【発明の詳細な説明】
ポリヌクレオチド・ヘルペスウイルス・ワクチン 発明の背景
ウイルス、特には複数の血清型又は高変異率を有するものであって、それに対
する中和及び防御免疫応答が誘発し得るウイルスに対するワクチンの開発の主な
障害は、異なるウイルス単離体又は株の間のウイルス性外部蛋白質の多様性であ
る。マウス及びヒトにおける細胞毒性Tリンパ球類(CTL類)は保存されてい
る内部ウイルス性蛋白質に由来するエピトープを認識することが可能であり[J
.W.Yewdell et al.,Proc.Natl.Acad.Sci
.(USA)82,1785(1985);A.R.M.Townsend,e
t al.,Cell44,959(1986);A.J.McMichael
et al.,J.Gen.Virol.67,719(1986);J.B
astin et al.,J.Exp.Med.165,1508(1987
);A.R.M.Townsend and H.Bodmer,Annu.R
ev.Immunol.7,601(1989)]、かつウイルスに対する免疫
応答に重要であると考えられる[Y.−L.
Lin and B.A.Askonas,J.Exp.Med.154,22
5(1981);I.Gardner et al.,Eur.J.Immun
ol.4,68(1974);K.L.Yap and G.L.Ada,Na
ture273,238(1978);A.J.McMichael et a
l.,New Engl.J.Med.309,13(1983);P.M.T
aylor and B.A.Askonas,Immunol.58,417
(1986)]ため、異なるウイルス株に対する異種防御を供与することが可能
なCTLワクチンの開発に努力が向けられている。
CTL類は、それらのT細胞受容体がMHCクラスI及び/又はクラスII分
子に関連するウイルス性ペプチドを認識する場合に、ウイルス感染細胞を殺すこ
とが知られている。これらのペプチドは、ウイルス内部でのこの蛋白質の位置又
は機能に関わらず、内在的に合成されるウイルス性蛋白質から誘導され得る。保
存されたウイルス性蛋白質に由来するエピトープを認識することにより、CTL
類は異種防御を供与することが可能である。
多くの感染症誘発因子は、それら自身、この疾患誘発因子及
びその副生物に結合して殺し、無害にし、又はこれが殺され、もしくは無害にさ
れることを招き得る防御抗体を誘発する。これらの疾患からの回復は、通常、そ
の感染性因子の高度に抗原性の成分に対して生じた防御抗体により、長期間持続
する免疫を生じる。
防御抗体はヒト及び他の多くの動物の自然防御機構の一部であり、他の組織及
び体液の他に血液中に見出される。疾患を引き起こすことなく感染性因子及び/
又はそれらの副生物に対する防御抗体を誘発することが、ほとんどのワクチンの
第1の機能である。
CTL応答を生成させようとするほとんどの努力は、複製ベクターを用いて細
胞内で蛋白抗原を生成させる[J.R.Bennink et al.,前出書
311,578(1984);J.R.Bennink and J.W.Ye
wdell,Curr.Top.Microbiol.Immunol.163
,153(1990);C.K.Stover et al.,Nature3
51,456(1991);A.Aldovini and R.A.Youn
g,Nature351,479(1991);R.Schafer et a
l.,
J.Immunol.149,53(1992);C.S.Hahn et a
l.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)89,2679(1
992]か、あるいは細胞質ゾル内へのペプチドの導入に焦点が合わせられてい
る[F.R.Carbone and M.J.Bevan,J.Exp.Me
d.169,603(1989);K.Deres et al.,Natur
e342,561(1989);H.Takahashi et al.,前出
書344,873(1990);D.S.Collins et al.,J.
Immunol.148,3336(1992);M.J.Newman et
al.,前出書148,2357(1992)]。これらのアプローチの両者
とも、それらのワクチンとしての有用性を低下させることがあるという制限を有
する。レトロウイルスベクターは、組換えウイルスの複製する能力を維持しなが
ら融合蛋白質として発現し得るポリペプチドのサイズ及び構造に対する制限を有
し[A.D.Miller,Curr.Top.Microbiol.Immu
nol.158,1(1992)]、ワクチニアのようなベクターの引き続く免
疫化についての有効性は、ワクチニアに対する免疫応答に
よって十分に発揮され得ない[E.L.Cooney et al.,Lanc
et337,567(1991)]。また、ウイルス性ベクター及び変性病原体
には、ヒトにおけるそれらの使用を妨げることがあるという固有のリスクがある
[R.R.Redfield et al.,New Engl.J.Med.
316,673(1987);L.Mascola et al.,Arch.
Intern.Med.149,1596(1989)]。さらに、提示させよ
うとするペプチドエピトープの選択は個々のMHC抗原の構造に依存し、したが
って、ペプチドワクチンは異種交配ポピュレーションにおけるMHCハプロタイ
プの多様性により有効性が制限されることがある。
Benvenisty,N.,及びReshef,L.[PNAS83,95
51−9555(1986)]は、マウスに腹腔内(i.p.)、静脈内(i.
v.)または筋肉内(i.m.)経路で導入されたCaCl2沈殿DNAが発現
し得ることを示した。DNA発現ベクターのマウスへの筋肉内(i.m.)注射
は、筋肉細胞によるDNAの取り込みとこのDNAによってコードされる蛋白質
の発現を生じることが示さ
れている[J.A.Wolff et al.,Science247,146
5(1990);G.Ascadi et al.,Nature352,81
5(1991)]。これらのプラスミドはエピゾーム状に維持され、複製しない
ことが示された。続いて、ラット、魚類及び霊長類の骨格筋、並びにラットの心
筋にi.m.注射した後の持続性発現が観察されている[H.Lin et a
l.,Circulation82,2217(1990);R.N.Kits
is et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)88
,4138(1991);E.Hansen et al.,FEBS Let
t.290,73(1991);S.Jiao et al.,Hum.Gen
e Therapy3,21(1992);J.A.Wolff et al.
,Human Mol.Genet.1,365(1992)]。核酸を治療薬
として用いる技術がWO90/11092(1990年10月4日)に報告され
ており、ここでは、裸のポリヌクレオチドが脊椎動物のワクチン接種に用いられ
た。
近年、腫瘍を除去するためのCTL類の活性化における、抗原提示細胞表面上
のエピトープのB7及び主要組織適合性複合
体(MHC)提示の協働的な役割が評価された[Edgington,Biot
echnology 11,1117−1119,1993]。ひとたび抗原提
示細胞(APC)表面上のMHC分子がT細胞受容体(TCR)にエピトープを
渡すと、同じAPC表面上で発現するB7はCTLA−4又はCD28に結合す
ることにより第2信号として作用する。その結果はCD4+ヘルパーT細胞の急
速な分裂であり、このCD4+ヘルパーT細胞はCD8+T細胞に増殖するよう
に信号を送り、APCを殺す。
免疫化を筋肉内で行うことはこの方法の成功に不可欠なものではない。例えば
、Tangら[Nature,356,152−154(1992)]は、ウシ
成長ホルモン(BGH)をコードするDNAで微小突起状にコートした金をマウ
ス皮膚内に導入することによりマウスに抗−BGH抗体が生成することを開示し
た。Furthら[Analytical Biochemistry,205
,365−368(1992)]は、生きている動物の皮膚、筋肉、脂肪及び乳
房組織の形質導入にジェット・インジェクターが利用可能であることを示した。
様々な核酸導入方法が近年評価された[Friedman,T.,
Science,244,1275−1281(1989)]。Robinso
nら[Abstracts of Papers Presented at
the 1992 meeting on Modern Approache
s to New Vaccines,Including Preventi
on of AIDS,Cold Spring Harbor,p92]も参
照のこと。ここでは、ニワトリへの鳥インフルエンザDNAのim、ip、及び
iv投与が致死的抗原投与に対する防御を提供すると主張されている。DNA:
カチオン性リポソーム複合体の静脈内注射がクローン化導入遺伝子の全身性発現
を生じることがZhuら[Science261,209−211(1993年
7月9日);WO93/24640、1993年12月9日も参照]によって示
された。近年、Ulmerら[Science259,1745−1749,(
1993)]は、インフルエンザウイルス蛋白質をコードするDNAを注入する
ことによるインフルエンザウイルス感染に対する異種防御について報告した。
Wangら[P.N.A.S.USA90,4156−4160(1993年
5月)]は、クローン化ゲノム(非スプライ
ス)HIV遺伝子の筋肉内接種による、マウスにおけるHIVに対する免疫応答
の誘発について報告した。しかしながら、達成される免疫応答のレベルは非常に
低く、かつこのシステムはマウス乳癌ウイルス(MMTV)長末端反復配列(L
TR)プロモーターの一部並びにシミアンウイルス40(SV40)プロモータ
ー及びターミネーターの一部を用いていた。SV40は、おそらくホスト細胞D
NAに組込まれることにより、細胞を形質転換することが知られている。このた
め、Wangらによって記述されるシステムは、本発明の目的の1つである、ヒ
トへの投与には全く不適当である。
WO93/17706はウイルスに対して動物をワクチン接種する方法を説明
しており、ここでは、担体粒子が遺伝子構築物でコートされ、コートされた粒子
が動物細胞内に加速化された。
単純ヘルペスウイルス(HSV)に対するサブユニットワクチンの開発につい
ての最近の努力は、ウイルス性抗原;特にはウイルス性糖蛋白質の新規発現及び
提示に焦点が当てられている。[検討のためには、Burke,R.L.,19
93,Sem.In Virol.,4,pp.187−197を参照]
酵母(Kino.,Y.C. et al.,1989,Vaccine,7
,pp.155−160)、昆虫細胞(Ghiasi,H.et al.,19
91,Arch.Virol.,121,pp.163−178)、及び哺乳動
物細胞(Burke,R.L.,1991,Rev.Infect.Dis.,
13,S906−S911;Lasky,L.A.,1990,J.Med.V
irol.,31,pp.59−61)を含む様々なシステムによって発現され
る組換えHSV糖蛋白質が、動物モデルにおいて防御免疫を誘発することが示さ
れている。チャイニーズハムスター卵巣細胞において生成される組換えHSV−
2糖蛋白D(gD)の臨床試験は、このワクチンが未経験(naive)個体に
抗体応答を誘発し、HSV−1及びHSV−2血清陽性個体の両者において以前
から存在する応答を刺激することを示している(Straus,S.E. et
al.,1993,J.Infect.Dis.,167,pp.1045−
1052)。
サブユニットワクチンへの代わりのアプローチは、HSV抗原の搬送に生きて
いるウイルスベクターを用いることである。gD(Aurelian,L.et
al.,1991,Re
v.Infect.Dis.,13,S924−S930;Rooney,J.
F.et al.,1991,Rev.Infect.Dis.,13,S89
8−S903;Wachsman,M.et al.,1992,Vaccin
e,10,pp.447−454)、gB(前出のRooney,J.F.ら)
、gLおよびgH(Browne,H.et al.,1993,J.Gen.
Virol.,74,pp.2813−2817)を発現するワクシニア−HS
V組換え体は、HSV抗原投与から動物をうまく防御する。HSVgBを発現す
る組換えアデノウイルスの感染によるワクチン接種は、マウスに防御免疫応答を
誘発する。(前出のGhiasi,H.;McDermott,M.R.,19
89,Virology,169,pp.244−247)。未変性蛋白質(L
ong,D.et al.,1984,INfect.Immun.,43,p
p.761−764)、組換えにより発現する蛋白質(前出のBurke,R.
L.;Stanberry,L.R.et al.,1987,J.Infec
t.Dis.,155,pp.914−920;前出のStraus,S.E.
)、gDから誘導されるペプチド(Eisenberg,R.J.e
t al.,1985,J.Virol.,56,pp.1014−1027)
での免疫化により誘発されるか、又は受動的に伝達された(Dix,R.D.e
t al.,1981,Infect.Immun.,34,pp.192−1
99;Ritchie,M.H.et al.,1993,Investiga
tive Ophthalmology and Visual Scienc
es,34,pp.2460−2468)抗−gD抗体がHSV感染を防御し得
ることが文書化されている。
Wolffら(前出)による研究は、レポーター遺伝子をコードするプラスミ
ドDNAの筋肉内注射が、注射視野内及びその近傍で、筋細胞中でのこの遺伝子
の発現を生じることを初めて示した。最近の報告は、インフルエンザA血球凝集
素をコードするプラスミドを注入することによる、インフルエンザに対するマウ
スの免疫化の成功を示した(前出のMontgomery,D.L.et al
.;Ulmer,J.B.et al.,1993,Science,259,
pp.1745−1749)。ヘルペスウイルスへのDNA免疫化の最初の利用
が報告されている(Cox et al.,1993,J.V
irol.67,pp.5664−5667)。ウシヘルペスウイルス1(BH
V−1)糖蛋白gIVをコードするプラスミドの注入は、マウス及び子ウシに抗
−gIV抗体を生じる。BHV−1での鼻内抗原投与に際して、免疫化子ウシは
症状の減少を示し、対照よりもウイルスが実質的に少なかった。マウス(前出の
Long,D.ら)及びモルモット(前出のStanberry,L.R.ら;
Stanberry.L.R.et al.,1989,Antiviral.
Res.,11,pp.203−214)において防御免疫応答を誘発するHS
V糖蛋白質Dの能力は文書化されている。発明の要約
HSV疾患の予防におけるDNA免疫化の効力を試験するため、HSV−2蛋
白質をコードするDNA配列を真核発現ベクターにクローン化した。このDNA
構築は、動物に注入されたときに、免疫応答を誘発する。免疫された動物を、g
D遺伝子(又は他のHSV−2遺伝子)を用いる直接DNA免疫化が疾患からそ
れらの動物を保護するかしないかを評価するため、HSVに感染させた。したが
って、DNA構築体及びRNA転写体を含む、注入もしくは他の方法により動物
組織内に直接導入
された際にヒト単純ヘルペスウイルス(HSV)蛋白質の生体内発現を誘発する
ことが可能な核酸が開示される。これらの核酸の注入は、引き続くHSV抗原投
与に対して防御的なHSV−特異抗体の生成の他に、HSV抗原に特異的な細胞
毒性Tリンパ球類(CRL類)を生じる免疫応答を誘発し得る。これらの核酸は
、感染を予防し、及び/又はHSV−関連疾患を改善することが可能な、HSV
に対する免疫を誘発するワクチンとして有用である。図面の簡単な説明
図1.パネルA、B、及びC
A.V1J:gD−形質導入細胞によるHSVgD発現のウェスタンブロット
分析が示される;
1.擬似(mock)感染Vero細胞;
2.HSV−2 186感染Vero細胞(moi=1);
3.HSV−2Curtis感染Vero細胞(moi=1);
4.V1J:gDが形質導入されたRD細胞
5.擬似形質導入RD細胞。
B.V1JNS:gB−形質導入細胞によるHSVgB発現
のウェスタンブロット分析が示される。
C.V1J:ICP27−形質導入細胞によるHSV ICP27発現のウェ
スタンブロット分析が示される。
図2.パネルA、B、及びC
A.HSV PNV免疫化(B−6.25μg用量のV1J:gD、C−50
μg用量のV1J:gD)及び擬似(sham)免疫化(A)動物からの血清を
用いる、
1. HSV−1 KOS;
2. HSV−2 186;
3. HSV−2 Curtis;
4. 擬似感染
に感染したBHK細胞の溶解物についてのウェスタンブロット分析が示される。
B.HSV PNVgB免疫化動物からの血清を用いるウェスタンブロット分
析が示される。
図3.ワクチンの一回注射を受けたHSV PNV免疫化動物についてのELI
SA生成グループGMTデータが示される;血清は免疫後第4、第7及び第10
週に得た。
図4.200μg;100μg;50μg;25μg;12.
5μg;6.25μg;3.13μg;1.56μg;0.78μgのV1J:
gD又は生理食塩水のみを2回注射した後のHSV−2抗原投与動物の生存。2
00μg;100μg;25μg;12.5μg;6.25μg;及び3.13
μg群の動物は全てが生存したため、それらは全て単一の記号で表される。
図5.50μg;16.7μg;5.0μg;1.67μg;0.5μg;0.
