味 する。 「修飾された」スーパー抗原誘導体(または断片)は、「突然変異した」スー パー抗原(または断片)とは異なる。「修飾されたスーパー抗原」という用語は 、スーパー抗原のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列を含有するが、スーパー抗 原分子自身には見られない修飾を含有する分子を意味すると定義される。例えば スーパー抗原がアミノ酸1−250を含有するなら、「修飾された」スーパー抗 原誘導体は、本来のスーパー抗原分子中には見られないアミノ酸配列が広がった 部分に位置する、アミノ酸50−75と同じ配列を含有する。追加の修飾は例え ば、異なるグリコシル化またはグリコシル化の欠如、または通常は何もないとこ ろのグリコシル化がある。 「突然変異した」スーパー抗原とは、分子の本来の形に比較して突然変異の実 際のアミノ酸配列が変化している構造を意味する。例えばスーパー抗原がアミノ 酸1−250を含有する場合、突然変異したスーパー抗原は、対応する本来の配 列と同じであるがアミノ酸69−71で異なる、アミノ酸50−68と72−7 5を含有する。この差は、異なるアミノ酸が使用される「置換」、アミノ酸が追 加されて本来の形より長い「付加」、またはアミノ酸が欠失している「欠損」の うちの1つである。 「ワクチン」とは、対象に投与された時ワクチン一般に典型的な同じタイプの 応答(例えば免疫予防)を引き起こす製剤を意味する。ワクチンはアジュバント または他の物質を含有してもよい。 スーパー抗原として知られている分子のクラスはT細胞リセプターの特定のV β成分と相互作用し、特定のT細胞亜集団が大量に増加することは公知である。 MHC分子とスーパー抗原の前の相互作用を仮定しているこの相互作用は、T細 胞リセプターの他の領域とは完全に独立している。 MHCとペプチドの相互作用に関連して、MHC分子は種々の「表現型」とし て入手でき、異なる表現型は種々の提示されたペプチドや抗原に対して特異的で あることに注意すべきである。例えばHLA−DRはSEBの提示に関連してい ることは公知である。すなわち異なるMHC表現型は異なる抗原にとって価値が あるが、HLA表現型の測定と特定の抗原または抗原ファミリーの提示との相関 の測定は充分に当業者の技術範囲内にある。 すなわち本発明は、MHC分子とT細胞リセプターの少なくとも1つのVβ成 分の両方に相互作用する分子の対象への投与を介する、T細胞応答の修飾を含む 。この相互作用はいくつかの方法でT細胞応答に影響する。応答に影響するおそ らく最も初歩的な方法は、分子がMHC分子と相互作用し、他の分子のMHCへ の結合を妨害することである。通常の抗原またはスーパー抗原はT細胞増殖性応 答を引き起こす複合体をMHCと形成することができないため、競合する分子が 修飾されるかまたはT細胞の増殖を誘導しない場合、応答の減弱または排除があ るであろう。 T細胞応答を修飾する他の方法は、T細胞を「脱感作」、「不活性化」または 「アネルギー化」(免疫力低下)することである。この機構は、MHC分子、抗 原およびT細胞リセプターとの相互作用、以下のダウンレギュレーション(do wn regulation)またはT細胞の不活性化を含む。この機構は成熟 した対象では、胎児で発生する欠失現象より一般的である。後者の現象は、3つ の単位の相互作用を介してT細胞の種々の亜集団が実際に生物から除去される1 つである。 T細胞応答の修飾はまた、T細胞亜集団の刺激を含む。本明細書で記載される 情報は、当業者がMHCと相互作用する物質およびT細胞の特定の亜集団を対象 に投与して、T細胞の亜集団を増殖させることを可能にする。この方法は、特定 のVβ亜集団が病状(例えば自己免疫疾患)に関連している場合、疾患の治療に 特に好ましい。 免疫応答とはよく考えるとB細胞とT細胞の応答の両方を含むことを理解すべ きである。本発明の1つの面は、B細胞応答を修飾することなくT細胞応答を修 飾する分子の使用である。そのような物質は、後述するように特にワクチンとし て有用である。 本発明の分子は、好ましくは(しかしこれに限定されない)スーパー抗原誘導 体である。これらの誘導体は前述したように修飾または突然変異されてもよい。 これらの分子または本明細書に記載の他の分子は、記載される方法でT細胞応答 を修飾するのに充分な量で投与される。使用される物質の量は、実際の物質、必 要な応答および治療の対象により異なる。 該分子はまたワクチンとしても作用する。これらのワクチンは、分子の普通の 型に通常関連する全T細胞応答なしで、B細胞応答を産生するという意味で、対 象に防御免疫を与える。実施例7は、SEBの効果の1つを示す。再び、当業者 の知識の調節範囲内の変数(治療すべき症状、調節されるVβ分子など)に依存 して、ワクチンとして選択される物質は当業者の責任である。このワクチンは、 ワクチン組成物として通常見られる他の物質(アジュバント、担体など)を含有 していてもよい。 本明細書に記載の物質の投与法(静脈注射、腹腔内注射および筋肉内注射)は 、対象への治療薬の投与の他の標準的方法のすべてと同様に異なる。 本発明はまた、前述の方法に有用な特定の突然変異体を作成する方法を開示す る(例えば突然変異体をコードする単離された核酸配列、これらやこのために使 用されるベクターおよびプラスミッドにより形質転換される細胞株、及び単離さ れた突然変異体分子(突然変異スーパー抗原を含む)を含む)。 本明細書中に記載される本発明の他の応用は当業者に明らかであり、ここで繰 り返す必要はないであろう。 使用される用語や表現は、記述のためであり決して限定するものでなく、その ような用語や表現を用いる場合に示され記載される特徴と同等のものおよびその 一部を決して排除するものではなく、本発明の範囲内において種々の修飾が可能 であることは理解すべきである。 ポリメラーゼチェイン反応(PCR)や標準的分子生物学的方法(実施例1に 記載)は、組換えSEBの作成と発現に使用された。そのような突然変異体は、 実施例2に記載の2つの方法のうちの1つにより作成された。最初の方法はSE B遺伝子の全長にわたってランダムな突然変異を導入した。第2の方法はSEB 遺伝子の約60−75塩基に規定される領域中にランダムな突然変異を導入した 。突然変異SEBの可能性のあるものの最初の同定では、ヒトDR−発現細胞株 中の異なるVβ成分を有する齧歯類のT細胞ハイブリドーマの刺激により、機能 するトキシンの存在につき形質転換体からの溶解液を試験した。T細胞ハイブリ ドーマの刺激で陰性の溶解液は、SEBに対するモノクローナル抗体(mAbs )の使用によりSEBの存在を試験した(実施例3)。非機能性のSEBを産生 する形質転換体の配列を決定し、突然変異体を同定した。突然変異SEBを産生 する形質転換体を増殖させ、実施例4に記載するように突然変異SEBを精製し た。突然変異の位置と作用の解析を行った。T細胞によるトキシン認識にMHC クラスII分子への結合が必須であるため、実施例5に記載するようにヒトMHC 抗原HLA−DR1に結合する突然変異SEBの能力を試験した。突然変異して いないトキシンにより刺激される特異的Vβ成分を有するハイブリドーマのある もの(すべてではない)を選択的に刺激する突然変異SEB(例えば領域3突然 変異体)を産生させた。すなわち野生型のスーパー抗原により刺激されるT細胞 集団のほんの一部を選択的に刺激するのに、本発明の突然変異したスーパー抗原 を使用することができる。 SEBのN−末端部にMHCおよび/またはTCR結合に影響する3つの領域 が同定された(実施例4と図1)。領域1(残基9−23)の突然変異はMHC とTCR結合の両方に影響を与えた。この結果は23Nが特に重要であることを 示唆していた。S.aureusエンテロトキシンが最大の相同性を有するよう に配向する時(マラックとカプル(Marrack & Kapple)(19 90)、前述)、この残基はすべてのエンテロトキシンと毒性ショックトキシン 中で保存される。領域2(残基41−53)中の突然変異は、T細胞を刺激する ことができる同様の効果を持って、トキシンがMHCクラスIIに結合する能力を 劇的に減少させた。突然変異の約半分にF44が関与していた。再び、すべての エンテロトキシンでこの残基は保存され、この残基はすべてのトキシンのMHC への結合に非常に重要な役割を果たすことを示している。興味深いことに領域1 または2のいずれかの突然変異のどれもMHCへのトキシンの結合を抹消するも のはなく、いずれの場合も突然変異体のT細胞刺激能力は、大量の過剰のトキシ ンを加えることにより回復された。領域3での突然変異(60N、61Y)はト キシンのMHCへの結合に影響しなかったが、2つのVβ(7と8.1)との相 互作用に影響を与えた。このVβ特異的作用は、これらのアミノ酸はいくつかの TCRVβ(おそらく他のVβ成分ではない)との相互作用に重要であることを 示唆している。 動物における突然変異SEBの毒性は、実施例6に記載のように試験した。マ ウスにバランスト塩溶液(BSS)、組換えSEB、またはF44(BR−35 8)またはN23(BR−257)での領域ISEB突然変異体を注射した。い ずれかの突然変異SEBの50μgを与えたマウスは、BSSを与えたマウスと 区別することができなかったが、組換えSEBを与えたマウスは5日以内に死ん でしまった。 SEBから免疫防御能を与える突然変異SEBの能力をインビボで試験した( 実施例7)。SEBで抗原投与する3カ月前に100μgの突然変異SEB B R−257を与えたマウスは、SEBの毒性作用から完全に防御されたが、BR −257を与えなかったマウスはSEBによる抗原投与の4−5日後に死んだ。 霊長類でも同様の結果が得られた。サルにおける嘔吐応答を誘発するのに突然変 異SEBBR−358またはBR−257は、効果がないか効果があっても小さ かった(実施例7)。 実施例8はSEAトキシンへの上記方法の応用と、対応するSEB突然変異体 と同じ挙動をするSEA突然変異体の産生を記載している。 実施例1. 組換えSEBの作成と発現 ポリメラーゼチェイン反応(PCR) PCR(サイキ(Saiki)ら(1988) Science 239:4 87)は、アンプリタク(AmPliTaq)組換えTaqポリメラーゼとパー キンエルマーシータス(Perkin Elmer Cetus)(ノーウォー ク(Norwalk)、コネチカット州)のDNAサーマルサイクラーを用いて 行った。1分間の変性工程とアニーリング工程、<500bp合成のための1分 間の延長工程と>500bp合成のための2分間の延長工程を20−30サイク ル行った。テンプレート濃度は1−10Mであり、オリゴヌクレオチドブライマ ー濃度は1μMであった。dNTPの濃度は200μMであるが、突然変異を導 入する場合は1つのdNTPの濃度を20mMに低下させた。SEB作成体 以下のようにスーパー抗原SEBの遺伝子を過剰発現させた。シグナルペプチ ドを含まず成熟SEBをコードする遺伝子の部分に隣接する(flank)オリ ゴヌクレオチドプライマーを用いてPCRにおいて、SEB遺伝子を含有する線 状化プラスミッド(ラネリ(Ranelli)ら(1985)Proc.Nat l.Acad.Sci.USA 82:5850)をテンプレートとして用いた 。5’プライマー(配列番号1) である。 このプライマーは、プラスミッドpTZ18R(ファルマシアファインケミカ ルズ(Pharmaca Fine Chemicals)、ピスカタウェイ( Piscataway)、ニュージャージー州)中にクローン化された時Lac Z遺伝子のフレーム内にSEB遺伝子を入れるEcoRI部位を含有する。この オリゴヌクレオチドプライマーはまた、SEB遺伝子が、それ自身の開始ATG を有する他のプライマーに容易に移動できるように、LacZ遺伝子断片とSE B遺伝子の最初の間にATGを加えるNcoI部位を含有する。この3’プライ マーはSEB遺伝子の停止コードの後ろにHindIII位を含有していた(配列 番号2): このPCR断片をEcoRIとHindIIIで消化し、EcoRI/HindI II消化pTZ18Rに結合させた。大腸菌XL1−ブルー(ストラタジェン(S tratagen)、ラホイヤ(La Jolla)、カリホルニア州)をこの プラスミッドで形質転換し、単一の形質転換体を採取し、挿入体(pSEB2) の配列を決定して突然変異が無いことを確認した。 誘導によりpSEB2作成体はほとんど細胞質性のSEBの過剰産生を引き起 こした(約10μg/mlブロス)。しかしLacZ/SEB融合蛋白を産生す るよりも、この細菌はS.aureusから分泌されたSEBと同じ見かけの分 子量を有する蛋白を産生した(図1a)。この融合蛋白のLacZ部分は大多数 のSEBからインビボで切断されたか、またはLacZとSEBの間に導入され たATGはLacZの翻訳開始部位より効率的であった。 実施例2 SEB突然変異体の産生 SEB突然変異体を2つの方法のうちのいずれかにより産生させた。1つの方 法ではSEB遺伝子の全長にわたってランダム突然変異が導入された。このため に実施例1のSEB作成体を調製したが、PCRはTaqボリメラーセのエラー 率を増加させるためにdATPまたはdTTP濃度を10倍減少させて行った( イニス(Innis)ら(1988)Proc.Natl.Acad.Sci. USA 85:9436)。これにより生成物量は5−10倍減少する。2つの 反応の生成物を一緒にし、実施例1に記載のようにpTZ18Rにクローン化し 、実施例3でBR突然変異体で記載したように、個々の形質転換体を突然変異S EBについてスクリーニングした。スクリーニングした約400個のトキシン産 生形質転換体のうち、10個はT細胞を刺激する能力により機能性突然変異体と して同定した。低濃度のdCTPとdGTPを同様に処理したが、生成物の結果 において低下の程度はより少なく、約200個の形質転換体をスクリーニングし ても突然変異体は検出されなかった。 SEB遺伝子の約60−75の塩基で規定される領域にランダム突然変異を導 入するのに第2のPCR法を用いた。各位置がそれぞれ1%のずつの3つの正し くない塩基を含有する、図2に示すように位置した以下のオリゴヌクレオチドブ ライマー(A(配列番号3)、B(配列番号4)、そしてC(配列番号5))を 合成した: これらの突然変異オリゴヌクレオチドは、ベクター(AとB)または内部SE B(C)オリゴヌクレオチドを池のプライマーとして、そしてSEB遺伝子をテ ンプレートとするPCR反応のプライマーとして作用した。合成したSEB断片 の各分子は、突然変異プライマーに対応する領域に2−3個のランダム塩基突然 変異を有することが予測された。突然変異断片をPCR反応中の混合テンプレー トとして単独でまたは遺伝子の3’部を含有する他の断片とともに、SEB遺伝 子に取り込んで、全長SEB2遺伝子を再合成した(ホー(Ho)ら(1989 ) Gene 77:51;プレン(Pullen)ら(1990) Cell 61:1365)。あるいは適当な制限酵素で消化し、pSEB2に結合し、こ こから対応する領域を取り出すことにより、これを行った。DNA配列決定 プラスミッド挿入体を、セクアナーゼ(Sepuenase)(ユーエスバイ オケミカル社(U.S.Biochemical Corp.)、クリーブラン ド、オハイオ州)を用いるサンガー(Sanger)ら(1977)(ProC .Natl.Acad.Sci USA 74:5463)の方法により、2本 鎖スーパーコイルプラスミッドテンプレートに対する修飾を用いて配列決定した (ウェイカートとチャブリス(Weickert and Chambliss )(1989)Editorial Commenents、U.S.Bioc hemical Corp.)、クリーブランド、オハイオ州、5−6頁)。 実施例3 SEB突然変異体の形質転換体のスクリーニング 抗SEBモノクローナル抗体(mAbs) SEBで複数回免疫したB10.Q(βBR)から標準的方法により、少なく とも5つのSEBのエピトープに特異的な10個のモノクローナル抗体を産生し た。これらの抗体の1つ(B344.1)を、SEBとSEB突然変異体の定量 と免疫親和性精製の両方に用いた。B344.1はIgG1であり、SEBに対 して高親和性を有し、MHCクラスII分子に結合したSEBを検出し免疫沈降さ せ、DRに結合したSEBをT細胞認識を妨害しなかったため選択された(デー タは示していない)。SEBの酵素結合免疫吸着測定法 調製物中のSEBの量はELISA(酵素結合免疫吸着測定法)により測定し た。6μg/mlの天然のSEB(シグマケミカル社(Sigma Chemi cal Co.)、セントルイス、ミズーリ州)の溶液で、マイクロタイタープ レートのウェルを一晩被覆した。次にウエルを25%FCSでインキュベートし 、完全に洗浄した。種々の濃度の既知および未知のSEB調製物をインヒビター としてウェルに加え、次に一定量の抗SEB抗体(トキシンテクノロジー(To xin Technology)、マジソン(Madison)、ウイスコンシ ン州)(BR実験中のポリクローナルウサギ抗SEBとBA、BBおよびBC実 験中のモノクローナル抗SEB、B344)を加えた。1時問後ウエルを完全に 洗浄し、ヤギ抗ウサギIgGに結合したアルカリ性ホスファターゼ(シグマケミ カル社(Sigma Chemical Co.))または基質としてp−ニト ロフェニルホスフェートを用いる標準的方法により、結合した抗体を検出した。 データのコンピューター解析により、405nmでの反応のODをインヒビター の投与量と未知物質中のSEBの濃度に関連させた。突然変異SEBの可能性のあるものの最初のスクリーニング 最初のスクリーニングのために、突然変異SEB遺伝子の可能性のあるものを 含有する個々の形質転換体から、記載されるように完全な溶解液を調製した。ヒ トDR−発現細胞株を提示細胞として用いて、α/βリセプターを持っている齧 歯類のT細胞ハイブリドーマをVβ7またはVβ8.3で刺激して、機能性トキ シンの存在について試験した。産生されたSEBのレベルまたは全長に影響を与 える突然変異の可能性を排除するために、これらのハイブリドーマのいずれかを 刺激することが欠損している溶解液を、SEB蛋白の存在についで測定した。突 然変異を見つけるためにそれらから蛋白を産生するプラスミッドの配列決定を行 った。突然変異体の配列を図2に示す。 Taqポリメラーゼでエラーを誘導したランダム突然変異体(BR)を3つの 領域(1.2.4)で、すべて分子のアミノ末端の93アミノ酸で集めた(ただ し、分子のカルボキシル基末端での1つのケース、BR−374での追加の保存 性突然変異を除く)。その産生法から予測されるように1つを除くこれらすべて の突然変異はAからGまたはTからCの突然変異であるが、これらの配列の別の ところに1つのサイレント突然変異(silent mutation)が見ら れた。突然変異オリゴヌクレオチドCまたはA(BC、BA突然変異体)ととも に領域1または2に追加の突然変異体が産生された。領域3は、もともとオリゴ ヌクレオチドAによりカバーされる最後のアミノ酸を含む単一の突然変異体(B A−62)として発見された。この突然変異体は他のBA突然変異体とは異なる 表現型を有していた。突然変異体オリゴヌクレオチドBとともにこの領域に追加 の突然変異体が産生された(BB突然変異体)。93位で保存されているジスル フィド結合を形成するシステインを妨害するとまったく予測できない好ましくな い影響を示すため、領域4の突然変異はさらなる解析により除去された。さらに 数個の突然変異体は、2つ以上の領域(Br−474、BA−72)を含有する か、高度に劣化したトキシン(BR−267)を産生するか、または既に存在す る突然変異体(BA−50)と同じであるため、さらに性状解析はしなかった。 実施例4 組換えSEBの調製 最初のスクリーニングのために、寒天プレートから採取した形質転換体の個々 のコロニーを、100μlの2XVTとカルベニシリン(carbenicii lin)を含有する96ウェルのマイクロタイタープレートに移した。BAはウ ェルとして1mMのIPTGを含有する以外は、同じプレートを調製した。いず れも撹拌しながら37℃で一晩インキュベートした。最初のプレート各ウェルに 50μlのグリセロールを加え、これを混合し、次に−70℃で保存した。SE B含有溶解液を調製するために、2番目のプレートの各ウェルに、3mg/ml のリゾチームと300μg/mlのDNAseIを含有する50μlのHNM緩 衝液(10mMのヘペス、pH7.0、30mMのNaCl、5mMの塩化マグ ネシウム)を加えた。このプレートを37℃で15分間インキュベートし、3回 凍結融解し、遠心分離してペレット破片にした。上澄液を新しいプレートに移し 、ELISAおよびT細胞ハイブリドーマ刺激の両方によりSEBの存在を調べ た。この方法で0.3μb/mlと10μb/mlのSEBを含有する調製物が 産生された。 精製した突然変異体SEBを産生するために、−70℃で保存した96ウェル のマイクロタイタープレートから形質転換体を回収した。IPTGを含有する一 晩培養物(1容量)からの細菌を遠心分離により集め、1−2mg/mlのリゾ チームと10μg/mlのDNAseIを含有する1:10容量のHNM緩衝液 中に再懸濁した。懸濁液を15,000gで20分間遠心分離して細菌の破片を 除去し、上澄液を集めてろ過した(0.2μ)。2−3mg/mlのモノクロー ナル抗体でSEB(B344)に結合した1:50容量のファロース4Bビーズ を含有するカラムに濾液を通した。ビーズをPBSで完全に洗浄し、トキシンを 0.1Mのグリシン−HCl(ph2.7)で溶出し、1Mの炭酸ナトリウムで 中和した。SEBを1mg/mlに濃縮し、セントリコン10マイクロコンセン トレーター(Centricon10 microconcentrators )(アミコン社(Amicon Corp.)、デンバーズ(Denvers) 、マサチュセッツ州)を用いて緩衝液をBSSに変更した。この方法で細菌培養 物1リットルにつき3−10mgのトキシンが得られた。こうして産生したSE Bとその突然変異体はSDS−PAGEによると95%以上の純度があった。領 域1のSEB突然変異体を表2に示し、領域1突然変異体と領域2突然変異体を 表3に示し、領域3突然変異体を表4に示す。 記載した突然変異体はすべてAからG、またはTからCのヌクレオチド置換を 含有し、これはこれらの産生のために用いた方法から予測されるであろう。 オリゴヌクレオチドCまたはAを用いて突然変異が産生される時、これらの突 然変異はSEB配列のアミノ酸9−23(領域1)、または41−53(領域2 )に濃縮された(表3)。 