JPH1057059A - インフルエンザ菌用ワクチンおよび診断法 - Google Patents

インフルエンザ菌用ワクチンおよび診断法

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JPH1057059A JP9101865A JP10186597A JPH1057059A JP H1057059 A JPH1057059 A JP H1057059A JP 9101865 A JP9101865 A JP 9101865A JP 10186597 A JP10186597 A JP 10186597A JP H1057059 A JPH1057059 A JP H1057059A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ヘモフィルス・インフルエンザ外膜タン
パク質の抗原決定基をコードするDNA配列を含む単離
および精製されたDNAフラグメント、該DNAフラグ
メントを含む組換えベクター、該組換えベクターを導入
した単細胞生物。 【効果】 本発明によれば、H.インフルエンザ細菌性
髄膜炎、中耳炎、喉頭蓋炎、および肺炎等の病因因子で
の感染に対して保護する種々のワクチン処方における免
疫原として使用できる、H.インフルエンザのエピトー
プを特定するPBOMP−1およびPBOMP−2のタ
ンパク質並びにペプチドを遺伝子工学的に生産できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インフルエンザ菌
(Haemophilus influenzae)の外膜と結合したタンパク
質およびペプチドの組成物および製造方法に関するもの
である。特に、本発明は、PBOMP-1およびPBOMP−
2を含む約1600ダルトン分子量のb型および分類不
可能な外膜タンパク質のクラスに関連したタンパク質お
よびペプチドの組成物および製造方法を目的とするもの
である。このタンパク質およびペプチドは、能動免疫法
用および受動免疫法において使用される抗体の発生用の
ワクチン配合物中の免疫抗原としておよび診断法におけ
る薬剤として使用される。このタンパク質およびペプチ
ドは、インフルエンザ菌から新規な改良された精製法に
より得られるか、あるいは組換えDNA法または化学的
な合成法により製造できる。また、本発明は、タンパク
質およびペプチドに関連した PBOMP−1および
PBOMP−2の発現用に有用な、新規なDNA配列お
よびベクターに関するものである。ヌクレオチド配列
は、核酸ハイブリダイゼーション法における試薬として
使用される。
【0002】
【従来の技術】
1. 組換えDNA技術および遺伝子発現 組換えDNA技術は、特異DNA配列のDNAベヒクル
(ベクター)内への挿入を伴い宿主細胞中に複写し得る
組換えDNA分子を形成する。一般的には、組換えDN
A配列は受領DNAベヒクルと異質である。すなわち挿
入DNA 配列とDNAベクターは、遺伝子性情報を全く変
換しない生物から誘導されるかあるいはDNA配列が完
全にあるいは部分的に合成され得る。いくつかの組換え
DNA分子の構造を可能にする一般的方法が開発されて
いる。例えば、コーヘンおよびボイヤー( Cohen and B
oyer)の米国特許第4,237,224号は、制限酵素
での分裂のプロセスを用い公知の結紮の方法によりリゲ
ージを結合する該組換えプラスミドの産生を記載してい
る。これらの組換えプラスミドをついで転換により導入
し組繊倍地にて生長した原核生物および真核生物細胞を
含む単一細胞培養液に複写する。この特許に記載の技術
の一般的適用性のため米国特許第4,237,224号
をここに本明細に関連として取り入れる。単一細胞生物
中に組換えDNA分子を導入する他の方法は、コリンズ
およびホーン(Collins and Hohn)による米国特許第
4,304,863号に記載されておりこれも関連とし
て本明細書に取り入れる。この方法は、バクテリオファ
ージベクター(コスミド)でのパーケージング/形質導
入システムを利用する。組換え遺伝子をまた、ワクシニ
アウィルス等のウィルス中にも導入する。組換えウィル
スは、ウィルスで感染された細胞内へのプラスミドのト
ランスフェクションにより発生することができる。組立
てに使用する方法に関係なく、組換えDNA分子は、宿
主細胞と適合性でなければならない。すなわち宿主細胞
に自律性複写できるかあるいは、宿主細胞染色体に安定
に一体化されることができるかである。組換えDNA分
子またはウィルス(例えばワクシニアウィルス組換体)
はまた、所望の組換えDNA分子またはウィルスの選択
を許めるマーカー作用を有すべきである。加えて、好ま
しい複写、転写および翻訳シグナルのすべてが正確に組
換えDNA上に配列された場合、異質細胞は、バクテリ
ア発現プラスミドの場合よくあることだが転換バクテリ
ア細胞においてまたは、複写の真核源(origin)をもた
らす組換えウィルスまたは組換えプラスミドで感染した
任意の細胞系において適切に発現する。異質遺伝子シグ
ナルおよびプロセスエベントは、遺伝子発現の多くのレ
ベル、例えば、DNA転写およびメッセンジャーRNA
( mRNA)翻訳をコントロールする。DNA の転写は、
RNAポリメラーゼの結合を導くことによって mRNA
合成を促進するDNA配列であるプロモーターの存在に
依存する。真核プロモーターのDNA配列は、原核プロ
モーターのものと異なる。さらにまた、真核プロモータ
ーおよび付随遺伝子シグナルは、原核システムに認識さ
れないかまたは作用せず、さらに原核プロモーターは、
真核細胞に認識されず作用しない。同様に原核生物にお
ける mRNAの翻訳は、真核生物のものとは異なる適切
な原核シグナルの存在に依存する。原核生物における効
果的な翻訳は、 mRNA上のシャイン−ダルガルノ(Sh
ine-Dalgarno)(SD)配列と呼ばれるリボソーム結合
部位を必要とする。この配列は、開始コドンの前に配置
される、一般にはタンパク質のアミノ末端メチオニンを
コード化するAUGである、 mRNAの短かいヌクレオ
チド配列である。このSD配列は、16S rRNA(リ
ボソームRNA)の3’末端に相補性でありまたおそら
く rRNAで二重化する(duplexing)ことによりリボソ
ームに mRNAを結合するのを促進しリボソームを正確
に配置する。遺伝子発現の最大化に対するレビューに関
して、ロバーツおよびラウアー(Roberts and Lauer 1
979,Methsds in Enzymology 68:473)参照の
こと。適当なシグナルが挿入され適切に配置された後で
さえも、多くの他の因子は、原核生物における異質遺伝
子の発現を複雑化する。このような因子の1つとしてエ
シェリキアコリ(E.Coli )および他の微生物におけ
る活性タンパク分解性システムの存在がある。このタン
パク質退化システムは、選択的に「異常」または異質タ
ンパク質を破壊するらしい。従って原核退化から微生物
に発現される原核タンパク質を保護する手段の発展によ
り多大な利用がもたらされる。ひとつの方策として、異
質配列を原核遺伝子で相に(すなわち正確な読取り枠
に)結紮するハイブリッド遺伝子を構成することがあ
る。このハイブリッド遺伝子の発現は、融合タンパク質
産生物(原核および異質アミノ酸配列のハイブリッドで
あるタンパク質)をもたらす。クローン遺伝子の首尾よ
い発現は、効率的なDNAの転写、 mRNAの翻訳およ
び数例においてはタンパク質の翻訳後変性を必要とす
る。発現ベクターを好適な宿主における遺伝子を発現す
るためおよびタンパク質産生を増加するために用いられ
ている。クローン遺伝子は、転写を必要の際始めること
ができるようコントロール可能な強力なプロモーターの
次に配置される。細胞を高密度に成長することができ、
ついでプロモーターを誘導して多数の転写を増加するこ
とができる。これは効率的に翻訳される場合、高収率の
タンパク質をもたらすであろう。このことは、異質タン
パク質が宿主細胞に有害である場合特に有効なシステム
である。
【0003】1.1 発現に関する宿主システムとして
のエシェリキアコリ エシェリキアコリに共通に用いるほとんどのプラスミド
クローニングベクターは、ColE1タイプリプリコンの
誘導体である[付加的情報に関しては、オカら(Oka et
al.,1979,Mol.Genet.172:151−159)
を参照のこと]。ColE1プラスミドは、1染色体につ
き約15〜20コピーのコピー数を有する単量性分子と
してエシェキアコリ菌株に安定に保持される。種々のレ
ベルのプラスミド中に挿入された異質遺伝子のヒトおよ
び動物タンパク質産生物の発現を得ている。しかしなが
ら高発現レベルを異質タンパク質産生物の産生を経済的
に実行可能になるためシステムに対して適切に得るべき
である。多量のある遺伝子産生物を得る1つの方法とし
て細菌細胞中で非常に高いコピー数を有するプラスミド
上に遺伝子をクローンすることがある。理論上は、特定
遺伝子のコピー数を増加することによって組換えウィル
スの増加産生を導く mRNAレベルも増加する。
【0004】1.2 発現ベクターとしてのワクシニア
ウィルス ワクシニアウィルスをクローニングまたは発現ベクター
として用いることができる。該ウィルスは、感染細胞の
細胞形質内で転写する187kb程度の線状二重線維ゲノ
ムを含有する。これらのウィルスは、ウィルス感染性に
必要なウィルスコア内で完全な転写酵素システム(覆罩
capping),メチル化およびポリアデニル化酵素を含む)
を含有する。ワクシニアウィルス規制配列は、ワクシニ
アRNAポリマラーゼによる転写の開始に関しては許め
るが真核RNAポリマラーゼによるものは許めない。組
換えウィルスにおける異質遺伝子の発現は、異質遺伝子
をコードするタンパク質へのワクシニアプロモーターの
融合を必要とする。挿入ベクターとも呼ばれるプラスミ
ドベクターは、ワクシニアウィルス内にキメラ遺伝子を
挿入するように構成されている。1つのタイプの挿入ベ
クターは、(1)転写開始部位を含むワクシニアウィル
スプロモーター;(2)異質DNAフラグメントの挿入
に関する転写開始部位から下側のいくつかの唯一の制限
酵素エンドヌクレアーゼクローニング部位;(3)ウィ
ルスゲノムの相同性非本質的領域にキメラ遺伝子の挿入
を導くプロモーターおよびクローニング部位の側面にあ
る非本質的ワクシニアウィルスDNA(例えばTK遺伝
子等);および(4)エシェリキアコリにおける複製お
よび選択に関する複製および抗生レジスタンスマーカー
の細菌源から構成される。このようなベクターの例は、
マックケット(Mackett) (1984,J.Virol.49:
857−864)に記載されている。組換えウィルス
は、ワクシニアウィルスで感染された細胞内への異質遺
伝子を含む組換え挿入プラスミドのトランスフェクショ
ンによって産生される。相同性組換は、感染細胞内で生
じウィルスゲノムへの異質遺伝子の挿入をもたらす。組
換えウィルスをスクリーンすることができ続いて免疫学
的技術、DNAプラークハイブリダイゼーションまたは
遺伝子選択を用いて単離することができる。これらのワ
クシニア組換体は、その根本的機能あるいは感染性を保
有できかつ35kd程度の異質DNAを受け入れるように
構成されることができる。異質遺伝子の発現は、酵素的
または免疫学的検定法[例えば、免疫沈降法、酵素結合
免疫吸着剤検定法(ELISA)、ラジオイムノアッセイまた
はイムノブロッティング]により決定される。加えて、
組換ワクシニア感染細胞から産生される自然発生的糖タ
ンパク質は、グルコシル化され細胞表面に移送され得
る。高発現レベルを適当なベクターまたは好適な宿主に
おける強力なプロモーターまたは単一遺伝子のクローニ
ング多発性コピーを用いて得ることができる。
【0005】1.3 発現ベクターとしてのバキュロウ
ィルス オートグラフィカカリフォルニカ(Autographi
ca californica) 核発汗症ウィルス(A cNPV)のよ
うなバキュロウィルス(baculovirus)もまた、クローニ
ングまたは発現ベクターとして用いることができる。A
cNPVからの感染性は、ウィルス閉塞に通常見い出さ
れる。この構造は、ウィルス粒子がぎっしり取り込まれ
たポリヘドリン(polyhedrin)ペプチドより主に構成さ
れる。ポリヘドリン遺伝子発現は、感染サイクルの非常
に後期、成熟ウィルス粒子が形成された後に生じる。従
ってポリヘドリン遺伝子発現は、不要な機能である。す
なわちポリヘドリン遺伝子発現の不存在下産生された未
閉塞ウィルス粒子が十分に活性でありまた培地中の細胞
を感染することができる。スミスら(Smith et al,.)に
よる欧州特許出願シリーズ番号第84105841.5
によると、組換えバキュロウィルス発現ベクターは、バ
キュロウィルスDNAを分裂してポリヘドリン遺伝子ま
たはそのタンパク質からなるフラグメントを産生し該フ
ラグメントをクローニングベヒクル内に挿入した後、ポ
リヒドリン遺伝子プロモーターのコントロール下である
ように発現された遺伝子を挿入することによって調製さ
れる。この方法にて形成された組換え転移ベクターをバ
キュロウィルスヘルパーDNAと混合し培養液中の昆虫
細胞をトランスフェクションするのに使用しバキュロウ
ィルスゲノムのポリヒドリン遺伝子位置で選択遺伝子の
組換え並びに取り込みを行う。得られた組換えバキュロ
ウィルスで被感染性昆虫または培養昆虫細胞を感染する
のに用いる。
【0006】2.ヘモフィルス(Hemophilus)インフル
エンザおよび疾病 ヘモフィルスインフルエンザ(H.インフルエンザ)
は、2つのグループ分けられる。公知のカプセルを有す
るこれらの菌株を関連抗血清とカプセルの血清学的反応
によって定型化する。タイプa〜fは既に同定されてい
る。いずれの関連抗血清とも反応しない菌株は、分類不
能として知られている。H.インフルエンザタイプb
(Hi b)は、アメリカ合衆国において新生児の髄膜炎
および他の侵略的感染の最も多発する症例である。[フ
レーザーら(Fraser et al., 1974,Am.J.Epidemi
ol.100:29−34)]。幼児髄膜炎は、主に1〜
5才の間に発生する。Hi bによるこれらの髄膜炎の6
0%が2才未満の幼児に発生する(フレーザーら,前
述)。分類不能H.インフルエンザ(Hi )もまた、成
人における肺炎、菌血症、髄膜炎、産後の敗血症および
急性発熱性気管気管支炎等の症病を引き起こすことが現
在十分に確立されている[マーフィーら(Murphy et a
l.,1985,J.Infect.Diseases152:1300−
1307)]。タイプ別け不能H.インフルエンザは、
全中耳炎症例の約 20〜40%を引き起こす幼児およ
び若年成人における中耳炎の頻発病因因子である。幼児
は、感染が長期持続性免疫を与えないので同一生物によ
る種々の感染を受けるであろう。慢性または反復性中耳
炎に対する現在の治療法として抗生物または内耳をから
にするための管の挿入がある。Hi菌株はまた、洞炎の
主要病例として挙げられる[チェリー ジェイ.ディ
ー.およびジェイ.ピー.ダドレイ,(Cherry J.D.and
J.P.Dudley,1981,in Textbook ofPediatric Infe
ctions Disease,Feigin and Cherry eds.,pp103−1
05)]。加えて、分類不能Hi は、新生児の敗血症を
引き起こす。ポリリボシルリビトールホスフェート(P
RP)からなる分類bH.インフルエンザ(Hi b)の
カプセル性ポリサッカライドに対して産生する抗血清
は、Hi bに対して殺菌性または保護性であることが示
されている[スミスら(Smithet al.,1973,Pedia
trics52:637− 644);アンダーソンら(And
erson,et al.,1972,J.Clin.Inv.51:31−3
8)]。抗PRP抗体は、分類不能H.インフルエンザ
に対して有効性でない。
【0007】3.H.インフルエンザに対するワクチン ヘモフィルスワクチンへの理想的候補は、3つの性質を
有するであろう。すなわち(a)2〜6ヶ月の幼児に免
疫原性であること、(b)分類可能および不能H.イン
フルエンザによって引き起こされた感染に対して保護す
る抗体を引き出すことおよび(c)H.インフルエンザ
菌株の表面に見い出される決定因子に対する抗体を引き
出すことである。Hi b感染に対して保護する現在利用
されるワクチンは、主にPRP、分類bカプセル性ポリ
サッカライドからなる。精製PRPポリサッカライド
は、年齢18ヶ月以上の幼児には免疫原性であるが18
ヶ月未満の幼児においては保護抗体応答を引き出さな
い。一般に、ポリサッカライドは、年齢18ヶ月未満の
幼児には免疫原性が乏しいことが示されている。この問
題に向けると、種々の研究所は、PRPをタンパク質キ
ャリヤー分子に化学的に結合させる[アンダーソンら
(Anderson et al.,1985,Ped.Res.18:252
A)]またはタンパク質分子と混合する[モンジーら(Mo
nji etal,.1986,Infect.Immun.51:865−8
67)]かのいずれかを研究し始めており、動物または
ヒトに投与されている。タンパク質へのPRPの接合
は、6ヶ月程度のヒト幼児におけて抗PRP抗体応答を
引き出すことが示されており一方PRPのタン白質との
混合は、幼年動物における抗PRP抗体を産生している
(モンジーら、前述)。 接合または混合ワクチン処方
がPRPワクチンの1つの困難、すなわち18ヶ月未満
の幼児を保護することが不可能であることに目を向けら
れているが、これらは、PRPワクチンの他の主要な問
題に目を向けていない。抗PRP抗体は、PRPカプセ
ルの明確さが欠ける分類不能H.インフルエンザに対し
て有効でない。従って、分類bおよび分類不能H.イン
フルエンザを含む両方の分類に対して 18ヶ月以下の
幼児において保護免疫応答を引き出すワクチンを確立す
る必要が望まれていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、6ヶ月以下の子供における並びに6ヶ月以上の子供
および成人における分類bおよび分類可能H.インフル
エンザを含むH.インフルエンザに対する保護的免疫応
答を引き出すワクチン処方を提供することにある。本発
明のアプローチは、ヘモフィルスの表面上に露出される
タンパク質または、そのフラグメントでワクチン化する
ことである。最適の候補は、H.インフルエンザの外膜
タンパク質(OMP)である。外膜タンパク質は、通常
表面露出分子である。これらは、幼児において通常免疫
原性であるタンパク質より成り、他の細菌系において保
護抗体を引き出すことができることが示されている[ス
ガサワラら(Sugasawara et al.,1983,Infect.Imm
un.42: 980−985)]。加えてHi およびH
i b菌株は、同様なOMP外形を有することが示されて
いる[ロエブおよびスミス(Loeb andSmith,1980,
Infect.Immun.30:709−717)]。ヘモフィルス
のOMPへの抗体は、抗PRPがHi bに対して殺菌性
およびオプソニンであることが示されている[アンダー
ソンら(Anderson et al.,1972,J.Clin. Invest.