167μg;0.05μg;0.017μg;0.005μgのV1J:gD又
は生理食塩水のみを1回注射した後のHSV−2抗原投与動物の生存。
図6.HSV抗原投与した後の、V1JNS:gBで免疫した動物の生存が示さ
れる。
図7.HSV抗原投与した後の、V1J:gCで免疫した動物の生存が示される
。
図8.HSV−2感染モルモットにおける生存の結果、死亡までの平均日数、麻
痺、及び膣内ウイルス力価が示される。
図9.モルモット膣内病変スコアが示される。発明の詳細な説明
本発明は、ヒトのような哺乳動物を含む脊椎動物生体内に直
接導入された場合に、その動物内においてコード化された蛋白質の発現を誘発す
るポリヌクレオチドを提供する。ここで用いられる場合、ポリヌクレオチドは、
生きている脊椎動物細胞に導入された際に、その細胞機構をポリヌクレオチドを
含む遺伝子によってコードされる翻訳生成物の生成に向けることが可能なように
必須調節要素を含む核酸である。本発明の一態様において、このポリヌクレオチ
ドは、転写プロモーターに作動可能に結合するHSV遺伝子を含むポリデオキシ
リボ核酸である。本発明の別の態様において、ポリヌクレオチドワクチンは、真
核細胞機構(リボゾーム、tRNA及び他の翻訳因子)によって容易に翻訳され
る、HSV遺伝子をコードするポリリボ核酸を含む。このポリヌクレオチドによ
ってコードされる蛋白質が、HSVに関連する蛋白質のように、病的状態にある
場合を除いて通常動物内に生じないもの(すなわち、異種蛋白質)である場合に
、動物の免疫系が活性化されて防御免疫応答が始まる。これらの外来性蛋白質は
動物自身の組織によって生成されるため、発現した蛋白質は主要組織適合性シス
テム(MHC)によって真正HSV感染が生じた場合と同様の様式で処理される
。その結果は、この開示に示されるように、HSVに対する
免疫応答の誘発である。コード化された蛋白質に対する免疫応答を生成するため
のポリヌクレオチドを、ここでは、ポリヌクレオチドワクチン又はPNVと呼ぶ
。
この明細書から当業者が理解することができる本発明の多くの態様が存在する
。例えば、異なる転写プロモーター、ターミネーター、担体ベクター又は特定の
遺伝子配列を成功裏に用いることができる。
本発明は、哺乳動物組織に導入された際に、生体内においてポリヌクレオチド
の発現を誘発し、それによりコード化された蛋白質を生成するポリヌクレオチド
の使用方法を提供する。コード化された蛋白質のアミノ酸配列を変更する、蛋白
質をコードするヌクレオチド配列の変種又は派生物を生成させることが可能であ
ることは当業者には容易に認められる。変更が加えられた発現蛋白質は変更が加
えられたアミノ酸配列を有するものの、依然としてウイルス性蛋白質と反応する
抗体を誘発することが可能であり、機能的に等価物であると考えることができる
。加えて、完全長蛋白質の一部をコードする完全長遺伝子の断片を構築すること
も可能である。これらの断片は、ウイルス性蛋白質と反応する抗体を誘発する蛋
白質又はペプチドをコードす
ることが可能であり、機能的に等価物であると考えることができる。
本発明の一態様において、HSV遺伝子生成物をコードする遺伝子が発現ベク
ターに組み込まれる。このベクターは、真核RNAポリメラーゼによって認識さ
れる転写プロモーター、及び転写ターミネーターをHSV遺伝子をコードする配
列の末端に有する。強力免疫グロブリンのような多くの他の公知プロモーター、
又は他の真核細胞遺伝子プロモーターのいかなるものをも用い得ることを当業者
は認識するであろうが、好ましい態様においては、このプロモーターはイントロ
ンA配列を有するサイトメガロウイルス・プロモーター(CMV−intA)で
ある。好ましい転写ターミネーターはウシ成長ホルモン(BGH)ターミネータ
ーである。CMVintA−BGHターミネーターの組み合わせが好ましい。加
えて、原核細胞中でのポリヌクレオチドの調製を助けるため、抗生物質耐性マー
カーが、適切な原核性プロモーターの転写制御の下で、任意に、発現ベクターに
含められる。アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子又は他の適切な
抗生物質耐性マーカーのいかなるものをも用いることができる。本発明の好まし
い態様にお
いて、抗生物質耐性遺伝子はネオマイシン耐性のための遺伝子生成物をコードす
る。さらに、原核生物中での成長によるポリヌクレオチドの高レベル生成を助け
るため、原核性複製起点を有し、かつ高コピー数のものであることがベクターに
とって有利である。多くの市販原核性クローニングベクターのいかなるものもこ
れらの要素を提供する。本発明の好ましい態様において、これらの機能性はpU
Cシリーズとして知られる市販ベクターによって提供される。しかしながら、非
必須DNA配列は除去することが望ましいことがある。例えば、pUCのlac
Z及びlacIコーディング配列は除去してもよい。また、これらのベクターは
真核細胞中では複製不可能であることが望ましい。これは、ポリヌクレオチドワ
クチン配列がレシピエントのゲノムに組込まれるリスクを最小にする。
別の態様において、ラウス肉腫ウイルス(RSV)長末端繰り返し(LTR)
がプロモーターとして用いられる発現ベクターpnRSVが用いられる。さらに
別の態様においては、CMVプロモーター及びBGH転写ターミネーターがクロ
ーン化されている変異pBR322ベクターであるV1が用いられる。本発明の
好ましい態様においては、V1及びpUC19の
要素が組み合わされてV1Jと命名される発現ベクターが生成されている。V1
J又は他の望ましい発現ベクターに、gDのようなHSV遺伝子、又はgB、g
C、gL、gH及びICP27のような抗−HSV免疫応答(抗体及び/又はC
TL類)を誘発し得る他のHSV遺伝子がクローン化される。別の態様において
、アンピシリン耐性遺伝子がV1Jから取り除かれてネオマイシン耐性遺伝子に
置き換えられ、V1J−neoを生じる。このV1J−neoには、本発明によ
る使用のために多くの異なるHSV遺伝子のいかなるものもクローン化すること
が可能である。さらに別の態様においては、ベクターはV1Jnsである。これ
は、ユニークSfil制限部位がV1J−neoの2114位で単一Kpnl部
位内に加工されていることを除いて、V1Jneoと同じものである。ヒトゲノ
ムDNAにおけるSfil部位の出現率は非常に低い(100,000塩基当た
り約1部位)。このため、このベクターは、単に抽出されたゲノムDNAをSf
il消化することにより、ホストDNAへの発現ベクターの組込みについての徹
底的な監視を可能にする。さらなる態様においては、ベクターはV1Rである。
このベクターにおいては、非常にコンパクト
なベクターを生成するため、可能な限り多くの非必須DNAが“トリムされ”て
いる。このベクターは、望ましくない配列がコード化され、かつ特定のウイルス
遺伝子をコードする構築物が周辺組織に導入される際に細胞による取り込みが最
適化されることをほとんど懸念することなく、使用しようとするより大きな挿入
を可能にする。前述のベクター変性の生成及び開発手順に用いられる方法は、当
業者に公知の方法に従って達成することができる。
この研究から、当業者は、本発明の用途の一つが、他のパラメータに加えてH
SV配列多様性とHSV中和の血清学との相関を作成し得るように、生体外に加
えて生体内において、試験及び分析するシステムを提供することであることを認
識するであろう。これらのウイルス遺伝子の単離及びクローニングは、当業者に
公知の方法により達成することができる。本発明は、さらに、ワクチン生成のた
めのHSV株及び配列の系統的な同定方法を提供する。HSV株の主要単離体か
らの遺伝子の組み込みは、ウイルスの臨床的な単離体に対する免疫応答を誘発す
る免疫原を提供し、それ故、この分野においていまだ満たされていない要求を満
たす。さらに、毒性単離体が変化した場合には、この免疫原は必要に応じて新し
い配列を反映するように変
性させることが可能である。
本発明の一態様において、HSV蛋白質をコードする遺伝子は転写プロモータ
ーに直接結合される。組織特異的プロモーター又はエンハンサー、例えば、筋肉
クレアチンキナーゼ(MCK)エンハンサーエレメントの使用が、特定の組織型
へのポリヌクレオチドの発現を制限するのに望ましい。例えば、筋細胞は、分裂
しない末梢分化細胞である。染色体への外来遺伝子の組込みは、細胞分裂及び蛋
白合成の両者を必要とするように思われる。したがって、筋細胞のような非分裂
細胞への限定蛋白発現が好ましい。しかしながら、CMVプロモーターの使用は
、PNVが導入される多くの組織において発現を達成するのに適している。PNV構築概要
HSV及び他の遺伝子は、好ましくは、ポリヌクレオチドワクチン接種に特異
的に最適化されている発現ベクターにライゲートされている。要素には、ここに
記述されるように、転写プロモーター、免疫原性エピトープ、及び免疫増強又は
免疫調節遺伝子をコードするさらなるシストロンが、それら自身のプロモーター
、転写ターミネーター、細菌性複製起点及び抗生物質耐性遺伝子と共に含まれる
。任意に、このベクターは、多シス
トロン性mRNAの発現のための内部リボゾーム・エントリー部位(IRES)
を有していてもよい。当業者は、DNA相対物によってコードされる多シストロ
ン性mRNAを生成するため生体外において転写されたRNAが本発明の範囲内
にあることを理解するであろう。この目的のためには、T7又はSP6プロモー
ターのような強力なRNAポリメラーゼプロモーターを転写プロモーターとして
用い、直線化DNAテンプレートを用いてラン・オン転写を行うことが望ましい
。これらの方法は当該技術分野において周知である。
引き続くウイルス抗原投与に対するポリヌクレオチドHSV免疫原の防御効力
は、本発明のDNAを用いる免疫により示される。これは、感染性因子が含まれ
ず、ウイルス粒子の組立てを必要とすることがなく、かつ決定基の選択が許容さ
れるため有利である。さらに、ウイルス遺伝子生成物の配列が様々なHSV株の
間で保存され得るため、引き続く他のHSV株による抗原投与に対する防御が得
られる。
gDをコードするDNA発現ベクターの注入は、引き続くウイルス抗原投与に
対する重要な防御免疫を生じ得る。特に、gD−特異的抗体及びCTLが生成し
得る。保存蛋白質に向け
られる免疫応答は、この変動蛋白質の抗原性シフト及びドリフトにもかかわらず
、有効であり得る。HSV遺伝子生成物の各々が様々なHSV株の間である程度
の保存性を示し、かつ免疫応答が細胞内発現及びMHCプロセッシングに応じて
生じ得るため、多くの異なるHSV gD PNV構築物が交叉反応性免疫応答
を生じ得ることが予想される。
本発明は、自己複製因子又はアジュバントを必要とすることなく、異種防御免
疫を誘発する手段を提供する。ウイルス性蛋白質及びヒト成長ホルモンDNAを
注入した後の発現蛋白質に対する高力価抗体の生成[Tang et al.,
Nature356,152,1992]は、これが、保存抗原を標的とする細
胞毒性Tリンパ球ワクチンとは別に、又はこれとの組み合わせで抗体ベースのワ
クチンを作製する容易かつ高度に有効な手段であることを示している。
DNA構築物の生成及び精製のたやすさは、都合のよいことに、伝統的な蛋白
精製に匹敵し、これが組み合わせワクチンの生成を容易にする。このため、例え
ばgD及び非HSV遺伝子をも含む他のHSV遺伝子のいかなるものをもコード
する多重複合体を調製し、混合し、かつ共投与することが可能である。
加えて、蛋白発現がDNA注入に続いて維持され[H.Lin et al.,
Circulation82,2217(1990);R.N.Kitsis
et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)88,41
38(1991);E.Hansen et al.,FEBS Lett.2
90,73(1991):S.Jiao et al.,Hum.Gene T
herapy3,21(1992);J.A.Wolff et al.,Hu
man Mol.Genet.1,363(1992)]、B−及びT−細胞メ
モリーの持続性が増強され[D.Gray and P.Matzinger,
J.Exp.Med.174,969(1991);S.Oehen et a
l.,前出書176,1273(1992)]、それにより長期間生存するホル
モン及び細胞介在免疫を生じる。
ワクチン・レシピエントに導入しようとする発現可能なDNA又は転写された
RNAの量は、用いられる転写及び翻訳プロモーターの強度に依存する。免疫応
答の強さは、蛋白発現のレベル及び発現遺伝子生成物の免疫原性に依存し得る。
一般には、約1ngないし5mg、好ましくは約10μgないし300
μgの有効用量が筋肉組織に直接投与される。皮下注射、皮膚内導入、皮膚を通
しての押圧、及び腹腔内、静脈内、又は吸入送達のような他の投与様式も適切で
ある。追加免疫ワクチン接種を提供することも意図されている。HSVポリヌク
レオチド免疫原を用いてのワクチン接種に続いて、gD、gB、gC、gG、及
びgH遺伝子生成物のようなHSV蛋白質免疫原で追加免疫することも意図され
ている。本発明のPNVの非経口投与と同時の、又はこれに続いての、インター
ロイキン−12蛋白質の非経口投与、例えば、静脈内、筋肉内、皮下もしくは他
の手段の投与も有利であり得る。
ポリヌクレオチドは裸、すなわち、いかなる蛋白質、アジュバント又はレシピ
エントの免疫系に影響を及ぼす他の因子とも結合していなくともよい。この場合
、生理学的に許容し得る溶液、例えば、これらに限定されるものではないが、無
菌生理食塩水又は無菌緩衝生理食塩水中にあることがこのポリヌクレオチドにと
って望ましい。あるいは、このDNAはレシチンリポソーム又は当該技術分野に
おいて公知のリポソームのようなリポソームにDNA−リポソーム混合物として
会合していてもよく、あるいはこのDNAは免疫応答を高めるため蛋白質又は他
の担体のような当該技術分野において公知のアジュバントと会合していてもよい
。また、DNAの細胞による取り込みを助ける因子、例えば、これに限定される
ものではないが、カルシウムイオンを用いることもできる。これらの因子は、こ
こでは一般に、形質導入促進因子及び薬学的に許容し得る担体と呼ばれる。ポリ
ヌクレオチドでコートされた微小突起をコートする技術は当該技術分野において
公知であり、本発明に関しても有用である。ヒトでの使用が意図されるDNAに
ついては、最終DNA生成物が薬学的に許容し得る担体又はバッファ溶液中にあ
ることが望ましい。薬学的に許容し得る担体又はバッファ溶液は当該技術分野に
おいて公知であり、Remington’s Pharmaceutical
Sciencesのような様々なテキストに記述されるものが含まれる。
別の態様において、本発明は、ポリヌクレオチドであって、生体内における真
核細胞へのこのポリヌクレオチドの導入に際して、発現して遺伝子生成物を生成
することが可能な連続核酸配列を含むポリヌクレオチドである。このコード化さ
れた遺伝子生成物は、好ましくは、免疫刺激物又は免疫応答を生じることが可能
な抗原のいずれかとして作用する。したがって、この
態様における核酸配列は、ヒト単純ヘルペスウイルス免疫原性エピトープ、及び
任意に、サイトカイン又は蛋白質のB7ファミリーの一員のようなT細胞共同刺
激要素をコードする。
遺伝子生成物よりもその遺伝子で免疫することには幾つかの利点がある。その
第1は比較的簡潔であり、それにより未変性またはほぼ未変性の抗原を免疫系に
供与することが可能となることである。細菌、酵母又は哺乳動物細胞中でさえも
、そこで組換えにより発現する哺乳動物蛋白質は、しばしば、適当な抗原性を保
証するためのさらなる処理を必要とする。DNA免疫の第2の利点は、MHCク
ラスI経路に入り、細胞毒性T細胞応答を誘発する免疫原の潜在能力である。イ
ンフルエンザA核蛋白質(NP)をコードするDNAでのマウスの免疫化は、f
luの異種株での抗原投与に対してマウスを保護する、NPに対するCD8+応
答を誘発する(前出のMontgomery,D.L.ら;前出のUlmer,
J.ら)。
細胞介在免疫がHSV感染の制御において重要である証拠がある[検討のため
には、Nash,A.A.et al.,1985,In:The Herpe
sviruses,Vol.4,Plenum,New York,and S
chmid
t,D.S.et al.,1992,In:Rouse(ed.),Curr
ent Topics In Microbiology And Immun
ology,Vol.179,Herpes Simplex Virus;P
athogenesis,Immunobiology and Contro
l,Springer−Verlag,Berlinを参照]。HSV血清陽性
患者から単離されるHSV CTLの大部分はCD4+型である(Schmid
t,D.S.et al.,1988,J.Immunol.,140,pp.
3610−3616;Tsutsumi,T.et al.,1986,Cli
n.Exp.Immunol.,66,pp.507−515)が、gDに特異
的なものを含むCD8+クローンが単離されている。(Torpey,D.J.
et al.,1989,J.Immunol.,142,pP.1325−1
332;Yasukawa,M.et al.,1989,J.Immunol
.143,pp.2051−2057;Zarling,J.M.et al.
,1986,J.Immunol.,136,pp.4669−4673)マウ
スにおいて、細胞移植及び除去実験は、幾つかのCD8+C
TLが感染に対して防御すること示唆している。(Bonneua,R.H.e
t al.,1989,J.Virol.63,pp.1480−1484;N
ash,A.A.et al.,1987,J.Gen.Virol.,68,
pp.825−833)組換えウイルスベクターでの感染によるgDでの免疫化
(Paoletti,E.et al.,1984,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA,81,pp.193−197;Wachsman,M.
L.et al.,1987,J.Infect.Dis.,155,pp.1
188−1197;Zheng,B.et al.,1993,Vaccine
,11,pp.1191−1198)は、HSV感染からマウスを保護する。D
NAのような生きているウイルスベクターは、免疫原のMHCクラスI提示の能
力を有する。しかしながら、マウスの免疫にHSV gD−ワクシニア組換え体
による感染を用いる最近の研究により、抗原投与による防御がL3T4+細胞の
遅延型過敏機能に依存することが見出された。(Wachsman,M.et
al.,1992,Vaccine,10,pp.447−454)HSV感染
マウスからgD−特異的CD8+細胞が単離されているものの、
限定感染におけるそれらの役割は知られていない。(Johnson,R.M.
et al.,1990,J.Immunol.,145,pp.702−71
0)。Koelleらの研究は、ヒト線維芽細胞及びケラチン細胞のHSV感染
がそれらをCD8+CTLに認識不可能にすることを示唆している(Koell
e,D.M.et al.,1993,J.Clin.Invest.,91,
pp.961−968)。自然HSV感染において、CD8+細胞一般の役割、
特にはgDに対するCD8+応答の役割は解明されていない。
DNA免疫化はホルモン及び細胞介在免疫応答の両者を誘発することが可能で
あるため、その最も大きな利点は、多数のウイルス遺伝子をそれらのワクチン能
力について調査する比較的簡単な方法を提供することである。HSV−2糖蛋白
B及びCを発現するプラスミドも中和抗体を誘発し、致死的抗原投与からマウス
を保護する。しかしながら、CTL応答を生じ、かつICP27−ワクシニア組
換えウイルスでの感染により免疫されたマウスに幾らかの防御を付与することが
知られるICP27(Banks,T.A.et al.,1991,J.Vi
rol.,65,pp.3185−3191)は、マウス
がPNV ICP27単独でワクチン接種されている場合には、致死的HSV抗
原投与に対する防御を付与しない。しかしながら、ICP27をコードするDN
Aは多重HSV遺伝子含有PNVの一成分として有用であり、本発明がICP2
7を多価HSV PNVの成分として含むことが意図されている。
また、DNA注入による免疫化は、上に論じられるように、多成分サブユニッ
トワクチンを容易に組み立てることを可能にする。近年、多重インフルエンザ遺
伝子を用いる同時免疫化が報告されている(Donnelly,J.et al
.,1994,Vaccines,印刷中)。その生成物が免疫系の異なるアー
ムを活性化する遺伝子をHSVワクチンに含めることによっても、引き続くウイ
ルス抗原投与に対する完全な防御が提供され得る。
以下の実施例は本発明を説明するために提示されるが、本発明をそれらに限定
するものではない。
実施例1 ワクチン製造のためのベクター
A)V1
発現ベクターV1をpCMVIE−AKI−DHFR[Y.