オリゴヌクレオチドプライマーBを使用した時、表4に示した突然変異体が産 生された。 正常のSEBではアミノ酸93はシステインである。このために、この領域の 突然変異はジスルフィド結合を妨害する可能性があるため、さらに考慮しなかっ た。すなわち突然変異体BR−30とBR−311を排除した。 トキシンが非常に劣化しているため、2カ所以上の領域で変化がある突然変異 体(2個以上の突然変異体ではない)(すなわちBR−474とBA−72)も またBR−267のように除いた。BA−50は公知の突然変異体であり、これ 以上検討しなかった。SEBの構造研究 おそらく最も研究されたスタフィロコッカスのエンテロトキシンである、SE Bの3次元構造は最近報告された(スワミナサン(Swaminathan)ら (1992) Nature 359:801)。SEBの模式図を図1に示す 。SEB分子は2つのドメインを含有する。最初のドメインは残基1−120よ りなり、2番目は残基127−239よりなる。前述したように、MHCクラス II結合および/またはT細胞活性化に影響を与えるSEBのN−末端部分に3つ の領域が同定されている(カプラー(Kappler)ら(1992) J.E xp.Med. 175:387)。これらの各領域に、関与する特異的アミノ 酸が測定されている。同定された残基のあるものはMHCクラスII結合とT細胞 活性化に影響を与え、他はT細胞活性化のみに影響を与える。スーパー抗原MH CクラスII結合はT細胞に必須であるため、MHCクラスII結合に影響を与える 残基はT細胞活性化に影響を与えるため、これらからT細胞結合情報は得られな い。しかしこれらはスーパー抗原上のMHCクラスII結合部位に関する情報を与 える。一方、T細胞活性化に影響を与えるがMHCクラスII結合に影響を与えな い残基は、SEB上のT細胞結合部位中にある可能性がある。 9−23のアミノ酸残基として定義される領域1は、TCR結合とMHCクラ スII結合の両方に影響を与えるため、二機能性である。この領域の突然変異には 、10、14、17および23位の残基を、単一または2つの突然変異として含 んでいた(表2)。残基23(N23)のアスパラギンはα−らせん(α2)の 上にあり、側鎖は溶媒の方を向いている。これは最も重要な残基であり、すべて のスタフィロコッカスのエンテロトキシンで保存されておりTCR活性化に最も 重要である。MHCクラスII結合を妨害したものは23位のわすか5つの突然変 異体であるが、すべてのものがTCR活性化に影響を与えた。残基14と17の 突然変異はMHCクラスII結合とTCR活性化の両方に影響を与えた。残基S1 4は非常に短いαらせん(α1)であり、溶媒に暴露されているがF17はα1 のもう一方の端に位置している。トキシンの表面のS14、F17およびN23 (図1)の位置は、MHCクラスII分子および/またはVβと最重要な接触をす るのに好ましい。残基F17は内部を向いており、残基174−179と203 −209の2つの別のループに挟まれたループ中に存在する。これはセリン(F 17S)による置換は、MHCクラスII結合とサイトカイン産生を低下させる構 造変化を導入したかも知れないことを示唆している。S14(α1上)とMHC クラスII結合、そしてN23(α2上)とTCR活性との関連は、領域1の二機 能性の役割のもととなる構造的基礎を表している。この領域は小数の連続的なア ミノ酸よりなるが、異なる機能に関与している第2の構造の別の隣接している成 分上に分散されている。α1とα2が近接していることは、領域1のアミノ酸は VβとMHCクラスIIの結合部の近くの3分子複合体中に位置しているという提 案(カプラー(Kappler)ら(1992)前述)と一致している。 領域2は残基40−53と定義され、すべてのスタフィロコッカスのエンテロ トキシンにおいてMHCクラスIIへの結合を仲介するのに重要であると示唆され ている。この領域の突然変異の約半分は、保存残基F44(表3)を含有してい た。他の突然変異には残基41、45、48、52および53を含有していた。 すなわちこの領域はおそらく、MHCクラスII結合に特異的である。残基48− 52はβ鎖(β2)中にある。残基F44はβ1とβ2を連結する曲がり角の上 にあり、側鎖が溶媒に露出している。これはMHCクラスIIと重要な疎水性結合 接触をするのに好都合に位置している。 領域3は2つの残基(60と61)で構成されており、このいずれかの突然変 異はTCR活性化に影響を与えるがMHCクラスII結合には影響は与えない。残 基60と61はβ2とβ3を連結するループ内にある、溶媒に露出されている( 表4)。 実施例5 突然異SEBのHLA−DRへの結合 MHCクラスIIへの結合はT細胞によりトキシン認識に必須であるため、突然 変異はトキシンのDR分子への結合能力またはTCR−α/βによるこの複合体 の認識能力に影響を与えたかも知れない。これらの2つの可能性を区別するのを 助けるために、HLA−DR1ホモ接合リンパ芽腫株LG2を用いた(ガッチと レイボールド(Gatti and Leihold)(1979) Tiss ue Antigens 13:35)。125I −標識LG2細胞を、50μ g/mlの組換えSEBを加えてまたは加えないで37℃で2時間インキュベー トした。細胞を含まない溶解液を1%ジギトニン中で調製し、3mg/mlのB 344抗SEBモノクローナル抗体の結合したセファロースビーズと、室温で4 時間インキュベートした。ビーズを完全に洗浄し、標識した結合した物質を還元 下のSDS−PAGE(リームリ(Laemmlli)(1970) Natu re 227:680)とオートラジオグラフィーで解析した。対照として、抗 DRモノクローナル抗体のL243(ランプソンとレビー(Lampson a nd Levy) (1980) J.Immunol. 125:293)を 使用した(溶解液の1/20容量を抗SEBビーズとともに使用した)。 SEBはLG2上でDR分子に結合する(図2b)。免疫親和性精製したトキ シンを調製し、SEBとその突然変異体を精製するのに使用したのと同じ抗SE Bモノクローナル抗体を用いるフローサイトメトリーにより、そのLG2への結 合能力を評価した。100μlの組織培養培地中で3×104個のLG2細胞を 37℃で一晩インキュベートした。細胞を完全に洗浄し、約1μg/mlの抗S EBモノクローナル抗体(B344.1)とともに4℃で30分問インキュベー トした。細胞を再度洗浄し、蛍光標識したヤギ抗マウスIgG1(フィッシャー サイエンティフィック社(Fisher Scientific Co.))と ともに4℃で15分間インキュベートした。細胞を再度洗浄し、細胞の表面蛍光 を解析し、第2の試薬のみに対して添加したトキシンの量で見られた蛍光につい て補正した。その結果(表4に示す)は、領域1、2および3のそれぞれの突然 変異について示されている。 4つの領域1の突然変異体によりLG2への結合は、突然変異していないSE Bのそれと区別することができなかった。他の3つの突然変異体は結合能力が約 100倍低下していた。これらの結果は、領域1内の残基14と23の間の残基 はMHC結合に重要であることを示唆している。7つの突然変異のうちの5つは 23Nが関与していた。1つの場合(BR−29、23N→S)でのみこの突然 変異がMHC結合を低下させた。これらの結果は残基23NはNHC結合とVβ 相互作用に重要であることを示唆している。領域2の突然変異はすべてほんのわ ずかにLG2に結合し(SEBより約1,000倍弱い)、領域2の突然変異体 はトキシンのクラスIIMHCへの結合に重要なアミノ酸の範囲(特に44F)を 規定していることを示している。領域3の突然変異体はLG2への結合に基本的 に影響されず、この2アミノ酸領域(60N、61Y)はVβ相互作用に重要で あることを示唆している。 実施例5 異なるVβ成分を有するT細胞上の突然変異の影響 SEB突然変異体はもともとVβ7+またはVβ8.3+T細胞ハイブリドーマ を刺激するため同定された。T細胞認識上のSEB突然変異体の影響をさらに詳 細に評価するために、精製した突然変異体トキシンを種々の投与量で、SEBを 認識することが知られている4つの齧歯類のVβ成分(Vβ7、Vβ8.1−3 (ホワイト(White)ら(1991)前述;キャラハン(Callahan )ら(1989)前述:ハーマン(Herman)ら(1991)前述))のそ れぞれを有する追加のT細胞ハイブリドーマに対して試験した。異なる濃度のト キシンを、200μlの組織培養培地中の3×104個のDR+細胞とともに37 ℃で一晩インキュベートした。必須のVβ特異性を有する5×104個のT細胞 ハイブリドーマを50μlで加え、混合物を一晩インキュベートした。カプラー (Kappler)ら(1981)J.Exp.Med. 153:1198と モスマン(Mosmann)(1983)J.Immunol.Meth. 65:55に従い、T細胞ハイブリドーマの応答を分泌されるIL.−2とし て測定した。結果を図5−7に示す。 領域1の突然変異体(図5)のうち、23Nを有する5つ(BR−257、B R−291、BC−6、BC−66,BC−88)は、これらの4つはSEBと 同様にDRに結合したにもかかわらず、すべてのハイブリドーマをほんのわずか に刺激したのみである。これらの結果は、残基23NはVβ相互作用に重要なア ミノ酸であるが、このアミノ酸を含む5番目の突然変異体(BR−291)はM HCにわずかに結合したのみであるため、このアミノ酸はMHC結合にも影響を 与えるかも知れないことを示している。他の2つの領域1の突然変異体もまたわ ずかに刺激したのみである。BR−75の場合これは主にその弱いDRへの結合 のためかも知れないが、BR−210突然変異の影響はDRへの結合よりもT細 胞刺激に対して数オーダー大きかった。これらを総合すると、これらの結果は、 DRに結合したSEBのT胞認識の間領域1のアミノ酸は、VβとMHCの間の 結合部の3分子複合体中に位置しており、各残基は各成分と相互作用することの 証拠である。 他の領域の突然変異はそれほど複雑でない表現型を産生した。領域2の突然変 異体のすべては、それらのリセプター中にVβ成分があるにもかかわらず(図6 )、T細胞ハイブリドーマのすべてを刺激することはなかった。小さな差はあっ たが、一般に刺激に対する突然変異の影響はDR結合で見られたものと同じであ った。これらの結果は、領域2の突然変異は主にDR結合に影響するという結論 に一致する。 2アミノ酸の領域3の突然変異体は最も差があった(図7)。この領域に隣接 する20アミノ酸の範囲中のランダム突然変異体が、これら2つのアミノ酸中に 見いだざれた。これらの突然変異体は、Vβ7を有するハイブリドーマを刺激し なかったが、Vβ8.2またはVβ8.3を有するハイブリドーマを刺激した。 この性質はこれらのハイブリドーマの特異的ではないことを確認するために、ト キシンを4つの他のT細胞ハイブリドーマ(1つのVβ7+、2つのVβ8.1+ および1つのVβ8.3+)で試験した。結果は図7のものと区別することがで きなかった(データは示していない)。 実施例6 SEBのインビボ作用のためのT細胞相互作用の必要性 細菌トキシンのスーパー抗原性がそれらのインビボの毒性にいかに重要である かという問題は、解決していない。本発明者らによる以前の実験は、SEBの毒 性は関連するVβ成分を有するT細胞の頻度に直接関連しているため、マウスに おけるSEBの毒性は、Vβ特異的にT細胞を刺激する能力に関連していること を示唆していた(マラック(Marrack)ら(1990) J.Exp.M ed. 171:455)。しかしいくつかのS.aureusのトキシンが単 球上のクラスIIに結合、TNFやIL−1のようなサイトカインの産生を刺激す る能力(パルソネット(Parsonnet)(1988) Rev.Infe ct.Dis. 1:263)は、直接の単球刺激はある状態におけるトキシン の病原性の多くを説明するのに充分であるかも知れないという可能性を開く。 この考えを試験するために、クラスIIMHCには充分結合するが、極度な高濃 度以外ではT細胞を刺激しない、領域1の突然変異体BR−257を種々の濃度 でマウスに注射した。突然変異していないSEBと突然変異体BR−358(こ れらは領域2のすべての突然変異体のようにクラスIIMHCにはわずかに結合す るのみである)を対照として使用した。調製物を汚染するかも知れないLPSの 影響を最小にするために、LPS応答性の欠如した株であるC3H/HeJマウ スを使用した。急速な体重減少がマウスにおけるSEBの最も顕著で急速な毒性 であるため(マラック(Marrack)ら(1990)前述)、0日に注射を した後マウスの体重を毎日測定した。 3匹のマウスの群の体重を測定し、0μg、50μgまたは100μgの組換 えSEB、突然変異体SEBBR−257、または突然変異体SEBBR−35 8を含有するバランスト塩水溶液(BSS)を与えた。マウスが死ぬまで毎日体 重を測定した。結果を図8に示す。結果は生存しているマウスの開始体重からの 変化の平均割合で示してある。 50μgまたは100μgの組換えSEBを与えたマウスは、3−4日間で急 速に体重が減少し、すべでのマウスは5日以内に死んだ。突然変異体BR−35 8を与えたマウスは影響を受けず、BSSのみを与えたマウスと区別がつかなか った。しかし100μgのBR−257を与えられたマウスはわずかな体重減少 を示し、後に回復した。 これらの結果は、マウスではSEBの毒性の大部分はそのT細胞を刺激する能 力に依存していることを確認しており、これはT細胞誘導性リンホカイン自身ま たはT細胞により活性化される他の細胞により産生されるものは、このトキシン の作用様式に非常に重要であることを示唆している。しかし、高投与量における BR−257のわずかな作用は、T細胞の関与なしで結合したSEBにより直接 刺激されたクラスIIを有する細胞からの寄与の可能性を示す。 実施例7 SEB突然変異体の防御効果 SEB突然変異体の防御効果を試験した。これらの実験において、野生型のS EBで抗原刺激する前に生理食塩水または100μgのBR−257をマウスに 投与した。投与の日(「0」日)に50μgのSEBを腹腔内投与した。体重の 変化と生存を測定した。結果は図9に示す。 対照を与えたマウスは、SEBにより抗原刺激の後4−5日後に死に、SEB 突然変異体で免疫したマウスでは防御効果が見られた。 実施例8 SEB然変異体の産生と動物におけるその防御作用 スタフィロコッカスのエンテロトキシンA(SEA)突然変異体を、前述の方 法に従って産生した。SEAのアミノ酸配列にSEBのアミノ酸配列を重ね合わ せると、45位の突然変異は45位のSEB突然変異体で見られるのと同様にS EAがMHCに結合する能力を阻害することが見いだされた。 霊長類で同様の試験を行った。野生型SEB、領域ISEB突然変異体BR− 257(F44で突然変異)またはBR−358(N23で突然変異)の1つを マウスに投与し、嘔吐性応答の誘発を評価した。いずれのSEB突然変異体も、 霊長類において効果がないか、野生型SEBよりも効果ははるかに小さかった。 これらの結果は、本明細書中に記載された突然変異体スーパー抗原の産生方法 は、一般的にすべてのスーパー抗原に適用可能であり、患者をスーパー抗原の病 原作用から防御する方法を与えることを、確認している。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Protective action of mutated superantigen Field of the invention   The present invention relates to the prevention and treatment of antigen-mediated diseases and antigen-initiated diseases. Concrete In other words, it induces an antibody response to a superantigen that has no pathological effects Of a molecule that is a modified or mutated superantigen Administration provides protection against superantigen pathogens. Of the present invention The molecule may also be a T cell receptor in a manner that leads to modifications that make the T cell respond to antigen. May interact with the Vβ component. Background of the Invention   Vertebrate immune system protects vertebrates from infection by microorganisms and large parasites So evolved. This immune system responds to antigens in one of two ways: (1) proteins that circulate in the blood and specifically bind to the foreign antigen that induced them; B cell mediated humoral antibody response, including production of white antigen. By binding of the antibody to the antigen Blood protein system that helps phagocytes digest and destroy antigens (collectively supplemented) (Called the body); and (2) if the antigen is an infectious virus By killing the host cell, or other host cells (eg, phagocytic cells). ) To destroy the antigen, mainly with the foreign antigen on the surface of the host cell Cell-mediated immune responses mediated by T cells, including the production of specialized cells that respond Molecular Biology of the Cel 1) (1983), Alberts et al. (eds.), Chapter 17, 9 52).   Antibody production involves many pre-steps that lead to the stimulation of antibody-producing B cells. Is necessary. One of the key steps involved in antibody production is antigen recognition. This is the stage. Thymic (T) cell participation is required for antigen recognition.   T cells have an antigen-specific receptor, called a T cell antigen receptor (TCR), on their surface. Has a scepter. Before T cells can recognize a protein antigen, the antigen Must be presented on the surface of the presenting cell. The antigen is first macrophages or Must be processed by other antigen presenting cells. These cells are basically anti- Swallow the raw material, chop them into peptides, and the peptide is a major histocompatibility complex (MHC) Present on the cell surface together with molecules.   Major histocompatibility complex is formed by a complex of genes called major histocompatibility complex. Family of antigens to be loaded. MHC antigens are all higher vertebrate cells Is expressed on In humans these were first demonstrated on white blood cells , HLA antigens (human leukocyte-related antigens). The MHC molecule has two major Classes (Class I and Class II), each consisting of a set of cell surface glycoproteins . These two classes of MHC antigens stimulate different subpopulations of T cells. MHC Las II molecules are involved in many responses to pathogens. In contrast, MHC Ras I molecules are involved when the pathogen is a virus or a malignant cell. MHC When class I is involved, antibody stimulation does not occur and MHC class I treated antigen and T cells Vesicle interactions cause lysis of cells infected by the pathogen.   