51:31−38);キャテスら(Cates et., al.,1
985,Infect.Immun.48:183−189)]と同
程度に殺菌性ならびにオプソニンであり得る。外膜タン
パク質は、Hi およびHi bに共通であるという不加的
利益を有しかつ両タイプの細菌に対して保護し得る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、出願人により
同定され「プラクシス・バイオロジクス・アウター・メ
ンブラン・プロテイン−1」 (“Praxis Biologics O
uter Membrane Protein −1”)(PBOMP−1)と
命名した分子量約16,000ダルトンのヘモフィルス
インフルエンザの外膜タンパク質に関するおよびこれも
また出願人により同定され「プラクシス・バイロジクス
・アウター・メンブラン・プロテイン2」(PBOMP
−2)と命名した分子量約16,000ダルトンのヘモ
フィルスインフルエンザの外膜タンパク質に抗原的に関
連するペプチドおよびタンパク質並びに該ペプチドおよ
びタンパク質をコード化する分子的にクローンされた遺
伝子または遺伝子フラグメントを導くものである。本発
明はまた、新規の改良された方法を用いてH.インフル
エンザから得られる実際的に純粋なPBOMP−1を導
くものである。本発明のペプチドまたはタンパク質は、
H.インフルエンザ用ワクチン処方における免疫原とし
てまたはH.インフルエンザに対する診断的検定におけ
る指薬として用いることができる。本発明はまた、PB
OMP−1およびPBOMP−2関連ペプチドをコード
化する遺伝子または遺伝子フラグメントの分子クローニ
ングする方法を導くものである。該分子的クローン配列
をついでコード化ペプチドに関する発現ベクターを含む
組換えDNA技術により他のベクターの別の構造にまた
は核酸ハイブリダイゼーションに基づくH.インフルエ
ンザに対する診断的検定に用いるPBOMP−1および
PBOMP−2を得るのに用いる。本発明のペプチドま
たはタンパク質は、H.インフルエンザから純化される
か、いずれかのベクター宿主系における組換えDNA技
術を用いて産生されるかあるいは化学的方法により合成
される。従って、本発明はまた、ペプチドおよびタンパ
ク質が純化され得る適当な宿主細胞におけるPBOMP
−1およびPBOMP−2関連ペプチドまたはタンパク
質を導くのに用いられる新規のプラスミドDNAまたは
ヒトウィルス、動物ウィルス、昆虫ウィルスまたはバク
テリオファージを含むウィルス性DNAの構成体を導く
ものである。PBOMP−1およびPBOMP−2関連
ペプチドおよびタンパク質の化学的合成を記載する。P
BOMP−1およびPBOMP−2関連ペプチドおよび
タンパク質を分類bおよび分類不能H.インフルエンザ
の両分類を含む全病理学的H.インフルエンザに対して
用いるサブユニットワクチン処方における免疫原として
用いることができる。サブユニットワクチン調製用PB
OMP−1およびPBOMP−2関連タンパク質または
ペプチドを化学的合成、H.インフルエンザからの純化
または組換え発現ベクターからの純化により得ることが
できる。別に、PBOMP−1またはPBOMP−2関
連ペプチドおよびタンパク質自身を産生する組換えウィ
ルスまたは、該組換えウィルスで感染された細胞の抽出
物をウィルスワクチン処方における免疫原として用いる
ことができる。このようなPBOMP−1またはPBO
MP−2タンパク質は、宿主動物において「異質」とし
て認定されるであろうからPBOMP−1またはPBO
MP−2に対して導かれる体液のおよびおそらく細胞媒
介免疫応答を導く。適切に調合されたワクチンにおいて
は、連続的H.インフルエンザ感染に対して保護すべき
である。さらに本サブユニットワクチン処方は、現在有
効なPRPワクチンと適合性である。本発明のPBOM
P−1関連および/またはPBOMP−2関連配列は、
ヒト医学的検定に用いることができる。これらは、血液
検体、体液および組繊等におけるH.インフルエンザの
決定用診断器具として有効なELISA試験およびラジ
オイムノアッセイ等の免疫検定における試薬としての本
発明のペプチドおよびタンパク質の使用を含む。PBO
MP−1コード化および/またはPBOMP−2コード
化遺伝子配列をH.インフルエンザの同様な診断的検査
に対するDNA−DNAまたはDNA−RNAハイブリ
ダイゼーションに用いることができる。加えて、これら
の試薬は、H.インフルエンザの病因のメカニズムを引
き出すのに有効な器具を提供する。さらに、本発明は、
受動免疫摂生および診断免疫検定に有いる抗PBOMP
−1および/またはPBOMP−2モノクローナル抗体
を導く。本発明を以下の発明の実施の形態および特定の
実施態様である実施例並びに添附図面を参照することに
より十分に理解することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
5.発明の詳細な説明 本発明は、分子量16,000ダルトン程度のH.イン
フルエンザ外膜タンパク質のエピトープに関連するタン
パク質またはペプチドすなわちPBOMP−1および分
子量16,000ダルトン程度のH.インフルエンザ外
膜タンパク質関連のものすなわちPBOMP−2を導
く。SDS−PAGEを用いて決定されるとおりの明ら
かな分子量は、いずれの翻訳後変質(例えば脂肪アシル
化およびアセチル化等)を含む総分子量の成熟(すなわ
ちタンパク分解性加工された)形態を表わす。本発明の
タンパク質およびペプチドを組換えDNA方法によりあ
るいは化学的合成により産生することができる。補足的
に、本発明のタンパク質またはペプチドを単離および純
化の新規かつ改良された方法を用いてH.インフルエン
ザの培養液から実質的に純粋な形態にて得ることができ
る。H.インフルエンザのエピトープを特定するPBO
MP−1およびPBOMP−2のタンパク質並びにペプ
チドをH.インフルエンザ細菌性髄膜炎、中耳炎、喉頭
蓋炎、および肺炎等の病因因子での感染に対して保護す
る種々のワクチン処方における免疫原として用いること
ができる。該ワクチン処方は、a,b,c,d,eおよ
びf型を含む分類可能H.インフルエンザ菌株と分類不
能H.インフルエンザ菌株の両者に対して有効である。
さらに、本発明は、PBOMP−1およびPBOMP−
2をコード化する遺伝子のヌクレオチド配列並びにPBOM
P-1およびPBOMP−2およびそのポリペプチドフラ
グメントのアミノ酸配列に関する。本発明のある実施態
様によると、組換DNA技術を PBOMP−1およ
びPBOMP−2エピトープをコード化するヌクレオチ
ド配列を好適なホスト細胞において該配列の制限を導く
制限ベクター内に挿入するのに用いる。該制限ベクター
宿主細胞系をPBOMP−1およびPBOMP-2並びに関連
タンパク質およびペプチドを産生するのに用いることが
できる。遺伝子産生物を培養液中の細胞から純化するこ
とができサブユニットワクチン処方における免疫原とし
て用いることができる。必要により、PBOMP−1お
よびPBOMP−2タンパク質およびペプチドのアミノ
酸配列を(1)本明細書で教示されるとおりH.インフ
ルエンザから単離される実質的に純粋なタンパク質また
は(2)免疫原性PBOMP−1またはPBOMP関連
タンパク質およびペプチドを発現する組換体に含まれる
H.インフルエンザヌクレオチド配列のいずれかから推
定できる。このれらのタンパク質およびペプチドをつい
で化学的に合成し、合成サブユニットワクチン処方に用
いる。PBOMP−1および/またはPBOMP−2配
列を発現する発現ベクターが組換えウィルスである際
に、ウィルスそれ自身をワクチンとして用いることがで
きる。PBOMP-1および/またはPBOMP−2タンパク
質およびペプチドを発現しかつ宿主において疾病を引き
起こさない感染性組換えウィルスを生ウィルスワクチン
調合に用いて実質的免疫性を提供することができる。他
に、不活性ウィルスワクチンをPBOMP−1および/
またはPBOMP−2タンパク質およびペプチドを発現
する「殺された」組換えワクチンを用いて調合すること
ができる。さらに、本発明は、PBOMP−1および/
またはPBOMP−2に対する多価抗血清およびモノク
ローナル抗体並びに受動免疫用該免疫グロブリンの使用
方法およびH.インフルエンザに対する診断的検定を導
く。説明するために、本発明の方法を以下の段階に分け
ることができる。(1)PBOMP−1タンパク質の単
離および純化;(2)PBOMP−1の部分的アミノ配
列化;(3)制限ベクター内への遺伝子または遺伝子フ
ラグメントの挿入を含むPBOMP−1およびPBOM
P−2をコード化する遺伝子および遺伝子フラグメント
の分子クローニングおよび組換え遺伝子産生物の純化;
(4)PBOMP-1およびPBOMP−2をコード化する遺
伝子のヌクレオチド配列化;および(5)純化および組
換えタンパク質およびペプチド産生物に対する抗体の産
生によるPBOMP−1およびPBOMP−2タンパク
質および関連タンパク質の免疫潜在能の決定。さらに、
該方法は、(6)ワクチンの処方および(7)体液試料
におけるPBOMP−1およびPBOMP−2遺伝子ま
たは遺伝子産生物(および従ってH.インフルエンザ)
の検査のための診断的検定を含む。
【0011】5.1.PBOMP−1の単離および純化 H.インフルエンザbイアガン(Eagan)およびH.イン
フルエンザの他の菌株において、外膜タンパク質PBOMP-
1を外膜細胞壁複合体と結合する。PBOMP−1の純
化における必要段階は、外膜および細胞とかたく結合す
る外膜タンパク質を保持する結合の破壊である。これ
は、次の2段階、すなわち(1)H.インフルエンザの
物理的に破壊された細胞からPBOMP−1豊富不溶性
細胞膜フラクションを単離し、ついで(2)ヒトへの投
与に好適な洗浄剤の存在下加熱または洗浄剤の存在下ま
たは不存在化のいずれかにてリソチームで細胞壁フラク
ションを消化することにより細胞壁フラクションからP
BOMP−1を可溶化する段階からなる本発明の新規か
つ改良された方法により達成される。本発明の新規改良
方法は重要なエピトープを破壊し得、かつヒトへの投与
のためのワクチン用の好ましくない成分であるドデシル
硫酸ナトリウムおよび2−メルカプトエタノール等の変
質剤および還元剤の使用[マンソンら(Munson et al.,
1984,Infect.Immun.49:544−49)]を避
ける。
【0012】5.1.1 H.インフルエンザからのP
BOMP−1豊富不溶性細胞膜物質の単離 総細胞膜フラクションをこれに限定されないがフレンチ
プレス他均質化装置からの排除による音波振とう(soni
cation)および紛粋を含むH.インフルエンザの破壊に
伴う特異性沈降により得ることができる。さらに、総膜
フラクションを密度勾配沈降法またはトリトンX-100
(商標)またはN−ラウロイルサルコシン、ナトリウム
塩(サルコシル)等の一定の洗浄剤で内膜の特異的可溶
化により内外膜に分割することができる。外膜は、好ま
しくは、1%(w/v)サルコシル10mMヘペス(HEPE
S)NaOH,pH7.4溶液中の内膜の特異的可溶化により
調製される。PBOMP−1の豊富なサブフラクション
を他の細胞膜の特異的洗浄抽出により調製することがで
きる。この豊富化は、例えば、1%オクチルグルコシド
ノニルグルコシド、シィータージェント(Zwittergent)
3−14(商標)またはシィータージェント3−14
(商標)で(前述のごとくトリトンX100(商標)ま
たは、サルコシル抽出後に、残る)外膜−細胞壁複合体
を連続抽出しつづいて1%サルコシルでの不溶性物質の
抽出を行い、ついで遠心分離してPBOMP−1豊富不
溶性物質を単離することにより達成される。
【0013】5.1.2 PBOMP−1豊富不溶性細
胞膜物質の可溶化 外膜−細胞壁複合体からのPBOMP−1の可溶化は、
以下のアプローチ、すなわち(1)PBOMP−1を限
定されないがトリトンX−100(商標)、ツィーン8
0、CHAPS,CHAPSO,ドデシルマルトシド、
シィータージェント3−14(商標)およびシィーター
ジェント3−16(商標)を含む洗浄剤の1種またはい
くつかの洗浄剤のいずれかの組合せで1時間55〜60
℃でPBOM−1豊富フラクションの抽出により可溶化
することができる;(2)PBOM−1を洗浄剤の存在
または不在のいずれかの下、リソチームでPBOMP−
1豊富フラクションにおける細胞壁の破壊により可溶化
することができるということの1つまたはその組合せを
用いていくつかの異なる方で達成され得る。好ましい実
施態様によると洗浄剤は、デオキシコールエートおよび
ポリエトキシレートソルビタンモノオレエート(ツィー
ン80)から選ばれる。代わりに、PBOMP−1をこ
れに限定するものではないがトリトンX−100(商
標)、サルコシル、オクチルグルコシド、ノニルグルコ
シド、シィータージェント3−14(商標)またはシィ
ータージェント3−16(商標)等の洗浄剤の1種ある
いは組合せで全H.インフルエンザ細胞、外膜またはそ
のサブフラクションを抽出することによって単離するこ
とができる。この抽出を好適な緩衝系内にて55〜60
℃または室温で行うことができる。可溶化の後、さらに
PBOMP−1の純化を限定するものではないがイオン
交換、分子ふるい、疎水性または逆相クロマトグラフィ
ー、アフィーニティークロマトグラフィー、等電点クロ
マトグラフィー、等電点電気泳動および調製的電気泳動
等の当該技術分野に公知の標準方法により達成すること
ができる。
【0014】5.2.アミノ酸検定およびPBOMPペ
プチドの配列化によるPBOMP−1の特性づけ H.インフルエンザから得られたPBOMP−1をペプ
チドフラグメントの部分的アミノ酸配列化とともにアミ
ノ酸検定で特定づけすることができる。純化タンパク質
におけるアミノ酸の破壊および/または変性を最小化す
るために、トリプタミン含有メタンスルホン酸中のPB
OMP−1を加水分解することが好ましい[シンプソン
ら(Simpson etal.,1970,J.Biol.Clem.251:1
936−40)]。本発明の1つの実験的実施例におい
て、このようなアミノ酸検定を記載(第6.1.1節参
照)のとおり単離した新規ペプチドを特徴づけるために
PBOMP−1のトリプシンペプチドフラグメントのア
ミノ酸配列化と組み合せた。ヘモフィルス外膜タンパク
質のN末端をブロックすることを提案したエドマンケミ
ストリー(Edman Chemistery)によりPBOMP-1を配列す
る初期企みの間困難を経験した。ブラウン(Braun)(1
970,Eur.J. Biochem14:387−391)による
研究は、脂肪酸がエシェリキアコリのブラウンのリポタ
ンパク質のN末端システイン残基と結合することを示し
ている。パルミチル部位をN末端システインにアミノ結
合する。すなわち2つの付加的脂肪酸もまた、エシェリ
キアコリブラウンリポタンパク質におけるチオエーテル
結合を形成するグリセリル基をを介して同一システイン
残基に付着する(同上)。従って、H.インフルエンザ
から得られたPBOMP−1は、さらに、脂肪酸検定に
よっても特性づけされた。このような研究は、本発明の
外膜タンパク質およびN末端残基が脂肪酸残基を共有結
合していることを示した。本発明の1実験的実施例にお
いて、このような脂肪酸検定は、3つの主要脂肪酸すな
わちラウリン酸、パルミチン酸およびパルミチン酸誘導
体の存在を明らかにした。共有的に結合する脂肪酸部位
を有する本発明のアセチル化タンパク質およびペプチド
は、H.インフルエンザに対するワクチン処方に特別有
効であり得る。
【0015】5.3.PBOMP−1およびPBOMP
−2をコード化する遺伝子または遺伝子フラグメントの
分子クローニング 5.3.1 PBOMP−1および関連PBOMP類を
コード化する遺伝子の単離 分子量(MW)16,000ダルトンのOMPを全試験さ
れたH.インフルエンザ菌株(現在数百)においてドデ
シル硫酸ナトリウム電気泳動(SDS−PAGE)およ
びウエスタンブロット検定の両方で検定した。モノクロ
ーナル抗体データは、このタンパク質が非常に保護され
ることを示す[マーフィーら(Murphy et al.,198
6,Infect.Immun.54.774−49)]。従って、
いずれのH.インフルエンザ菌株もPBOMP遺伝子源
として提供する。多くのH.インフルエンザが検出可能
プラスミドまたは誘導可能前期染色体を含有しないので
PBOMP遺伝子は、おそらく染色体である。従って、
PBOMP類をコード化するDNA配列のクローニング
における第1段階は、H.インフルエンザ染色体DNA
からの該配列の単離である。以下、H.インフルエンザ
遺伝子をコード化するDNAを「Hi DNA」と呼びま
たPBOMP類をコード化するDNAを「PBOMP
DNA」と呼ぶ。
【0016】Hi DNAフラグメントを発生するため、