Whang et al.,J.Virol.61,1796(1987)]か
ら構築した。AKI及びDHFR遺伝子は、このベクターをEcoRIで切断し
、自己ライゲートさせることにより除去した。このベクターはCMVプロモータ
ー内にイントロンAを有していないので、内部SacI部位[B.S.Chap
man et al.,Nuc.Acids Res.19,3979(199
1)における番号付けで1855]が削除されたPCR断片として付加した。P
CR反応に用いられたテンプレートは、hCMV−IE1エンハンサー/プロモ
ーター及びイントロンAを含むpCMV6a120[B.S.Chapman
et al.,前出書を参照]に由来するHindIII及びNheI断片を、
pBL3のHindIII及びXbaI部位内にライゲートしてpCMVInt
BLを生成させることにより作製されたpCMVintA−Luxであった。R
SV−Lux[J.R.de Wet et al.,Mol.Cell Bi
ol.7,725,1987]に由来する1881塩基対のルシフェラーゼ遺伝
子断片(HindIII−SmaIクレノウ充填)を、クレノウ充填及びホスフ
ァターゼ処理されたpCMVIntBLのSalI部位にクロー
ン化した。
イントロンAまで伸びるプライマーは:
5’プライマー、配列番号1:
5’−CTATATAAGCAGAG CTCGTTTAG−3’;
3’プライマー、配列番号2:
5’−GTAGCAAAGATCTAAGGACGGTGACTGCAG−3’
。
SacI部位の除去に用いられたプライマーは:
センスプライマー、配列番号3:
5’−GTATGTGTCTGAAAATGAGCGTGGAGATTGGGC
TCGCAC−3’
及びアンチセンスプライマー、配列番号4:
5’−GTGCGAGCCCAATCTCCACGCTCATTTTCAGAC
ACA TAC−3’。
このPCR断片をSacI及びBglIIで切断し、同じ酵素で切断されてい
るベクターに挿入した。
B)V1J発現ベクター
V1Jを作製する目的は、それらをより限定化されたコンテ
クストに置き、よりコンパクトなベクターを作製し、かつプラスミド精製収率を
改善するために、ベクターV1からプロモーター及び転写ターミネーター要素を
除去することであった。
V1JはベクターV1及び市販のプラスミドpUC18から誘導される。V1
をSspI及びEcoRI制限酵素で消化し、2つのDNA断片を生成した。C
MVintAプロモーター及び異種遺伝子の発現を制御するウシ成長ホルモン(
BGH)転写ターミネーター要素を有する、これらの断片のうちの小さい方をア
ガロース電気泳動ゲルにより精製した。次いで、別の“平滑末端化”DNA断片
へのライゲーションを容易にするために、このDNA断片の末端を、T4DNA
ポリメラーゼ酵素を用いて“平滑化”した。
発現ベクターの“バックボーン”を提供するためpUC18を選択した。これ
は高収率のプラスミドを生成することが知られており、配列及び機能によりよく
特徴付けられており、サイズが小さい。HaeII制限酵素を用いる部分的消化
により全lacオペロンをこのベクターから除去した。残りのプラスミドをアガ
ロース電気泳動ゲルにより精製し、子ウシ腸内アルカリホスファターゼで処理さ
れたT4DNAポリメラーゼで平滑
末端化して、上述のCMVintA/BGH要素にライゲートした。pUCバッ
クボーン内でプロモーター要素のとり得る2つの方向のいずれかを示すプラスミ
ドが得られた。これらのプラスミドの1つが大腸菌中でDNAを非常に高い収量
で生成し、それをV1Jとした。このベクターの構造が接合領域の配列分析によ
り確認され、続いて、これによりV1に匹敵する、もしくはより高い異種遺伝子
の発現が得られることが示された。
C)V1Jneo発現ベクター
アンピシリンは大スケールの発酵に望ましいものではあり得ないため、V1J
を有する細菌の抗生物質選択に用いられたampr遺伝子を除去することが必要
であった。V1Jの、pUCバックボーンに由来するampr遺伝子をSspI
及びEam1105I制限酵素を用いる消化により除去した。残りのプラスミド
をアガロースゲル電気泳動により精製し、T4DNAポリメラーゼで平滑末端化
した後、子ウシ腸内アルカリホスファターゼで処理した。トランスポゾン903
から誘導され、pUC4Kプラスミド内に含まれる市販のkanr遺伝子をps
tI制限酵素を用いて切除し、アガロースゲル電気泳動で精製して、T4DNA
ポリメラーゼで平滑末端化した。この断片を
V1Jバックボーンにライゲートし、kanr遺伝子をいずれかの方向で有する
プラスミドを誘導した。これらはV1Jneo#1及び#3と呼ばれた。これら
のプラスミドの各々を、制限酵素消化分析、接合領域のDNA配列決定により確
認し、その各々がV1Jと同量のプラスミドを生成することが示された。これら
のV1Jneoベクターは、異種遺伝子生成物の発現もV1Jに匹敵した。V1
Jにおけるampr遺伝子と同じ方向でkanr遺伝子を有するV1Jneo#3
が発現構築物として選択された。以後、これをV1Jneoと呼ぶ。
D)V1Jns発現ベクター
組込みの研究を容易にするため、V1JneoにSfiI部位を加えた。この
ベクターのBGH配列内のKpnI部位に、市販の13塩基対SfiIリンカー
(New England BioLabs)を加えた。V1JneoをKpn
Iで直線化し、ゲル精製し、T4DNAポリメラーゼで平滑末端化して、平滑末
端SfiIリンカーに結合した。制限マッピングによりクローン性単離体を選択
し、リンカー中を配列決定することにより確認した。この新規ベクターはV1J
nsと呼ばれた。V1Jns(SfiIを有する)における異種遺伝子の発現は
V1Jneo(KpnIを有する)における同じ遺伝子の発現に匹敵した。
E)V1Jns−tPA
分泌及び/又は膜蛋白質の異種リーダーペプチド配列を提供するため、ヒト組
織特異的プラスミノーゲン・アクチベーター(tPA)リーダーを含むようにV
1Jnsを変性した。2種類の合成相補的オリゴマーをアニールした後、Bgl
II消化されているV1Jnにライゲートした。センス及びアンチセンスオリゴ
マーは、5’−GATC ACC ATG GAT GCA ATG AAG
AGA GGG CTC TGC TGT GTG CTG CTG CTG
TGT GGA GCA GTC TTC GTT TCG CCC AGC
GA−3’、配列番号5:及び5’−GAT CTC GCT GGG CGA
AAC GAA GAC TGC TCC ACA CAG CAG CAG
CAC ACA GCA GAG CCC TCT CTT CAT TGC
ATC CAT GGT−3’、配列番号6である。センスオリゴマーにおい
て、コザック(Kozak)配列には下線が付されている。これらのオリゴマー
は、BglII開裂配列へのライゲーションに適合する張り出し塩基を有する。
ライゲーション後、
下流BglIIを続くライゲーションのために保持しながら、上流BglII部
位を破壊した。全tPAリーダー配列に加えて両接合部位をDNA配列決定によ
り確認した。加えて、コンセンサス最適化ベクターV1Jns(=SfiI部位
を有するV1Jneo)に合わせるため、T4DNAポリメラーゼでKpnI部
位を平滑末端化し、次いでSfiIリンカー(カタログ#1138、New E
ngland Biolabs)でライゲートすることにより、V1Jn−tP
AのBGHターミネーター領域内のKpnI部位にSfiI制限部位を配置した
。この変性は、制限消化及びアガロースゲル電気泳動により確認した。
F)pGEM−3−X−IRES−B7
(ここでX=あらゆる抗原性遺伝子)
免疫原をコードする遺伝子と免疫刺激性蛋白質をコードする遺伝子との協調発現
を提供するジシストロン性ワクチン構築物の例として、ネズミB7遺伝子を(A
TCCから入手した)Bリンパ腫細胞系CH1からPCR増幅した。B7は、主
要組織適合性複合体I及びIIのコンテクストにおいて、抗原による必須共同刺
激T細胞活性化を提供する蛋白質ファミリーの一員で
ある。CH1細胞は、それらが構成的に活性化された表現型を有し、かつB7が
B細胞及びマクロファージのような活性化抗原提示細胞によって優先的に発現す
るため、B7mRNAの良好な源を提供する。これらの細胞をcAMP又はIL
−4を用いて生体外でさらに刺激し、標準グアニジニウム・チオシアネート法を
用いてmRNAを調製した。このmRNAを用い、GeneAmp RNA P
CRキット(Perkin−Elmer Cetus)及びB7翻訳オープン・
リーディング・フレームの下流に位置するB7に特異的なプライミングオリゴマ
ー(5’−GTA CCT CAT GAG CCA CAT AAT ACC
ATG−3’、配列番号7)を用いてcDNA合成を行った。以下のセンス及
びアンチセンスPCRオリゴマー:それぞれ、5’−GGT ACA AGA
TCT ACC ATG GCT TGC AAT TGT CAG TTG
ATG C−3’、配列番号8:及び5’−CCA CAT AGA TCT
CCA TGG GAA CTA AAG GAA GAC GGT CTG
TTC−3’、配列番号9を用いるPCRによりB7を増幅した。これらのオリ
ゴマーは、NcoI制限部位及び3’−末端BglII部位の
直前に位置する追加NcoI部位を有するコザック翻訳開始配列の他に、このイ
ンサートの端部にBglII制限酵素部位を提供する。NcoI消化により、N
coIで消化されているpGEM−3−IRESへのクローニングに適する断片
が生じた。得られるベクター、pGEM−3−IRES−B7は、V1Jns−
X(ここで、Xは抗原をコードする遺伝子を表す)に容易に移入され得るIRE
S−B7カセットを有する。
G)pGEM−3−X−IRES−GM−CSF
(ここで、X=あらゆる抗原性遺伝子)
このベクターは、B7よりも免疫刺激性サイトカイン、GM−CSFの遺伝子が
用いられることを除いて、上記項目Cに記述されるものに類似するカセットを有
する。GM−CSFは、生体内において強力な抗−腫瘍T細胞活性を誘発するこ
とが示されているマクロファージ分化及び刺激サイトカインである[G.Dra
noff et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,9
0,3539(1993)]。
H)pGEM−3−X−IRES−IL−12
(ここで、X=あらゆる抗原性遺伝子)
このベクターは、B7よりも免疫刺激性サイトカイン、IL−
12の遺伝子が用いられることを除いて、上記項目Cに記述されるものに類似す
るカセットを有する。IL−12は、体液性応答と対立する細胞性T細胞優位経
路への免疫応答の転換において影響の大きい役割を果たすことが示されている[
L.Alfonso et al.,Science,263,235,199
4]。
実施例2 ベクターV1R調製
基本的なワクチン接種ベクターを最適化を続ける努力において、V1Rと命名
されるV1Jnsの派生物を調製した。このベクターの構築の目的は、依然とし
て最適化された異種遺伝子発現特性の全てとV1J及びV1Jnsが提供する高
プラスミド収量とを保持する、不要DNA配列を持たない最小サイズのワクチン
ベクターを得ることであった。(1)大腸菌複製起点を含むpUCバックボーン
内の領域は細菌からのプラスミド収量に影響を及ぼすことなく除去することが可
能であり;(2)カナマイシン・オープン・リーディング・フレームに続くka
nr遺伝子の3’−領域は、細菌ターミネーターがその場所に挿入されたならば
除去することが可能であり;かつ(3)
BGHターミネーターの3’−半分からの〜300bpはその調節機能に影響を
及ぼすことなく除去することが可能である(BGH要素内の本来のKpnI制限
酵素部位に続いて)ことは、実験及び他に文献から決定した。
V1Rは、それぞれCMVintAプロモーター/BGHターミネーター、複
製起点、及びカナマイシン耐性要素に相当する3つのDNA断片のV1Jnsか
らの合成にPCRを用いることにより構築した。各断片にユニークな制限酵素を
、PCRオリゴマーを用いて各断片末端に付加した:CMVintA/BGHに
はSspI及びXhoI;kanr遺伝子にはEcoRV及びBamHI;及び
orirにはBcII及びSalI。これらの酵素部位は、それらが各PCR誘
導DNA断片の指向性ライゲーションを各部位が引き続いて失われることで可能
にするため選択された:EcoRV及びSspIはライゲーションに適合する平
滑末端DNAを残し、BamHI及びBclIはSalI及びXhoIと同様に
相補的な張り出しを残す。PCRによりこれらの断片を得た後、各断片を上に示
される適当な制限酵素で消化し、次いで3つのDNA断片の全てを含む単一の反
応混合物中で一緒にライゲートした。orirの5’
−末端は、これがカナマイシン耐性遺伝子の終了情報を提供し得るように、この
領域に通常見出されるT2rho独立ターミネーター配列を含むように設計した
。ライゲートした生成物は、ライゲーション接合部のDNA配列決定による他に
、制限酵素消化(>8酵素)により確認した。DNAプラスミド収量及びV1R
内のウイルス性遺伝子を用いる異種発現はV1Jnsに類似するものと思われる
。達成されたベクターサイズの正味の減少は1346bpであった(V1Jns
=4.86kb;V1R=3.52kb)。
V1Rの合成に用いられるPCRオリゴマー配列(制限酵素部位には下線が付
され、配列に続いて括弧内に同定されている):
(1)5’−GGT ACA AAT ATT GG CTA TTG GCC
ATT GCA TAC G−3’[SspI]、配列番号10:
(2)5’−CCA CAT CTC GAG GAA CCG GGT CA
A TTC TTC AGC ACC−3’[XhoI]、配列番号11:
(CMVintA/BGH断片用)
(3)5’−GGT ACA GAT ATC GGA AAG CCA CG
T TGT GTC TCA AAA TC−3’[EcoRV]、配列番号1
2:
(4)5’−CCA CAT GGA TCC G TAA TGC TCT
GCC AGT GTT ACA ACC−3’[BamHI]、配列番号13
:
(カナマイシン耐性遺伝子断片用)
(5)5’−GGT ACA TGA TCA CGT AGA AAA GA
T CAA AGG ATC TTC TTG−3’[BclI]、配列番号1
4:
(6)5’−CCA CAT GTC GAC CC GTA AAA AGG
CCG CGT TGC TGG−3’[SalI]、配列番号15:
(大腸菌複製起点用)
実施例3 細胞、ウイルス及び細胞培養
VERO、BHK−21、及びRD細胞をATCCから入手した。ウイルスは
、子ウシ血清(FBS)を含まない小容量の培地において、37℃で、感染多重
度(m.o.i.)0.1
でほぼ集密的なVERO又はBHK細胞を感染させることにより、定法により調
製した。1時間後、ウイルス接種物を除去し、培養物に2%熱不活性化FBS、
2mM L−グルタミン、25mM HEPES、50U/mlペニシリン及び
50μg/mlストレプトマイシンを補足した高グルコースDMEMを再供給し
た。インキュベーションを細胞変性が広範囲に及ぶまで続けた:通常24ないし
48時間。細胞に付着したウイルスを1800×g、10分間、4℃で遠心する
ことにより集めた。上清ウイルスを、640×gで10分間、4℃で遠心するこ
とにより清透化した。
実施例4 クローニング及びDNA調製
PCRテンプレートとして用いるHSV−2(Curtis)DNAを、感染
VERO細胞から単離したヌクレオカプシドから調製した。(Dennisto
n,K.J.et al.,1981,Gene,15,pp.365−378
)。BglII制限認識部位を含む、HSV2gB、gC、gD、又はICP2
7遺伝子の5’及び3’末端並列(flanking)
配列に対応する合成オリゴマー(Midland Certified Rea
gent Company;Midland,Texas)を各々20ピコモル
で用いた。gD遺伝子をコードする1.1kb断片を、dGTPの代わりに1:
4のデアザdGTP:dGTP比を用い、バッファを3mM MgCl2に補足
したことを除いて製造者の仕様書に従い、PCR(Perkin Elmer
Cetus、La Jolla)により増幅した。HSV−2ゲノムDNAテン
プレートを100ng/100μg反応物で用いた。このPCR増幅断片をBg
lIIで制限し、BglIIで消化し、脱リン酸化したベクターV1J(前出の
Montgomery,D.L.ら)にライゲートした。製造者の仕様書に従い
、大腸菌DH5α(BRL−Gibco、Gaithersburg、Md.)
を形質転換した。32P標識3’PCRプライマーを用いるハイブリダイゼーショ
ンによりアンピシリン耐性コロニーをスクリーニングした。候補プラスミドを、
制限マッピング、及びSequenase DNA Sequencing K
it、バージョン2.0(United States Biochemica
l)を用いるベクター−インサート接合部の配列決定
により特徴付けた。同様にして、gB遺伝子をコードする2.7Kb断片;gC
遺伝子をコードする1.5Kb断片;及びICP27遺伝子をコードする1.6
Kb断片もPCR増幅した。誘導された単離体を、gB、gC、gD、又はIC
P27遺伝子のいずれかを含む適正DNA構築体の存在について、独立に、同定
及び特徴付けした。
大スケールDNA調製は、800ml培養物を24ないし48時間成長させ、
幾つかの実験についてはDNAを単一CsCl−EtBr等密度遠心によって精
製したことを除いて、本質的に記述された(前出のMontgomery,D.