The processed antigenic peptide fits into the cleft of the MHC molecule. Antigen is presented And several T cells in the body that have receptors for that particular peptide Binds to the complex. Many T cells associate with autologous MHC glycoproteins on the same cell surface. Recognize antigens on the surface of cells only in the first case.   The ability of T cells to complex with the processed antigen and MHC complexes is It depends on the vesicle receptor (TCR). TCR consists of two protein chains (α and β) . Each chain has a constant domain and a variable domain. Two variable domains (α) or Is encoded in three (β) different gene fragments (variable (V), diversity ( D), bond (J)) (Siu et al. (1984) Cell 37: 393. Yanagi et al. (1985) Proc. Natl. Acad. S ci. ScL USA 82: 3430). In each T cell, V, D and Combination of J domains recognizes antigen in a manner characteristic of T cells only Specify the part. Marrack et al. (1988) Immunol. . Today 9: 308; Toyonaga et al. (1987) A. nn. Rev .. Immunol. 5: 585; Davis (19 85) Ann. Rev .. Immunol. 4: 529; Hendrick (H endrick) et al. (1982) Cell 30: 141; Babbit. b itt) et al. (1985) Nature 317: 359; Booth. (1987) Science 235: 1353; Townsend (Town) send) et al. (1986) Cell 44: 959; Bjor. (Kman) et al. (1987) Nature 329: 506). Typically α and β chains are involved in the recognition of ligands formed by processed antigens and MHC doing.   When T cells are stimulated by antigen, they divide and undergo various cell-mediated immune responses. Differentiate into activated effector cells involved in the response. At least 3 depending on T cells The following reactions are performed: (1) Cytotoxic T cells are exogenous or virus-infected vertebrae Specifically kills animal cells; helper T cells help B lymphocytes; and (3) Suppressor T cells suppress specific cell responses.   A new class of antigens, recently called “superantigens”, are specific Vβ components (such as Directly stimulates T cells by binding to the TCR β chain variable domain) (Kappler et al. (198) 7) Cell 49: 263; Kappler et al. (1987) C. ell 49: 273; MacDonald et al. (1988). Nature 332: 40; Pullen et al. (1988) Nat. ure 335: 796; Kappler et al. (1988) Nat. 332: 35; Abe et al. (1988) J. Am. Immunol.   140: 4132; White et al. (1989) Cell 56. : 27; Janeway et al. (1989) Immunol. Rev .. 107: 61; Berkov et al. (1980) J. Am. I mmunol. 139: 3189; Kappler et al. (1989) ) Science 244: 811). Unlike traditional peptide antigen recognition, Other components of the T cell receptor (ie, Dβ, Jβ, Vα, Jα) are superantibodies. It does not appear to play any role in original binding. Superantigens are generally T cells But only with specific Vβ components present on stimulated T cells Seems to interact. Because the relative number of Vβ genes is limited, T cells have specific Vβ components within individual cells, and therefore have specific superantigens. Can interact with most of the population of T cells. That is, it depends on the frequency of the Vβ population. Thus, 5-30% of all T cell populations are stimulated by superantigens, Similar responses to the original are usually much less than one thousandth. Super anti Progens interact with class II MHC molecules, but these are more in vivo than as peptides. It appears to act as a tact protein. That is, these are the usual peptide bonds. It does not appear to join the mating grooves. Instead, they are located on the outer wall of the coupling groove. It appears to interact with the acid residues. Known superantigens and their sequences and structures Are listed in Table I.   Two distinct classes of superantigens have been described. The first one was 20 years ago At this time, Festenstein is a certain M Significant responses were found in the mixed lymphocyte reaction between the same strains of HC. Irritating Minor lymphocyte stimulator (Ml) to distinguish antigens from MHC antigens Called antigen (Festenstein Transp lant Rev. 15:62). These superantigens are endogenous retro Encoded by the irs gene (Palmer (1991)   Curr. Bio. 1:74). These genes are present in mice This results in a marked loss of responding T cells, which is large in the T cell receptor population of the animal. A possible hole may be created (Pullen et al. (1988) supra). A second set of superantigens can produce various pathogenic effects after injection. Are provided by an ever-growing list of available bacterial or viral proteins. Racks and couplers (Marrack & Kappler) Science 248: 705).   Staphylococcus, a common human pathogen, cus aureus (S. aueus) is a SEA (staphylococcus) Several enterotoxins named from enterotoxin A) to SEE (Enterotoxin), which can cause human food poisoning and sometimes shock. Involved (Marrack & Kappler) ( 1990) supra; Bohach et al. (1990) Crit. Re v. Microbio. 117: 251). Some S.P. aureus only Strains are also thought to be involved in the majority of toxic shock syndromes in humans. Toxic shock syndrome toxin-1 (TSST-1) and dermabrasion syndrome (sc Related exfoliating toxins (e) associated with alded skin syndrome Produce xfolative toxins (ExTF). Another common Streptococcus spirogenes (Streptococcus), a pathogen of human skin and pharynx ococcus pyrogenes) (ie, group A Streptococcus) It also produces a toxin having superantigenicity (Abe et al. (199) 1) J. Immun. 146: 3747). These are Streptococcus Lithrogenic toxin (Streptococcal erythrogen) ic toxins) AC (SPEA-C).   S. The amino acid sequence of Aureus toxin shows some homology, It also shows significant differences (Bentley et al. (1988) J. Bac terol. 170: 34; Jones et al. (1986) J. . Bacteriol. 166: 29; Lee et al. (1988) J. Am. Bacteriol. 170: 2954; Bromster-Houtamaa (Blo Mster-Hautamaa) et al. (1986) J. Am. Biol. Chem. 261: 15783)). S. aureus has MHC class II molecule Antibodies that stimulate a potent T cell proliferative response in the presence of murine cells Carlson et al. (1988) J. Am. Immunol. 140 : 2848; White et al. (1989) Cell 56:27). . S. aureus protein selectively stabs rodent cells with specific Vβ components. Intense.   Toxin binding to class II MHC molecules is essential for T cell recognition, The process is more tolerant than found with normal antigens. Peptide antigens Although it is highly dependent on rele- sive (allelic) MHC residues, superantigens are widely used. Binds to MHC class II molecules of the releasable and isotypic type (Herman (Herman (mann) et al. (1989) Euro. J. Immunol. 19: 2171 Hermann et al. (1990) J .; Exp. Med. 172 : 709; Scholl et al. (1990), J. Am. Immunol. 144: 226; Molleck et al. Immu nol. 146: 463). T cells are rarely self MHC (allo MHC) (All-MHC)) does not recognize the peptide antigen bound to the molecule, but Cells are not only allele-type MHC but also different class II isotypes and xenogeneic (Xenogenic) may respond to toxin even bound to class II molecules it can. Such observations indicate that superantigens bind traditional peptide antigens. It is a relatively conserved part outside the hypervariable groove as an allele thought to be Suggests binding.   Superantigens can also be involved in autoimmune diseases, where components of the immune system Attack normal tissue. T cells that respond to themselves (potentially harmful self-reactivity The process of deletion of T cells) is called tolerance or negative selection (Kappl (Kappl (1987) Cell 49: 273; Kappler. (1988) Nature 332: 35; MacDonald. ld) et al. (1988) Nature 332: 40; Finke 1) et al. (1989) Cell 58: 1047). The immune system is usually self-reactive Cells are deleted, but some escape this monitoring mechanism at times. Human T thin The ability of the superantigen to stimulate 20% of the vesicle cluster is due to several circulating Has been suggested to lead to unwanted replication of T cells (Johnson hnson) et al. (1992) Scientific American 26 6:92). T cells with certain Vβ types are found in certain types of cells, such as arthritis and multiple sclerosis. Involvement in various autoimmune conditions has been suggested. These findings suggest that destructive cells Means activated by a superantigen that binds to the identified Vβ type ( Johnson, et al. (1992) supra).   Autoimmune diseases are the result of the immune system's inability to recognize itself. By the immune system Many diseases are caused by host cell attacks: multiple sclerosis and severe muscle Neurological disorders such as asthenia, joint disorders such as rheumatoid arthritis, systemic lupus Attack on nucleic acids as observed in matodes, other diseases involving various organs ( For example, psoriasis, juvenile diabetes, Sjogren's syndrome, and thyroid disease)). this These diseases have various symptoms, ranging from mild to life-threatening. An example For example, rheumatoid arthritis (RA) is a chronic, relapsing inflammatory disease, primarily involving joints. And affects 1-3% of the North American population, with a female to male ratio of 3: It is one. Severe RA patients have vasculitis, muscular atrophy, subcutaneous nodules, lymphoma, splenomegaly, And extra-articular symptoms such as leukopenia. About 15% of RA patients are fully lucky It is presumed to cause paralysis anesthesia.   T cells specific for autoantigens play a critical role in initiating autoimmune diseases Is suggested by some evidence. In the case of RA, MHC class II remains The link between the genes DR4 and DR1 Allele, and sometimes synovial fluid and affected Activating CD4 with minor clonality in nodal tissues+T cells (Stastony (Stas tny) et al. (1976) Engl. J. Med. 298: 869; Gibofus Gibofsky et al. (1978) Exp. Med. 148: 1 728; McMichael et al. (1977) Arth. Rh um. 20: 1037; Schiff et al. (1982) Ann. Rheum. Dis. 41: 403; Duguestoy et al. (1984) Hum. Immunol. 10: 165; Legrand (Leg) rand) et al. (1984) Am. J. Hum. Genet. 36: 690; Gregerse et al. (1987) Arth. Rheum. 3 2:15; Burmester et al. (1981) Arth. R heum. 24: 1370: Fox et al. (1982) J. Am. Im muno1. 128: 351; Hemler et al. (1986) J. . Clin. Invest. 