Hi DNAを種々の制限酵素を用いて特異部位で分裂す
ることができる。代わりに、DNAをフラグメント化す
るため低濃度のDNA アーゼIを用いることができあるい
はDNAを例えば音波振とうで物理的に分けることがで
きる。線状DNAをついで、これに限定されないがアガ
ロースおよびポリアクリルアミドゲル電気泳動、カラム
クロマトグラフィー(例えば分子ふるいまたはイオン交
換クロマトグラフィー)またはショ糖勾配の速度沈降等
の標準技術により寸法に従って分離する。いずれかの制
限酵素または制限酵素の組合せを用いて DNAがPB
OMP遺伝子産生物の免疫潜在能を破壊しない条件でP
BOMP含有Hi DNAフラグメントを発生する。例え
ば、タンパク質の抗原部位は約7〜14のアミノ酸から
なることができる。従ってPBOMPペプチドの寸法の
タンパク質は、分泌抗体部位を有することができ従って
多くの部分的PBOMPポリペプチド遺伝子配列は、抗
原部位に関してコードすることができる。その結果、多
くの制限酵素組合せは、好適なベクター内に挿入された
際、異なる抗原決定子からなるPBOMP特定アミノ酸
配列の産生を誘導することのできるDNAフラグメント
を発生するのに用いられる。ひとたびDNAフラグメン
トを発生すると、PBOMP遺伝子含有特定DNAフラ
グメントの同定を数多くの方法で達成することができ
る。PBOMP遺伝子含有DNA配列を合成オリゴヌク
レオチドプローブとのHiDNAフラグメントのハイブ
リダイゼーションにより同定することができる。余剰合
成オリゴヌクレオチドプローブは、PBOMPタンパク
質のペプチドフラグメントのアミノ酸配列に基づいて抗
生される。例えば、合成オリゴヌクレオチドプローブを
第5.1節に記載のH.インフルエンザから単離された
実質的に純粋な PBOMP−1タンパク質のアミノ酸
配列に基づいて合成される。これらの合成プローブを32
P−アデノシントリホスフェートで放射線標識すること
ができPBOMP特異遺伝子配列含有クローンに関する
Hi DNAライブラリーをスクリーンするのに用いるこ
とができる[アンダーソンら(Anderson et al.,198
3,Proc.Nat'l Acad.Sci.USA80:6838−42)
を参照のこと]。別にPBOMP遺伝子を「ショットガ
ン」アプローチでクローニングベクター内に挿入後同定
および単離することができる。当該技術分野に公知の数
多くのベクター−宿主系を用いることができる。ベクタ
ー系は、プラスミドまたは変性ウィルスのいずれかであ
り得る。好適なクローニングベクターとしては、これに
限定されないがラムダベクターシステムgtll,gt
WES.tBおよびカーロン(Charon)4等のウィルス
ベクター類および pBR322, pBR325, pAC
YC177, pACYC184, pUC8, pUC9,
pUC18, pUC19, pLG339, pR29
0, pKC37および pKC101等のプラスミドベク
ター類および他の同様の系がある。ベクター系は、用い
る宿主細胞と適合性でなければならない。組換え分子を
変換、トランスフェクションまたは接種を経て細胞内に
取り込むことができる。PBOMP遺伝子または遺伝子
フラグメント含有Hi DNAをクローニングベクター
内に挿入しかつ好適宿主細胞を転換するのに用いる際P
BOMP遺伝子または遺伝子フラグメントの多数のコピ
ーを発生することができる。これは、相補性末端を有す
るクローニングベクター内にHi DNAフラグメントを
結紮することによって達成される。しかしながら、相補
性制限部位が存在しない場合、DNA分子の終点を変性
する。このような変性として終点をブラントエンド結紮
できるので単線維DNA末端を消化するかあるいは単線
維DNA末端を満たすことによってブラントエンドを産
生することを含む。代って、いずれかの所望部位をDN
A末端上にヌクレオチド配列(リンカー)を結紮するこ
とによって産生することができる。これらの結紮リンカ
ーは、制限部位認定配列をコード化する特定の化学的合
成オリゴヌクレオチドから成ることができる。例えば、
マニエーティス(Maniatis)のDNA変性方法(Maniat
iset al.,1982,Molecular Cloning,Cold Spring
Harbor Laboratory, pp.107−114を参照のこ
と)によると、分割DNAを制限メチラーゼ(例えば、
M.Eco RI)で処置し、該酵素に関する制限部位をコード
化する合成 DNAリンカーに結紮する。DNAを末端
リンカーを分裂する(しかしながら変性内部制限部位を
分裂しない)制限エンドヌクレアーゼで処置し、好適な
ベクターアームに結紮する。別法において、分裂ベクタ
ーおよびPBONP DNAフラグメントをホモポリマ
ー性後尾づけ(tailing)で変性することができる。クロ
ーンPBOMP遺伝子の同定をベクターシステムにおけ
るHi の染色体遺伝子バンクを確立しこれに限定されな
いがPBOMP類に対するポリクローナルまたはモノク
ローナル抗体での特異反応等の本明細書に記載のいずれ
かの方法のよりPBOMP−1またはPBOMP−1関
連タンパク質に関する個々のクローンをスクリーニング
することによって達成することができる。
【0017】5.3.2 発現ベクター内へのPBOM
P遺伝子の挿入 PBOMP類またはそのタンパク質に関してコードする
ヌクレオチド配列を好適な発現ベクター、すなわち挿入
タンパク質コード配列の転写および翻訳に関する必須要
素を含有するベクター内に挿入する。種々の宿主−ベク
ター系をタンパク質コード化配列を発現するのに利用す
ることができる。主として、ベクター系は、使用宿主細
胞に適合性でなければならない。宿主−ベクター系とし
ては限定されないが次のものを含む。バクテリオファー
ジDNAで転換した細菌;プラスミドDNAまたはコス
ミドDNA;酵母ベクター含有酵母等の微生物;ウィル
ス(例えば、ワクシニアウィルスおよびアデノウィルス
等)で感染された哺乳類細胞系;およびウィルス(例え
ば、バキュロウィルス)で感染された昆虫細胞系があ
る。これらのベクターの発現要素は、その強さおよび特
異性で変化する。利用宿主−ベクターシステムにより、
数多くの好適な転写および翻訳要素のいずれか1つを用
いることができる。遺伝子(または遺伝子のタンパク
質)の効率的発現を得るために、プロモーターは発現ベ
クター内に存在しなければならない。RNAポリマラー
ゼは、通常プロモーターに結合し、遺伝子または遺伝子
および規制要素群(オペロンと呼ぶ)の転写を開始す
る。プロモーターは、その「強さ」すなわち転写を促進
する能力で変化する。クローン遺伝子を発現するため高
レベルの転写を得るため、従って、遺伝子の発現を得る
ための強力プロモーターを用いるのが望ましい。利用宿
主細胞系にもよるが、数多くの好適なプロモーターのい
ずれか1つを用いることができる。例えば、エシェリキ
アコリ、そのバクテリオファージまたはプラスミドにお
いてクローニングする際、 lacプロモーター、 trpプロ
モーター、 recAプロモーター、リボソームRNAプロ
モーター、コリファージのPR およびPL プロモーター
およびこれに限定されないが lacUV5, ompF, bl
a,lpp 等の他のプロモーター等のプロモーターを高レ
ベルの近接DNA区域の転写を導くのに用いることがで
きる。加えて、組換えDNAあるいは他の合成DNA技
術により産生したハイブリッド trp− lacUV5( ta
c)プロモーターまたは他のエシェリキアコリプロモー
ターを挿入遺伝子の転写を与えるのに用いることができ
る。特に誘導されない限りプロモーターの使用を禁止す
る細菌宿主菌株および発現ベクターを選択することがで
きる。一定のオペロンにおいて特定のインデューサーの
添加は、挿入DNAの効率的転写に必要である。すなわ
ち、例えば、 lacオペロンは、ラクトースまたはIPT
G(イソプロピルチオ−ベーター−D−ガラクトシド)
により誘導される。 trp, pro等の種々のオペロンは、
異なる制御下である。 trpオペロンは、トリプトファン
が生長倍地中不存在である際導かれ;またラムダのPL
プロモーターは、感温ラムダリプレサー、例えば、cI
857含有宿主細胞における温度の上昇により誘導され
る。この方法で95%以上のプロモーター誘導転写を未
誘導細胞において禁止し得る。従って遺伝子操作PBO
MPタンパク質またはそのペプチドの発現を制御するこ
とができる。これは、クローン遺伝子のタンパク質産生
物が宿主細胞に対して致命的または有害である場合、重
要である。このような場合、転移体は、プロモーターを
誘導しない条件下培養され、また細胞が生長培地におい
て好適密度に達した際、プロモーターをタンパク質の産
生に関して導くことができる。このようなプロモーター
/オペレータ系の1つは、言わゆる「 tac」または trp
− lacプロモーター/オペレータシステムである[ラッ
セルおよびベネット(Russel and Bennet,1982,
Gene20:231−234);デボアー(DeBoer),1
982年5月18日出願欧州特許願第 67,540
号]。このハイブリッドプロモーターは、 −35b.p.
(−35領域)の trpプロモーターおよび−10b.p.(−
10領域またはプリブナウボックス(Pribnow box))
の lacプロモーターを結合することにより構成される
(RNAポリマーラーゼ結合部位であるDNAの配
列。)トリプトファンプロモーターの強いプロモーター
特性の維持に加えて、 tacもまたlac レプレッサーで制
御する。真核生物宿主細胞におけるクローニングの際、
強化配列(例えば、72bpタンデン繰返しのSV40D
NAまたはレトロウィルス長末端繰り返しまたはLTR
等)を挿入して転写効率を増加することができる。強化
配列は、隣接遺伝子に関するその位置および方向に比較
的無関係な方法で転写効率を増加するらしい真核生物D
NA要素の一組である。すぐに遺伝子に5'を配置しな
ければならない古典的プロモーター要素(例えば、ポリ
マラーゼ結合部位およびゴールドバーグ−オネス(Gold
berg Hogness)「TATA」ボックス)とは違い、強化
配列は、真核生物遺伝子から上側、内部または下側から
作用する著しい能力を有しており、従って、挿入遺伝子
に関する強化配列の位置は、危険性が少ない。特定開始
シグナルもまた、真核生物細胞における効率的遺伝子転
写および翻訳に必要である。これらの転写および翻訳開
始シグナルは、遺伝子特異性メッセンジャーRNAおよ
び合成タンパク質の各々の量により測定された「強さ」
で変化する。プロモーターを含むDNA発現ベクターも
また種々の「強力な」転写および/または翻訳シグナル
のいずれの組合せを含む。例えば、エシェリキアコリに
おける効率的翻訳は、リボソーム結合部位を与えるため
開始コドン(ATG)にシャイン−ダルガルノ(Shine-
Dalgarno)(SD)配列約7〜9塩基5'を必要とす
る。従って、宿主細胞リボソームにより利用し得るいず
れかのSD−ATG 組合せを利用できる。このような組合
せとしてこれに限定されないがコリファージラムダの c
ro遺伝子またはN遺伝子からのまたはエシェリキアコリ
トリプトファンE,D,C,BまたはA遺伝子からのS
D−ATG組合せがある。付加的に、組換えDNA技術
または、合成ヌクレオチドの取り込みに関与する他の技
術により産生したいずれのSD−ATG組合せも用いる
ことができる。ベクター内へのDNAフラグメントの挿
入に関して先に記載のいずれの方法もベクター内の特異
部位内へのプロモーターまたは他のコントロール要素を
結紮するのに利用できる。従ってPBOMPタンパク質
またはペプチドに関してコードするH.インフルエンザ
遺伝子配列領域を含むH.インフルエンザ遺伝子配列を
組換えDNA分子が宿主細胞内に取り込まれた際に異質
遺伝子を宿主細胞で発現(すなわち転写または翻訳)で
きるためのベンタープロモーターおよびコントロール要
素に関して特異部位で制限ベクター内へ結紮することが
できる。組換えDNA分子を転換、導入またはトランス
フェクション(ベクター/宿主細胞系による)により好
適な宿主細胞(これに限定されないが細菌、ウィルス、
哺乳類細胞等を含む)に取り込むことができる。転移体
を pBR322における抗アンピシリン性または抗トラ
ンスシクリン性または真核生物宿主系におけるチミジン
キナーゼ活性等のベクターに通常存在する1種以上の好
適な遺伝子マーカーの発現に基づいて選択する。このよ
うなマーカー遺伝子の発現は組換えDNAが損われずか
つ複写することを示さなければならない。発現ベクター
は、マーカー機能を通常含むクローニングベクターから
誘導し得る。このようなクローニングベクターとしてこ
れに限定されないが以下のものがある。SV40および
アデノウィルス、ワクシニアウィルス、バキュロウィル
ス等の昆虫ウィルス、酵母ベクター,ラムダgt−WES
−ラムダB,カーロン(Charon)28,カーロン4A,
ラムダgt−1−ラムダ BC,ラムダgt−1−ラムダ
B,M13mp7,M13mp8,M13mp9等のバクテリ
オファージベクター、または pBR322, pAC10
5, pVA51, pACY 177, pKH47, pACY
C184, pUB110, pMB9, pBR325,C
olE1, pSC101, pBR313, pML21,R
SF2124,pCR1,RP4, pBR328等のプ
ラスミドDNAベクター等。接合を介してH.インフル
エンザとエシェリキアコリの間の耐薬剤因子の転移[ス
タイ(Study,1979,J.Bact.139:520−52
9)];およびエシェリキアコリにおけるヘモフィルス
染色体遺伝子の翻訳[マン(Mann, 1979,Plasmi
d 2:503−505)]およびクローニング[マンら
(Mann et al.,1980,Gene 3:97−112)]
は、少なくともいくつかの遺伝子が両生物において効率
的に発現し得ることを示し;また転写または翻訳コント
ロールの基礎メカニズムが同様であり得ることを示す。
本発明の実施例における特定の実施態様において、エシ
ェリキアコリプラスミド系を発現ベクターとして選択し
た。しかしながら本発明は、このようなエシェリキアコ
リ発現ベクターの使用に限定されるものではない。遺伝
子操作技術もまた、クローン遺伝子をさらに特性づけお
よび/または適合するのに使用し得た。例えば、PBO
MPタンパク質をコード化する遺伝子の変異誘発を導く
部位は、保護抗体応答の発生に応答性のタンパク質の部
位を同定するのに使用し得た。また、これは、例えば、
タンパク質の可溶性を高めより容易に純化するために保
護領域外領域におけるタンパク質を変性するのに用いる
ことができた。
【0018】5.3.3.発現遺伝子産生物の同定およ
び純化 異質遺伝子挿入物含有発現ベクターを以下の3つの一般
的アプローチで同定し得る。(1)異質挿入遺伝子と相
同性である配列からなるプローブを用いるDNA−DN
Aハイブリダイゼーション、(2)「マーカー」遺伝子
機能(例えば、耐抗生物質性、転換表現型、およびチミ
ジンキナーゼ活性等)の存在または不存在;および
(3)遺伝子産生物の物理的、免疫学的または機能的性
質に基づく挿入配列の発現。PBOMP遺伝子を発現す
る組換体を同定すると、遺伝子産生物を検定すべきであ
る。究極の目標がワクチン処方におけるこのような産生
物を発現するおよび/または診断的免疫検定における抗
原として遺伝子産生物または組換えウィルスを使用する
ことであるので免疫学的検定は、とりわけ重要である。
種々の抗血清、例えばこれに限定されないが後述の第
6.2節に記載の多価抗血清およびモノクローナル抗体
は、産生物の免疫反応性を検定するのに有効である。本
発明のタンパク質およびペプチドの同定は、 PBOMP関連
タンパク質またはペプチドがPBOMPまたはその類縁
体および誘導体に対して誘導される種々の抗体に免疫反
応性であることを必要とする。タンパク質またはペプチ
ドが遺伝子配列の部分である全PBOM遺伝子配列の発
現から生じようと融合タンパク質の産生のため結紮され
る2以上の遺伝子配列から生じようとタンパク質または
ペプチドは、免疫反応性であるべきである。この反応性
は、放射線免疫沈降、放射線競合、ELISAまたはイ
ムノブロット等の標準免疫学的技術で示し得る。H.イ
ンフルエンザ関連タンパク質を同定すると、クロマトグ
ラフィー(例えば、イオン交換、アフィーニティーおよ
びサイジングカラムクロマトグラフィー)、沈降および
溶解度差等の標準方法でまたはタンパク質の純化用の他
の標準技術で単離および純化し得る。別に、組換体によ
り産生した免疫反応性H.インフルエンザPBOMP関
連タンパク質をひとたび同定すると、免疫反応性タンパ
ク質のアミノ酸配列を組換体中に含有されるキメラ遺伝
子のヌクレオチド配列から推定できる。その結果、タン
パク質を当該技術分野に公知の標準化学方法で合成でき