L.ら)通りであった。
これらのプラスミド構築物を、制限マッピング及びベクター−インサート接合
部の配列分析により特徴付けた。結果は、公開されているHSV−2G株(La
sky,L.A.et al.,1984,DNA,3,pp.23−29)配
列データと一致し、各構築物について開始及び終止コドンが損なわれていないこ
とが示された。
実施例5 V1JプラスミドからのHSV−2gB、gC、gD及びICP27蛋白質の発 現
横紋筋肉腫細胞(ATCC CCL136)を、使用前に1日、9.5cm2
ウェル当たり1.2×106細胞の密度で、6−ウェル組織培養クラスター中に
おいて、10%熱不活性化子ウシ血清、2mM L−グルタミン、25mM H
EPES、50U/mlペニシリン及び50μg/mlストレプトマイシン(全
てBRL−Gibcoから)を補足した高グルコースDMEMに植え付けた。フ
ェノール:クロロホルム抽出し、塩化セシウム精製したプラスミドDNAを、R
D細胞の9.5cm2ウェルの各々について5−15μgを用いることを除いて
キットの指示に従い、Pharmacia CellPhect試薬を用いてリ
ン酸カルシウムで沈殿させた。リン酸カルシウム−DNA沈殿物を添加して6時
間後、培養物をグリセロール衝撃した;再供給の後、回収前に2日間培養物をイ
ンキュベートした。
形質転換した培養物の溶解物を、1μMロイペプシン、1μMペプスタチン、
300nMアプロチニン、及び10μM
TLCKを補足した1×RIPA(0.5%SDS)1.0%トリトンX−10
0、1%デオキシコール酸ナトリウム、1mM EDTA、150mM NaC
l、25mM TRIS−HCl pH7.4)において調製し、簡単に超音波
処理して粘度を低下させた。溶解物を10%Tricineゲル(Novex)
で電気泳動することにより分離した後、ニトロセルロース・メンブランに移した
。HSV−2回復期マウス血清を用いて免疫ブロットを行い、ECL検出キット
(Amersham)で展開した。
V1J:gDからのHSVgDの発現が、RD細胞の一過性形質導入により示
された。V1J:gD−形質導入または擬似形質導入細胞の溶解物をSDS P
AGEにより分画し、免疫ブロット法により分析した。図1Aは、V1J:gD
形質導入RD細胞が約55Kの見かけの分子量を有する免疫反応性蛋白質を発現
することを示す。比較のため、HSV−2(Curtis)、HSV−2(18
6)、または擬似感染Vero細胞からの溶解物が含まれる。クローン化gDと
感染細胞に由来する真正蛋白質との同一の移動度は、この蛋白質が完全長であり
、HSV−感染細胞におけるgDのものと同様にプロセッシング
され、かつグリコシル化されていることを示す。固定化V1J:gD形質転換細
胞の間接免疫蛍光は、拡散細胞質信号を示した。
V1Jns:gBからのHSVgBの発現が、RD細胞の一過性形質導入によ
り示された。V1Jns:gB−形質導入または擬似形質導入細胞の溶解物をS
DS PAGEにより分画し、免疫ブロット法により分析した。図1Bは、V1
Jns:gB形質導入RD細胞が約140kの見かけの分子量を有する免疫反応
性蛋白質を発現することを示す。比較のため、HSV−2(Curtis)、H
SV−2(186)、または擬似感染Vero細胞からの溶解物が含まれる。ク
ローン化gBと感染細胞に由来する真正蛋白質との類似する移動度は、この蛋白
質が完全長であることを示す。固定化V1Jns:gB形質導入細胞の間接免疫
蛍光は、膜に関連する斑点状の信号を示した。
V1J:gCからのHSVgCの発現が、RD細胞の一過性形質導入により示
された。固定化V1J:gC形質導入細胞の間接免疫蛍光は、主として拡散細胞
質信号を示した。
ICP27の発現が、RD細胞の一過性形質導入と、続くウェスタンブロット
分析により示された。ICP27に特異的なマウスモノクローナル抗体により、
HSV2感染細胞中の主要
免疫反応性蛋白質と一致する、約60kDaの蛋白質が検出された(図1C)。
実施例6 PNVでの免疫化及び抗−HSV抗体の検出
5ないし6週齢の雌BALB/cマウスを、生理食塩中5mgのケタミンHC
l(Aveco、Fort Dodge、IA)および0.5mgのキシラジン
(Mobley Corp.、Shawnee、KS.)の混合物を腹腔内(i
.p.)注射することにより麻酔した。後肢を電気バリカンで剃り、70%エタ
ノールで洗浄した。動物に総量100μlの生理食塩水に懸濁したDNAを注射
した:各肢50μl。
最初に、HSVgDに対する免疫応答を誘発するV1J:gD DNAの能力
を力価実験において試験した。10匹のマウスの群に、200μgないし0.7
8μg(8回2倍希釈)の用量範囲でDNAをi.m.注射し、あるいは生理食
塩水で擬似免疫化した。免疫後4及び6週に得られた血清をELISAにより分
析した。このELISAのため、HSV−2糖蛋白質を50mM炭酸塩バッファ
pH9.5中に5μg/mlに希釈した。Nunc Maxi−sorb平底9
6−ウェルプレ
ートを、4℃で一晩、ウェル当たり100μlのHSV糖蛋白質でコートした。
プレートをPBS pH7.2で4回洗浄し、室温で1時間、ブロッキング及び
希釈バッファ、20mM TRIS−HCl pH7.5、137mM NaC
l、2.7mM KCl、0.5%ゼラチン、0.05%トウィーン20を用い
て、非特異的反応性を低下させた。マウス血清の連続希釈を添加し、プレートを
室温で1時間インキュベートした。アルカリホスファターゼ標識ヤギ抗マウスI
gG(Boehringer Mannheim、Indianapolis、
IN)の添加に先立ってプレートをPBSで4回、蒸留水で1回洗浄し、室温で
1時間インキュベートした。過剰の二次抗体を4回のPBS洗浄、次いで1回の
蒸留水洗浄で除去した。ELISAを、10%ジエタノールアミン pH9.8
、100μg/ml MgCl・6H2O中1mg/mlのp−ニトロフェニル
ホスフェートをウェル当たり100μl添加し、37℃で展開した。405nm
で吸光度を読み取り、OD405が生理食塩水対照血清の同じ希釈物の平均プラス
3標準偏差より大きければ血清希釈物を陽性と評価した。4週間で、≧6.25
μgのDNAを投与された動物の大部分は血清陽性
であった。6.25μg未満の用量では血清転換した動物はより少ないが、最低
用量でさえ数匹の動物がELISA陽性であった。生理食塩水注射対照動物で陽
性のものはいなかった。6週で動物の大部分は血清陽性になった。
7週目に、初期注射において用いられたDNA(または生理食塩水)を同用量
用いて動物を再免疫化した。10週目(第2注射の3週間後)に血清を得、EL
ISAにより終末点力価を決定した。結果を表1にまとめる。10週で、93%
のDNA注射マウスが血清陽性であった。0.78μg用量でさえ、9匹の動物
のうちの8匹が陽性であった。
ELISA反応性が抗−gD抗体によるものであったことを確認するため、幾
つかの高ELISA力価血清を、HSV又は擬似感染細胞溶解物の免疫ブロット
でそれらの反応性により特徴付けた。図2Aは、V1J:gD免疫マウスからの
血清が単一HSVコード化蛋白質と特異的に反応することを、HSVgDのもの
と一致する電気泳動での移動性で示す。これらを考え合わせると、これらのデー
タは、マウスのV1J:gD DNA腹腔内注射がgDエピトープの発現とgD
蛋白質に対する免疫応答の発生を生じることを示す。
これらの結果を拡張し、最小有効PNV用量を確立するため、動物を1回だけ
免疫する実験においてV1J:gDの力価測定をさらに行った。マウスの群に5
ngないし50μgの範囲をとるV1J:gDを注射した。免疫後第4、第7、
及び第10週に集めた血清をELISAにより分析した;そのデータを図3にま
とめる。
この力価測定は、約0.5μgDNAの応答閾値を明らかにする。より少ない
量のDNAを投与された動物の幾らかがELISAによって血清陽性であったが
、その陽性応答は一過性であり、最低血清希釈でのみ生じた。≧1.67μgの
DNA用
量で、90%を越える動物が4週で血清転換し、第7週及び第10週で陽性のま
まであった。
個々の動物の抗体力価の経時増加は、図3に見られる群GMTの増加によって
反映されている。≧0.5μgの用量で、GMTは第4及び第7週の間で急速に
上昇する。第7及び第10週の間に、1例を除く全てで力価は上昇し、あるいは
一定に保たれる。≧0.5μgを投与された動物の第10週ELISA力価は、
第2DNA免疫が与えられた前の実験で達成されたものに類似する。免疫応答を
惹起するのに必要なPNVの量は、類似のベクターを用いる公表された報告より
も100倍も少ないものであった。(Robinson et al.,199
3,Vaccine,11,pp.957−960;及びFynan et a
l.,1993,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90,pp
.11478−11482)
標準化プロトコルを確立するため、1回及び2回投与免疫の有効性を比較した
。2回投与実験において、我々は最高(200μg)用量及び最低(0.78μ
g)用量で防御に有意の相違はないことを見出した。1回投与実験において力価
測定を拡張した場合には、血清転換及び防御の効力を示す、ELISA
GMTに対する用量応答が観察された。これらの応答の閾値は0.5μgであ
った。しかしながら、50ngという少量のDNAで血清転換が生じる。一般に
、1回注射の後10週にわたって力価は上昇し続け、2回投与実験においては第
2の注射の後に力価の明白な上昇はない。結局、50μgの、DNA、両実験に
おいて共通である唯一の用量で、1回及び2回投与の間に有意の相違はない。
上の説明に類似する分析を、HSV遺伝子gB及びgCを含むPNV構築物に
ついて行った。マウス(群当たり10匹のマウス)を、HSVgB遺伝子を有す
るDNA又はHSVgC遺伝子を有するDNAを用いて、上述の通りに免疫した
。血清を集め、上述のELISAにおいて抗−gB又は抗−gC抗体の存在につ
いて分析した。gB抗体についてのELISAデータを表2に示す。これは、V
1JNS:gBで免疫されたマウスが抗−gB抗体について血清陽性であったこ
とを示す。
gC抗体についてのELISAデータを表3に示す。これはV1J:gCで免
疫されたマウス(群当たり5匹のマウス)が抗−gC抗体について血清陽性であ
ったことを示す。
gBに対するELISA反応性が抗−gB抗体によるものであったことを確認
するため、幾つかの高ELISA力価血清を、HSV又は擬似感染細胞溶解物を
用いてそれらの反応性により特徴付けた。図2Bは、V1JNS:gB免疫マウ
スからの血清が単一HSVコード化蛋白質と特異的に反応することを、HSVg
Bのものと一致する電気泳動での移動性で示す。これらを考え合わせると、これ
らのデータは、マウスにHSV PNVを腹腔内注射することがHSVエピトー
プの発現とそれらのHSV蛋白質に対する免疫応答の発生を生じることを示す。
実施例7 HSV中和
マウス血清を、DMEM、2%熱不活性化FBSへの連続希
釈に先立って56℃で30分間熱不活性化し、次いで各希釈の50μlを無菌ポ
リプロピレン96ディープウェルプレート(Marsh Biomedical
、Rochester)NY.)のウェルに重複させて移した。HSV−1又は
HSV−2ストックを4,000pfu/mlに希釈した後、各試料ウェルに5
0μlのウイルスを添加し、プレートを4℃で一晩インキュベートした。モルモ
ット補体(Cappel)をDMEM、2%熱不活性化FBSに1:4に希釈し
、50μlを各試料ウェルに添加した。37℃で1時間インキュベートした後、
100μlの血清非含有培地を各ウェルに添加し、各反応混合物を12−ウェル
・クラスタープレート(Costar)中の集密的VERO細胞の感染に用いた
。中和されたウイルス試料を37℃で1時間吸着させた。接種物を穏やかに吸引
し、単層を1mlの0.5%カルボキシメチルセルロース、1×MEM、5%熱
不活性化FBS、10mM L−グルタミン、25U/mlペニシリン、25μ
g/mlストレプトマイシン、12.5mM HEPESで覆った。プレートを
37℃で48時間インキュベートした。被覆物を除去し、細胞単層を1%塩基性
フクシン、50%メタノール、10%フェノールで染色した。プ
ラークを数え、擬似免疫マウスからの血清と比較したときにプラーク数の50%
の減少を生じた血清希釈として中和力価を決定した。
抗−gD抗体が生物学的に活性であるかどうかを決定するため、第0及び第7
週に免疫されたマウスから選択された高力価第10週血清をHSV−2中和活性
について検定した。プラーク減少検定の結果が表4にある。V1J:gD免疫マ
ウスからの血清はHSV−2(Curtis)だけではなくHSV−12(18
6)をも中和した。さらに、少なくとも幾つかの血清は、HSV−1(KOS)
感染性のそれらの中和により示される型共通中和抗体を含む。幾つかの事例にお
いて中和力価が低かったものの、これらの結果は、これらの抗−gD抗体が致死
的HSV抗原投与から動物を保護し得るのではないかと思わせた。
1回投与実験において≧0.5μgのV1J:gDで免疫された全ての動物か
らの第10週血清も、HSV−2プラーク減少検定において試験した。検定した
49の血清のうちの29が陽性、1:10希釈で>50%減少であった。16.
7及び50μg用量レベルで、各群からの10の血清のうちの9が中和陽性であ
った。
実施例8 HSV抗原投与
抗原投与ウイルスのストックを、上述のように、集密的VERO単層にHSV
−2 Curtisを感染させることにより調製した。清透化上清ウイルスをV
ERO細胞上で力価測定し、そのアリコートを−70℃で保存した。動物をi.
p.注射により0.25mlのウイルスストックで感染させた後、3週間観察し
た。生存データをログ−ランク試験(McDermott et al.,19
89,Virology,169,p
において分析した。≦0.001の蓋然性の相違を高度に有意であると判断した
。
初期DNA注射の11週間後、2用量のV1J:gDで免疫されたマウスにi
.p.注射により105.7p.f.u.のHSV−2(Curtis)を抗原
投与し、21日間観察した。生存データが図4にある。僅か0.78μgのV1
J:gDで免疫された動物が致死的感染から有意に保護されたことが容易に認め
られる。死亡した3匹の動物のうち2匹は、第10週に、ELISAで血清陰性
であった。生存する動物の幾らかは、毛
並みの不足、成長の不足、又は背を丸める姿勢を含む一過性の疾患の徴候を示し
た。DNAの全ての用量で達成される死からの保護のレベルは有意であった(p
<0.01)が、これらの症状はブレークスルー感染が幾らか生じたことを示唆
している。回復期動物から得られた血清の分析が、HSV−2感染Vero細胞
溶解物の免疫ブロットにおけるそれらの反応により特徴付けられた。幾つかの事
例においては血清はgDのみを認識し、別のものでは血清は多くのHSV蛋白質
と反応した。これらの結果は、少なくともHSV感染を経験したマウスの幾匹か
と一致する。
1回DNA注射で免疫された動物に上述の通りに抗原投与した。生存データは
図5に提示される。≧1.67μgのV1J:gDを投与された動物の群におい
ては、死に対する統計的に有意(p<.001)の防御が得られた。この生存用
量応答はELISA力価(図3)に見られるものに類似する。2回投与実験にお
いて見られたように、数匹の生存マウスが観察期間中に疾患の一過性徴候を示し
た。高用量のDNA(16.7及び50μg)で免疫された生存動物は、観察期
間を通じて毛並みがよく、健康な外見のままであった。
HSVgB又はgCを含むPNV構築体で免疫された動物にも、gDについて
上述されるように、致死的用量のHSVで抗原投与した。V1Jns:gBで免
疫された動物の生存データを図6に示し、V1J:gCで免疫した動物の生存デ
ータを図7に示す。これらは、死からの保護が得られたことを示している。
これらの結果は、HSV感染の予防における直接DNA免疫の潜在能力を示す
。糖蛋白gDをモデルとして用いて、僅か0.5μgのV1J:gD DNAの
1回i.m.注射が、致死的HSV抗原投与に対する統計的に有意の防御を供与
する、gDに対する中和抗体応答を誘発することが見出された。2回投与処方に
おける僅か3.13μgのDNAでの免疫は、全ての動物を死から保護した。
実施例9 HSV PNVを用いるモルモットのワクチン接種
各々約200−250gの体重のハートレー種モルモット(Harlan S
prague Dawley Labs、Indianapolis、IN)を
、ウイルス抗原投与の11及び4週間前に、右大腿部に0.1ml及び左大腿部
に0.