78: 696; Stamencoic (Stamen) koic) et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA8 5: 1179) suggests that CD4+II with αβ TCR It suggests the involvement of restricted T cells. This view is based on the T cell portion in various ways. The finding that removal or inhibition can relieve the disease in some patients supports this. (Paulus et al. (1977) Art. Rheum.   20: 1249; Karsh et al. (1979) Arth. Rhe um. 22: 1055: Kotzin et al. (1989) N.A. Eng . J. Med. 305: 976; Herzog et al. (198) 7) Lancet ii: 1461; Yocum et al. (1989). Ann. Int. Med. 109: 863).   US patent application Ser. No. 07 / 732,114, which is specifically incorporated herein by reference. Is that specific Vβ components can be used for the diagnosis of autoimmune diseases, Physically, a high percentage of Vβ14 in synovial fluid to diagnose RA+Use of the presence of T cells Indicates that it can be used.   Many studies have focused on developing treatments for autoimmune diseases. example For example, European Patent Publication No. 340,109 (title: Anti-T Cell Receptor Determinants), and U.S. Patent No. 4, filed October 29, 1985. No. 550,086 (Reinherz et al. (Title: Human T cells Monoclonal antibodies that recognize T cells A method for detecting a specific sequence of a variable region gene and treating a disease with an antibody against the sequence Describes the law. U.S. Pat. No. 4,886,74, filed Dec. 12, 1989 No. 3 (Hood et al.) (Title: only one within the variable region of the T-cell receptor) Sequence-based diagnostic reagents and their use) are unique in the Vβ region associated with a particular disease. A method for diagnosing a disease based on the presence of a T cell having the sequence PCT special Patent Application Publication No. W090 / 06758 discloses a specific Vβ region (specification) associated with RA. Physically, Vβ3, Vβ9 and Vβ10) are detected, and Vβ3, Vβ9 and And treatment of RA with monoclonal antibodies recognizing Vβ10 and Vβ10 .Immunity   Animals that have not been exposed to the pathogen have specific protection against it. Absent. However, non-pathogenic agents that are similar in chemical structure to the pathogen but lack the ability to exhibit pathogenic effects Animals can be immunized against pathogens by injecting them . Animals produce antibodies specific to non-pathogenic forms of the pathogen, and these antibodies From pathogen-type pathogens. Summary of the Invention   The present invention includes a method for preventing the toxic effects of superantigens by treatment with molecules. In which the molecule elicits antibody production without T cell activation.   The present invention also relates to modified or mutated derivatives of superantigens. Molecules.   The present invention further provides the Vβ component alone or α chain of the T cell receptor (TCR). Antigen-induced, consisting of administering molecules that interact with both And methods of modifying a T cell response.   The molecules of the present invention may comprise at least one or more T cells that provide a particular Vβ component. It works by leading to the deletion or inactivation / desensitization of more subpopulations.   To prevent the toxic effects of superantigens, understand exactly how to achieve this effect. Need to be Prior to the present invention, how superantigens interact with T cells It is known whether it works, but the mechanism by which the target animal shows the disease and the disease progresses Whether or not was not fully understood. Various observations are made by several mechanisms. Suggest that some of them are responsible for toxicity.   A condition mediated or initiated by a superantigen is a mutant strain of the present invention. Is found to be prevented or treated by the administration of Was. By administering the mutant toxin of the present invention, antibody production against the mutant molecule May cause. Some of these antibodies are also found in normal non-mutated Reacts with Shin. Therefore, when an immunized individual faces a normal toxin, these Cross-reacts with normal toxin and inhibits its activity. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 is a schematic view of a ribbon having a three-dimensional structure of SEB. Region 1 (residues 9-23), Region 2 (residues 40-53) and region 3 (residues 60-61) are shaded Have been. The sites involved in MHC or TCR binding are indicated. MHC and And / or residues identified by mutational analysis important for TCR binding are indicated .   FIG. 2 a shows 2 μg of recombinant SEB purified from E. coli and S. aureus culture FIG. 4 shows SDS-PAGE analysis of wild-type SEB purified from the product. Molecular weight marker (KD): β-phosphorylase, 94; bovine albumin, 69; ovalbumin, 45; carboxylase, 30; soybean trypsin inhibitor, 21; lysozyme , 14. FIG. 2b is an SDS-PAGE analysis of SEB binding to DR on LG2 cells. Is shown. Molecular weight marker (kD): bovine albumin, 69; ovalbumin, 45 Chymotrypsinogen, 27; soybean trypsin inhibitor, 21; myoglo Bottle, 17; lysozyme, 14.   FIG. 3 shows the sequence of the SEB mutant. Dashed line is the unmutated part of SEB Indicates minutes. Position of the oligonucleotide used to generate the SEB mutant Are also shown.   FIG. 4 shows SEB and SEB mutation in lymphoblastoma TG2 cells having DR-1. Indicate variant binding.   FIG. 5 shows stimulation of T cell hybridomas by region 1 SEB mutant. Spirit Prepared SEB or region 1 mutant preparations are known to recognize SEB. Tested for the ability to stimulate a population of T-cell hybridomas with different Vβ components KS-20.15 (Vβ7), KS-6.1 (Vβ8.2), KS-47. 1 (Vβ8.3), K16-57 (Vβ8.1).   FIG. 6 shows stimulation of T cell hybridomas by the region 2 SEB mutant. Spirit The prepared SEB preparation was tested as in FIG.   FIG. 7 shows stimulation of T cell hybridomas by the region 3 SEB mutant. Spirit The prepared SEB preparation was tested as in FIG.   FIG. 8 shows the in vivo effects of SEB and its mutants. Group of 3 mice And then 0, 50 μg (left) or 100 μg (right) of recombinant SE B or mutant SEB BR-257 or SEB BR-358 A balanced salt solution (BSS).   FIG. 9 shows the protective effect of the mutant toxin against SEB challenge. mouse Received saline or BR-257 three months prior to wild-type SEB challenge. Was. Detailed description of the invention   The molecules of the invention prevent antigen-mediated and antigen-initiating diseases in different ways. Or to treat. The different ways in which the molecules of the invention may be useful include Modification of the T cell response that provides protection to the body and production of antibodies. Specifically, Ming is to prevent or treat superantigen-mediated diseases and superantigen-initiated diseases Give the law. The methods of the present invention are generally known in the art and described in the present invention. A mutated superantigen molecule is prepared by known methods and An antigen mutant capable of binding to the CR has been identified and has not been mutated. To be able to confer protection against exposure to new superantigens It comes from things.   The present invention is an implementation of the aforementioned method for achieving protection against known superantigens Describe the possibilities. Recombinant Staphylococcus enterotoxin B (SEB) Mutants were prepared and purified as described in Examples 1-4 below. HLA-D Different binding of mutant SEB molecules to R1 homozygous lymphoblastoid LG2 cells Examination of the stimulation of T cell hybridomas having a Vβ component SEB mutants capable of binding to R were selected. S not mutated Bind to LG2 cells to an extent indistinguishable from EB and stimulate T cell hybridomas 3 months before exposing SEB mutant BR-257 to SEB Showed complete protection against the toxic effects of SEB. Same for primates Was obtained.   The teachings of the present invention can protect animals against subsequent challenge with SEB. Although the production of a mutated SEB molecule has been described, The same can be applied to hyperantigens.   As a method for detecting and treating autoimmune diseases mediated by superantigens, Demonstration of the ability to utilize the presence of specific Vβ components in the diagnosis of autoimmune diseases Can be combined with Ming. The presence of a disease mediated by superantigens Pattern ”analysis (eg, whether there is a change in the Vβ component in the disease state). Can be. Changes in Vβ components (Vβ14 in rheumatoid arthritis synovial fluid)+T thin Vesicle increase) indicates the presence of a superantigen-mediated disease. Next suggested A method known in the art can be applied to identify a hyperantigen. Illness To determine whether superantigens may be involved in the initiation or progression of The fingerprint can be compared to that of a known superantigen. Virus infection or When bacterial infection is associated with the onset of the disease, You may search. If a superantigen is identified or isolated, exposure of the superantigen To produce mutant superantigen molecules that can provide protection against The method of the invention applies.   Various terms are used herein and it is useful to define them Will. These are shown below, which are used in the following examples. It should be noted.   As mentioned above, the major process in the immune response is that MHC molecules interact with antigens. To form a complex that is presented to T cells. Generally T cell response is very Of T cells that are specific for and respond to specific complexes of antigen and MHC molecules The population is very limited. This response is generally associated with most of the T cell receptors or Requires interaction of all components. However, in some cases, presentation The expressed antigen need only interact with the Vβ component of the receptor, and all other components Minutes are basically irrelevant. This is because the antigen reacts with more T cells than normal Means and can be.   