る[例えばハンカピラーら(Hunkapiller et al.,19
84,Nature310:105−111)参照のこと]。
本発明の特定の実施態様において、組換DNA技術あ
るいは化学的合成法のいずれかにより産生した該ペプチ
ドとしてこれに限定されないが機能的に等しいアミノ酸
残基をわずかな変化を生じる配列内の残基に置き換えた
改良配列を含む第11図および/または第15図に実質
的に表わされた全または部分的アミノ酸配列がある。例
えば、配列内の1以上のアミノ酸を機能的に等しく作用
する同様の極性の別のアミノ酸で置き換える結果わずか
に変更する。配列内でのアミノ酸の置き換えは、アミノ
酸の属する類の他のメンバーから選択され得る。例え
ば、無極性(疎水性)アミノ酸として、グリシン、アラ
ニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フ
ェニルアラニン、トリプトファンおよびメチオニンがあ
る。極性天然アミノ酸としてセリン、トレオニン、シス
テイン、チロシン、アスパラギンおよびグルタミンがあ
る。陽性帯電(塩基性)アミノ酸としてアルギニン、リ
シンおよびヒスチジンがある。陰性帯電(酸性)アミノ
酸としてアスパラギン酸およびグルタミン酸がある。
【0019】5.4.PBOMP遺伝子のヌクレオチド
配列化 PBOMP遺伝子含有DNAのフラグメントをひとたび
同定したら、これらの遺伝子の実際のヌクレオチド配列
をDNAの配列検定により確認できる。塩基対の配列順
序をマクサムおよびギルバート(Maxam and Gilbert,1
980,Methods in Enzymology,65:49)の方法ま
たはデオキシ法[サンガーら(Sanger et al.,197
7,Proc. Nat'l Acad.Sci.USA74:5463)]の
いずれかの方法で決定できる。PBOMP遺伝子の実際
の開始および停止シグナルを読み取り枠のヌクレオチド
配列の検定により確認できる。[ローゼンバーグら(Ro
senberg et al., 1979,Ann.Rev.Gent.13:3
19)]。より多くの読み取り枠を特定DNAフラグメ
ントに見い出した際、実際の遺伝子の同一性をPBOM
Pのアミノ酸配列に遺伝子産生物の予想アミノ酸配列を
比較することにより確認できた。好適な読み取枠の配置
もまた遺伝子融合の使用により確認できる。
【0020】5.5.PBOMPの免疫潜在能の決定 b型ヘモフィルスインフルエンザのポリサッカライド、
すなわちPRPへの抗体での実験は、インビトロ検定に
おいて細菌を殺しかつ動物モデル系におけるHi bでの
免疫テストに対して保護する抗体の能力は、ヒト幼児に
おいて保護免疫応答を引き出す能力とほぼ相関すること
を示している。本発明のPBOMPタンパク質およびペ
プチドへの応答において引き出される抗BOMP抗体
は、Hi およびHi bの両方を殺しHi bでの免疫テス
トからの動物モデル系において保護する能力を示すため
同様のインビトロ検定システムおよび動物モデル系を用
いて試験し得る。これらのシステムからの結果は、保護
免疫応答を引き出しヒト幼児、小児および成人用ワクチ
ンとして利用するため各 PBOMPの潜在能と同様な相関を
示すべきである。H.インフルエンザに対するPRPお
よびリポポリサッカライド(LPS)の抗体の細菌活性
を予め用いられているインビトロ補体媒介細菌検定シス
テム[マッシャーら(Musher et al.,1972,J.Cli
n.Invest.51:31−38)]は、特定PBOMPペ
プチドまたはそのフラグメントに対して誘導される抗体
がb型H.インフルエンザおよび分類不能H.インフル
エンザに対する細菌活性を有するか否かを決定するのに
用いられた。これらの検定を広範囲の菌株を殺すかどう
かを決定するために比較的多数の両タイプ細菌の臨床単
離体に対して実施できる。このようなインビトロ細菌を
説明する実施例については後述の第7.1.節を参照のこ
と。さらに保護抗体応答を引き出すPBOMPの能力に
対するデータを幼年ラット髄膜炎モデル系の使用により
もたらすことができる[スミスら(Smith et al.,19
73, Infect.Immun.8:278−290)]。生後
6日前に対抗した幼年ラットは、好適服用量のH.イン
フルエンザb型を受けたものであり、ヒト幼児に見られ
るのと同様な菌血症および致命的髄膜炎を成長させる。
対抗菌株に対して細菌性である抗体を対抗前に幼年ラッ
トを受動的に免疫化するのに用いる場合、ついでこれら
を髄膜炎および死亡から保護する。b型ヘモフィルス用
最新ワクチンに対して誘導される抗体、PRPは、この
幼年ラットモデル系において保護的である。b型ヘモフ
ィルス髄膜炎に対する受動的保護をラビットポリクロー
ナル抗PBOMP抗体で幼年ラットを免疫化し、ひきつ
づきラットを致死量のH.インフルエンザb型で対抗す
ることによって示すことができた。本発明のタンパク質
およびペプチドにより引き出されたこのようなインビボ
保護抗体を説明する実施例に関しては、後述の第7.2
節を参照のこと。Hi に対して保護する特定PBOMP
への抗体の能力に対するデータをチンチラ(chinchill
a)中耳炎動物モデルシステムを用いて得ることができ
た。[バーレンカンプら(Barenkamp et al.,198
6,Infect Immun.52: 572−78)]。この動
物モデルにおいて、チンチラをHi で内耳管の接種によ
り対抗する。ヒトに見られるのと非常によく似た中耳炎
が発達する。Hi OMPで活性的またはHi OMPに対
して導かれた抗体で受動的にのいずれかで免疫化された
チンチラをHi での聴覚対抗に対して保護する(バーレ
ンカンプら前述)。この動物モデル系をHi に対して保
護するPBOMPへの抗体の能力を示すのに用いること
ができた。抗PBOM抗体が幼年動物モデルの使用によ
り抗PRP抗体に加えて付加的保護が可能であることを
示すことは、可能である。抗PBOMP1がもはやHi
bでの対抗に対して幼年ラットを保護することができな
い点まで稀釈し、同様の稀釈の抗PRP抗体と混合した
抗PBOMP1抗体は、付加的保護を示すことができ、
そしてそれ故に幼年ラットの死亡を防ぐことができる。
この付加的保護は、PRP またはそのフラグメントまたは
接合体とPBOMPまたはそのフラグメントから構成さ
れる可能混合ワクチンに有効である。
【0021】5.6.ワクチンの処方 ヒトまたは動物内に後述のワクチン処方を導入するため
に多くの方法を用いることができる。例えばこれに限定
されないが皮内、筋肉内、腹腔内、静脈内、皮下および
鼻腔内の投与の経路がある。
【0022】5.6.1 サブユニットワクチン処方 本発明の一つの目的は、H.インフルエンザ感染の髄膜
炎および他の疾病症状に対して保護するワクチン処方に
おける免疫原として用いられるPBOMP−1,PBO
MP−2および関連タンパク質およびペプチドを含む
H.インフルエンザの外膜タンパク質に関連するタンパ
ク質またはペプチドを提供することである。サブユニッ
トワクチンは、単に宿主を免疫化するのに必要な適切な
免疫原性物質からなる。免疫遺伝子学的処理免疫原、化
学合成免疫原および/または本明細書に記載のごとく単
離された確かな実質的に純粋なH.インフルエンザPB
OMからなる免疫原から処方され、保護免疫応答を引き
出すことのできるワクチンは、受領者の感染の危険がな
いので特に有効である。従ってPBOMP関連タンパク
質またはそのフラグメントを PBOMPを発現する組
換体から純化できる。このような組換としては、細菌転
移体、酵母転移体またはPBOMPエピトープを発現す
る組換体で感染された培養細胞がある(前述の第5.3
節および第5.4節を参照のこと)。他にPBOMP関
連タンパク質またはペプチドを化学的に合成できる。こ
のため、このようなタンパク質またはペプチドをその発
現を誘く遺伝子のヌクレオチド配列から推定できる(前
述の第5.4節を参照のこと)。さらに別の実施態様に
おいて、PBOMP関連タンパク質またはペプチドを
H.インフルエンザ培養液から実質的に純粋な形態で単
離できる(例えば、前述の第5.1節を参照のこと)。
免疫原が組換体から純化されようと化学的に合成されよ
うと、最終産生物を好適濃度に調節しいずれかの好適な
ワクチンアジュバンドで処方する。好適なアジュバンド
としては、これに限定されるものではないが、界面活性
剤、例えば、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミ
ン、オクタデシルアミノ酸エステル、リゾレシチン、ジ
メチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、N,N−
ジオクタデシル−N,N−ビス(2−ヒドロキシプロパ
ンジアミン)、メトキシヘキサデシルグリセロールおよ
びプルロニックポリオール;ポリアミン類(plyamines)
例えば、ピラン、デキストランスルフェート、ポリI
C、ポリアクリル酸、カーボポール;ペプチド類、例え
ばムラミルジペプチド、ジトチルグリシン、ツフトシン
(tuftsin);オイルエマルジョン;および鉱物ゲル例え
ばアルミニウムヒドロキシド、アルミニウムホスフェー
ト等がある。免疫原もまたワクチン処方に用いるためリ
ポソーム内に導入またはポリサッカライドおよび/また
は他のポリマーに接合することができる。本発明のこの
態様のさらに別の実施態様において、PBOMP関連タ
ンパク質またはペプチドは、ハプテン、すなわち同形の
抗体と特異的または選択的に反応するものに抗原性であ
るが免疫応答を引き出せないものに免疫原性でない分子
である。このような場合、ハプテンをキャリーヤーまた
は免疫原性分子に共有結合できる。すなわち、例えば、
タンパク質血清アルブミン等の巨大タンパク質は、免疫
原性をそれと結合するハプテンに与える。ハプテン−キ
ャリヤーをサブユニットワクチンとして使用するために
処方できる。
【0023】5.6.2 ウィルス性ワクチン処方 本発明の別の目的は、H.インフルエンザの髄膜炎また
は他の疾病症状に対して保護するのに用いられる生組換
ウィルス性ワクチンまたは不滑性組換ウィルス性ワクチ
ンのいずれかを提供することである。このため、組換え
ウィルスをPBOMP関連エピトープを発現するように
調合する(前述の第5.3節および第5.4節を参照の
こと)。組換ウィルスが免疫化されるが疾病を引き起こ
されない宿主に感染症である場合、宿主における増殖が
長期刺激を導き、従って、実質的に長期持続免疫性を与
えるので生ワクチンが好ましい。宿主内に導入した際感
染性組換えウィルスは、そのキメラ遺伝子からPBOM
P関連タンパク質またはペプチドフラグメントを発現で
きそしてそれによりH.インフルエンザ抗原に対する免
疫応答を引き出せる。このような免疫応答が連続H.イ
ンフルエンザ感染に対して保護的である場合には、生組
換ウィルス自身をH.インフルエンザ感染に対する抑制
ワクチンに用いることができる。このような組換えウィ
ルスの産生は、インビトロ(例えば、組繊培養細胞)と
インビボ(例えば、未処理宿主動物)系のいずれも含
む。例えば痘瘡ワクチンを調製し処方する従来の方法を
PBOMP関連タンパク質またはポリペプチドを発現す
る生組換えワクチンに適応できる。多価生ウィルスワク
チンをH.インフルエンザPBOMP のエピトープに加えて
疾症を引き起こす生物のエピトープを発現する単一また
はいくつかの感染性組換ウィルスから調合できる。例え
ば、ワクシニアウィルスをH.インフルエンザPBOM
Pのものに加えて他のエピトープに関するコード配列を
含むよう処理できる。このような組換ウィルス自身を多
価ワクチンにおける免疫原として使用できる。別に、各
々PBOMPの異なるエピトープおよび/または他の疾
病を起こす生物のエピトープに関してコード化する異な
る遺伝子を発現するワクシニアまたは他のウィルスの混
合物を多価ワクチンに処方できる。組換えウィルスが免
疫化される宿主に感染性があるか否かにかかわらず不活
性ワクチンを処方できる。不活性ワクチンは、その感染
性が通常は化学的処理(例えばホルムアルデヒド)によ
り破壊されているという意味では「死」である。理想的
には、ウィルスの感染性をウィルスの免疫原性をもたら
すタンパク質を影響することなく破壊する。不活性ワク
チンを調合するために、PBOMP関連タンパク質また
はペプチドを発現する多量の組換えウィルスを必要量の
適切抗原を与えるため培養液中生長させなければならな
い。異なるエピトープを発現する不活性化ワクチンの混
合物を「多価」ワクチンの処方に用いることができる。
明らかな例として、これらの「多価」不活性化ワクチン
は、互いに投与された生ワクチンの相互干渉による潜在
的困難のため生ワクチン処方より好ましい。いずれかの
場合において、不活性化組換えワクチンまたはウィルス
の混合物は、抗原に対する免疫学的応答を高めるため好
適なアジュバンドで処方されるべきである。好適なアジ
ュバンドとして、これに限定されるものではないが、界
面活性剤、例えばヘキサデシルアミン、オクタデシルア
ミノ酸エステル、オクタデシルアミン、リゾレチン、ジ
メチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、N,N−
ジオクタデシル−N',N−ビス(2−ヒドロキシエチ
ルプロパンジアミン)、メトキシヘキサドデシルグリセ
ロールおよびプルロニックポリオール;ポリアミン類、
例えば、ピラン、デキストランスルフェート、ポリI
C、ポリアクリル酸、カーボポール;ペプチド類、例え
ばムラミルジペプチド、ジメチルグリシン、ツフトシ
ン;オイルエマルジョン;および鉱物ゲル、例えばアル
ミニウムヒドロキシド、アルミニウムホスフェート等が
ある。
【0024】5.6.3 受動免疫および抗イデオタイ
プ抗体 ウィルスまたはサブユニットワクチンで能動的に免疫化
するのに代えて、H.インフルエンザのエピトープに対
する予備形成抗体の投与により宿主に対する短期間保護
を与えることも可能である。従って、ワクチン処方を受
動免疫治療に用いる抗体を産生するために用いることが
できる。ヒト免疫グロブリンは、異質免疫グロブリンが
その異質免疫性成分に対する免疫応答を拒絶するのでヒ
ト医薬に好ましい。このような受動免疫化は、特別の危
険にさらされる免疫化されない個体、例えば細菌性髄膜
炎患者との接触にさらされる若年幼児の速やかな保護の
ための緊急の理由において用いられる。他に、これらの
抗体をH.インフルエンザPBOMPエピトープに対す
る免疫応答を刺激する抗体として交替で使用し得る抗イ
デオタイプ抗体の保護に使用し得る。
【0025】5.7.診断的検定 本発明のさらに別の目的は、H.インフルエンザ感染を
推測される個体の種々の体液においてPBOMP抗原
(および従って、H.インフルエンザ)の検査に対する
診断的検定に用いる指薬を提供することである。
【0026】5.7.1 免疫検定 この実施態様の1つの態様において、本発明の PBOMP関
連タンパク質およびペプチドを種々の患者組繊およびこ
れに限定されるものではないが血液、脊髄液および痰等
を含む体液におけるH.インフルエンザの検査用免疫検
定における抗原として使用できる。本発明の抗原は、当
該技術分野に公知のいずれの免疫検定、すなわちこれに
限定されるものではないがラジオイムノアッセイ、EL
ISA検定、“サンドイッチ”検定沈降反応、ゲル拡散
沈降反応、免疫拡散検定、凝集検定、蛍光イムノアッセ
イ、プロテインAイムノアッセイおよび免疫電気泳動検
定が少ないが挙げられる、に使用できる。
【0027】5.7.2 核酸ハイブリダイゼーション
検定 この実施態様の別の態様において、本発明のPBOMP
関連タンパク質およびペプチドをコード化する遺伝子の
新規ヌクレオチド配列を種々の患者組織およびこれに限
定されるものではないが血液、脊髄液、および痰等を含
む体液におけるH.インフルエンザの検査用核酸ハイブ
リダイゼーションにおけるプローブとして使用できる。
本発明のヌクレオチド配列をこれに限定されるものでは
ないがサザンブロット[サザン(Southern,1975,
J.Mol.Biol.98:508)];ノーザンブロット[ト
ーマスら(Thomas et al.,1980,Proc. Nat'l Aca
d.Sci.USA 77:5201−05)];およびコロニ
ーブロット[グルンステインら(Grunstein et al.,1
975,Proc. Nat'l Acad.Sci.USA72:3961−
65)]等を含む当該技術分野において公知のいずれの
核酸ハイブリダイゼーション検定にも使用できる。以下
の一連の実施例は、説明の目的で記載したものであり本
発明の範囲の限定するためではない。
【0028】
【実施例】 6.ネィティブおよび組換DNA−誘導PBOMPの単
離および特徴 6.1.PBOMP−1の単離・精製および分析 一連の実験において、他の細胞壁成分が実質的にない
PBOMP−1は、次のようにH.インフルエンザ(H.