1ml筋肉内にワクチン接種した。各ワクチン接種のため、ワクチンの新鮮な溶
液及びプラセボが我々に送られた。
これらの動物におけるHSV−2抗体の生成を測定するため、これらのモルモ
ットを第1のワクチン接種の後5週間及び第2のワクチン接種の後2週間飼育し
た。趾を切ることにより血液(動物当たり0.6−1ml)を得た。血液を微小
分離管(Becton Dickinson)に集め、後に1000×gで10
分間遠心して血清を分離した。
これらのモルモットから集められた血清を、実施例6に説明されるELISA
を用いて、抗−HSV抗体の存在について分析した。結果を表5に示す。
感染の時点で、モルモットは各々600−700g重であった。これらを膣内
で単純ヘルペスウイルス2型(HSV−2)、E194株に感染させた。これは
、3工程プロセスで成し遂げた。第1に、各動物の膣を0.1N NaOHに浸
した木綿チップアプリケーターで5秒間拭った。この処理は膣領域を刺激し、そ
の結果感染が良好に生じる。約45−60分後、各膣の乾燥拭いを5秒間行った
。その後、各モルモットを20秒間拭うのにウイルス培地(ml当たり約5×1
06プラーク形成単位のHSV−2)に浸したアプリケーターを用いた。この拭
いは、それらがその場所にある間、穏やかに、かつゆっくりと前後に曲進させる
ものであった。
感染動物における病変スコアを、感染後第2−15日、毎日測定した。スコア
1+は肛門−膣面積の25%が冒されたことを示し(通常、膣のすぐ周辺の赤み
により);2+は肛門−膣の50%が冒されたことを示し;3+は75%が冒さ
れたことを示し:かつ4+は100%が冒されたことを示す。数匹の動物が途中
で死亡したため、死亡時近くの病変スコアを15日間の最後に移した。これを行
わなかったならば、冒された動物のほとんどが死に去ってしまうため、平均病変
スコアは低下するものと思われる。
死亡は21日間毎日記録した。平均死亡日の算出には、死亡したモルモットの
みを考慮した。後肢麻痺を有する動物の数には感染を通して注目した。膣のウイ
ルス力価は、ウイルス接種の1、4及び6日後に膣を拭うことにより得られたウ
イルスの力価測定によりなした。これらのスワブを1mlの細胞培養培地を収容
する管に入れた。これらの試料の力価測定を、96−ウェルプレート中のVer
o細胞において行った。ウイルス力価の算出は、Reed L.J.及びMue
nch M.Am.J.Hyg.27,493−498(1938)の50%終
末点希釈法により行った。ウイルス力価は、ml当たりのlog10細胞培養物
感染用量で表した。
生存(フィッシャー精密試験(Fisher exact test))、死
亡までの平均日数(マン−ウィットニーU試験(Mann−Whitney U
test))、麻痺(フィッシャー精密試験)、膣ウイルス力価(マン−ウィ
ットニーU試験)及び膣病変スコア(マン−ウィットニーU試験)の統計学的解
釈は両側分析により行った。
図8は、HSV−2感染モルモットにおける生存、死亡までの平均日数、麻痺
、及び膣ウイルス力価の結果を示す。高用量のワクチンは、プラセボ対照に対し
て、死亡率を下げ、第2及
び第4日の膣ウイルス力価を減少した。高用量のワクチンは、これらの動物にお
いて、麻痺を有意に予防した。低容量のワクチンも上記パラメータを低下させた
。
表7は、この実験についての毎日の膣病変スコアを示す。高及び低容量のワク
チンの両者は、プラセボ群と比較して、感染の第3日から第15日に膣病変重篤
性の有意の低下を引き起こした。表7の結果を図9に図式的に示す。
これらの結果は、このワクチンがHSV−2に感染したモルモットにおいて防
御的であり、高用量のワクチンが低用量よりも活性であることを明白に示す。高
用量のワクチンは、被ワクチン接種体からウイルスが回復し、低グレードの膣病
変の発達が起こるため、感染を完全にブロックすることはできない。それにもか
かわらず、この用量のワクチンで得られる防御の程度は相当なものであった。こ
の抗体研究の結果は抗ウイルス防御と相互に関連する。
膣内HSV−2抗原投与の11及び4週間前に、2つの異なる用量でモルモッ
トに筋肉内投与されたワクチンは、この疾患から動物を有意に保護した。高用量
のワクチンは低用量よりも有効であった。このワクチンはこれらの動物では安全
であるように思われる。
実施例10
PNV HSVを筋肉内にワクチン接種されたマウスが粘膜HSV−特異的抗
体を生成するかどうかを決定するため、マウスを12.5又は1.56μgのV
1Jns:gDを用いてワクチン接種した。膣の液体を拭うことにより集め、こ
のスラブからリン酸緩衝生理食塩水を用いて抗体を溶出した。この溶出液をHS
V−2蛋白質に特異的なIgG及びIgAの存在について分析した。このマウス
試料中のHSV−特異的IgG及びIgAの存在の検出にマウスIgGに特異的
な市販抗体(Boehringer)及びマウスIgAに特異的な市販抗体(S
eralab)を用いたことを除いて、上述の通りにELISAを行った。Ig
Gについての結果を表8に示す:IgAはいかなる動物においても検出されなか
った。
これらの結果は、V1J:gDがワクチン接種されたマウスにおけるHSV−
2に特異的な粘膜IgGの存在を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Polynucleotide herpesvirus vaccine Background of the Invention
Viruses, especially those with multiple serotypes or high mutation rates,
Key to the development of vaccines against viruses that can elicit a neutralizing and protective immune response
The impairment is the diversity of viral foreign proteins between different virus isolates or strains.
You. Cytotoxic T lymphocytes (CTLs) in mouse and human are preserved
It is possible to recognize epitopes derived from internal viral proteins such as
. W. See Yewdell et al. Proc. Natl. Acad. Sci
. (USA) 82, 1785 (1985); R. M. Townsend, e
t al. , Cell 44, 959 (1986); J. McMichael
et al. , J .; Gen. Virol. 67, 719 (1986); B
astin et al. , J .; Exp. Med. 165, 1508 (1987
A). R. M. Townsend and H.S. See Bodmer, Annu. R
ev. Immunol. 7,601 (1989)], and immunity against the virus
It is considered important for the response [Y. -L.
Lin and B. A. Askonas, J .; Exp. Med. 154,22
5 (1981); Gardner et al. , Eur. J. Immun
ol. 4, 68 (1974); L. Yap and G. L. Ada, Na
cure 273, 238 (1978); J. McMichael et a
l. , New Engl. J. Med. 309, 13 (1983); M. T
aylor and B.A. A. Askonas, Immunol. 58,417
(1986)] can provide heterologous protection against different virus strains
Efforts are being directed at developing a novel CTL vaccine.
CTLs show that their T cell receptors have MHC class I and / or class II
Kills virus-infected cells when recognizing viral peptides associated with offspring.
And is known. These peptides determine the position of this protein within the virus or
Can be derived from endogenously synthesized viral proteins, regardless of function. Security
CTLs by recognizing epitopes derived from stored viral proteins
Classes can provide heterogeneous defenses.
Many infectious agents induce themselves and this disease-inducing factor.
And its by-products to kill and render harmless, or it is killed or rendered harmless.
Elicit protective antibodies that can lead to Recovery from these diseases is usually
Long lasting due to protective antibodies raised against the highly antigenic components of the infectious agent
Immunity.
Protective antibodies are part of the natural defense mechanisms in humans and many other animals, and
And in the blood in addition to body fluids. Infectious agent without causing disease and / or
Or eliciting protective antibodies against their by-products is
This is the first function.
Most efforts to generate CTL responses have been made using replicating vectors.
Generating protein antigens in the vesicle [J. R. Benlink et al. , Supra
311,578 (1984); R. Benlink and J.M. W. Ye
wdell, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 163
, 153 (1990); K. Stover et al. , Nature3
51, 456 (1991); Aldovini and R.A. A. Youn
g, Nature 351, 479 (1991); Schaffer et a
l. ,
J. Immunol. 149, 53 (1992); S. Hahn et a
l. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89, 2679 (1
992] or the introduction of peptides into the cytosol.
[F. R. Carbone and M.S. J. Bevan, J .; Exp. Me
d. 169, 603 (1989); Deres et al. , Natur
e342, 561 (1989); Takahashi et al. , Mentioned above
344, 873 (1990); S. Collins et al. , J .;
Immunol. 148, 3336 (1992); J. Newman et
al. 148, 2357 (1992)]. Both of these approaches
Both have the limitation that their usefulness as vaccines may be reduced.
I do. Retroviral vectors maintain the ability of the recombinant virus to replicate.
Restrictions on the size and structure of polypeptides that can be expressed as fusion proteins
[A. D. Miller, Curr. Top. Microbiol. Immu
nol. 158, 1 (1992)], the subsequent license of vectors such as Vaccinia.
Epidemiological efficacy depends on immune response to vaccinia
Therefore, it cannot be fully demonstrated [E. L. Cooney et al. , Lanc
et 337, 567 (1991)]. Also, viral vectors and modified pathogens
Have an inherent risk that they may interfere with their use in humans
[R. R. Redfield et al. , New Engl. J. Med.
316, 673 (1987); Mascola et al. Arch.
Intern. Med. 149, 1596 (1989)]. Let me show you more
The choice of peptide epitope to be sought depends on the structure of the individual MHC antigen,
Thus, peptide vaccines are used in MHC haplotypes in crossbreeding populations.
Effectiveness may be limited by the diversity of the loops.
Benvenisty, N .; And Reshef, L .; [PNAS 83,95
51-9555 (1986)] can be administered intraperitoneally (ip) or intravenously (i.p.) to mice.
v. ) Or CaCl introduced by intramuscular (im) routeTwoPrecipitated DNA is expressed
It was shown that it could be. Intramuscular (im) injection of DNA expression vector into mice
Is the uptake of DNA by muscle cells and the proteins encoded by this DNA
Has been shown to result in the expression of
[J. A. Wolff et al. , Science 247, 146
5 (1990); Ascadi et al. , Nature 352, 81
5 (1991)]. These plasmids remain episomal and do not replicate
It was shown that. Subsequently, the rat, fish and primate skeletal muscle, and the rat heart
I. m. Sustained onset after injection has been observed [H. Lin et a
l. R., Circulation 82, 2217 (1990); N. Kits
is et al. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88
, 4138 (1991); Hansen et al. , FEBS Let
t. 290, 73 (1991); Jiao et al. , Hum. Gen
e Therapy 3, 21 (1992); A. Wolff et al.
, Human Mol. Genet. 1, 365 (1992)]. Therapeutic nucleic acid
The technology used as is reported in WO90 / 11092 (October 4, 1990)
Where naked polynucleotides are used for vertebrate vaccination.
Was.
Recently, on the surface of antigen presenting cells in the activation of CTLs to remove tumors
B7 and major histocompatibility complex of epitopes
The collaborative role of body (MHC) presentation was assessed [Edgington, Biot
technology 11, 1171-1119, 1993]. Once the antigen
MHC molecules on the surface of indicator cells (APCs) add epitopes to the T cell receptor (TCR)
When passed, B7 expressed on the same APC surface binds to CTLA-4 or CD28
This acts as a second signal. The results indicate that CD4 + helper T cells
It is a fast division and this CD4 + helper T cells may proliferate into CD8 + T cells.
To kill the APC.
Performing the immunization intramuscularly is not essential to the success of this method. For example
Tang et al. [Nature, 356, 152-154 (1992)] reported that cattle
Gold coated in a microprojection with DNA encoding growth hormone (BGH)
The production of anti-BGH antibodies in mice by introduction into skin.
Was. Furth et al. [Analytical Biochemistry, 205
, 365-368 (1992)], on the skin, muscle, fat and milk of living animals.
We have shown that jet injectors are available for transduction of tuft tissue.
Various nucleic acid introduction methods have recently been evaluated [Friedman, T .; ,
Science, 244, 1275-1281 (1989)]. Robinso
[Abstracts of Papers Presented at
the 1992 meeting on Modern Approach
s to New Vaccines, Included Preventi
on of AIDS, Cold Spring Harbor, p92].
Teru. Here, im, ip, and avian influenza DNA to chickens
It has been claimed that iv administration provides protection against lethal challenge. DNA:
Intravenous injection of cationic liposome complex results in systemic expression of cloned transgene
Can be generated by Zhu et al. [Science 261, 209-211 (1993)
July 9); see also WO 93/24640, December 9, 1993].
Was done. Recently, Ulmer et al. [Science 259, 1747-149, (
1993)] injects DNA encoding the influenza virus protein.
Heterogeneous protection against influenza virus infection was reported.
Wang et al. N. A. S. USA 90, 4156-4160 (1993
May)] is the cloned genome (non-spliced).
S) Immune response to HIV in mice by intramuscular inoculation of the HIV gene
Was reported. However, the level of immune response achieved is very high
Low, and this system uses the mouse mammary tumor virus (MMTV) long terminal repeat (L
TR) Part of the promoter and Simian virus 40 (SV40) promoter
And a part of the terminator was used. SV40 is probably the host cell D
It is known that cells are transformed by incorporation into NA. others
Thus, the system described by Wang et al. Is one of the objects of the present invention.
It is completely unsuitable for administration to patients.
WO 93/17706 describes how to vaccinate animals against the virus
Here, the carrier particles are coated with a genetic construct and the coated particles
Was accelerated into animal cells.
Development of subunit vaccine against herpes simplex virus (HSV)
All recent efforts have focused on the novel expression of viral antigens, especially viral glycoproteins, and
The focus is on presentation. [For a review, see Burke, R .; L. , 19
93, Sem. In Virol. , 4, pp. 187-197]
Yeast (Kino., YC et al., 1989, Vaccine, 7).
Pp. 155-160), insect cells (Ghiasi, H. et al., 19).
91, Arch. Virol. , 121, pp. 163-178), and feeding
Cell (Burke, RL, 1991, Rev. Infect. Dis.,
13, S906-S911; Lasky, L .; A. , 1990, J.A. Med. V
irol. , 31, pp. 59-61).
Recombinant HSV glycoprotein induces protective immunity in animal models
Have been. Recombinant HSV-produced in Chinese hamster ovary cells
Clinical trials of diglycoprotein D (gD) have shown that this vaccine can be used in na 個体 ve individuals.
Elicited an antibody response and previously appeared in both HSV-1 and HSV-2 seropositive individuals.
Stimulates the response that exists from (Straus, SE et.
al. , 1993, J.A. Infect. Dis. 167 pp. 1045-
1052).
An alternative approach to subunit vaccines is to live in HSV antigen delivery
Is to use a viral vector. gD (Aurelian, L. et.
al. , 1991, Re
v. Infect. Dis. , 13, S924-S930; Rooney, J .;
F. et al. 1991, Rev .; Infect. Dis. , 13, S89
8-S903; Wachsman, M .; et al. , 1992, Vaccin
e, 10, pp. 447-454), gB (Rooney, JF, et al., Supra).
, GL and gH (Browne, H. et al., 1993, J. Gen.
Virol. , 74, pp. Vaccinia-HS expressing
V recombinants protect animals well from HSV challenge. Expresses HSVgB
Vaccination with a recombinant adenovirus infection produces a protective immune response in mice
Trigger. (Ghiasi, H., supra; McDermott, MR, 19).
89, Virology, 169, pp. 244-247). Native protein (L
ong, D .; et al. , 1984, INfect. Immun. , 43, p
p. 761-764), and a protein expressed by recombination (Burke, R. et al., Supra).
L. Stanbury, L .; R. et al. 1987; Infec
t. Dis. 155 pp. 914-920; Straus, S., supra. E. FIG.
), A peptide derived from gD (Eisenberg, RJe).
t al. 1985; Virol. , 56, pp. 1014-1027)
Induced by immunization with E. coli or passively transmitted (Dix, RD.
t al. 1981, Infect. Immun. , 34, pp. 192-1
99; Ritchie, M .; H. et al. , 1993, Investiga.
five Ophthalmology and Visual Science
es, 34, pp. 2460-2468) Anti-gD antibodies can protect against HSV infection
Is documented.
A study by Wolff et al. (Supra) showed that plasmids encoding reporter genes
Intramuscular injection of DNA into the muscle cells in and near the injection field
For the first time. A recent report was on influenza A hemagglutination.
Mouse against influenza by injecting a plasmid encoding
(See Montgomery, DL et al, supra).
. Ulmer, J .; B. et al. , 1993, Science, 259,
pp. 1745-1749). First use of DNA immunization against herpes virus
(Cox et al., 1993, J. V.
irol. 67, pp. 5664-5667). Bovine herpesvirus 1 (BH
V-1) Injection of the plasmid encoding the glycoprotein gIV was performed in mice and calves.
-Generates gIV antibodies. Upon nasal challenge with BHV-1, immunized calves were
It showed reduced symptoms and was substantially less virus than the control. Mouse (see above)
Long, D.C. Guinea pigs (Stanbury, LR, et al., Supra);
Stanbury. L. R. et al. , 1989, Antiviral.
Res. , 11, pp. 203-214) elicits a protective immune response in
The ability of V-glycoprotein D has been documented.Summary of the Invention
To test the efficacy of DNA immunization in preventing HSV disease, HSV-2
The DNA sequence encoding white matter was cloned into a eukaryotic expression vector. This DNA
The construct elicits an immune response when injected into the animal. Immunized animals, g
Direct DNA immunization using the D gene (or other HSV-2 gene) may result in disease
These animals were infected with HSV to evaluate whether they were protected or not. But
Thus, by injection or other methods, including DNA constructs and RNA transcripts,
Introduced directly into the organization
Induces in vivo expression of human herpes simplex virus (HSV) protein
A possible nucleic acid is disclosed. Injection of these nucleic acids was followed by HSV antigen injection.
In addition to generating HSV-specific antibodies that are protective against administration, cells specific for HSV antigens
It can elicit an immune response that produces toxic T lymphocytes (CRLs). These nucleic acids
HSV can prevent infection and / or ameliorate HSV-related diseases
It is useful as a vaccine that induces immunity against E. coli.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG.Panels A, B, and C
A. V1J: Western blot of HSV gD expression by gD-transduced cells
Analysis is shown;
1. Mock infected Vero cells;
2. HSV-2 186 infected Vero cells (moi = 1);
3. HSV-2 Curtis infected Vero cells (moi = 1);
4. V1J: RD cells transduced with gD
5. Mock transduced RD cells.
B. V1JNS: HSVgB expression by gB-transduced cells
The Western blot analysis of is shown.
C. V1J: ICP27-a vector of HSV ICP27 expression by transduced cells.
Stern blot analysis is shown.
FIG.Panels A, B, and C
A. HSV PNV immunization (B-6.25 μg dose of V1J: gD, C-50
μg dose of V1J: gD) and sham from sham immunized (A) animals
Use,
1. HSV-1 KOS;
2. HSV-2 186;
3. HSV-2 Curtis;
4. Pseudo infection
Shown is a Western blot analysis for lysates of BHK cells infected with BHK.
B. Western blot using serum from HSV PNVgB immunized animals
Analysis is shown.
FIG. ELI for HSV PNV immunized animals receiving a single injection of vaccine
SA generation group GMT data is shown; sera were 4th, 7th and 10th post-immunization
Got a week.
Figure 4. 200 μg; 100 μg; 50 μg; 25 μg;
5.25 μg; 3.13 μg; 1.56 μg; 0.78 μg of V1J:
Survival of HSV-2 challenged animals after two injections of gD or saline alone. 2
00 μg; 100 μg; 25 μg; 12.5 μg; 6.25 μg; and 3.13.
Since all animals in the μg group survived, they are all represented by a single symbol.
Figure 5.50 μg; 16.7 μg; 5.0 μg; 1.67 μg; 0.5 μg;
167 μg; 0.05 μg; 0.017 μg; 0.005 μg of V1J: gD or
Shows survival of HSV-2 challenged animals after a single injection of saline alone.
FIG. Shown is the survival of animals immunized with V1JNS: gB after HSV challenge.
It is.
FIG. Survival of animals immunized with V1J: gC after HSV challenge
.
FIG. Survival results in HSV-2 infected guinea pigs, mean days to death, hemp
Paralysis and vaginal virus titers are indicated.