The molecules of the present invention may be modified such that T cells respond to the superantigen, It can interact with the Vβ component of the T cell receptor. "Repair T cell responsiveness "Decorate" can occur when the subject's T cells are stimulated by the administered molecule or at the same time. Can change the way that responds to antigens administered before, after or after Means that For example, a subpopulation early in T cell development may Interact and be deleted. The molecules of the present invention thus provide a specific Vβ component. Deletion or inactivation of at least one or more subpopulations of the indicated T cells / (By leading to desensitization).   In certain embodiments of the invention, the molecule is a B cell response that normally occurs in the subject under consideration. Modifies the T cell response without changing the response. This type of substance is, for example, By conferring passive immunity on the subject or acting as a vaccine Is useful. When using superantigen derivatives, they have a limited T cell response. Response, and act as an antigen to elicit a B cell response. These derivatives no longer have superantigenicity. The superantigen derivative of the present invention Normal antibody production against the superantigen protein can be induced.   The antigens of the present invention can also be viewed as competitors of other antigens. Write here Molecule that produces an overall response to the antigen or superantigen otherwise. If they interact with the MHC components necessary to produce them, they prevent the extent of that response. Will stop or lower.   The molecules of the present invention can also be viewed as "enhancers" in some cases, Individual T cell responses are impaired or attenuated for several reasons You. The administration of the molecules encompassed by the present invention greatly expands the individual T cell population .   As used herein, the term “modifies T cell responsiveness” always refers to the second component (eg, For example, antigens), and is always identified as part of the T cell receptor To the response of T cells presenting the Vβ component of Is basically irrelevant.   The molecule of the present invention has an amino acid of at least sufficient size to bind to the MHC molecule. Contains an acid sequence. The rest of the molecule is from amino acids, or carbohydrate or lipid structures It may be.   The term “reduce responsiveness” refers to the part of a T cell that expresses a particular Vβ component. It also means deleting minutes.   As used herein, the term “superantigen derivative” means that at least its structure is MH The superantigen or part of the superantigen needed to bind to C or T cells Means a molecule containing an amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence presented I do.   A “modified” superantigen derivative (or fragment) is a “mutated” Different from per antigen (or fragment). The term "modified superantigen" Contains the same amino acid sequence as the superantigen, but It is defined as meaning a molecule that contains modifications not found in the original molecule itself. For example If the superantigen contains amino acids 1-250, a "modified" superantibody The original derivative has expanded amino acid sequence not found in the original superantigen molecule Contains the same sequence as amino acids 50-75, which is located in the portion. For example, additional modifiers For example, different glycosylation or lack of glycosylation, or usually nothing There is some glycosylation.   A “mutated” superantigen is the result of a mutation compared to its native form. In which the amino acid sequence is changed. For example, if the super antigen is amino When containing acids 1-250, the mutated superantigen will have the corresponding native configuration. Amino acids 50-68 and 72-7 which are the same as in the row but differ at amino acids 69-71 5 This difference is due to the “substitution” in which different amino acids are used, "Addition" longer than the original form by adding One of them.   "Vaccine" refers to the same type of vaccine generally administered to a subject. Refers to a formulation that provokes a response (eg, immunoprevention). Vaccine is adjuvant Or it may contain other substances.   A class of molecules known as superantigens are specific V-cells of the T cell receptor. It is known that it interacts with the beta component and increases the specific T cell subpopulation in large quantities. This interaction, assuming a previous interaction between the MHC molecule and the superantigen, is It is completely independent of the other areas of the cell receptor.   In connection with the interaction between MHC and peptides, MHC molecules can be of various "phenotypes". Different phenotypes are specific for various presented peptides and antigens. It should be noted that there is. For example, HLA-DR is related to SEB presentation. Is known. That is, different MHC phenotypes are valuable for different antigens However, correlation of HLA phenotype measurement with presentation of a particular antigen or antigen family Is well within the skill of the artisan.   That is, the present invention relates to an MHC molecule and at least one Vβ component of a T cell receptor. Includes modification of T cell responses through administration of a molecule that interacts with both . This interaction affects the T cell response in several ways. That may affect the response One of the most rudimentary methods is that a molecule interacts with an MHC molecule, To prevent the binding of Normal or superantigens are Because the complex that causes the answer cannot be formed with the MHC, If modified or does not induce T cell proliferation, there is a diminished or eliminated response. Will be.   Other methods of modifying the T cell response include "desensitizing", "inactivating" or It is "anergy" (immune weakness). This mechanism is based on MHC molecules, anti- Interaction with primordial and T cell receptors, following down-regulation (do wn regulation) or inactivation of T cells. This mechanism is mature Are more common in fetal deletions than in those who do. The latter phenomenon has three Various subpopulations of T cells are actually removed from an organism through the interaction of One.   Modification of a T cell response also includes stimulation of a T cell subpopulation. As described herein Information is available to those skilled in the art for substances that interact with MHC and for specific subpopulations of T cells. To allow the subpopulation of T cells to expand. This method is specific If the Vβ subpopulation is associated with a medical condition (eg, an autoimmune disease), Particularly preferred.   It should be understood that the immune response, when considered, includes both B and T cell responses. It is. One aspect of the invention is modifying a T cell response without modifying the B cell response. The use of decorating molecules. Such substances are particularly useful as vaccines, as described below. And useful.   The molecules of the invention are preferably (but not limited to) superantigen-derived Body. These derivatives may be modified or mutated as described above. These molecules or other molecules described herein may respond to T cell responses in the manner described. Is administered in an amount sufficient to modify The amount of substance used depends on the actual substance It depends on the response required and the subject being treated.   The molecule also acts as a vaccine. These vaccines have the usual molecular In the sense that they produce a B cell response without the total T cell response normally associated with the type, Provides protective immunity to elephants. Example 7 shows one of the effects of SEB. Again, those skilled in the art Depends on the variables within the regulatory range of the knowledge of the disease (conditions to be treated, Vβ molecules regulated, etc.) Thus, the substance selected as a vaccine is the responsibility of the person skilled in the art. This vaccine is Contains other substances commonly found in vaccine compositions (adjuvants, carriers, etc.) It may be.   The method of administration of the substances described herein (intravenous, intraperitoneal and intramuscular injection) As with all other standard methods of administering a therapeutic agent to a subject.   The present invention also discloses methods for making certain mutants useful in the aforementioned methods. (Eg, an isolated nucleic acid sequence that encodes a mutant; Cell lines transformed with the vectors and plasmids used, and isolated Mutant molecules (including mutant superantigens).   Other applications of the invention described herein will be apparent to those skilled in the art and will now be repeated. There will be no need to return.   The terms and expressions used are for description purposes only and are not limiting in any way. Features and equivalents that are shown and described when such terms and expressions are used Various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. It should be understood that   Polymerase chain reaction (PCR) and standard molecular biological methods (see Example 1) Description) was used for the production and expression of recombinant SEB. Such a mutant is Prepared by one of the two methods described in Example 2. The first method is SE Random mutations were introduced over the entire length of the B gene. The second method is SEB Random mutations were introduced in a region defined by about 60-75 bases of the gene . For the first identification of potential mutant SEBs, a human DR-expressing cell line was Stimulation of rodent T cell hybridomas with different Vβ components in Lysates from the transformants were tested for the presence of a toxin. T cell hybrid The lysate, which was negative upon stimulation of the dormer, was a monoclonal antibody against SEB (mAbs). ) Was tested for the presence of SEB (Example 3). Produces non-functional SEB The transformants were sequenced and mutants were identified. Produce mutant SEB And transforming the mutant SEB as described in Example 4. Was. Mutation location and effects were analyzed. MHC for toxin recognition by T cells Since binding to class II molecules is essential, human MHC as described in Example 5 The ability of the mutant SEB to bind to the antigen HLA-DR1 was tested. Mutate Some hybridomas have specific Vβ components that are stimulated by non-toxins Mutant SEBs that selectively stimulate things (but not all) (eg, region 3 suddenly) Mutant). That is, T cells stimulated by wild-type superantigen Mutant superantigens of the invention for selectively stimulating only a small portion of a population Can be used.   