influenzae)から得られた。H.インフルエンザイー
ガン(H.influenzae Eagan)は、一夜、10μg/mlの
ヘミンおよび1μg/mlNAD (BHI−XV)を含
む脳心輸液媒地かまたは mMIC(ヘリオット等の修
正、Herriot et al.,1970,J. Bacteriol.10
1:513−16)媒地で育てた。4℃において10,
000xgで15分間遠心分離した後、上澄液をローカル
(Rocal)IITM消毒薬中に棄てた。沈降物(ペレット)
は、重量を測定し、細胞の湿式重量の約5倍量に等しい
バッファーを有する10mMヘペス−NaOH(pH7.4)、
1mMEDTAに懸濁した。その後、細胞懸濁液をブラン
ソンモデル350ソニケーターセルディスラプター(Bra
nsonSonic Power,コネティカット州 ダンバリー)で6
0%出力のパルス設定で氷浴中100mlアリコートで5
分間音波破砕した。音波破砕後、粉砕した細胞懸濁液を
4℃で5分間かけて10,000xgで遠心分離にかけて
未破砕細胞を除いた。その後、沈降未破砕細胞を計量
し、前記の如く未破砕細胞の湿式重量の約5倍に等しい
10mMのヘペス− NaOH(pH7.4)1mMEDTA
中で再び音波破砕した。全メンブランフラクションは、
最終0.5M NaClを得るように十分なNaClの添
加および約1時間の破砕細胞物質の 100,000xgの超遠心
分離後、沈降物として得た。その後外部メンブラン細胞
壁複合体は、全メンブランフラクションの10mMヘペス
NaOH,pH7.4,中の1%サルコシル(sarcosyl)
で再抽出による、全メンブランフラクションから内部メ
ンブラン成分を除去して得た。外部メンブラン細胞壁フ
ラクション含有不溶性残留物は、350,000xg で30分間
遠心分離にかけて単離し、50mMトリスpH8.0,5mM
EDTAに懸濁させて4℃で一夜貯蔵した。PBOMP
−1細胞壁複合体は、外部メンブランフラクション中の
他のタンパク質の残りのものから、オクチルグルコシド
で外部メンブラン細胞壁フラクションを逐次抽出し(2
度)、その後サルコシル(2度)によって抽出して得
た。両洗浄剤は、50mMトリス中の1%(w/v)5mM EDT
A pH8.0で使用した。抽出は、室温(20℃)で30
分間、それぞれ行なった。その後、混合物を 100,000xg
で1時間かけて遠心分離した。オクチルグルコシドおよ
びサルコシルの抽出後、残留する不溶性沈降物質は、P
BOMP−1細胞壁複合体である。PBOMP−1は、
二法によって可溶化した。すなわち(1)種々の洗浄剤
のなかの1種の存在下で1時間かけて60℃に加熱する
方法または(2)洗浄剤の存在化または不存在下で37
℃で1時間リゾチーム消化により細胞壁を破壊する方法
である。(1)かまたは(2)の後、可溶性 PBOM
P−1を不溶性物質から15℃で1時間かけて 100,00
0 xgで遠心分離にかけて分離した。(1)かまたは
(2)のいずれの方法においても、可溶化の臨界的に特
別な洗浄剤は選択されなかった。事実、今日迄に試験し
た洗浄剤の全ては(デオキシコール酸塩、トリトンX-1
00TM、トウーン−80、チャプス(CHAPS)、チ
ャプソー(CHAPSO)、ドデシルマルトサイド、ト
ウィッテルジェント3−14TMおよびトウィッテルジェ
ント3-16TMを含む)、リゾチーム誘導可溶化と同様に
加熱依存可溶化に効果的である。加えて、オクチルグル
コシドは、リゾチーム誘導可溶化にきわめて有効であ
り、1%(w/v)最終濃度で定型的に使用されていた。4
0gの湿式重量の細胞から、8mgの実質的に他の細胞壁
成分のないPBOMP−1を単離することが典型的に可
能であった。この実質的に純粋なPBOMP−1製剤
は、SDS PAGEシステムで分析してこのタンパク
質の減少変成形態の相対分子量を決定し、そしてその純
度を評価した(第1図)。SDS−PAGE分析のた
め、5×濃縮サンプルバッファーで0.1M TrisHC
l,pH7.0,25mMジチオスレイトールおよび2%S
DSに調節し、そして100℃で5分間加熱してサンプ
ルを調製した。電気泳動法前に、サンプルの全てを調節
して6%(w/v)ショ糖および 0.001%ブロモフェノール
ブルーにした。大部分の定型分析は、バイオ−ラド ミ
ニプロテアンゲルシステム(カリフォルニア州 レッド
モンド)を使用して行なった。ゲルは、1.5mm厚であ
り、アクリルアミドは、2倍比の30:0.8まで有す
る15%アクリルアミド、0.375MトリスHCl (pH
8.8)および0.1%SDSを含んでいた。積み重ね
たゲルは、ゲル当りアクリルアミドの同じ比率、2倍、
まで有する4.8%アクリルアミド、125mMトリスHC
l (pH7.0)および0.1%SDSを含んでいた。電
気泳動後、ゲルを少なくとも1時間、エタノール:酢
酸:水(5:1:5)中で0.125%クマーシーブル
ーで染色し、その後青色染料なしで同一溶媒系で脱染色
した。オボアルブミン43,000;α−キモトリプシ
ノーゲン、25,700;β−ラクトグロブリン、1
8,400;リゾチーム、14,300;ボビントリプ
シンインヒビター、6,200;インスリン(AとB
鎖)、2,300および3,400(BRL,Bethesd
a,MD)を含む前染色低分子重量基準物質を用いてP
BOMP−1の相対分子量の測定を補助した。さらに、
PBOMP−1の精製は、イオン交換クロマトグラフィ
ーモレキュラーシーブ、疎水性または逆相クロマトグラ
フィー、クロマトフォーカシング、ゲル電気泳動等の標
準的な方法で達成し得る。
【0029】6.1.1 PBOMP−1のアミノ酸組
成および配列の特徴 アミノ酸分析は、シンプソン等の方法によって行なった
(Simpson et al.,1976,J.Biol.Clem.251:19
36−1940)。加水分解は、100℃で33時間厚い
壁で被覆されたガラス試験管中で、真空下0.1mlの
4Nメタンスルホン酸中において0.5〜1mgのタンパ
ク質を加熱して行なった。各アミノ酸量は、既知量の基
準アミノ酸を使用して得られた面積を有する各種のピー
クのもとで、面積の比較によって得られる。得られた結
果を第1表に示す。
【0030】
【表1】 (第1表) ──────────────────── PBOMP−1a のアミノ酸組成 ──────────────────── アミノ酸残基 数 ──────────────────── アスパラギン酸 15 (Asp+Asn) トレオニン 6 セリン 7 グルタミン酸 12 (Glu+Gln) プロリン 3 グリシン 18 アラニン 19 システイン 1 バリン 10 メチオニン 0 イソロイシン 4 ロイシン 11 チロシン 13 フェニルアラニン 4 リシン(Lysine) 8 ヒスチジン 2 アルギニン 7 トリプトファン 0 ────────────────────a PBOMP−1の見掛け分子量は、15.057ダルトンで
あった。アミノ酸残基の全数は、140 であった。エドマ
ン化学を使用するPBOMP−1の配列化の最初の試み
は、遮断N−末端残基のために満足な結果を与えなかっ
た。部分アミノ酸配列情報を得るために、16000ダ
ルトン分子量のPBOMPをタンパク分解性酵素で酵素
的に消化して配列分析し安いペプチドフラグメントを得
ることが必要になっている。トリプシンを使用して27
℃で1時間かけて得られる16000ダルトンのPBO
MP−1のタンパク分解性消化品は、C18カラムを用
いる逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPL
C)で分離した。多数の疎水性ペプチドピーク(T9)
は、単離し、その後アミノ酸配列化開始前にポリブレン
(polybrene)被覆グラスファイバー紙上に固定した。T
9ペプチドは、エドマン分解法により配列化した( Edm
an et al.,1967, Eur. J. Biochem.1:80−9
1)。配列化器からの各サイクルは、アニリノチアゾリ
ンフェニルチオヒダントイン(PTH)アミノ酸を生成
した。分析は、液体クロマトグラフィーシステムの逆相
C18HPLCカートリッジカラムで行なった。PT
Hは、ソディウムアセテート−アセトニトリルグラジェ
ントを用いて室温で溶出し、そして可変UV波長検出器
を用いて270ナノメーターで検出した。T9ペプチド
の配列分析の結果は次のようである。Tyr−Asn−Thr
−Val−Tyr−Phe−Gly−Phe−Asp−Lys−Tyr−
Asp−Ile−Thr−Gly−Phe−Tyr−Val−Thr−I
le−Asp−Ala−Asp−Ala−Ala− Tyr−Leu−A
sn−Ala−Thr−Pro−Ala−Ala8の芳香族アミノ酸
(5Tyr,3phe)および5の脂肪族側鎖アミノ酸(1L
eu,2Val,2Ile)を含むT9ペプチドは、極めて疎
水性である。このペプチドのチロシン含量は高いが、P
BOMP−1の全アミノ酸組成に対して一定である(第
1表)。加えて、PBOMP−1が、13のチロシンを
含むがメチオニンまたはトリプトファンを含まないこと
は一般的である。
【0031】6.1.2 脂肪酸分析によるPBOMP
−1の特徴 第6.1.1節に示すように、エドマン分解法による
PBOMP−1の配列化の最初の試みは、遮断N−末端
残基のために満足すべき結果を生じなかった。精製H.
インフルエンザ(H.influenzae)PBOMP−1の脂
肪酸分析は、共有結合性結合脂肪族アシル基がPBOM
P−1ペプチド上で同定できるか否かを調査するために
行なった。 脂肪酸分析に先立ち、前記第6.1節の記
載のように、単離PBOMP−1タンパク質を有機溶媒
混合物、例えばクロロホルム:メタノール(2:1)お
よびデオキシコール酸塩洗浄剤で充分に抽出していかな
る微量不純物の内因性脂質,ホスホリピト等を除いた。
裸のタンパク質は、アセトン沈降法かまたは充分な透析
で得て、凍結乾燥法で乾燥した。既知量のノナデカン酸
を内部標準物質として乾燥精製PBOMP−1(1〜3
mg)に加え、その混合物を窒素雰囲気下110℃で4時
間かけて 200μlの4NHClで加水分解した。かかる
酸加水分解は、アミドまたはエステル結合脂肪酸を放出
する。加水分解物質は、水で2mlに希釈し、同容量のヘ
キサンで3回抽出した。結合したヘキサン相を同容量の
食塩水で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。脂肪
酸は、パーキンエレマー モデル8500ガスクロマト
グラフに注入する前に、ジアゾメタン(Schlenk,196
0, Anal, Chem, 32:1412−1414)で対応す
るメチルエステルに変化させた。脂肪酸メチルエステル
の分離は、SPB−1溶融シリカキャピラリーカラム
(Supelco 会社製,ペンシルバニア州ベルフォンテ)で
行なった。得られたピークは、既知標準物質と比較して
同定した。得られた結果を第16図に示す。第16図に
示すように、3種類の主要な脂肪酸、即ち、ラウリン酸
(C12),パルミチン酸(16)およびまだ明確に同
定されるパルミチン酸誘導体(C16')は、 PBO
MP−1と結合している。C16'は、恐らく16個の
炭素数を有する分岐脂肪酸である。
【0032】6.2. 抗−PBOMP−1抗体の調製 6.2.1 ポリクローナル抗−PBOMP−1抗血清
の調製 実質的に純粋なPBOMP−1は、イムノゲンとして抗
−PBOMP−1抗体の調製に使用した。部分的に純粋
なPBOMP−1の豊富なフラクションは、第6.1節
で記載したように調製し、10℃において35mAの一定
電流のもとで15%SDS−PAGEゲルで電気泳動し
た。タンパク質バンドを第6.1.1節で記載したよう
に固定し染色した。PBOMP−1バンドは、ゲルから
切除し、平衡になるまでリン酸塩バッファード食塩水
(PBS)(20mMリン酸ナトリウム,150mMNaC
l,pH7.4)で透析した。PBOMP−1含有アクリ
ルアミドゲルフラグメントをPBS中で25ゲージニー
ドルで切りきざんだ。そのフラグメントをニュージーラ
ンド ホワイトラビットの多部位に筋肉注射した。各々
のラビットは、全量で約20μgのPBOMP−1を受
けた。ラビットは、最初の免疫化の後に、2週間および
3週間に再免疫化した。最終免疫化後1週間で動物の血
を流し、その血清を回収した。動物にアクリルアミド中
20μgのPBOMP−1を2ケ月毎に投与して抗−P
BOMP−1抗体の高力価を維持した。またPBOMP
−1は、第5.1節で記載したように単離したものであ
り、不完全フロイントアジュバント(Freund's adjuvan
t) と混合して乳化した。ラビットにフロイントアジュ
バント中の約20μgのPBOMP−1を筋肉注射し
た。動物は、最初の免疫化後2週間および3週間に再免
疫化し、最終免疫化の1週間に採血した。
【0033】6.2.2 抗−PBOMP−1モノクロ
−ナル抗体の産生 PBOMP−1に対する抗体を排泄するハイブリドーマ
細胞系は、マウス骨髄腫細胞系,X63,Ag8,6543
とH.インフルエンザに対して免疫化したC57/B1
マウスから得た脾蔵細胞系との融合によって、次のよう
にして得た。即ち、雌C57/B1マウスに1×106
H.インフルエンザ菌株S2細胞を、2ケ月間に4回、
腹腔内注射した。3ケ月後、そのマウスは、第6.2.