FIG. Guinea pig vaginal lesion score is indicated.Detailed description of the invention
The present invention is directed to vertebrate organisms, including mammals such as humans, directly in vivo.
Induces expression of the encoded protein in the animal when introduced
A polynucleotide is provided. As used herein, a polynucleotide is a
When introduced into living vertebrate cells, the cellular machinery
Can be directed to the production of translation products encoded by the containing gene
A nucleic acid that contains essential regulatory elements. In one embodiment of the present invention, the polynucleotide
Is a polydeoxygenase containing the HSV gene operably linked to a transcription promoter.
Ribonucleic acid. In another aspect of the invention, the polynucleotide vaccine is a true vaccine.
Easily translated by nuclear cell mechanisms (ribosomes, tRNAs and other translation factors)
A polyribonucleic acid encoding the HSV gene. This polynucleotide
Is a pathological condition, such as a protein associated with HSV.
Unless it normally occurs in an animal (ie, a heterologous protein)
The animal's immune system is activated, triggering a protective immune response. These foreign proteins
The expressed protein is produced by the animal's own tissues, and is expressed in the major histocompatibility system.
Is treated in the same manner as when genuine HSV infection is caused by the system (MHC)
. The results, as shown in this disclosure,
Induction of an immune response. To generate an immune response to the encoded protein
Are referred to herein as polynucleotide vaccines or PNVs
.
There are many aspects of the present invention that can be understood by one skilled in the art from this specification.
. For example, different transcription promoters, terminators, carrier vectors or specific
The gene sequence can be used successfully.
The present invention provides polynucleotides in vivo when introduced into mammalian tissues.
Polynucleotide that induces expression of, thereby producing an encoded protein
Provides usage of Alter the amino acid sequence of an encoded protein;
It is possible to generate variants or derivatives of the nucleotide sequence encoding the quality.
It is easily recognized by those skilled in the art. Modified expression proteins are modified.
Has the amino acid sequence obtained, but still reacts with viral proteins
Can elicit antibodies and be considered functionally equivalent
. In addition, constructing fragments of the full-length gene encoding a portion of the full-length protein
Is also possible. These fragments are proteins that elicit antibodies that react with viral proteins.
Encodes white matter or peptide
And can be considered functionally equivalent.
In one embodiment of the present invention, the gene encoding the HSV gene product is expressed in an expression vector.
To be installed in the computer. This vector is recognized by eukaryotic RNA polymerase.
A transcription promoter and a transcription terminator are arranged to encode an HSV gene.
Has at the end of the row. Many other known promoters, such as strong immunoglobulins,
Or that any of the other eukaryotic gene promoters can be used.
In a preferred embodiment, the promoter is
The cytomegalovirus promoter (CMV-intA) with
is there. A preferred transcription terminator is bovine growth hormone (BGH) terminator
It is. Combinations of CMVintA-BGH terminators are preferred. Addition
In addition, antibiotic-resistant markers are used to aid in the preparation of polynucleotides in prokaryotic cells.
Carr is optionally inserted into an expression vector under the transcriptional control of a suitable prokaryotic promoter.
Included. Ampicillin resistance gene, neomycin resistance gene or other suitable gene
Any of the antibiotic resistance markers can be used. Preferred of the present invention
In a different way
Antibiotic resistance gene encodes a gene product for neomycin resistance
You. In addition, it helps to produce high levels of polynucleotides by growth in prokaryotes
Therefore, the vector must have a prokaryotic origin of replication and be of high copy number.
This is particularly advantageous. Any of many commercially available prokaryotic cloning vectors
Provide these elements. In a preferred embodiment of the invention, these functionalities are pU
Provided by a commercial vector known as the C series. However, non
It may be desirable to remove essential DNA sequences. For example, lac of pUC
Z and lacl coding sequences may be removed. Also, these vectors
Desirably, it cannot replicate in eukaryotic cells. This is a polynucleotide
Minimize the risk that the Kuching sequence will be integrated into the recipient's genome.
In another embodiment, Rous sarcoma virus (RSV) long terminal repeat (LTR)
Is used as an expression vector. further
In another embodiment, the CMV promoter and BGH transcription terminator are
V1 which is a mutated pBR322 vector that has been cloned is used. Of the present invention
In a preferred embodiment, V1 and pUC19 are
The elements have been combined to produce an expression vector designated V1J. V1
An HSV gene such as gD, or gB, g
Anti-HSV immune responses such as C, gL, gH and ICP27 (antibodies and / or C
Other HSV genes capable of inducing TLs) are cloned. In another aspect
Removes ampicillin resistance gene from V1J to neomycin resistance gene
Is replaced, resulting in V1J-neo. This V1J-neo includes the present invention.
Cloning any of a number of different HSV genes for use
Is possible. In yet another aspect, the vector is V1Jns. this
Indicates that the unique Sfil restriction site is at position 2114 of V1J-neo and a single Kpnl region
It is the same as V1Jneo, except that it is processed in the place. Humangeno
The appearance rate of Sfil sites in DNA is very low (approximately 100,000 bases).
About 1 site). For this reason, this vector simply transforms the extracted genomic DNA into Sf
By digesting with il, the expression vector can be integrated into the host DNA.
Enable bottom-up surveillance. In a further aspect, the vector is a V1R.
Very compact in this vector
As much of the non-essential DNA as possible is "trimmed" to produce
I have. This vector contains unwanted sequences that are encoded and
Cellular uptake is minimal when the gene-encoding construct is introduced into surrounding tissues.
Larger inserts to try to use with little concern for being optimized
Enable. The methods used for the vector denaturation generation and development procedures described above are
This can be achieved according to methods known to those skilled in the art.
From this work, one skilled in the art will recognize that one of the applications of the present invention is that H
In vitro additions were made so that a correlation between SV sequence diversity and the serology of HSV neutralization could be made.
To provide a system for testing and analysis in vivo.
You will know. Isolation and cloning of these viral genes is known to those of skill in the art.
This can be achieved by a known method. The invention further provides for the production of vaccines.
The present invention provides a method for systematically identifying HSV strains and sequences. Is it a major isolate of the HSV strain?
Integration of these genes elicits an immune response against clinical isolates of the virus
To fulfill the unmet needs in the field.
Add In addition, if the toxic isolate changes, the immunogen may be renewed as needed.
To reflect the new array
Is possible.
In one embodiment of the present invention, the gene encoding the HSV protein is a transcription promoter
Directly linked to Tissue-specific promoter or enhancer, eg, muscle
Use of the creatine kinase (MCK) enhancer element is a specific tissue type
It is desirable to limit the expression of the polynucleotide to For example, muscle cells divide
Not peripheral differentiated cells. Integration of the foreign gene into the chromosome can lead to cell division and protein
It appears to require both white synthesis. Therefore, non-dividing like muscle cells
Preferred is expression of the restricted protein in cells. However, the use of the CMV promoter
, Suitable for achieving expression in many tissues into which PNV is introduced.Outline of PNV construction
HSV and other genes are preferably specific for polynucleotide vaccination
Ligated to an optimized expression vector. Element here
As described, transcription promoters, immunogenic epitopes, and immune enhancing or
Additional cistrons encoding immunoregulatory genes are their own promoters
Includes, transcription terminator, bacterial origin of replication and antibiotic resistance gene
. Optionally, the vector may be
Internal ribosome entry site (IRES) for expression of tron mRNA
May be provided. One skilled in the art will appreciate that multicistros encoded by DNA counterparts
RNA transcribed in vitro to produce functional mRNA is within the scope of the present invention.
Will understand. For this purpose, the T7 or SP6 promotion
A strong RNA polymerase promoter such as a promoter as a transcription promoter
It is desirable to perform run-on transcription using a linearized DNA template
. These methods are well-known in the art.
Protective efficacy of polynucleotide HSV immunogen against subsequent viral challenge
Is shown by immunization with the DNA of the present invention. It contains infectious agents
No virions need to be assembled and the choice of determinants is acceptable
This is advantageous. In addition, the sequence of the viral gene product is different for various HSV strains.
To provide protection against subsequent challenge by other HSV strains.
Can be
Injection of the gD-encoding DNA expression vector allows for subsequent viral challenge
It can produce significant protective immunity against. In particular, gD-specific antibodies and CTL are generated
obtain. Towards stored proteins
The resulting immune response is despite the antigenic shift and drift of this variable protein.
Can be effective. Each of the HSV gene products has some degree between the various HSV strains
And the immune response is dependent on intracellular expression and MHC processing
As can occur, many different HSV gD PNV constructs are cross-reactive immune responses
Is expected to occur.
The present invention provides a heterologous defense license without the need for self-replicating factors or adjuvants.
Provide a means of inducing epidemics. Viral proteins and human growth hormone DNA
Generation of high titer antibodies against expressed proteins after injection [Tang et al. ,
Nature 356, 152, 1992] disclose that this could be a cell targeting a conserved antigen.
Antibody-based vaccines separately from or in combination with cytotoxic T lymphocyte vaccines
It has been shown to be an easy and highly effective means of producing Kuching.
The ease with which DNA constructs can be produced and purified is conveniently matched to traditional protein
Comparable to purification, which facilitates the production of combination vaccines. For this reason,
Encodes any of the other HSV genes, including gD and non-HSV genes
Multiple conjugates can be prepared, mixed and co-administered.
In addition, protein expression is maintained following DNA injection [H. Lin et al. ,
Circulation 82, 2217 (1990); N. Kitsis
et al. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88, 41
38 (1991); Hansen et al. , FEBS Lett. 2
90, 73 (1991): S.M. Jiao et al. , Hum. Gene T
herapy 3, 21 (1992); A. Wolff et al. , Hu
man Mol. Genet. 1,363 (1992)], B- and T-cell
Molly's persistence was enhanced [D. Gray and P.M. Matzinger,
J. Exp. Med. 174,969 (1991); Oehen et a
l. Supra, 176, 1273 (1992)].
This produces mon and cell-mediated immunity.
Expressable DNA or transcribed to be introduced into the vaccine recipient
The amount of RNA depends on the strength of the transcription and translation promoter used. Immune response
The strength of the answer can depend on the level of protein expression and the immunogenicity of the expressed gene product.
Generally, about 1 ng to 5 mg, preferably about 10 μg to 300 mg
An effective dose of μg is administered directly to the muscle tissue. Subcutaneous injection, introduction into skin, through skin
Other modes of administration, such as intraperitoneal, intravenous, or inhalation delivery, are also suitable.
is there. It is also intended to provide a booster vaccination. HSV Polynuk
Following vaccination with the leotide immunogen, gD, gB, gC, gG, and
And boosting with an HSV protein immunogen such as the gH gene product.
ing. Simultaneous with or subsequent to parenteral administration of the PNV of the present invention,
Parenteral administration of leukin-12 protein, eg, intravenous, intramuscular, subcutaneous or other
Administration of the means of may also be advantageous.
The polynucleotide is naked, ie, any protein, adjuvant or recipe
It may not be bound to other factors that affect the immune system of the ent. in this case
A physiologically acceptable solution, such as, but not limited to,
The presence of this polynucleotide in bacterial saline or sterile buffered saline
Is desirable. Alternatively, the DNA can be used in lecithin liposomes or in the art.
As a DNA-liposome mixture in liposomes such as known liposomes
The DNA may be associated with proteins or other proteins to enhance the immune response.
May be associated with an adjuvant known in the art, such as a carrier of
. Also, a factor that assists the uptake of DNA by cells, such as, but not limited to,
Although not intended, calcium ions can be used. These factors are
It is generally referred to herein as a transduction enhancing factor and a pharmaceutically acceptable carrier. Poly
Techniques for coating microprojections coated with nucleotides are known in the art.
It is well known and useful for the present invention. For DNA intended for human use
Then, the final DNA product is placed in a pharmaceutically acceptable carrier or buffer solution.
Is desirable. Pharmaceutically acceptable carriers or buffer solutions are known in the art.
And Remington's Pharmaceutical
Included are those described in various texts, such as Sciences.
In another aspect, the invention relates to a polynucleotide, wherein the polynucleotide is
Expression of this polynucleotide into nuclear cells to produce the gene product
A polynucleotide comprising a contiguous nucleic acid sequence that can be This coded
The generated gene product is preferably capable of generating an immune stimulant or immune response
Act as any of the various antigens. So this
The nucleic acid sequence in an embodiment comprises a human herpes simplex virus immunogenic epitope, and
Optionally, a T cell synaptic such as a member of the B7 family of cytokines or proteins
Code a gigantic element.
Immunizing with that gene over the gene product has several advantages. That
The first is relatively concise, thereby allowing native or nearly native antigens to be delivered to the immune system.
It is possible to provide it. Even in bacteria, yeast or mammalian cells
Therefore, recombinantly expressed mammalian proteins often maintain appropriate antigenicity.
Requires further processing to prove. The second advantage of DNA immunization is that MHC
The potential of the immunogen to enter the ras I pathway and elicit a cytotoxic T cell response. I
Immunization of mice with DNA encoding the influenza A nuclear protein (NP)
CD8 + response to NP protects mice against challenge with a heterologous strain of lu
Elicit an answer (Montgomery, DL et al., Supra; Ulmer, supra).
J. Et al.)
There is evidence that cell-mediated immunity is important in controlling HSV infection [for review
In Nash, A .; A. et al. , 1985, In: The Herpe.
sviruses, Vol. 4, Plenum, New York, and S
chmid
t, D. S. et al. , 1992, In: Rose (ed.), Curr.
ent Topics In Microbiology And Immun
logic, Vol. 179, Herpes Simplex Virus; P
athogenesis, Immunobiology and Contro
1, Springer-Verlag, Berlin]. HSV seropositive
The majority of HSV CTLs isolated from patients are of the CD4 + type (Schmid
t, D. S. et al. , 1988, J.A. Immunol. , 140, pp.
3610-3616; Tsutsumi, T .; et al. , 1986, Cli
n. Exp. Immunol. , 66, pp. 507-515) is specific for gD
CD8 + clones, including common ones, have been isolated. (Torpey, DJ.
et al. , 1989, J.A. Immunol. , 142, pP. 1325-1
332; Yaskawa, M .; et al. , 1989, J.A. Immunol
. 143, pp. 2051-2057; Zarling, J .; M. et al.
1986, J. Am. Immunol. 136 pp. 4669-4673) Mau
In cell transplantation and removal experiments, several CD8 + C
Suggests that TL protects against infection. (Bonneua, RHE
t al. , 1989, J.A. Virol. 63 pp. 1480-1484; N
ash, A .; A. et al. 1987; Gen. Virol. , 68,
pp. 825-833) Immunization with gD by infection with a recombinant viral vector
(Paoletti, E. et al., 1984, Proc. Natl. Ac.
ad. Sci. USA, 81 pp. 193-197; Wachsman, M .;
L. et al. 1987; Infect. Dis. 155 pp. 1
188-1197; Zheng, B .; et al. , 1993, Vaccine
, 11, pp. 1191-1198) protects mice from HSV infection. D
Living viral vectors, such as NA, are capable of immunogenic MHC class I presentation.
Have power. However, HSV gD-vaccinia recombinant was used to immunize mice.
A recent study using infection by L.T.
It has been found that it depends on delayed-type hypersensitivity function. (Wachsman, M. et.
al. , 1992, Vaccine, 10, p. 447-454) HSV infection
Although gD-specific CD8 + cells have been isolated from mice,
Their role in limited infection is unknown. (Johnson, RM.
et al. , 1990, J.A. Immunol. 145, pp. 702-71
0). Koelle et al. Studied HSV infection of human fibroblasts and keratinocytes.
Make them unrecognizable to CD8 + CTL (Koell)
e, D. M. et al. , 1993, J.A. Clin. Invest. , 91,
pp. 961-968). The role of CD8 + cells in general in natural HSV infection,
In particular, the role of the CD8 + response to gD has not been elucidated.
DNA immunization can elicit both hormonal and cell-mediated immune responses
Therefore, its biggest advantage is that many viral genes can be
It is to provide a relatively simple way to investigate power. HSV-2 glycoprotein
Plasmids expressing B and C also elicit neutralizing antibodies, resulting in lethal challenge in mice.
To protect. However, a CTL response was produced and ICP27-vaccinia
May confer some protection to immunized mice by infection with the recombinant virus
Known ICP27 (Banks, TA et al., 1991, J. Vi.
rol. , 65, pp. 3185-3191) is a mouse
Is vaccinated with PNV ICP27 alone, a lethal HSV anti-
Provides no protection against the original dose. However, the DN encoding ICP27
A is useful as a component of a PNV containing multiple HSV genes, and the present invention relates to ICP2
7 is intended to be included as a component of a multivalent HSV PNV.
Also, immunization by DNA injection, as discussed above, is a multi-component subunit.
Allows easy assembly of vaccines. In recent years, multiple influenza remains
Co-immunization with the gene has been reported (Donnely, J. et al.
. , 1994, Vaccines, printing). The products of the different immune systems
Including HSV vaccines with genes that activate
Complete protection against Lus challenge can be provided.
The following examples are presented to illustrate the present invention but are not intended to limit the invention thereto.
It does not do.
Example 1 Vectors for vaccine production
A)V1
Expression vector V1 was transformed into pCMVIE-AKI-DHFR [Y.
Whang et al. , J .; Virol. 61, 1796 (1987)]
It was built from. The AKI and DHFR genes cut this vector with EcoRI.
, Self-ligated. This vector is the CMV promoter
Since there is no intron A in the SacI site, an internal SacI site [B. S. Chap
man et al. , Nuc. Acids Res. 19, 3979 (199
1855] in the numbering in 1) was added as a deleted PCR fragment. P
The template used for the CR reaction was the hCMV-IE1 enhancer / promoter.
PCMV6a120 containing the promoter and intron A [B. S. Chapman
et al. HindIII and NheI fragments from
Ligation into the HindIII and XbaI sites of pBL3 to give pCMVINt
PCMVintA-Lux produced by generating BL. R
SV-Lux [J. R. de Wet et al. , Mol. Cell Bi
ol. 7,725,1987], a 188 bp luciferase gene.