Three regions at the N-terminus of SEB that affect MHC and / or TCR binding Was identified (Example 4 and FIG. 1). The mutation in region 1 (residues 9-23) is And both TCR binding. This result shows that 23N is particularly important. Suggested. S. Aureus enterotoxin may have maximum homology (Marrack & Kapple) (19 90), supra), which residues are all enterotoxins and toxic shock toxins Saved in Mutations in region 2 (residues 41-53) stimulate T cells Toxins have the ability to bind to MHC class II with similar effects Dramatically reduced. Approximately half of the mutations involved F44. Again, all This residue is conserved in enterotoxins, and this residue is the MHC of all toxins. Has shown to play a very important role in binding to. Interestingly area 1 Or any of the two mutations abolish binding of the toxin to MHC In all cases, the ability of the mutants to stimulate T cells Was recovered by adding Mutations in region 3 (60N, 61Y) Did not affect binding of the toxin to the MHC, but did not phase with the two Vβs (7 and 8.1). Influenced the interaction. This Vβ-specific action indicates that these amino acids Important for interaction with TCRVβ (probably not another Vβ component) Suggests.   The toxicity of the mutant SEB in animals was tested as described in Example 6. Ma Use balanced salt solution (BSS), recombinant SEB, or F44 (BR-35 8) or injected a region ISEB mutant at N23 (BR-257). I Mice receiving 50 μg of some mutant SEBs were compared to mice receiving BSS. Although indistinguishable, mice given recombinant SEB died within 5 days It was done.   The ability of the mutant SEB to confer immunoprotective capacity from SEB was tested in vivo ( Example 7). Three months before challenge with SEB, 100 μg of mutant SEB B Mice given R-257 were completely protected from the toxic effects of SEB, but BR Mice that did not receive -257 died 4-5 days after challenge with SEB. Similar results were obtained with primates. Sudden change to elicit a vomiting response in monkeys Different SEBBR-358 or BR-257 are ineffective or small even if effective (Example 7).   Example 8 describes the application of the above method to SEA toxins and the corresponding SEB mutant The production of a SEA mutant which behaves the same as described above is described. Embodiment 1 FIG.Preparation and expression of recombinant SEB Polymerase chain reaction (PCR)   PCR (Saiki et al. (1988) Science 239: 4 87) is compatible with ampritiq (AmPliTaq) recombinant Taq polymerase. Kin Elmer Cetus (Perkin Elmer Cetus) (Nor War Using a DNA thermal cycler from Norwalk, Connecticut went. 1 minute denaturation and annealing step, 1 minute for <500 bp synthesis Between 20 and 30 cycles for a 2 minute extension for> 500 bp synthesis I went. The template concentration was 1-10M and the oligonucleotide primer was -The concentration was 1 μM. Although the concentration of dNTPs is 200 μM, If so, the concentration of one dNTP was reduced to 20 mM.SEB creation body   The superantigen SEB gene was overexpressed as follows. Signal pepti Flanking the portion of the gene encoding mature SEB that does not contain In PCR using oligonucleotide primers, the line containing the SEB gene -Shaped plasmid (Ranelli et al. (1985) Proc. Nat) l. Acad. Sci. USA 82: 5850) as a template. . 5 'primer (SEQ ID NO: 1) It is.   This primer was used in plasmid pTZ18R (Pharmacia Fine Chemicals) Luz (Pharmaca Fine Chemicals), Piscataway ( Lac when cloned into Piscataway, NJ) It contains an EcoRI site that places the SEB gene in frame with the Z gene. this Oligonucleotide primers can also be used when the SEB gene has its own starting ATG LacZ gene fragment and SE so that it can be easily transferred to other primers having Contains an NcoI site that adds an ATG during the beginning of the B gene. This 3 'ply The mer contained a HindIII position after the stop code of the SEB gene (sequence Number 2):   This PCR fragment was digested with EcoRI and HindIII, and EcoRI / HindI was digested. Ligated to II digested pTZ18R. Escherichia coli XL1-Blue (Stratagene (S Tratagen), La Jolla, Calif.) The plasmid was transformed, a single transformant was collected, and the insert (pSEB2) was used. Was determined and the absence of mutation was confirmed.   Upon induction, the pSEB2 construct causes overproduction of almost cytoplasmic SEB. (About 10 μg / ml broth). However, it produces a LacZ / SEB fusion protein. Rather than this bacterium, aureus secreted SEB A protein having an abundance was produced (FIG. 1a). The LacZ portion of this fusion protein is majority Cleaved in vivo from the SEB of E. coli or introduced between LacZ and SEB ATG was more efficient than the LacZ translation initiation site. Example 2Production of SEB mutant   SEB mutants were produced by one of two methods. One person The method introduced random mutations over the entire length of the SEB gene. For this reason The SEB construct of Example 1 was prepared, but PCR was performed using Taq volimerase error. A 10-fold reduction in dATP or dTTP concentration was used to increase the rate ( Innis et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. ScL USA 85: 9436). This reduces the amount of product by a factor of 5-10. Two The products of the reaction were combined and cloned into pTZ18R as described in Example 1. Individual transformants were mutated as described for BR mutants in Example 3, Screened for EB. About 400 toxins produced Of the live transformants, 10 are functional mutants due to their ability to stimulate T cells. And identified. Low concentrations of dCTP and dGTP were treated similarly, but the product results The degree of the decrease was smaller in about 200 transformants. No mutant was detected.   Introduces random mutation to a region defined by about 60-75 bases of SEB gene A second PCR method was used to insert. 3 corrections with 1% each position The following oligonucleotide blocks, which are located as shown in FIG. Primers (A (SEQ ID NO: 3), B (SEQ ID NO: 4), and C (SEQ ID NO: 5)) Synthesized:   These mutated oligonucleotides are either vector (A and B) or internal SE The B (C) oligonucleotide was used as a pond primer and the SEB gene was used as a primer. It acted as a primer in a PCR reaction to form a template. Synthesized SEB fragment Each molecule has a few random bases in the region corresponding to the mutant primer. It was predicted to have the mutation. Mixed template during PCR reaction of mutant fragment Alone or with other fragments containing the 3 'part of the gene, And resynthesized the full-length SEB2 gene (Ho et al. (1989) Gene 77:51; Pullen et al. (1990) Cell. 61: 1365). Alternatively, digest with an appropriate restriction enzyme, bind to pSEB2, This was done by extracting the corresponding area from this.DNA sequencing   Plasmid insert was inserted into Sepuenase (USV). Chemical Company (U.S. Biochemical Corp.), Cleveland Sanger et al. (1977) (ProC. . Natl. Acad. Sci USA 74: 5463) Sequenced using modifications to the strand supercoil plasmid template (Weikert and Chamblis (1989) Editorial Members, U.S.A. S. Bioc chemical Corp. ), Cleveland, Ohio, pages 5-6). Example 3Screening of SEB mutant transformants Anti-SEB monoclonal antibody (mAbs)   B10. Immunized multiple times with SEB. From Q (βBR) by standard method Both produced 10 monoclonal antibodies specific for 5 SEB epitopes Was. One of these antibodies (B344.1) was used to quantify SEB and SEB mutants. And immunoaffinity purification. B344.1 is an IgG1 that binds to SEB. SEB with high affinity and bound to MHC class II molecules was detected and immunoprecipitated. And SEB bound to DR was selected because it did not interfere with T cell recognition (data Are not shown).Enzyme-linked immunosorbent assay for SEB   The amount of SEB in the preparation was measured by ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). Was. 6 μg / ml of natural SEB (Sigma Chemi) cal Co. ), St. Louis, MO) with a microtiter solution Rate wells were coated overnight. The wells are then incubated with 25% FCS Washed thoroughly. Varying concentrations of known and unknown SEB preparations with inhibitors To the wells and then a fixed amount of anti-SEB antibody (Toxin Technology (To xin Technology, Madison, Wisconsin (State) (polyclonal rabbit anti-SEB and BR, BB and BC The experimental monoclonal anti-SEB, B344) was added. After 1 o'clock the well was completely Washed, alkaline phosphatase conjugated to goat anti-rabbit IgG (Sigma Chem. (Sigma Chemical Co.) or p-nitrite as a substrate. Bound antibody was detected by standard methods using rophenyl phosphate. Computer analysis of the data indicates the OD of the reaction at 405 nm And the concentration of SEB in the unknown.Initial screening of potential mutant SEBs   For initial screening, potential mutant SEB genes Complete lysates were prepared as described from the individual transformants containing. Hi The DR-expressing cell line was used as a presenting cell, and a rod having an α / β receptor was used. Stimulating D-cell hybridomas with Vβ7 or Vβ8.3 to produce functional Toki Tested for the presence of syn. Affects the level or total length of SEB produced To eliminate any potential mutations Lysates deficient in stimulating were subsequently measured for the presence of SEB protein. Sudden We sequenced plasmids that produced proteins from them to find mutations Was. The sequence of the mutant is shown in FIG.   