1節に記載したように、SDS−PAGEバンドから単
離した実質的に純粋なPBOMP−1で免疫化した。1
ケ月後、そのマウスは、S2から全外部メンブランの静
脈注射を受けた。細胞融合は、静脈注射後第4日に、当
業者に一般的な標準的な方法で行なった[ゲフター等
(Gefter et al.,1977,Somat, Cell. Gemet 3:
231−36)を参照のこと]。 ハイブリドーマ細胞
培養上澄液は、抗体としてH.インフルエンザ外部メン
ブランタンパク質を使用する、標準的なエリサ(ELI
SA)でスクリ―ニングした。検定は、4℃で一夜OM
P被覆した96ウエルポリスチレンプレートで行なっ
た。プレートは、40mMTris (pH8.0)、150mMNa
Cl、5%ノンファットドライミルク(nonfat dry mil
k )BLOTTO)(第6.4.4節参照のこと)でブ
ロックし、そしてPBS/0.1%トウィーン20で洗
浄した。PBS/トウィーン20で1:10に希釈した
培養上澄液を加え、25°において60分間インキュベ
ートし、そして前述のように洗浄した。結合抗体は、ア
ルカリ性ホスファターゼ−ゴートF(ab')2 抗−マ
ウス(IgG, IgM)およびアルカリ性ホスファタ
ーゼ基質で検出した。その後、正の上澄液は、精製PB
OMP−1,E.コリーOMP'SおよびS2リポポリ
サッカリド(LPS)を有する、ドットブロット分析で
スクリーニングした。所定のハイブリドーマを制限希釈
法(McKearn ,1980,in Monoclonal Antibodies,
Kennett, McKearn andBechtol,eds., Plenum Press,
p374)で再クローン化し、Hi b OMP'Sを有
するウエスターンブロット法でスクリーニングした。選
択ハイブリドーマは、標準的な方法で、腹水として成長
させるためにBalb /cマウスに注射した(Brodeur et
al., 1984,J. Immunol. Meth, 71:265−
72)。
【0034】6.3.抗−PBOMP−1抗体とE.コリ
ーとの反応性 抗−PBOMP−1抗血清の反応性に関するウエスター
ンブロット分析法は、後述の6.4.4節に記載のよう
に行なった。2−メルカプトエタノール含有試料製剤バ
ッファー中に溶解した10μlのにわか細菌培養を15
% SDS−PAGEゲルの各レーンに塗布した。電気泳動
およびニトロセルロースへの転換後、そのブロットをラ
ビットポリクローナル抗PBOMP−1の1:250希
釈液でプローブした。ヤギ抗−ラビットIgG(Kirkeg
aard & Perry Laboratories,ラリーランド州 ゲイ
セルバーグ)と接合したセイヨウワサビ ペルオキシダ
ーゼとのインキュベーションは、抗−PBOMP−1抗
血清がヘモフィルス属(Haemophilus)中のPBOMP−
1とE.コリー中の18000ダルトンタンパク質を分
別することを示す(第2A図)。E.コリーの1800
0ダルトンタンパク質と交差反応するPBOMP−1の
エピトープを確認するために、PBOMP−1に対して
作られたモノクローナル抗体は、E.コリータンパク質
に対する反応性用にスクリーニングした。スクリーニン
グされた大部分のモノクローナル抗体がE.コリーと反
応しなかったけれども、あるクラスのモノクローナル抗
体は、モノクローナルG1−1で例証されるように、ヘ
モフィルス属のPBOMP−1およびE.コリー中の1
8000ダルトンタンパク質と強く反応した(第2B
図)。このことは、PBOMP−1に存在する少なくと
も1つのエピトープがE.コリータンパク質のエピトー
プと交差反応することを示す。このことは、H.インフ
ルエンザPBOMP−1に対する抗血清があるE.コリ
ーに対する感染を保護するだろうということを示す。
【0035】6.4.組換え型プラスミドの調製に使用
される一般的な手段 6.4.1 制限酵素消化用条件 制限エンドヌクレアーゼは、BRL(メリーランド州
ベセスダ),IBI(コネチィカット州 ニューヘブ
ン),ニユーイングランド バイオラブス(マサチュー
セッツ州 ベバーリー)またはUSバイオケミカルコー
ポレーション(オハイオ州 クレーブランド)から購入
した。制限酵素消化は、DNAを適切な制限バッファー
に懸濁させ、制限エンドヌクレアーゼを加え、適切な時
間インキュベートして完全消化を行なうように実施し
た。1単位の酵素は、20μlの全反応混合物において
1時間かけて 1.0μgのファージラムダDMAを完
全に消化するために必要な量と規定される。各種酵素と
ともに使用されるバッファー類は、下記に示される。即
ち、10mMTris(pH8.0),10mMMgCl2 および
10mMジチオスレイトール(DTT)から成るClaI,
HpaI,HpaII,およびKpnI消化用に使用される低塩バ
ッファー。50mMTris(pH8.0),10mMMgC
2 ,50mM NaClおよび10mMDTTから成るA
luI,AvaI, EcoRII,EcoRV,HaeII,HaeIII
,HincIII ,Hind III ,PstI,Sau3AI,Sph
I,SatI,SstII,TagI,およびXhoI消化用として使
用される中塩バッファー。 50mMTris(pH8.0),
10mMMgCl2 ,150mMNaClおよび10mMDT
Tから成るBamHI,EcoRI,PvuI,SalIおよびXba
I消化用として使用される高塩バッファー。SmaI消化用
に使用したバッファーは、10mMトリス(pH8.0),
20mMKCl,10mMMgCl2 および10mMDTTか
ら成っていた。制限消化の全ては、60℃で行なったT
agIを除き、37℃で行なった。
【0036】6.4.2 DNAフラグメントのGEL
精製 制限酵素消化後、種々のサイズのDNAフラグメント
は、分離し、50mMトリス−アセテート1mMEDTAバ
ッファーpH7.8を使用する低融点温度アガロース(F
MCLGTアガロース)中で、10ボルト/cmの条件で
ゲル電気泳動して精製した。アガロース濃度は、回収す
べきフラグメントの大きさによって0.8%〜1.5%
で変化した。DNAバンドは、エチジウムブロマイド螢
光で視認化でき、ゲルを切断した。DNAは、65℃で
アガロースを溶融し、4容積の65M NaCl,10M
Tris(pH8.0),1mMEDTAを加えて混合物の最終
濃度を0.5M NaClとし、0.5mM NaCl,
10mMTris pH8.0,1mMEDTA(ローディングバ
ッファー)で平衡にしたNACSカラム(BRL ,メリー
ランド州 ベセスダ)上にDNAを負荷し、そのカラム
を3〜5容積の負荷バッファーで洗浄し、そして2〜3
容積の2M NaCl,10mMTris pH8.0,1mMED
TAで溶出させて回収した。DNA溶出物を二度蒸留H
2 Oで1:1に希釈し、3容積のエタノールで沈降させ
た。沈降物は、70%エタノールで洗浄し、真空乾燥
し、1mMEDTA含有10mMTris −HClバッファー
(TEバッファー)に再懸濁させた。
【0037】6.4.3 DNA連結 連結の全ては、T4DNAリガーゼを用いて行なった。
T4DNAリガーゼは、BRL(メリーランド州 ベ
ゼスタ),ユナイテッドステーツバイオケミカルス(オ
ハイオ州 クレーブランド)またはベーリンガー(イン
ジアナ州 インジアナポリス)から購入した。1単位
(U)の T4DNAリガーゼは、5'−DNAテルミ
ニ(termini)濃度が0.12μM (300μg/ml)に
おいて、20μl 容積リガードバッファー中16℃で30
分間かけてバクテリオファージラムダDNAのHind II
I フラグメントの50%連結を形成するために必要な量
と規定される。DNA連結は、50mMTris (pH7.
5),10mMMgCl2 ,10mM DTT,1mMアデノ
シントリフォスフェートからなるリガーゼバッファー中
で行なった。一般に、20〜30μg/mlのDNA濃
度およびベクターの挿入物に対するモル比1:1であっ
た。T4DNAリガーゼは、20μl反応容積当り1U
の比率で加えた。インキュベーションは、18〜 24
時間行なった。結合端連結温度は、15℃,ブラント
(blunt)端連結温度は22℃であった。もし充分な物質
が利用できるならば、アガロースゲル電気泳動によるあ
る部分の反応混合物を分析して連結を調べられる。
【0038】6.4.4 タンパク質免疫ブロット分析
(ウエスターンブロット) タンパク質は、独特な適用法に依存するが、種々の方法
による免疫ブロット分析用にニトロセルロースシートに
固定する。ファージプラークは、徐々に無菌8.1cm直
径ニトロセルロース盤を配置することによって、アガー
プレートから10cm直径のファージ力価プレートの表面
に移した。そのシートを完全に湿らせ、無菌針でフィル
ターを介してパンチングして位置を記し、そしてそのフ
ィルターを2分後に持ち上げた。コロニーブロットは、
細菌コロニーをニトロセルロースシートに移し、そのシ
ート(コロニー面)を栄養素アガー上に4〜6時間載置
することによってそのコロニーを生長させ、そのシート
をクロロホルム蒸気に30分間さらしてコロニーを溶解
させることによって行なった。タンパク質ゲル移動は、
分析すべきタンパク質混合物含有SDS− PAGEゲ
ルをニトロセルロースシート上に載置し、ホエファート
ランスホー(Hoeffer Transphor)装置で0.5A,14
時間の条件で25mMTris 0.38M グリセリンpH
8.8バッファー中で水平電気泳動法を応用して行なっ
た。 タンパク質移動が完全になるや否や、フィルター
は、コロニーブロットを除いて、すべての場合に37℃
で1時間かけて50mMTris(pH8.0),150mMNa
Cl,5%ノンファットドライミルク(BLOTTO)に浸し
た。コロニーブロットが実施されると、そのフィルター
は、1mg/mlリゾチーム含有BLOTTOに4℃で1
晩浸して細胞デブリス(debris)を消化した。その後、
該フィルターは、37℃で3時間かけてBLOTTO中
で適切な希釈度(試行錯誤によって決定する)において
第1抗体プローブで吸収し、BLOTTOで15分間か
けて3回洗浄し、37℃で1時間かけてBLOTTO中
1:500の希釈度でセイヨウワサビ ペルオキシター
ゼ接合第2抗体で吸収し、そしてBLOTTOで3回、
15分間かけて洗浄した。フィルターは、50mMTris
(pH7.0),150mMNaCl,0.1%ハイドロジエ
ンパーオキシダーゼ中に置き、そしてメタノール中の
0.06%4−クロロ−1−ナフトール(シグマケミカ
ルコーポレーション,ミズーリー州 セントルイス)を
加えた。もし青色が20分間以内に展開しないならば、
その反応は負であると考えられた。その反応は、そのフ
ィルターを蒸溜水に移し、そして乾燥をブロット(blo
t)して止めた。
【0039】6.4.5 遺伝子融合 PBOMPタンパク質またはそのペプチドをコード化す
る遺伝子または遺伝子と他の遺伝子、例えばアルカリ性
ホスファターゼ(PhoA)をコード化する遺伝子、との
融合は、マノイルおよびベックウイズによって記載され
たように行なった(Manoil and Beckwith ,1985,
Proc,Nat'l Acad.Sci. USA 82:8129−8
133)。組換えプラスミドは、天然PhoAを欠き、F
−プライム プラスミド上にTn 5の左末端繰り返し中
に挿入したアルカリ性アスファターゼ遺伝子、即ちプロ
モーターとメンブラントランスポート信号配列の両者を
含まない、を含むトランスポゾンTn 5の誘導体(Tn
PhoA)を運搬するE.コリー菌株中に導入した。それ
故、活性アルカリ性フォスファターゼ酵素の産生には、
Tn PhoAの転移を必要とするので、PhoA遺伝子はフ
レーム中で融合してメンブラン転移信号ペプチド含有活
性転写遺伝子中に入るかかる転移は、40μg/mlの
5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルホスフェート
(XP,シグマケミカルコーポレーション,ミズーリー
州 セントルイス)の存在下に細胞を平板培養すること
により検出した。この染料の存在下において、活性アル
カリ性ホスファターゼ酵素を産生するコロニーは、濃青
色となり、一方活性アルカリ性ホスファターゼを欠くコ
ロニーは白くなる。
【0040】6.4.6 DNAフィルターハイブリダ
イゼーション分析(サザンブロット) DNAフィルターハイブリダイゼーション分析は、サザ
ンの方法に従って行なった(Southern,1975,J. M
olBiol.98:508)。フィルターハイブリダイゼー
ションにより分析すべきDNAは、適切な制限エンドヌ
クレアーゼで消化し、90mMTris −ボレート,8mME
DTAバッファーを使用する0.8%アガロース(Seake
m Portland,ME)中10ボルト/cmでアガロースゲル
電気泳動法で分離した。ゲル中のDNAは、そのゲルを
1.5M NaCl/0.5M NaOH中に1時間浸し、
そして1.5M NaCl/1.0M Tris −HClに
1時間浸して中和することによって変性した。変性DN
Aは、ブロッティングにより、ニトロセルロースフィル
ター紙に移した。DNAの転移後、フィルターは6×S
SC(175.5gNaClと88.2gクエン酸Na/
リッターを含む20×SSC株から希釈して調製した)
で洗浄し、空気乾燥した。 DNAフラグメントは、真空下
80℃で2時間ベーキングしてフィルターに固定した。
DNAハイブリダイゼーションプローブは、リグバイ等
の方法によるニックトランスレーション法で調製した
(Rigby et al., 1977,J.Mo, Biol.,113:23
7−244)。プローブ用DNA(1−2μg)100
μニックトランスレーションバッファーに溶解した(50
mMTris −HCl,pH7.4,10mMMgSO4 ,10
mMDTT,5μg/ml牛血清アルブミンおよび20μ
m各 dGTP, dCTPおよび dTTP)。この反応混
合物に、100μCiのα32P− dATP(アメルシャ
ム,2−3000 Ci/mモル)、1.0ngデオキ
シリボヌクレアーゼI(シグマケミカル コーポレーシ
ョン,ミズーリー州 セントルイス)および10U
E.コリーDNAポリメラーゼI(ベーリンガー)を加
えて、その混合物を15℃で45分間インキュベートし
た。反応は、EDTAを50mM加え、そして10分間で
60℃に加熱して酵素を不活性化することによって止め
た。標識化DNAは、3容積のエタノールを加えて沈降
させ、そして50μlの0.3Mアンモニウムアセテー
ト(NH4 OAc)に再懸濁した。試料は、0.3M N
4 OAcで平衡にした1mlのバイオゲルP−50ス
ピンカラムに加え、500 xgで5分間かけて遠心分離
して溶出させた。そのカラムを100μlの0.3M N
4 OAcおよび結合溶出物で洗浄し、そして3容積の
エタノールで沈降させた。標識化DNA沈降物、即ち、
ベックマン(LS9000)シンチレーションカウンタ
でチェレンコーワ分散(Cherenkov Scattering)法によ
って測定した放射性合体を真空乾燥し、そしてTEバッ
ファーに再懸濁した。ハイブリダイゼーション用に結合
DNAを有するフィルターは、6×SSCで湿らせ、6
×SSC/0.5% SDS/5xデンハルト溶液/1
00μg/ml tRNAでもって68℃で2時間かけて
プレハイブリダイズしてフィルターの余分の結合能力を
ブロックした(1xデンハルト溶液は、水中の0.02
%フィコル,0.02%ポリビニルピロリドン,0.0
2%牛血清アルブミンである。)。ハイブリダイゼーシ
ョン反応は、0.01M EDTAおよび5−10,000,000
CPM(Cherenkov)標識化プローブを加えた同一バッフ
ァー中で行なった。プローブ溶液は、適用前に10分間
で90℃まで加熱してDNA鎖を変性し、 68℃に冷
却し、そして68℃で18〜24時間、フィルターとイ
ンキュベートした。ハイブリダイゼーション後、フィル
ターは、非特異結合ブローブ除去のため、68℃で種々
に変化した0.1×SSC/0.5%SDSで洗浄し
た。使用条件下で、90%以上のDNA相同性は、DN
Aプローブの正結合性を示すだろう。フィルターを空気
乾燥し、スクリーンを増度するデュポンクロネックス
“ライティングプラス”を使用して−70℃でコダック
XARフィルムに曝露した。
【0041】6.5.H.インフルエンザのPBOMP
遺伝子のクローニング PBOMP遺伝子のクローニング用H.インフルエンザ
染色体DNA源は、菌株b−イーガン(Eagan)からタイ
プb+にDNAによって転換したHi の非エンカプセル
化 Rd の誘導体であるH.インフルエンザKW20b
(HiKW20b)(Moxon et al., 1984,Clim.Inves
t,73:298−306)かまたはHibイーガンの突
然のカプセルなしの突然変異体であるH.インフルエン
ザS2(Hi S2)であった。ファージラムダライブラ
リーを生成するために、Hi からの染色体DNAを平均
長さ約15000塩基対(bp)にずらし、T4DNAポ
リメラーゼによる処理によってブラントエンド化し、E
coRIDNAメチラーゼで修飾し、合成EcoRIリンカー
に連結し、そして組換えラムダファージベクターカロン
4にクローン化する。プラスミドライブラリーを生成す
るために、Hi S2の染色体DNAは、Sau3Aで部分
的に開裂し、このように生成した3〜8キロベース(k
b)長制限フラグメントを単離し、そしてBamHI制限部
位においてプラスミドベクター pGD103に結合し
た。このプラスミドは、 pLG 339誘導体(第3図
およびStocker et al., 1982,Gene 18:335
−41参照のこと)であり、6〜8コピー/細胞で運ば
れる。同様に、lacZ−αペプチドおよびプラスミド p
UC8からのポリリンカー領域を含む;それ故に、適切
なE.コリー菌株(JM83)に形質転換すると、Lac
+フェノタイプの損失をスクリーニングすることによっ
て組換えプラスミドの選択を許容する。普通の配向でク
ローン化すると、E.コリー中で不完全に表わされるク
ローン化遺伝子が強く調節されたlacプロモーターの制
限のもとで生ずるだろう。組換えプラスミド含有E.コ
リーは、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗−
PBOMP−1抗血清のプール化混合物を使用するP
BOMPの産生用にスクリーニングされた。
【0042】6.5.1 HIプラスライブラリーの構
成 PBOMP−1タンパク質がラムダファージと表わせず
またはラムダファージと両立しないことも可能である。
このことを調べるために、我々はHi S2のプラスミド
染色体ライブラリーを構成した。E.コリーOMP遺伝
子の高コピー数プラスミドのクローニングは、毒性であ
ることをている(例えば、Beck et al.,1980,Nucl
eic Acid Res.8:3011−3024参照のこと)。
この問題を避けるために、低コピー数プラスミド pGD
103を使用した(第3図参照のこと)。Hi S2から
の染色体DNAを制限エンドヌクレアーゼSau3A(B
RL.メリーゴーランド州 ベセスダ)で部分的に修飾
した。500mgのDNAは、5mlの制限バッファー中
で37℃において1時間かけて50ユニットのSau3A
で消化した。フラグメントは、ベックマンSW28ロー
ター中で10mMTris (pH8.0),1mMEDTA,1M
NaCl含有10−40%ショ糖グラジェントでもって
140,000xgで24時間かけて速度沈降法によって分離
した。2mlのフラクションを集め、アリコートをアガ
ロースゲル電気泳動法により分析した。長さ3〜8kbの
制限フラグメント含有フラクションをプールし、TEバ
ッファー中で濃縮した。プラスミド pGD103 DN
Aは、BamHIエンドヌクレアーゼで消化し、仔ウシア
ルカリ性ホスファターゼ処理した(ベーリンガー,イン
ジアナ州 インジアナポリス)(1ユニット/μgDN
A,制限バッファー中で37℃で30分間)。反応混合
物からフェノール抽出およびエタノール沈降法によって
DNAを精製し、TEバッファーに再懸濁した。BamH
IとSau3A制限酵素が付着端を形成するので、連結前
にさらにDNA処理を行なう必要はなかった。約25μ
gのHi S2−Sau3A消化DNAと pGD 103/
BamHI/CAP消化DNAのそれぞれを25UT4−
リガーゼ(ベーリンガー,インジアナ州 インジアナポ
リス)含有リゲーションバッファー500mlで混合
し、15℃で18時間かけてインキュベートした。20
μlアリコートの反応混合物は、連結反応を実証するた
めに、アガロースゲル電気泳動法によって分析した(出
発物質は隣接レーンで行なった)。その後、連結混合物
は、37℃においてLB−ブイヨン中で1時間かけてイ
ンキュベートした成分E.コリーJM83(Maniatis e
t al.,1982,Molecular Cloning Cold Spring Harb
or Laboratory p.250)に転換し、50μg/ml
カナマイシンサルフェート(シグマケミカルコーポレー
ション,ミズーリー州 セントルイス)および40μg
/ml5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−ベー
ター−D−ガラクトピラノシド(x−gal ,BRL,メ
リーランド州 ベセスダ)を含有するLB−アガー板上
で平板培養し、そして37℃で24時間かけてインキュ
ベートした。約50%のカナマイシン耐性(KanR)コ
ロニーは、展開すると白である(Lac-)が、 pGD10
3のlac領域(Lac+非組換え体は青である)における
S2DNAのBamIII 部位への挿入を示す。 10の白
いコロニーを無差別に選択し、増強し、そしてベクター
BamHI部位における挿入で pGD103より4〜8kb
大きいプラスミドを含むことが示される。1525の白
いコロニーを採取し、それぞれ増強し、96ウエル微少
力価皿において18%の無菌グリセロール含有LBブイ
ヨン中で−70℃で凍結して貯蔵した。
【0043】6.5.2 HIBラムダ遺伝子バンクの
構造 Hi KW20bからの高分子量染色体DNAは、200
μg/ml濃度でTEバッファーに懸濁させ、25ゲー
ジ針を通過させて平均15000bp 長に剪断した。50mMT
ris(pH8.8),10mMMgCl2 ,20mM(NH4
2 SO4 ,10mMDTT,50μM dATP, dCT
P, dGTPおよび dTTP中で37℃で20分間かけ
てT4DNAポリメラーゼ処理によって突出端を除い
た。その後、100mMTris(pH8.0),10mMEDT
A,0.1mMS−アデノシル−メチオニン中において37
℃で3時間かけてEcoRIDNAメチラーゼ(1U/μ
gDNA)(BRLメリーランド州 ベセスダ)で処理
してDNAを修飾した。DNAのメチル化は、反応から
1μgのDNAを除去し、1μgの未修飾ラムダDNA
と混合し、そして20μgの高塩制限バッファー中で3
7℃において1時間かけて5単位の EcoRIを消化す
ることによって立証した。これらの条件下において、修
飾Hi DNAは消化されないが、添加ラムダDNAは完
全に消化された。100μlの反応混合物中においてT
4DNAリガーゼ(5U)を使用した20μgの修飾H
i DNAは、1μgの化学的に合成されたEcoRIリン
カー(BRLメリーランド州 ベセスダ)と連結した。
18時間後、20分で 60℃まで加熱してその反応を
停止し、最終濃度150mMになるようにNaClを加
え、そして混合物を6時間かけて10U EcoRIで消化
した。前記のようにアガロースゲル電気泳動法によって
開裂および未連結リンカーから修飾Hi DNAとリンカ
ーを分離した。調製Hi DNAは、ラムダカロン4DN
Aの左および右のEcoRIフラグメントと1:1:1の
モル比で混合し、そして18時間かけてT4DNAポリ
メラーゼと連結した。インビトロパッキング反応を使用
して、連結化DNA混合物をラムダファージ粒子中に詰
めた。4μlH2 O中の5μgの連結DNAを7μlの
20mMTris(pH8),10mM2−メルカプトエタノール
(2−ME),3mMMgCl2 ,1μlの10mMTris
,pH7.5,1mMスペルミジン,2mMプトレシン,1
0mMMgCl2 ,1.5mMATP,5mM2MEおよび
E.コリーBHB2690(−1imm 434,CIts,
b2.red 3,Eam15,Sam7)溶解産物からの5μ
lの音波抽出物に加えた(Hohn et al., 1977,Pr
oc.Nat'l Acad.Sci. 74:3259)。反応混合物
は、22℃で1時間インキュベートし、ベックマンSW
50.1ローター中で4時間250,000xgで3M 〜5M Cs
Cl[10mMTris(pH7.5),10mMMgCl2 ,0.