The child fragment (HindIII-SmaI Klenow filled) was filled with Klenow and phosphated.
The SalI site of pCMVINtBL treated with
It has become.
Primers that extend to intron A are:
5 'primer, SEQ ID NO: 1:
5'-CTATATAAGCAGAG CTCGTTTAG-3 ';
3 'primer, SEQ ID NO: 2
5'-GTAGCAAAGATCTAAGGACGGTGACTGCAG-3 '
.
Primers used to remove the SacI site were:
Sense primer, SEQ ID NO: 3:
5'-GTATGTGTCTGAAAATGAGCGTGGAGATTGGGC
TCCGAC-3 '
And an antisense primer, SEQ ID NO: 4:
5'-GTGCCGAGCCCAATCTCCACGCTCATTTTCAGAC
ACA TAC-3 '.
This PCR fragment was cut with SacI and BglII and cut with the same enzymes.
Into the vector.
B)V1J expression vector
The purpose of producing V1Js is to make them more limited
To produce a more compact vector and increase plasmid purification yield.
To improve, promoter and transcription terminator elements from vector V1
Was to remove it.
V1J is derived from vector V1 and the commercially available plasmid pUC18. V1
Was digested with SspI and EcoRI restriction enzymes to generate two DNA fragments. C
Bovine growth hormone (MVintA promoter and
BGH) The smaller of these fragments, which have a transcription terminator element,
Purified on a galose electrophoresis gel. Then another "blunt-ended" DNA fragment
To facilitate ligation to T4 DNA, the ends of this DNA fragment were
"Smoothing" using polymerase enzyme.
PUC18 was chosen to provide the "backbone" of the expression vector. this
Are known to produce high yields of plasmid, and
Characterized and small in size. Partial digestion using HaeII restriction enzyme
Removed the entire lac operon from this vector. Remove the remaining plasmid
Purified by Loose electrophoresis gel and treated with calf intestinal alkaline phosphatase
With T4 DNA polymerase
It was terminated and ligated to the CMVintA / BGH element described above. pUC bag
Plasmid showing one of two possible orientations of the promoter element within the bone
Was obtained. One of these plasmids yields very high DNA in E. coli.
And it was designated as V1J. The structure of this vector was determined by sequence analysis of the junction region.
Followed by a heterologous gene comparable or higher than V1
Was obtained.
C)V1Jneo expression vector
Because ampicillin cannot be desirable for large-scale fermentations, V1J
Used for antibiotic selection of bacteria withrNeed to remove genes
Met. V1J amp derived from pUC backbonerGene is SspI
And by digestion with the Eam1105I restriction enzyme. Remaining plasmid
Was purified by agarose gel electrophoresis and blunt-ended with T4 DNA polymerase.
After that, the cells were treated with calf intestinal alkaline phosphatase. Transposon 903
From commercially available kan derived from pUC4K plasmidrPs gene
Excised using the tI restriction enzyme, purified by agarose gel electrophoresis, and
The ends were blunt-ended with polymerase. This fragment
Ligate to the V1J backbone and kanrHave genes in either direction
The plasmid was derived. These were called V1Jneo # 1 and # 3. these
Each plasmid was confirmed by restriction enzyme digestion analysis and DNA sequencing of the junction region.
And each of them was shown to produce the same amount of plasmid as V1J. these
The expression of the heterologous gene product was comparable to that of V1J. V1
Amp in JrKan in the same direction as the generV1Jneo # 3 with gene
Was selected as the expression construct. Hereinafter, this is referred to as V1Jneo.
D)V1Jns expression vector
An SfiI site was added to V1Jneo to facilitate integration studies. this
A commercially available 13 base pair SfiI linker at the KpnI site in the BGH sequence of the vector
(New England BioLabs) was added. Kpn for V1Jneo
I, gel purified, blunt-ended with T4 DNA polymerase, blunt-ended
The ends were ligated to the SfiI linker. Select clonal isolates by restriction mapping
And confirmed by sequencing in the linker. This new vector is V1J
ns. Expression of heterologous genes in V1Jns (with SfiI)
Comparable expression of the same gene in V1Jneo (with KpnI).
E)V1Jns-tPA
To provide a heterologous leader peptide sequence for secreted and / or membrane proteins, a human
V to include a tissue-specific plasminogen activator (tPA) leader
1 Jns was denatured. After annealing the two synthetic complementary oligomers, Bgl
It was ligated to V1Jn that had been digested II. Sense and antisense oligo
Mer is 5'-GATCACC ATG GAT GCA ATG AAG
AGA GGG CTC TGC TGT GTG CTG CTG CTG
TGT GGA GCA GTC TTC GTT TCG CCC AGC
GA-3 ', SEQ ID NO: 5: and 5'-GAT CTC GCT GGG CGA
AAC GAA GAC TGC TCC ACA CAG CAG CAG
CAC ACA GCA GAG CCC TCT CTT CAT TGC
ATC CAT GGT-3 ', SEQ ID NO: 6. Sense oligomer smell
The Kozak sequence is underlined. These oligomers
Has an overhanging base that is compatible with ligation to the BglII cleavage sequence.
After ligation,
While retaining the downstream BglII for subsequent ligation, the upstream BglII portion
Destroyed the ranks. Both junction sites in addition to all tPA leader sequences were determined by DNA sequencing.
Confirmed. In addition, the consensus optimization vector V1Jns (= SfiI site
KpnI site with T4 DNA polymerase to match
Positions are blunt-ended and then a SfiI linker (catalog # 1138, New E
ngland Biolabs) to obtain V1Jn-tP.
A SfiI restriction site was located at the KpnI site in the BGH terminator region of A
. This denaturation was confirmed by restriction digestion and agarose gel electrophoresis.
F)pGEM-3-X-IRES-B7
(Where X = any antigenic gene)
Coordinate expression of the gene encoding the immunogen and the gene encoding the immunostimulatory protein
As an example of a dicistronic vaccine construct that provides
PCR amplified from B lymphoma cell line CH1 (obtained from TCC). B7 is the main
In the context of histocompatibility complexes I and II, the essential
A member of the protein family that provides intense T cell activation
is there. CH1 cells have a phenotype in which they are constitutively activated and B7
Preferentially expressed by activated antigen presenting cells such as B cells and macrophages
Therefore, it provides a good source of B7 mRNA. These cells are cAMP or IL
And further stimulated in vitro using the standard guanidinium thiocyanate method.
Was used to prepare mRNA. Using this mRNA, GeneAmp RNA P
CR kit (Perkin-Elmer Cetus) and B7 translation open
Priming oligomer specific for B7 located downstream of the reading frame
-(5'-GTA CCT CAT GAG CCA CAT AAT ACC
CDNA synthesis was performed using ATG-3 '(SEQ ID NO: 7). The following sense
And antisense PCR oligomers: 5'-GGT ACA AGA, respectively
TCT ACC ATG GCT TGC AAT TGT CAG TTG
ATG C-3 ', SEQ ID NO: 8: and 5'-CCA CAT AGA TCT
CCA TGG GAA CTA AAG GAA GAC GGT CTG
B7 was amplified by PCR using TTC-3 ', SEQ ID NO: 9. These ori
Gomer has a NcoI restriction site and a 3'-terminal BglII site.
In addition to the Kozak translation initiation sequence with an additional NcoI site
Provide a BglII restriction enzyme site at the end of the insert. By NcoI digestion, N
Fragments suitable for cloning into pGEM-3-IRES digested with coI
Occurred. The resulting vector, pGEM-3-IRES-B7, contains V1Jns-
IRE that can be easily transferred to X (where X represents the gene encoding the antigen)
It has an S-B7 cassette.
G)pGEM-3-X-IRES-GM-CSF
(Where X = any antigenic gene)
This vector has more immunostimulatory cytokine and GM-CSF genes than B7.
Has a cassette similar to that described in item C above, except that it is used.
I do. GM-CSF induces potent anti-tumor T cell activity in vivo
Have been shown to be macrophage differentiation and stimulatory cytokines [G. Dra
noff et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 9
0,3539 (1993)].
H)pGEM-3-X-IRES-IL-12
(Where X = any antigenic gene)
This vector is more immunostimulatory cytokine, IL-, than B7.
Similar to that described in item C above, except that 12 genes are used
Cassette. IL-12 has a cellular T-cell dominant pathway in opposition to humoral responses
Have been shown to play a significant role in diverting the immune response to tracts [
L. Alfonso et al. , Science, 263, 235, 199.
4].
Example 2 Vector V1R preparation
Named V1R in an effort to continue optimizing basic vaccination vectors
A derivative of V1Jns was prepared. The purpose of the construction of this vector remains
All of the optimized heterologous gene expression characteristics and the high levels provided by V1J and V1Jns
Minimal size vaccine with no unwanted DNA sequences, preserving plasmid yield
Was to get the vector. (1) pUC backbone containing E. coli origin of replication
Region can be removed without affecting plasmid yield from bacteria
(2) ka following the kanamycin open reading frame
nrThe 3'-region of the gene will be inserted if a bacterial terminator is inserted in its place.
Can be removed; and (3)
~ 300 bp from the 3'-half of the BGH terminator affects its regulatory function
Can be removed without effect (the original KpnI restriction in the BGH element)
(Following the enzyme site) was determined from experiments and elsewhere in the literature.
V1R is a CMVintA promoter / BGH terminator,
V1Jns of three DNA fragments corresponding to the origin of origin and kanamycin resistance element
They were constructed by using PCR for their synthesis. Unique restriction enzymes for each fragment
Was added to the end of each fragment using a PCR oligomer: CMVintA / BGH
Are SspI and XhoI; kanrThe genes include EcoRV and BamHI; and
orirInclude BcII and SalI. These enzyme sites indicate that they
Directional ligation of guided DNA fragments is possible by subsequent loss of each site
EcoRV and SspI were selected to be compatible with ligation.
BamHI and BclI are as well as SalI and XhoI, leaving the smooth-end DNA.
Leave a complementary overhang. After obtaining these fragments by PCR, each fragment is shown above.
Digested with the appropriate restriction enzymes, followed by a single digest containing all three DNA fragments.
The reaction mixture was ligated together. orir5 '
-The terminus is such that it can provide termination information for the kanamycin resistance gene.
Designed to include the T2rho independent terminator sequence normally found in the region
. The ligated product was isolated by DNA sequencing at the ligation junction.
And restriction enzyme digestion (> 8 enzymes). DNA plasmid yield and V1R
Heterologous expression using viral genes within is likely to be similar to V1Jns
. The net reduction in vector size achieved was 1346 bp (V1Jns
= 4.86 kb; V1R = 3.52 kb).
PCR oligomer sequence used for V1R synthesis (restriction enzyme sites are underlined
And identified in parentheses following the sequence):
(1) 5'-GGT ACAAAT ATT GG CTA TTG GCC
ATT GCA TAC G-3 '[SspI], SEQ ID NO: 10:
(2) 5'-CCA CATCTC GAG GAA CCG GGT CA
A TTC TTC AGC ACC-3 '[XhoI], SEQ ID NO: 11:
(For CMVintA / BGH fragment)
(3) 5'-GGT ACAGAT ATC GGA AAG CCA CG
T TGT GTC TCA AAA TC-3 '[EcoRV], SEQ ID NO: 1
2:
(4) 5'-CCA CATGGA TCC G TAA TGC TCT
GCC AGT GTT ACA ACC-3 '[BamHI], SEQ ID NO: 13
:
(For kanamycin resistance gene fragment)
(5) 5'-GGT ACATGA TCA CGT AGA AAA GA
T CAA AGG ATC TTC TTG-3 '[BclI], SEQ ID NO: 1
4:
(6) 5'-CCA CATGTC GAC CC GTA AAA AGG
CCG CGT TGC TGG-3 '[SalI], SEQ ID NO: 15
(For E. coli replication origin)
Example 3 Cell, virus and cell culture
VERO, BHK-21, and RD cells were obtained from the ATCC. Virus is
Infection multiplex in small volume medium without calf serum (FBS) at 37 ° C
Degree (moi) 0.1
By infecting nearly confluent VERO or BHK cells with
Made. After 1 hour, the virus inoculum was removed and the cultures were incubated with 2% heat-inactivated FBS,
2 mM L-glutamine, 25 mM HEPES, 50 U / ml penicillin and
Resupply high glucose DMEM supplemented with 50 μg / ml streptomycin.
Was. Incubation was continued until extensive cytopathy: usually 24 to
48 hours. The virus attached to the cells is centrifuged at 1800 × g for 10 minutes at 4 ° C.
Collected by. Centrifuge the supernatant virus at 640 xg for 10 minutes at 4 ° C.
And it became clear.
Example 4 Cloning and DNA preparation
HSV-2 (Curtis) DNA used as PCR template was infected
Prepared from nucleocapsid isolated from VERO cells. (Dennisto
n, K .; J. et al. Commun., 1981, Gene, 15, pp. 146-64. 365-378
). HSV2gB, gC, gD, or ICP2 comprising a BglII restriction recognition site
5 'and 3' terminal flanking of 7 genes
Synthetic oligomer corresponding to the sequence (Midland Certified Rea)
gent Company; Midland, Texas)
Used in The 1.1 kb fragment encoding the gD gene was replaced with 1:
Using a deaza dGTP: dGTP ratio of 4, buffer was 3 mM MgClTwoSupplement
PCR (Perkin Elmer) according to the manufacturer's specifications except that
(Cetus, La Jolla). HSV-2 genomic DNA template
Plates were used at 100 ng / 100 μg reaction. This amplified PCR fragment is
vector V1J restricted with II, digested with BglII, and dephosphorylated (see above).
Montgomery, D .; L. Et al.). According to the manufacturer's specifications
, Escherichia coli DH5α (BRL-Gibco, Gaithersburg, Md.)
Was transformed.32Hybridization using P-labeled 3 'PCR primer
Ampicillin-resistant colonies were screened by screening. A candidate plasmid,
Restriction mapping and Sequenase DNA Sequencing K
it, version 2.0 (United States Biochemica
Sequencing of the vector-insert junction using l)
Characterized by Similarly, a 2.7 Kb fragment encoding the gB gene;
A 1.5 Kb fragment encoding the gene; and 1.6 encoding the ICP27 gene.
The Kb fragment was also PCR amplified. Derived isolates are labeled with gB, gC, gD, or IC.
Independently identified for the presence of a suitable DNA construct containing any of the P27 genes
And characterized.
Large-scale DNA preparation involves growing an 800 ml culture for 24-48 hours,
For some experiments, DNA was purified by single CsCl-EtBr isopycnic centrifugation.
Except that it was manufactured (Montgomery, D.C., supra).
L. Et al.)
These plasmid constructs are used for restriction mapping and vector-insert conjugation.
Some were characterized by sequence analysis. The results are based on the published HSV-2G strain (La
sky, L .; A. et al. 1984, DNA, 3, pp. 23-29) Distribution
Match the column data and ensure that the start and stop codons for each construct are intact.
Was shown.
Example 5 Expression of HSV-2 gB, gC, gD and ICP27 proteins from V1J plasmid Present
Rhabdomyosarcoma cells (ATCC CCL136) were placed 9.5 cm daily for 1 day before use.Two
1.2 × 10 per well6At a cell density, in a 6-well tissue culture cluster
10% heat-inactivated calf serum, 2 mM L-glutamine, 25 mM H
EPES, 50 U / ml penicillin and 50 μg / ml streptomycin (total
(From BRL-Gibco). H
Enol: Plasmid DNA extracted with chloroform and purified with cesium chloride
9.5 cm of D cellsTwoExcept using 5-15 μg for each of the wells
Follow the kit instructions and use the Pharmacia CellPhet reagent to
Precipitated with calcium phosphate. 6 hours after adding calcium phosphate-DNA precipitate
After a short time, the culture was bombarded with glycerol; after refeeding, the culture was
Incubated.
A lysate of the transformed culture was treated with 1 μM leupepsin, 1 μM pepstatin,
300 nM aprotinin and 10 μM
1 × RIPA (0.5% SDS) supplemented with TLCK 1.0% Triton X-10
0, 1% sodium deoxycholate, 1 mM EDTA, 150 mM NaC
1, 25 mM TRIS-HCl pH 7.4),
Treated to reduce viscosity. Lysate is 10% Tricine gel (Novex)
Separated by electrophoresis at, and transferred to nitrocellulose membrane
. Immunoblotting using HSV-2 convalescent mouse serum, ECL detection kit
(Amersham).
V1J: HSV gD expression from gD is shown by transient transduction of RD cells
Was done. V1J: lysate of gD-transduced or mock-transduced cells was converted to SDS P
Fractionated by AGE and analyzed by immunoblotting. FIG. 1A shows V1J: gD
Transduced RD cells express immunoreactive protein with an apparent molecular weight of about 55K
To do so. For comparison, HSV-2 (Curtis) and HSV-2 (18)
6) or lysates from mock-infected Vero cells. With cloned gD
The same mobility as the authentic protein from infected cells indicates that this protein is full-length.
, Processing as in gD in HSV-infected cells
And glycosylated. Immobilized V1J: gD transformed cells
Indirect immunofluorescence of the vesicles showed a diffuse cytoplasmic signal.
V1Jns: Expression of HSV gB from gB is due to transient transduction of RD cells.
It was shown. V1Jns: lysate of gB-transduced or mock-transduced cells
Fractionated by DS PAGE and analyzed by immunoblotting. FIG. 1B shows V1
Jns: immune response in which gB-transduced RD cells have an apparent molecular weight of about 140k
2 shows that a sex protein is expressed. For comparison, HSV-2 (Curtis), H
Lysates from SV-2 (186), or mock infected Vero cells are included. K
The similar mobility between the cloned gB and the authentic protein from infected cells indicates that this protein
Indicates that the quality is full length. Immobilized V1Jns: indirect immunization of gB transduced cells
Fluorescence showed a speckled signal associated with the membrane.
V1J: HSV gC expression from gC is shown by transient transduction of RD cells
Was done. Indirect immunofluorescence of immobilized V1J: gC transduced cells was mainly due to
A quality signal was indicated.
Expression of ICP27 was detected by transient transduction of RD cells followed by Western blot
As indicated by analysis. With a mouse monoclonal antibody specific for ICP27,
Major in HSV2 infected cells
A protein of about 60 kDa was detected, consistent with the immunoreactive protein (FIG. 1C).