Three random mutants (BR) that induced errors with Taq polymerase In the region (1.2.4), all were collected at the amino-terminal 93 amino acids of the molecule (only And one case at the carboxyl end of the molecule, additional conservation in BR-374 Sex mutation). All of these except one as expected from their production method Are A to G or T to C mutations, but other variants of these sequences However, one silent mutation was seen. Was. With mutant oligonucleotide C or A (BC, BA mutant) Additional mutants were generated in region 1 or 2. Region 3 was originally an oligo A single mutant containing the last amino acid covered by nucleotide A (B A-62). This mutant is different from other BA mutants Had a phenotype. Added to this region along with mutant oligonucleotide B Mutants were produced (BB mutants). Disul conserved at position 93 Unpredictable and unpredictable interference with cysteine forming sulfide bonds Region 4 mutations were removed by further analysis. further Some mutants contain more than one region (Br-474, BA-72) Produce a highly degraded toxin (BR-267) or are already present Since the same mutant (BA-50) was used, further characterization was not performed. Example 4Preparation of recombinant SEB   Individual transformants taken from agar plates for initial screening Colonies were picked with 100 μl of 2XVT and carbenicillin lin) was transferred to a 96-well microtiter plate. BA is c The same plate was prepared except that it contained 1 mM IPTG as a well. Izu All were incubated overnight at 37 ° C. with stirring. For each well of the first plate 50 μl of glycerol was added, mixed and then stored at -70 ° C. SE To prepare the B-containing lysate, add 3 mg / ml to each well of the second plate. Lysozyme and 50 μl of HNM buffer containing 300 μg / ml DNAseI Buffer (10 mM Hepes, pH 7.0, 30 mM NaCl, 5 mM MagCl2) Nesium). Incubate the plate at 37 ° C. for 15 minutes, 3 times It was freeze-thawed and centrifuged into pellet fragments. Transfer the supernatant to a new plate Examines the presence of SEB by both ELISA and T cell hybridoma stimulation Was. In this way, preparations containing 0.3 μb / ml and 10 μb / ml of SEB are obtained. Produced.   96 wells stored at -70 C to produce purified mutant SEB From the microtiter plate. One containing IPTG Bacteria from the overnight culture (1 volume) were collected by centrifugation and 1-2 mg / ml 1:10 volume of HNM buffer containing team and 10 μg / ml DNAseI Resuspended in. The suspension is centrifuged at 15,000 g for 20 minutes to remove bacterial debris. Removed and the supernatant was collected and filtered (0.2μ). 2-3mg / ml monochrome 1:50 volume of Farose 4B beads bound to SEB (B344) with null antibody The filtrate was passed through a column containing Wash the beads thoroughly with PBS and remove toxin. Elution with 0.1 M glycine-HCl (ph 2.7) with 1 M sodium carbonate Neutralized. SEB was concentrated to 1 mg / ml, and Centricon 10 microconcentration was used. Totora (Centricon10 microconcentrators) ) (Amicon Corp., Denvers) , Mass.) Using BSS as the buffer. Bacterial culture in this way 3-10 mg of toxin per liter of product were obtained. SE thus produced B and its mutants were greater than 95% pure by SDS-PAGE. Territory The SEB mutants in Region 1 are shown in Table 2 and the Region 1 and Region 2 mutants Table 3 shows the region 3 mutants.   All of the mutants described have A to G or T to C nucleotide substitutions. Containing, as would be expected from the method used for their production.   When mutations are generated using oligonucleotides C or A, these The mutation was at amino acids 9-23 (region 1) or 41-53 (region 2) of the SEB sequence. ) (Table 3).   When oligonucleotide primer B was used, the mutants shown in Table 4 were produced. Was born.   In normal SEB, amino acid 93 is cysteine. Because of this, Mutations may interfere with disulfide bonds and are not considered further Was. That is, the mutants BR-30 and BR-311 were excluded.   Mutations that change in more than one region due to very degraded toxin Body (not more than one mutant) (ie, BR-474 and BA-72) It was removed as in BR-267. BA-50 is a known mutant, I did not consider it.SEB structural research   Probably the most studied staphylococcal enterotoxin, SE The three-dimensional structure of B was recently reported (Swaminathan et al.) (1992) Nature 359: 801). Fig. 1 shows a schematic diagram of SEB. . The SEB molecule contains two domains. First domain is residues 1-120 And the second consists of residues 127-239. As mentioned above, MHC class Three at the N-terminal portion of SEB that affect II binding and / or T cell activation (Kappler et al. (1992) J.E. xp. Med. 175: 387). The specific amino acids involved in each of these regions Acid has been measured. Some of the identified residues are associated with MHC class II binding and T cells Affect activation, others affect only T cell activation. Super antigen MH C class II binding is essential for T cells and thus affects MHC class II binding Since residues affect T cell activation, they do not provide T cell binding information. No. However, they provide information on MHC class II binding sites on superantigens. I can. On the other hand, it affects T cell activation but not MHC class II binding. The remaining residue may be in the T cell binding site on SEB.   Region 1, defined as 9-23 amino acid residues, contains TCR binding and MHC It is bifunctional because it affects both S-II binding. Mutations in this region The residues at positions 10, 14, 17, and 23 were included as single or two mutations. (Table 2). Asparagine at residue 23 (N23) has an α-helix (α2) Above, the side chains are facing the solvent. This is the most important residue and all Is conserved in staphylococcal enterotoxins and is most likely to activate TCR. is important. What interrupted MHC class II binding was a few five sudden changes at position 23 All, although variant, affected TCR activation. Of residues 14 and 17 Mutations affected both MHC class II binding and TCR activation. Residue S1 4 is a very short α-helix (α1), which has been exposed to solvent but F17 Located at the other end of the. S14, F17 and N23 on the surface of the toxin The location of (FIG. 1) makes the most important contacts with MHC class II molecules and / or Vβ. Is preferred. Residue F17 is inward, residues 174-179 and 203 -209 exists in a loop flanked by two separate loops. This is serine (F 17S) replaces MHC class II binding and cytokine production. It suggests that it may have introduced a structural change. S14 (on α1) and MHC Class II binding, and the association between N23 (on α2) and TCR activity, was Represents the structural basis upon which the role of potency is based. This area contains a small number of contiguous Another adjacent component of a second structure consisting of an amino acid but involved in a different function. Distributed over minutes. The close proximity of α1 and α2 indicates that the amino acid in region 1 is It is suggested that it is located in a trimolecular complex near the junction between Vβ and MHC class II. (Kappler et al. (1992) supra).   Region 2 is defined as residues 40-53 and contains all Staphylococcal entero Suggested to be important in mediating toxin binding to MHC class II in toxins ing. About half of the mutations in this region contain the conserved residue F44 (Table 3). Was. Other mutations contained residues 41, 45, 48, 52 and 53. That is, this region is probably specific for MHC class II binding. Residue 48- 52 is in the β chain (β2). Residue F44 is on the corner connecting β1 and β2 And the side chain is exposed to the solvent. This is an important hydrophobic bond with MHC class II It is conveniently located for making contact.   Region 3 is composed of two residues (60 and 61), one of which Differences affect TCR activation but not MHC class II binding. Remaining Groups 60 and 61 are exposed to the solvent, which is in the loop connecting β2 and β3 ( Table 4). Example 5Sudden binding of different SEBs to HLA-DR   Since binding to MHC class II is essential for toxin recognition by T cells, Mutations may be due to the ability of the toxin to bind to the DR molecule or the TCR-α / β May have affected his cognitive abilities. To distinguish between these two possibilities To help, the HLA-DR1 homozygous lymphoblastoma line LG2 was used (Gatch and Gatti and Leihold (1979) Tiss ue Antigens 13:35).12550 μl of I-labeled LG2 cells Incubate at 37 ° C for 2 hours with or without g / ml recombinant SEB I did it. A cell-free lysate was prepared in 1% digitonin and 3 mg / ml B 344 anti-SEB monoclonal antibody-conjugated Sepharose beads and 4 Incubated for hours. Thoroughly wash beads and reduce labeled bound material SDS-PAGE below (Laemmlli (1970) Natu re 227: 680) and autoradiography. As a control, The DR monoclonal antibody L243 (Lampson and Levy) nd Levi) (1980) Immunol. 125: 293) Used (1/20 volume of lysate was used with anti-SEB beads).   SEB binds to the DR molecule on LG2 (FIG. 2b). Immunoaffinity purified ibis The same anti-SE used to prepare syn and purify SEB and its mutants Its binding to LG2 was determined by flow cytometry using monoclonal antibody B. The ability was evaluated. 3x10 in 100 μl tissue culture mediumFourOf LG2 cells Incubated overnight at 37 ° C. The cells are washed thoroughly and about 1 μg / ml anti-S Incubate with EB monoclonal antibody (B344.1) at 4 ° C for 30 minutes I did it. The cells were washed again and fluorescently labeled goat anti-mouse IgG1 (Fisher With Fisher Scientific Co. Both were incubated at 4 ° C. for 15 minutes. Wash cells again and fluoresce cell surface Of the toxin added to the second reagent alone. Corrected. The results (shown in Table 4) show the suddenness of each of Regions 1, 2 and 3 Shown for mutations.   