2%ゲラチン(TMGバッファー)中でステップグラジ
エント中で遠心分離してパッケージ化ファージを分離し
た。ファージを界面から除き、TMGに対して透析し
た。このように調製されたファージの力価を測定する
と、Hi ゲノムの25−30000独立クローンのライ
ブラリーが生成したことを示している。ファージホスト
としてE.コリーKH802を使用してプラート増強に
よってファージライブラリーを増強して10-9プラーク
形成ユニット(PFU)/ml含有ファージサスペンシ
ョン5mlを産生した。
【0044】6.6.PBOMP遺伝子の単離 6.6.1 PBOMP−1に対するモノクローナル抗
体と反応するタンパク質をコード化するPBOMP遺伝
子の単離 LBカナマイシン(50μg/ml)アガー上のニトロ
セルロースシートにHi プラスミドライブラリーを移
し、37℃で24時間かけて成長させ、プローブとして
の PBOMP−1に対する5の非競合モノクローナ
ル抗体混合物を利用するコロニーブロット法により分析
した。混合モノクローナルプローブと反応するクローン
を単離し、そしてそのプラスミドを pAA152と指定
した。第4図は、ベクター pGD103に挿入した4.
2kbHi DNAを含有する pAA152の制限マップを
示す。ウエスターンブロット分析は、クローン pAA1
52がポリクローナル抗−PBOMP−1および同様に
プール化モノクローナル抗体プローブによって認識され
る1600ダルトンタンパク質を発現することを立証す
る。その後、クローン pAA152は、最初のプールに
おいて使用された個々のモノクローナル抗体によって認
識されるタンパク質を産生することが示される(第5
図)。pAA152に挿入したSau3Aは、挿入の一端
においてポリリンカー領域のBamIII 部位を再成するこ
とが見い出された。このBamIII からHi DNAの単一
BglIII 部位かまたはXbaI部位への欠失は、ウエスタ
ーンブロットで検出したPBOMPの発現の損失を生じ
た。ポリリンカーの Hinc II部位からHi 挿入DNA
のXbaIかまたはBglII部位への欠失は、PBOMP発
現を保持した(第4図)。これらの結果から、我々はP
BOMPをコード化する遺伝子が pAA152のHi D
NA挿入物内のBglII−Bam HI737塩基対フラグ
メント中に在ると結論づける。 pAA152を運搬す
る小細胞の分析(Achtman et al., 1979,Proc.Na
t'l Acad. Sci,USA 76:4837−41)は、クロ
ーン化Hi DNAがそれぞれ16000および4000
0ダルトンの2タンパク質をコード化することを示した
(第6図)。JM83( pAA152)のウエスターン
ブロットは、PBOMP−1に対して生じたプール化モ
ノクローナル抗体が16000ダルトンタンパク質と反
応することを示す。40000ダルトン分子量領域内に
おいて、交差反応は無い。
【0045】6.6.2 ポリクローナル抗−PBOM
P−1抗血清と反応するタンパク質をコード化するPB
OMP遺伝子の単離 第6.5.1節で記載したように調製した増強ファージ
ライブラリーは、1mlのTMGにおいて1−2000
pFUに希釈し、そして50μlのE.コリーKH802
(5×109 細胞/ml)を加えた。その混合物を37
℃で20分間インキュベートし、NZYCM媒地、即ち
10gNZアミンA,5.0gNa Cl,2.0〓Mg
SO4 ,7H2 O,5gイースト抽出物,1gカザミノ
酸(1リットル当り)を含む、を含有するアガープレー
ト上の3mlの軟アガーで平板培養した。プレートは、
一夜インキュベートし、30〜60分間4℃に冷却し、
そしてプラークをニトロセルースに移した。上記第6.
4.4節で記載したように、ポリクロナール抗−PBO
MP−1でフィルターをプローブした。この方法で種々
の正プラークを検出した。しかしながら、PBOMP−
1モノクローナル抗体をプローブとして使用した場合に
は正プラークは検出されなかった。プレートから正プラ
ークを採取し、E.コリー(E.Coli)KH802にお
ける成長によって増強した。溶解産物のSDS−PAG
Eゲル/ウエスターンブロット分析によってクローンを
立証した。正クローンの全ては、PBOMP−1ポリク
ローナル抗体と反応する見掛分子量16000ダルトン
のタンパク質を発現した。このタンパク質は、カロチン
4ファージ対照溶解産物中に存在しなかった。類似実験
において、正クローンからの溶解産物は、モノクローナ
ル抗体と反応してPBOMP−1となること失敗した。
ある正ファージ、それはラムダ16−3と称されるが、
次の分析のために選択した。このファージ単離は、NZYC
M ブイヨン中のE.コリーKH802中の成長によって
増強され、20%ポリエチエングリコール6000によ
る沈降によって回収され、そしてセシウムクロライド平
衡グラジェントにおいてバンドを示した(TMG中の4
M CsCl,ベックマンSW50.1ローター, 3000,
000xgで24時間)。0.1%SDSおよび20μg/
mlプロティナーゼK(シグマケミカルコーポレーショ
ン,ミズーリー州 セントルイス)処理を55℃で行な
い、その後フェノール抽出およびエタノール沈降によっ
てファージDNAを単離した。EcoRIでラムダ16−
3DNAを消化し、そしてHi 染色体挿入物の部分物理
マップを得た。その挿入物の EcoRIフラグメント
を単離し、プラスミドベクター pGD103にサブ
クローンした。細胞溶解産物のウエスターンブロット転
写分析法によって、16000ダルトンタンパク質に交
差反応性PBOMP−1を発現するフラグメントを運搬
するクローンを同定した。これらの1つを pAA13
0と指定した。第7図は、 pGD103プラスミドにク
ローン化したHi DNAからの5.7kbフラグメントを
有するプラスミドの制限マップを表わす。PBOMP−
1に対するモノクローナル抗体は、 pAA130から発
現した16000ダルトンタンパク質とは反応しなかっ
た(データは示されていない)。この組換えプラスミド
によって発現されるタンパク質は、しかしながら、ポリ
クローナル抗−PBOMP−1抗血清によって認められ
た(例えば、第8図参照のこと)。pAA130を運搬
する小細胞の分析(Achtman et al.,前記)は、クロー
ン化Hi b DNAが見掛分子量 16000および1700
0ダルトンのタンパク質をコードすることを示した。ポ
リクローナル抗−PBOMP−1によって、標識化16
000ダルトンタンパク質は、特異的に免疫沈降化した
(データは示されない)。このように、プラスミド pA
A130は、16000ダルトン分子量PBOMPの発
現を教える。挿入物の単一PstI部位およびポリリンカ
ーの単一PstIの間に挿入されたDNAの切除によって
生じた内部欠失は、交差反応タンパク質の発現に影響を
与えなかった。類似方法によって、このプラスミドのX
baIフラグメントを除去し、そしてPBOMP−1交差
反応性タンパク質の発現が保持された(第7図)。二内
部BglII部位の再連結化によって、このプラスミドの付
加的欠失誘導体を生成し、そしてこの誘導体もPBOM
P−交差反応性タンパク質発現を維持した。低融点アガ
ロースゲルからフラグメントを単離し、 DNA−ポリメラ
ーゼIのクレノウフラグメントでEstEII端を満たし、
そのフラグメントを pGD103のHinc II部位にクロ
ーニングすることによって781塩基対BstEII−Xmn
Iフラグメントをクローン化した。ポリクローナル抗−
PBOMP−1を使用するウエスターンブロット分析
は、このプラスミドが16000ダルトンPBOMPの
発現を維持することを示した。 pAA130の場合のよ
うに、このプラスミドから産生したPBOMPは、モノ
クローナル抗体と反応してPBOMP−1とならなかっ
た。このPBOMP遺伝子の局在を立証する独立の方法
として、 pAA130の大EcoRI−PvuIIフラグメン
トは、 pLG339のEcoRI−PvuIIフラグメントと
連結して pAA136と指定された新規なテトラサイク
リン耐性プラスミドを生成する。このプラスミドは、ウ
エスターンブロット法で立証されるようにPBOMPを
発現する。染色体のアルカリ性フォスファターゼ遺伝子
(PhoA)の欠失でこのプラスミドは、E.コリー菌株
に転換され、そして移動性元素Tn PhoAを運搬する。
アルカリ性フォスファターゼ活性を再貯蔵する pAA1
36へのTn PhoA元素の3つの独立移動は単離され
た。Tn PhoA部位の pAA136への挿入は、Tn P
hoAの左末端領域近傍の単一 DraI制限部位および p
AA136のHind III ,BstIII ,XmnI,およびPs
tI部位を使用して測定された。3種の挿入の全ては、 p
AA136のBstEII−XmnIフラグメント内に入ると
決定された。3種のTn Pho挿入の全ては、PBOMP
遺伝子の転写が pAA136においてBstEII部位から
XmnI部位であることを示す同一配向であった。3種の
Tn PhoA移動の全ては、ウエスターンブロットで検出
されたように、ポリクローナル抗−PBOMP−1抗血
清によって検出された16000タンパク質の損失を生
じた。ある融合は、ウエスターンブロット上ポリクロー
ナル抗−PBOMP−1抗血清によって検出された6000
0 ダルトンにおいて新しいバンドを生成した。この大き
さは、アルカリ性フォスファターゼ(45000ダルト
ンMW)から16000ダルトルMWタンパク質の融合
によって生成したであろう融合タンパク質の予想範囲内
である。これらの移動におけるPhoA活性の回復は、P
BOMPタンパク質がメンブラン移動、それ故にメンブ
ランタンバク質であろう、のペプチド信号を保持するこ
とを立証する。Tn Pho融合は、Tn PhoAとHi クロ
ーン化DNA配列間の結合をM13にサブクローンする
ことにより配列化した。すべての場合において、PhoA
コード配列は、 pAA130のPBOMP−2遺伝子用の
予想読み取り枠を有する枠であると決定された(後述の
第6.7.2節参照のこと)。
【0046】6.7 PBOMP遺伝子のヌクレオチド
配列決定 6.7.1 pAA152 によって発現されるPBOMP遺
伝子の配列戦略 pAA152によって発現されるPBOMP遺伝子のヌ
クレオチド配列は、 pAA152の737bpBglIII −
BamHIフラグメントのジデオキシヌクレオチド配列化
(Sangar et al.,1978,Proc. Nat'l Acad, Sci
USA 74:5463−5467)、即ち、M13
ファミリー、M13mp18およびmp19の単一鎖ファー
ジへのサブクローン後であるが、によって得られた。
これらのサブクローンから決定された配列の位置および
方向は、第9図に示されている。BglII−BamHIフラ
グメントの完全ヌクレオチド配列は、第10図に示され
ている。pAA152の737BglII−BamHIフラグメ
ントは、153のアミノ酸のポリペプチドをコードする
単一読み取り枠(ORF)を含む(第11図)。DNA
配列から決定されたPBOMP遺伝子のアミノ酸組成
は、PBOMP−1精製タンパク質のアミノ酸組成に極
めて匹敵する(第1表および第2表参照のこと)。
【0047】
【表2】 (第2表) ──────────────────────────── 成熟PBOMP−1とPBOMP−2の推定アミノ酸組成 ──────────────────────────── アミノ酸残基 pAA152a の成熟 pAA130b の成熟 PBOMP−1 PBOMP−2 ──────────────────────────── アスパラギン酸 9 6 アスパラギン 8 4 トレオニン 7 5 セリン 6 13 グルタミン酸 7 5 グルタミン 5 7 プロリン 3 1 グリシン 16 24 アラニン 21 16 システイン 1 1 バリン 10 18 メチオニン 0 1 イソロイシン 3 13 ロイシン 9 5 チロシン 11 2 フェニルアラニン 3 2 リシン(Lysine) 7 7 ヒスチジン 2 0 アルギニン 6 6 トリプトファン 0 0 ────────────────────────────a 成熟PBOMP−1の見掛分子量は14,238ダルトンであった。アミノ酸残基 数は134であった。b 成熟PBOMP−2の見掛分子量は13,461であった。アミノ酸残基数は13 6であった。 加えて、PBOMP−1遺伝子は、T9ペプチド配列が
ないLeu−68残基が許容されるならば、アミノ酸がP
BOMP−1のT9内部ペプチドのアミノ酸配列に参加
する(30/33)内部ペプチド配列(AA48−8
1)を有する(第12図)。同様に、PBOMP−1の
アミノ末端領域は、他のメンブラン移動ペプチド配列と
類似性を示すアミノ酸配列を含有する(Watson,198
4,Nucleic Acids Res. 12:5145−516
4)。これらのデータおよびモノクローナル抗体結合デ
ータから、我々は、この遺伝子がPBOMP−1タンパ
ク質をコードすると結論づける。
【0048】6.7.2 pAA130のPBOMP遺
伝子の配列戦略 pAA130のPBOMP遺伝子のヌクレオチド配列
は、M13mp18およびmp19ファージへのサブクロー
ン後 pAA130の789塩基対のBstEII−XmnI
フラグメントのジデオキシヌクレオチド配列化(Sanger
et al.,前記参照)によって決定した。これらの組換え
ファージは、それぞれM18001およびM19001
と指定されている。一般の17塩基オリゴヌクレオチド
配列化プライマー(ニューイングランド バイオラブ
ス)は、BstEII− XmnIフラグメントの両端からの
配列を決定するために使用された(第13図参照のこ
と)。2つの付加的なオリゴヌクレオチドは合成され、
ジデオキシヌクレオチド配列用のプライマーとして使用
された(M18 PRI,M19 RR2)。他の配列化プライマ
ーの全ては、ニユーヨーク州ロチェスタープラクシスバ
イオロジックスにおいてアプライドバイオシステム38
0B DNAシンセサイザーで作られた。 それらのプ
ライマーは、ベータシアノエチルホスフェート保護基化
学特性を有する1μモル対照ポアーガラスカラムで製造
された。オリゴヌクレオチド産出物は、十分に純粋であ
り、さらに精製することなくカラムから直接的にプライ
マーを使用することを許容する。第13図に示されるよ
うに、2合成オリゴヌクレオチドプライマーは、フラグ
メントの各端において約200ヌクレオチド配列に結合
する。pAA130のBstEII−XmnIフラグメントの全
789bpDNA配列は、第14図に示される。ORF
は、第15図に示されるようにアンダーラインで示され
る。このようにORFは、154のアミノ酸ポリペプチ
ドをコード化する。アミノ末端18残基ペプシドは、他
のタンパク質を決定するメンブラン運搬信号配列に似て
いる(Watson,1984,前記した)。加えて、 pAA
130においてTn PhoA融合からの配列データは、3
種の移動の全てが154アミノ酸ポリペプチドの読み取
り枠の中であることを示した。pAA130のOREの
DNA配列から推定されるように、提案された成熟遺伝
子のアミノ酸組成は、精製PBOMP-1のアミノ酸分析によ
って決定されたものと著るしく異なる(第1表および第
2表)。 pAA130のPBOMP遺伝子のアミノ酸配
列を精製PBOMP−1タンパク質からのトリプシンペ
プチドT9と比較すると、顕著な相同性は見い出されな