Example 6 Immunization with PNV and detection of anti-HSV antibodies
Five to six week old female BALB / c mice were injected with 5 mg of ketamine HC in saline.
1 (Aveco, Fort Dodge, IA) and 0.5 mg xylazine
(Mobley Corp., Shawnee, KS.) Intraperitoneally (i.
. p. ) Anesthetized by injection. Shaving the hind limbs with an electric clipper, 70% ethanol
Washed with knol. Animals are injected with DNA suspended in a total volume of 100 μl saline
Done: 50 μl for each limb.
First, the ability of V1J: gD DNA to elicit an immune response to HSV gD
Were tested in a titer experiment. 200 μg to 0.7 μg in groups of 10 mice
DNA was administered i.p. in a dose range of 8 μg (8-fold two-fold dilution). m. Injection or menstrual diet
Mock immunizations were performed with saline. Serum obtained at 4 and 6 weeks after immunization was separated by ELISA.
Was analyzed. For this ELISA, HSV-2 glycoprotein was added to 50 mM carbonate buffer.
Diluted to 5 μg / ml in pH 9.5. Nunc Maxi-sorb 9
6-well play
The plates were coated overnight at 4 ° C. with 100 μl HSV glycoprotein per well.
Plates were washed four times with PBS pH 7.2, blocked and blocked for 1 hour at room temperature.
Dilution buffer, 20 mM TRIS-HCl pH 7.5, 137 mM NaC
1, 2.7 mM KCl, 0.5% gelatin, 0.05% Tween 20
Reduced non-specific reactivity. Add serial dilutions of mouse serum and plate
Incubated for 1 hour at room temperature. Goat anti-mouse I labeled with alkaline phosphatase
gG (Boehringer Mannheim, Indianapolis,
Plates were washed four times with PBS and once with distilled water prior to addition of
Incubated for 1 hour. Excess secondary antibody was washed four times with PBS followed by one
It was removed by washing with distilled water. ELISA was performed with 10% diethanolamine pH 9.8.
, 100 μg / ml MgCl.6HTwo1 mg / ml p-nitrophenyl in O
100 μl of phosphate was added per well and developed at 37 ° C. 405 nm
Read absorbance at OD405Is the mean plus of the same dilution of saline control serum
Serum dilutions were evaluated as positive if greater than 3 standard deviations. ≧ 6.25 in 4 weeks
Most animals receiving μg DNA are seropositive
Met. Fewer animals were seroconverted at doses less than 6.25 μg,
Even at the dose, some animals were ELISA positive. Saline injection control animals positive
There was no sexual thing. At six weeks, most of the animals became seropositive.
At week 7, the same dose of DNA (or saline) used in the initial injection
Animals were used to immunize the animals. At week 10 (3 weeks after the second injection) serum was obtained and EL
Endpoint titers were determined by ISA. The results are summarized in Table 1. 93% in 10 weeks
DNA-injected mice were seropositive. 9 animals, even at 0.78 μg dose
8 of them were positive.
To confirm that the ELISA reactivity was due to the anti-gD antibody,
Some high ELISA titer sera were immunoblotted with HSV or mock infected cell lysates
And characterized by their reactivity. FIG. 2A shows V1J: gD immunized mice.
That the serum specifically reacts with a single HSV-encoded protein,
Indicated by electrophoretic mobility, which corresponds to. Considering these, these data
Intraperitoneal injection of V1J: gD DNA from mice showed gD epitope expression and gD
2 shows that an immune response against the protein is generated.
To extend these results and establish a minimum effective PNV dose, animals were
Further titration of V1J: gD was performed in the immunization experiments. 5 in a group of mice
V1J: gD ranging from ng to 50 μg was injected. 4th, 7th, after immunization
And sera collected at week 10 were analyzed by ELISA; the data are shown in FIG.
stop.
This titration reveals a response threshold of about 0.5 μg DNA. Fewer
Some of the animals that received the DNA amount were seropositive by ELISA.
The positive response was transient and occurred only at the lowest serum dilution. ≧ 1.67 μg
For DNA
By volume, over 90% of the animals seroconverted at 4 weeks and remained positive at 7 and 10 weeks.
Up to.
The increase in antibody titer over time for individual animals is due to the increase in group GMT seen in FIG.
Has been reflected. At doses of ≧ 0.5 μg, GMT rapidly increased between weeks 4 and 7.
To rise. Between week 7 and week 10, all but one case had a titer increase, or
Be kept constant. Week 10 ELISA titers of animals receiving ≧ 0.5 μg were:
Similar to that achieved in previous experiments where a second DNA immunization was given. Immune response
The amount of PNV needed to elicit is based on published reports using similar vectors.
And 100 times less. (Robinson et al., 199
3, Vaccine, 11, pp. 957-960; and Fynan et a
l. , 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, pp
. 11478-11482)
Compare the efficacy of single and double dose immunizations to establish a standardized protocol
. In the two dose experiment, we have the highest (200 μg) dose and the lowest (0.78 μg).
g) It was found that there was no significant difference in protection by dose. Potency in single dose experiment
An ELISA showing seroconversion and protection efficacy when the assay is extended
A dose response to GMT was observed. The threshold for these responses is 0.5 μg.
Was. However, seroconversion occurs with as little as 50 ng of DNA. In general
The titer continued to rise for 10 weeks after a single injection, and in the two dose experiment
There is no apparent increase in titer after injection 2. After all, 50 μg of DNA for both experiments
And there is no significant difference between single and double doses.
An analysis similar to the above description was performed on a PNV construct containing the HSV genes gB and gC.
I followed. Mice (10 mice per group) carry the HSVgB gene
Immunization was performed as described above using the DNA having the HSVgC gene or
. Serum was collected and tested for the presence of anti-gB or anti-gC antibodies in the ELISA described above.
And analyzed. The ELISA data for the gB antibody is shown in Table 2. This is V
1JNS: that mice immunized with gB were seropositive for anti-gB antibody.
And
Table 3 shows the ELISA data for the gC antibody. This is free with V1J: gC
Strained mice (5 mice per group) were seropositive for anti-gC antibody.
Indicates that
Confirm that ELISA reactivity to gB was due to anti-gB antibody
To achieve this, several high ELISA titer sera were used with HSV or mock infected cell lysates.
And were characterized by their reactivity. FIG. 2B shows V1JNS: gB immunized mouse.
That HSV-specific serum reacts specifically with a single HSV-encoding protein.
Indicated by electrophoretic mobility consistent with that of B. Considering these, this
These data show that HSV PNV can be injected intraperitoneally into mice.
Shows that expression of the cells and the development of an immune response against their HSV proteins.
Example 7 HSV neutralization
Mouse serum was serially diluted in DMEM, 2% heat-inactivated FBS.
Heat inactivate at 56 ° C for 30 minutes prior to dilution, then add 50 μl of each dilution to a sterile pool.
Lipene 96 deep well plate (Marsh Biomedical
Rochester) NY. ). HSV-1 or
After diluting the HSV-2 stock to 4,000 pfu / ml, 5
0 μl of virus was added and the plate was incubated at 4 ° C. overnight. Guinea pig
Diluted complement (Cappel) 1: 4 in DMEM, 2% heat inactivated FBS
, 50 μl was added to each sample well. After incubating at 37 ° C for 1 hour,
100 μl of serum free medium is added to each well and each reaction mixture is added to 12-well
-Used for infection of confluent VERO cells in cluster plates (Costar)
. The neutralized virus sample was adsorbed at 37 ° C. for 1 hour. Gently aspirate inoculum
And the monolayer was mixed with 1 ml of 0.5% carboxymethylcellulose, 1 × MEM, 5% heat
Inactivated FBS, 10 mM L-glutamine, 25 U / ml penicillin, 25 μ
g / ml streptomycin, 12.5 mM HEPES. Plate
Incubated at 37 ° C. for 48 hours. Remove coating and reconstitute cell monolayer 1% basic
Stained with fuchsin, 50% methanol, 10% phenol. Step
Lark was counted and 50% of the number of plaques when compared to serum from mock-immunized mice
Neutralization titers were determined as the serum dilution that resulted in a decrease in
To determine if the anti-gD antibody is biologically active,
HSV-2 neutralizing activity of high titer week 10 sera selected from mice immunized weekly
Was tested. Table 4 shows the results of the plaque reduction test. V1J: gD immune system
Serum from the mouse was not only HSV-2 (Curtis) but also HSV-12 (18
6) was also neutralized. In addition, at least some sera have HSV-1 (KOS)
Includes type-common neutralizing antibodies indicated by their neutralization of infectivity. In some cases
And low neutralization titers, these results indicate that these anti-gD antibodies were lethal.
The animal might be able to protect the animals from HSV challenge.
All animals immunized with ≧ 0.5 μg V1J: gD in a single dose experiment
Their 10 week sera were also tested in the HSV-2 plaque reduction assay. Tested
29 of the 49 sera were positive, a> 50% reduction at a 1:10 dilution. 16.
At the 7 and 50 μg dose levels, 9 out of 10 sera from each group were neutralizing positive.
Was.
Example 8 HSV antigen administration
The challenge virus stock was transferred to a confluent VERO monolayer with HSV as described above.
-2 Curtis was prepared by infection. Cleared supernatant virus
Titrated on ERO cells and aliquots were stored at -70 ° C. Animals are i.
p. After infection with 0.25 ml virus stock by injection, observe for 3 weeks.
Was. Survival data were analyzed using a log-rank test (McDermott et al., 19).
89, Virology, 169, p
Was analyzed. Differences of probability of ≦ 0.001 were judged to be highly significant
.
Eleven weeks after the initial DNA injection, mice immunized with two doses of V1J: gD were given i.
. p. 105.7 p. f. u. HSV-2 (Curtis) as antigen
Dosing and observation for 21 days. Survival data is in FIG. Only 0.78 μg of V1
J: easily recognized that animals immunized with gD were significantly protected from lethal infection
Can be Two of the three animals that died were seronegative by ELISA at week 10.
Met. Some of the surviving animals are hair
Shows signs of transient illness, including lack of regularity, lack of growth, or hunched posture
Was. The level of protection from death achieved at all doses of DNA was significant (p
<0.01), but these symptoms suggest that some breakthrough infection occurred
doing. Analysis of sera obtained from convalescent animals showed that HSV-2 infected Vero cells
Lysates were characterized by their response in immunoblots. Some things
In some cases, the serum only recognizes gD; in others, the serum contains many HSV proteins.
Reacted with. These results indicate that at least some of the mice that have
Matches.
Animals immunized with a single DNA injection were challenged as described above. Survival data
It is presented in FIG. In the group of animals that received ≧ 1.67 μg of V1J: gD
For example, a statistically significant (p <0.001) protection against death was obtained. For this survival
The dose response is similar to that seen in the ELISA titers (FIG. 3). For two dose experiments
Some surviving mice showed transient signs of disease during the observation period, as seen in
Was. Surviving animals immunized with high doses of DNA (16.7 and 50 μg)
Her coat was fine and healthy in appearance.
Animals immunized with PNV constructs containing HSV gB or gC also
They were challenged with a lethal dose of HSV as described above. V1Jns: exempt with gB
The survival data of the animals that were infected are shown in FIG.
The data is shown in FIG. These indicate that protection from death has been obtained.
These results demonstrate the potential of direct DNA immunization in preventing HSV infection
. Using the glycoprotein gD as a model, only 0.5 μg of V1J: gD DNA
Once i. m. Injection provides statistically significant protection against lethal HSV challenge
Eliciting a neutralizing antibody response against gD. For two dose prescription
Immunization with as little as 3.13 μg of DNA protected all animals from death.
Example 9 Vaccination of guinea pigs with HSV PNV
Hartley guinea pigs (Harlan S) weighing approximately 200-250 g each
(Prague Dawley Labs, Indianapolis, IN)
11 and 4 weeks prior to virus challenge, 0.1 ml and left thigh in right thigh
0.
Vaccinated 1 ml intramuscularly. For each vaccination, a fresh solution of the vaccine
Fluid and placebo were sent to us.
To determine the production of HSV-2 antibodies in these animals,
The animals were kept 5 weeks after the first vaccination and 2 weeks after the second vaccination.
Was. Blood (0.6-1 ml per animal) was obtained by cutting the toes. Small blood
Collected in a separation tube (Becton Dickinson) and later at 1000 × g for 10
The serum was separated by centrifugation for minutes.
Serum collected from these guinea pigs was used for the ELISA described in Example 6.
Was analyzed for the presence of anti-HSV antibodies. Table 5 shows the results.
At the time of infection, guinea pigs weighed 600-700 g each. These in the vagina
To infect herpes simplex virus type 2 (HSV-2) and E194 strain. this is
Achieved in a three-step process. First, the vagina of each animal was soaked in 0.1 N NaOH.
And wiped with a cotton tip applicator for 5 seconds. This treatment irritates the vaginal area and
Good infection results. After about 45-60 minutes, each vagina was wiped dry for 5 seconds
. Thereafter, each guinea pig was wiped for 20 seconds using virus medium (about 5 × 1 / ml).
06An applicator dipped in plaque forming units HSV-2) was used. This wipe
Or gently and slowly turn back and forth while they are in place
Was something.
Lesion scores in infected animals were measured daily on days 2-15 post-infection. Score
1+ indicates that 25% of the anal-vaginal area was affected (usually redness immediately around the vagina)
2+ indicates that 50% of the anus-vagina were affected; 3+ was 75% affected
And 4+ indicates that 100% was affected. Several animals on the way
The lesion score near death was transferred at the end of 15 days. Do this
If not, most of the affected animals will die and
Scores are likely to decrease.
Deaths were recorded daily for 21 days. The calculation of the average death date includes the number of dead guinea pigs.
Only consideration. The number of animals with hind limb paralysis was noted throughout the infection. Vagina ui
Ruth titers were obtained by wiping the vagina 1, 4 and 6 days after virus inoculation.
This was done by measuring the titer of Irus. These swabs contain 1 ml of cell culture medium
Into a tube. The titration of these samples was performed using the Ver.
o Performed on cells. The calculation of the virus titer is described in Reed L. et al. J. And Mue
nch M. Am. J. Hyg. 50% end of 27,493-498 (1938)
Performed by the endpoint dilution method. Virus titer is log 10 cell culture per ml
Expressed as infectious dose.
Survival (Fisher exact test), death
Average days to death (Mann-Whitney U test)
test)), paralysis (Fisher precision test), vaginal virus titer (Man-
Statistical solution of Vutney U test) and vaginal lesion score (Mann-Whitney U test)
The analysis was performed by two-sided analysis.
FIG. 8 shows survival, mean days to death, paralysis in guinea pigs infected with HSV-2.
, And vaginal virus titer results. Higher dose vaccines will be better than placebo controls
To reduce mortality,
And reduced vaginal virus titers on day four. High dose vaccines are available for these animals.
And significantly prevented paralysis. Low-dose vaccine also reduced these parameters
.
Table 7 shows the daily vaginal lesion score for this experiment. High and low capacity wax
Both chins had severe vaginal lesions from day 3 to 15 of infection compared to placebo.
Caused a significant decrease in gender. The results in Table 7 are shown schematically in FIG.
These results indicate that this vaccine was protective in guinea pigs infected with HSV-2.
And clearly show that the high dose vaccine is more active than the low dose. High
A dose of vaccine will recover the virus from the vaccinated recipient,
Infection cannot be completely blocked because of the development of abnormalities. Or maybe
Nevertheless, the degree of protection obtained with this dose of vaccine was considerable. This
The results of this antibody study correlate with antiviral protection.
Guinea pigs were administered at two different doses 11 and 4 weeks before vaginal HSV-2 challenge.
Intramuscularly administered vaccine significantly protected animals from the disease. High dose
Vaccine was more effective than the lower dose. This vaccine is safe in these animals
It seems to be.
Example 10
Mice vaccinated intramuscularly with PNV HSV have mucosal HSV-specific anti-
To determine whether or not to produce a body, the mice were exposed to 12.5 or 1.56 μg of V
Vaccinated with 1Jns: gD. Collect by wiping the vaginal fluid
The antibody was eluted from the slab using phosphate buffered saline. This eluate is washed with HS
The presence of IgG and IgA specific for the V-2 protein was analyzed. This mouse
Mouse IgG specific for detection of the presence of HSV-specific IgG and IgA in the sample
A commercially available antibody (Boehringer) and a commercially available antibody specific for mouse IgA (S
ELISA was performed as described above, except that eralab) was used. Ig
The results for G are shown in Table 8: Is IgA not detected in any animal
Was.
These results indicate that HSV- in mice vaccinated with V1J: gD.
2 shows the presence of mucosal IgG specific for 2.
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
//(C12N 15/09 ZNA
C12R 1:92)
(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,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,C
Z,EE,FI,GE,HU,IS,JP,KG,KR
,KZ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MN,
MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,SI,S
K,TJ,TM,TT,UA,US,UZ
(72)発明者 キース,ロバート・デイ
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
ン・アベニユー・126
(72)発明者 ルイス,ジヨン・エイ
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
ン・アベニユー・126
(72)発明者 リウ,マーガレツト・エイ
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
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(72)発明者 マクレメンツ,ウイリアム・エル
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
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ン・アベニユー・126──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // (C12N 15/09 ZNA C12R 1:92) (81) Designated country 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, NE, SN, TD, TG), AP (KE, MW, SD, SZ, UG), AM, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CN, CZ, EE, FI, GE, HU, IS, JP, KG, KR , KZ, LK, LR, LT, LV, MD, MG, MN, MX, NO, NZ, PL, RO, RU, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, US, UZ (72 ) Inventor Keith, Robert Day USA, New Jersey 07065, Lowway, East Lincoln Avenue 126 (72) Inventor Louis, Jyon Ay United States, New Jersey 07065, Lowway, East Lincoln Avenue 126 (72) Inventor Liu, Margaret A. United States, New Jersey 07065, Lowway, East Lincoln Avenue 126 (72) Inventor McClements, William El United States, New Jersey 07065, Lowway, East Lincoln Avenue 126