Binding to LG2 by the four region 1 mutants resulted in unmutated SE B could not be distinguished from that of B. The other three mutants have a binding capacity of about 100 times lower. These results show that residues between residues 14 and 23 in region 1 Suggest that it is important for MHC binding. Five of the seven mutations 23N was involved. Only in one case (BR-29, 23N → S) does this sudden The mutation reduced MHC binding. These results indicate that residue 23N has NHC binding and Vβ Suggests that it is important for interaction. All mutations in region 2 are just Mutant in region 2 that binds LG2 shortly (about 1,000 times weaker than SEB) Defines a range of amino acids important for the binding of toxins to class II MHC (especially 44F). Indicates that it is regulated. Mutants in region 3 are basic for binding to LG2 This two amino acid region (60N, 61Y) is important for Vβ interaction Suggest that there is. Example 5Effects of mutations on T cells with different Vβ components   The SEB mutant was originally Vβ7+Or Vβ8.3+T cell hybridoma Identified to stimulate. Further elucidation of the effects of SEB mutants on T cell recognition For detailed evaluation, purified mutant toxin was treated with various doses of SEB. The four rodent Vβ components known to recognize (Vβ7, Vβ8.1-3 (White et al. (1991) supra; Callahan) (1989) supra: Herman et al. (1991) supra)) An additional T cell hybridoma with each was tested. Different concentrations of Toxin was added to 3 × 10 5 in 200 μl tissue culture medium.FourDR+37 with cells Incubated overnight at ° C. 5 × 10 with essential Vβ specificityFourT cells Hybridomas were added at 50 μl and the mixture was incubated overnight. coupler (Kappler) et al. Exp. Med. 153: 1198 Mosmann (1983) J. Mol. Immunol. Meth.   65:55, IL. Secreted T cell hybridoma response. -2 Measured. The results are shown in FIGS. 5-7.   Of the mutants in region 1 (FIG. 5), 5 with 23N (BR-257, B R-291, BC-6, BC-66, BC-88), these four are SEB Despite similarly binding to DR, only a small fraction of all hybridomas It was only stimulated. These results indicate that residue 23N is an important signal for Vβ interaction. The fifth mutant (BR-291) which is an amino acid but contains this amino acid is M This amino acid also has an effect on MHC binding because it only binds slightly to HC. Indicates what might be given. Mutants in the other two regions 1 are also It was only stimulated shortly. In the case of BR-75 this is mainly due to its weak DR binding May be due to the effect of the BR-210 mutation on T cells rather than binding to DR. It was several orders of magnitude larger for vesicle stimulation. Taken together, these results are: During T cell recognition of SEB bound to DR, the amino acids in region 1 are between Vβ and MHC. Located in the trimolecular complex of the junction, each residue interacts with each component. Evidence.   Mutations in other regions produced less complex phenotypes. Sudden change in area 2 All of the variants, despite the presence of the Vβ component in their receptors (FIG. 6) ), Did not stimulate all of the T cell hybridomas. There is a small difference However, in general, the effects of mutations on stimulation are the same as those seen with DR binding. Was. These results indicate that region 2 mutations primarily affect DR binding. Matches.   Mutants in region 3 of the two amino acids were the most different (FIG. 7). Adjacent to this area Random mutants in the range of 20 amino acids I was found. These mutants stimulate hybridomas with Vβ7 None, but hybridomas with Vβ8.2 or Vβ8.3 were stimulated. To confirm that this property is not specific for these hybridomas, The toxin was converted to four other T cell hybridomas (one Vβ7+Two Vβ8.1+ And one Vβ8.3+). The result can be distinguished from that of FIG. Failed (data not shown). Example 6Requirement of T cell interaction for in vivo action of SEB   How important is the superantigenicity of bacterial toxins to their in vivo toxicity The problem has not been solved. Previous experiments by the present inventors have shown that SEB Because sex is directly related to the frequency of T cells with an associated Vβ component, Of SEB in mice is related to its ability to stimulate T cells specifically for Vβ (Marrack et al. (1990) J. Exp. M ed. 171: 455). However, some S. aureus toxin Binds to class II on the sphere and stimulates the production of cytokines such as TNF and IL-1 Ability (Parsonnet (1988) Rev. Infe ct. Dis. 1: 263) suggests that direct monocyte stimulation Open the possibility that it may be enough to explain much of the pathogenicity of the disease.   To test this idea, it binds well to class II MHC but has extremely high concentrations. Region 1 mutant BR-257, which does not stimulate T cells other than Was injected into mice. Unmutated SEB and mutant BR-358 (this They bind slightly to class II MHC like all mutants in region 2 Only used as a control. LPS that may contaminate the preparation To minimize the effects, the strain lacking LPS responsiveness, C3H / HeJ mouse, Used. Rapid weight loss is most pronounced and rapid toxicity of SEB in mice (Marrack et al. (1990) supra), the injection was given on day 0. After that, the mice were weighed daily.   Groups of three mice were weighed and 0 μg, 50 μg or 100 μg of recombinant SEB, mutant SEBBR-257, or mutant SEBBR-35 8 to give a balanced salt solution (BSS). Body every day until the mouse dies The weight was measured. FIG. 8 shows the results. The results are based on the starting weight of surviving mice. Shown as the average rate of change.   Mice receiving 50 μg or 100 μg of recombinant SEB were rapidly treated in 3-4 days. All mice lost weight quickly and died within 5 days. Mutant BR-35 Mice given 8 were not affected and could not be distinguished from mice given BSS only Was. However, mice receiving 100 μg of BR-257 showed a slight weight loss And recovered later.   These results indicate that in mice most of the toxicity of SEB is due to its ability to stimulate T cells. Has been found to be dependent on force, including T cell-induced lymphokines themselves. Or those produced by other cells activated by T cells, Is very important for the mode of action of However, at high doses The slight effect of BR-257 is directly due to the bound SEB without T cell involvement. Figure 5 shows the potential contribution from stimulated cells with class II. Example 7Protective effect of SEB mutant   The protective effect of the SEB mutant was tested. In these experiments, wild-type S Before stimulating with EB, saline or 100 μg of BR-257 was added to mice. Was administered. On the day of administration (day “0”), 50 μg of SEB was administered intraperitoneally. Weight Change and survival were measured. The results are shown in FIG.   Mice given controls died 4-5 days after challenge with SEB, SEB Mice immunized with the mutant showed a protective effect. Example 8Production of SEB nad mutants and their protective effects in animals   A Staphylococcus enterotoxin A (SEA) mutant was constructed as described above. Produced according to the method. SEA amino acid sequence superimposed on SEA amino acid sequence The mutation at position 45 is similar to that found in the SEB mutant at position 45, It has been found that EA inhibits the ability to bind to MHC.   A similar test was performed in primates. Wild-type SEB, region ISEB mutant BR- 257 (mutated at F44) or BR-358 (mutated at N23) Mice were administered and the induction of an emetic response was evaluated. Both SEB mutants There was no effect in primates, or much less effective than wild-type SEB.   These results demonstrate that the mutant superantigen production methods described herein Is generally applicable to all superantigens and treats patients with superantigen disease It has been confirmed that it will provide a way to protect against the effects.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C12N 15/09 ZNA C12P 21/02 C 9282−4B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,SN,TD, TG),AT,AU,BB,BG,BR,CA,CH, DE,DK,ES,FI,GB,HU,JP,KP,K R,LK,LU,MG,MN,MW,NL,NO,PL ,RO,RU,SD,SE,US──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI C12N 15/09 ZNA C12P 21/02 C 9282-4B (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, SN, TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, CA, CH, DE, DK, ES, FI, GB, HU, JP, KP, KR, LK, LU, MG, MN, MW, NL, NO, PL, RO, RU, SD, SE, US

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1) 分子はT細胞活性化を誘導することなく抗体産生を誘発する、分子を用 いる治療によりスーパー抗原の毒性作用を防止する方法。 (2) 分子は突然変異したスーパー抗原である、請求の範囲第1項に記載の方 法。 (3) 分子は修飾したスーパー抗原である、請求の範囲第1項に記載の方法。 (4) 突然変異したスーパー抗原よりなる分子。 (5) 修飾したスーパー抗原よりなる分子。 (6) T細胞リセプター(TCR)の特異的Vβ成分と相互作用する分子を投 与することよりなる、抗原により誘発されるT細胞応答を修飾する方法。 (7) 分子は突然変異したスーパー抗原である、請求の範囲第6項に記載の方 法。 (8) 分子は修飾したスーパー抗原である、請求の範囲第6項に記載の方法。 (9) 分子はT細胞活性化を誘導することなく抗体産生を誘発する、分子を用 いる治療によりスーパー抗原の毒性作用を治療する方法。[Claims] (1) Use a molecule that induces antibody production without inducing T cell activation A method to prevent the toxic effects of superantigen by treatment. (2) The method according to claim 1, wherein the molecule is a mutated superantigen. Law. (3) The method according to claim 1, wherein the molecule is a modified superantigen. (4) A molecule consisting of a mutated superantigen. (5) A molecule consisting of a modified superantigen. (6) Inject molecules that interact with the specific Vβ component of the T cell receptor (TCR). A method of modifying a T cell response elicited by an antigen, the method comprising: (7) The method according to claim 6, wherein the molecule is a mutated superantigen. Law. (8) The method according to claim 6, wherein the molecule is a modified superantigen. (9) Use a molecule that induces antibody production without inducing T cell activation. To treat the toxic effects of superantigens by treatment.
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