かった。加えて、この遺伝子によってコード化された生
産物がポリクローナル抗−PBOMP−1抗血清によっ
て認識されるけれども、PBOMP−1へのモノクロー
ナル抗体によって認識されない。これらの観察から、 p
AA130によって発現されるHi 遺伝子がPBOMP
−1用の遺伝子ではないことは、明らかである。このよ
うに pAA130によってコード化されたPBOMP−
遺伝子は、PBOMP−2と指定された。
【0049】6.8.組換えE.コリーによって発現され
るPBOMPのリポタンパク質としての特徴 第6.1.2節で記載したように、H.インフルエンザ
から単離されたPBOMP−1は、ラウリン酸,パルミ
チン酸およびパルミチン酸誘導体を含む脂肪酸に共有結
合的に付着するので、細菌リポタンパク質として分類し
得る。次の実験は、組換えE.コリーによって発現され
る PBOMPがリポタンパク質として存在するか否か調査す
るために行なった。2種の異なるインビボ方法は、発現
PBOMPのリポタンパク質の性質を立証するために使
用した。一連の実験において、PBOMP発現性組換え
プラスミド含有細胞は、放射性標識化脂肪酸の存在化で
培養した。かかる条件下で、共有結合的に付着した脂肪
酸を含有するように形成されたいずれのリポタンパク質
も、特異的に放射性標識化されるだろう。PBOMP−
1発現性プラスミド pAA152かまたはPBOMP−
2発現性プラスミド pAA130のいずれかを含有する
E.コリーJM83細胞は、50μCi/ml14C−パル
ミチン酸含有M9最少培地で2時間かけて増殖した。全
細胞溶解産物(10000トリクロロ酢酸沈降性 cpm/
レーン)を35mAの一定電流値でもって15%SDS−
PAGEゲルで電気泳動した。そのゲルは、サリチル
酸ナトリウムで飽和し(5×ゲル容積×1M溶液で20
分間)、乾燥し、そして−70℃においてXAR−5フ
ィルムで感光した(イーストマンコダックカンパニー,
ニューヨーク州 ロチェスター)。同様に培養した正常
E.コリーJM83細胞の細胞溶解産物の全ては、対照
とした。得られた結果は、第17図に示す。第17図に
示されるように、約15000ダルトンの放射性標識タ
ンパク質は、 pAA152および対照E.コリー細胞の
溶解産物中では見い出されなかったpAA130を含有
するE.コリーの溶解産物中で観察された。このよう
に、PBOMP−1および組換えE.コリーによって発
現されたPBOMP−2は、特異的に放射性標識化され
る。 他の一連の実験において、PBOMP発現性組換
えプラスミド含有細胞は、グロボマイシン,抗生物質の
存在下で培養し、リポタンパク質信号ペプチターゼの阻
害によって既知細菌性リポタンパク質の全てのプロセス
を特異的にブロックする(Inukai et al., 1978,
J. Antibiotics(Tokyo) 31:1203−1205)。
pAA152かまたは pAA130のいずれかを含有す
るE.コリーJM83細胞は、25μg/mlグロボマ
イシンの存在下で1時間かけて培養される(ニューヨー
ク州 ピスカタウェイ.ロバートウーズションソンメデ
ィカルデンタルスクールのDr.M.イノウエから得たも
のである)。グロボマイシン非処理類似培養を対照とし
た。細胞溶解産物の全ては、15%SDS−PAGEゲ
ルで電気泳動し、ニトロセルロースに移し、そしてポリ
クローナル抗−PBOMP−1抗血清でプローブした。
得られた結果を第18図を示す。第18図に示されるよ
うに、PBOMP−1かまたは PBOMP−2のいず
れかを発現するグロブマイシン処理細胞の溶解産物にお
いて、対照または非処理細胞の溶解産物においては検出
されない約16500ダルトンバンドが観察された。両
方の一連のインビボ実験で得られた実験に基づくと、P
BOMP遺伝子含有組換えE.コリー(E.coli)によ
って発現されるPBOMP−1およびPBOMP−2
は、リポタンパク質である。
【0050】7. PBOMP−1サブユニットワクチ
ンの効能 7.1 PBOMP−1によって誘導された抗血清の殺
菌性活性 抗−PBOMP−1ポリクローナルラビット抗血清は、
第6.2節の記載のように調製されたものであり、イン
ビトロ補体介在殺菌性アッセイシステムにおいてHi b
およびHi の殺害能力について試験した(Musher et a
l., 1983,Infect, Immun. 39:297−30
4; Anderson et al.,1972,J. Clin. Invest.
51: 31−38参照のこと)。アッセイシステム
で使用する補体源は、プレコロストラル牛血清(PCCS,
Pre-collostralcalf serum)かまたは予め存在する抗ヘ
モフィルス属 (Haemophilus)抗体を除去するために
予め非タイプHi 菌株,S2で吸着した正常ラビット血
清(NRS)のいずれかであった。PCCSは、そのま
まで使用し、NRSは、Hi bに対して1:4,非タイ
プHi に対して1:8に希釈して使用した。希釈液の全
ては、ホスファターゼバッファードサリーン[20mMホ
スフェートバッファー(pH7.4),0.15mMMgCl2
および0.5mMCaCl2 含有0.15M NaCl(P
CM)]を使用した。被試験細菌性菌株は、490mmに
おいて光学密度で測定されるように1×109 細胞/m
l濃度に達するまでBHI−XVで増強する。細菌は、
PCM中で最終濃度1250細菌/20μlに希釈した。
PCM中の20μlの適切な抗体希釈液は、氷上24ウエ
ル微少力価プレート(Costar)のウエルで20μlの補
体源と混合した。微少力価プレートは、氷から除き、そ
して20μlの試験希釈細菌を各ウエルに加えた。抗体
非含有ウエルを負対照とした。37°で30分間インキ
ュベーションした後、800μlのBHI−XVは、
56℃で0.75%アガーを含んでいる、各ウエルに加
え、そして室温で固化した。そのプレートは、37℃で
一夜インキュベートし、そして次の日に研究した 抗血清のBC力価は、非抗体対照ウエルと比較して、試
験細菌の50%殺害可能な最も高い希釈液の逆数として
研究した。抗−PBOMP−1は、種々のHi b臨床お
よび実験室単離体に対する殺菌性(BC)活性について
試験し、その結果を第3表に示す。
【0051】
【表3】 (第3表) ────────────────────────────────── ヘモフィルス属インフルエンザの実験室および臨床菌株に対する抗−PBOM P−1抗血清のBC活性 ────────────────────────────────── 実験室菌株 抗−PBOMP−1 によって殺された ────────────────────────────────── ヘモルス属インフルエンザ (H. influenzae) +a/ タイプa HST−1 ヘモフィルス属インフルエンザ +/−b/ タイプc HST−5 ヘモフィルス属インフルエンザ + タイプb HST−3 ヘモフィルス属インフルエンザ + タイプb HST−10 ヘモフィルス属インフルエンザ + タイプb HST−12 N.T.ヘモフィルス属インフルエンザ S-2 +N.T.臨床菌株 N.T.ヘモフィルス属インフルエンザ + HST−31 N.T.ヘモフィルス属インフルエンザ + HST−35HIB.臨床菌株 112 試験菌株 112菌株は殺害された a + =試験細菌の50%殺害 b +/−=約50%の生存試験細菌
【0052】第3表から明らかなように、抗−PBOM
P−1抗体は、タイプ(例えば、a,b,c)および非
タイプH.インフルエンザ菌株の両者の広範な臨床単離
体に対してBC活性を有した。112Hi b臨床単離体
からの112は、抗−PBOMP−1抗血清によって殺
害した。これらの菌株は、南西米国,北東米国および西
部カナダで単離されたものであった。殺害が抗−LSP
抗体の結果であるとする可能性を除くために、BCアッ
セイは、各ウエル中でイムノゲンを調製するために使用
したHi b菌株からの200ngのLPSを加えて行っ
た。実験結果は、第4表に示す。
【0053】
【表4】 (第4表) ────────────────────────── LPS吸収抗血清の殺菌活性 ────────────────────────── 抗血清 LPSa 試験細菌 力 価b ────────────────────────── PBOMP-1 + N.T.H.インフルエンザ 40 − N.T.H.インフルエンザ 160 + Hi bイーガン(Eagan) 40 − Hi bイイーガン 40 PRP-CRM + N.T.H.インフルエンザ 10 − N.T.H.インフルエンザ 10 + Hi bイーガン 400 − Hi bイーガン 800 ────────────────────────── a 零または200ngHi bイーガンLPSをウエル当り使用した。 b 50%細菌生存率を示す抗血清の高い希釈の逆数として表示した。 LPSは、抗PRP力価を1/2に下げ、Hi に対する
抗−PBOMP−1力価を1/4に下げそしてHi bに
対する抗−PBOMP−1力価を全く下げなかった。L
PSが抗−PBOMP−1のBC活性を低下させるけれ
ども、それを除去することはできなかった。抗−PRP
BC力価減少によって示されるように、観察された減
少のなかのあるものは、疑いもなく、LPSの抗−相補
活性の結果であった。
【0054】7.2 H.インフルエンザからの幼児ラ
ットの保護 幼児ラット保護の研究は、スミス等の方法に従って行な
った(Smith et al.,1973,Rediatrics 52:63
7−644)。スプラグ−ダーレイー(Sprague-Dawle
y)幼児ラットは、PCM中の0.1mlの希釈度の変
化するラビット抗血清を用いて生存第4日に腹腔内接種
によって受動免疫化した。免疫化18時間後、そのラッ
トは、0.1mlのPCM中の104 〜106 Hi b細
胞で腹腔内に対抗を受けた。感染72時間後における対
抗ラットの生存は、保護を示した。実験結果を第5表に
示す。
【表5】 (第5表) ────────────────────────── 抗−PBOMP−1による幼児ラットの保護 ────────────────────────── Hi b 受動トラン 抗血清 生存数 スファーさ 対抗量 対抗菌株 れた抗血清 希 釈 全 数 ────────────────────────── HST−60 NRS 1/10 106 0/6 PBOMP−1 1/10 106 5/5 PBOMP−1 1/30 106 6/6 PBOMP−1 1/90 106 6/6 HST−61 NRS 1/10 105 0/5 PBOMP−1 1/10 105 6/6 PBOMP−1 1/30 105 6/6 PBOMP−1 1/90 105 3/5 イーガン NRS 1/10 104 0/4 (Eagan) PBOMP−1 1/10 104 3/5 PBOMP−1 1/30 104 5/5 PBOMP−1 1/90 104 0/5 ────────────────────────── 第5表の結果は、幼児ラットが受動トランスファーされ
た抗−PBOMP−1抗体によって致死量で対抗に対し
て保護されることを示す。付加的な臨床Hi b菌株は、
対抗菌株として幼児ラット髄膜炎モデルにおいて抗-PBO
MP-1が異種Hibに対して臨床的単離体を保護すること
を示すために使用された。抗−PBOMP−1が抗−P
RPの保護効果をブロックし、または付加的な効果を有
するか否か決定するために、幼児ラットは、保護終点内
に希釈された抗−PRPおよび抗−PBOMP−1で受
動免疫化した。Hi bで対抗すると、抗血清とともに、
上記のいずれか1つより高希釈液を保護できた(第6
表)。第6表に示される結果は、抗− PBOMP−1
抗体および抗−PRP抗体が互いに干渉せず、そして幼
児ラット髄膜炎モデルにおいて付加的な保護を与えるこ
とが可能なことを示す。
【0055】
【表6】 (第6表) ───────────────────────── 抗−PBOMP−1+抗−PRP幼児研究 注 入 血 清 ───────────────────────── 抗-PBOMP-1(1:100)a 抗−PRPb 生存数/全数c ───────────────────────── − 0/6 + 1/6 − 1:2000 2/6 + 1:1000 6/6 + 1:3000 5/6 + 1:4000 4/6 ───────────────────────── a PCM中で希釈されたポリクローナルラビット抗−PBOMP−1 b ポリクローナルラビット抗−PRP:CRM197 接合体 c 72時間対抗後の幼児スプラグ−ダーレイラットの生存
【0056】7.3 ヒト成人におけるPBOMP−1
の免疫抗原性 6人のヒト成人有志者は、唯1回の接種を受けた1人を
除き、1ケ月間隔で第6.1節で記載したようにH.イ
ンフルエンザから単離したPBOMP−1から成るワク
チン組成を有する二種の接種を受けた(ミョウバンなし
で 5.2μgPBOMP−1)。血液サンプルは、最初の
接種直前およびその後1ケ月間隔で得た。ワクチン化成
人の特異抗体応答性は、H.インフルエンザPBOMP
(ELISA),ジフテリアトキソイド(ELISA)
(Engvall et al., 1972,J. Immunol. 109:1
29−135に記載のELISAアッセイの一般的記述
を参照のこと)および Hib PRPポリサッカリド
(Farr−タイプRIA)(Farr, 1958,J. Infect,
Dis. 103:239− 262のファー(Farr)タイ
プRIAの記述を参照のこと)の抗体力価測定によって
評価した。PBOMP−1 ELISAアッセイで得られた結
果を第19図に示す。第19図に示されるように、6人
のうち3人は、PBOMP-1に対する抗体力価において顕著
な増加を示した。抗体力価のこの上昇は、ジフテリアト
キソイドかまたはHi b PRPのいずれかに特異な抗
体の力価では顕著な変化は観察されなかったけれども
(結果は示されていない)、イムノゲンとして使用した
PBOMP−1に極めて特異的であった。
【0057】7.4 信号なし PBOMP−1によっ
て誘導された抗血清の殺菌活性 後述の第8.1節の記載のようにプラスミド pPX 167
含有E.コリーPR13細胞から得た組換え信号なし
PBOMP−1(以後 rPBOMP−1と称する)は、
ホワイトニュージーランドラビットを免疫化するために
イムノゲンとして使用した。 rPBOMP−1は、不完
全フロイントのアジュバンド(IFA)中で乳化かまた
は水酸化アルミニウムと結合した。 rPBOMP−1
は、0.85%食塩水において500μg/ml濃度の
rPBOMP−1と500μg/ml濃度のミョウバン
を1:1の比率で混合することによって、ミョウバンと
結合する。その混合物は、37℃で3時間撹拌し、そし
てミョウバンを遠心分離して沈降させた。未結合タンパ
ク質検定用にBCAタンパク質アッセイ(ピアースケミ
ストリーコーポレイション,イリノイ州 シカゴ)によ
って上澄液を検定した。何も検出されなかった。ミョウ
バンは、50μg/mlで生理食塩水に再懸濁した。 r
PBOMP−1をIFA(Difco)に1:1の比率で乳化
した。動物は、4週間間隔でいずれかの製剤50μgで
筋肉内免疫した。動物は、0.6週および各免疫前に採
血した。得られた抗−PBOMP−1ポリクローナルラ
ビット抗血清は、前述第7.1節で記載したように、イ
ンビドロ補体介在殺菌アッセイシステムにおけるHi 殺
害能のために試験した。最初の免疫化前,0週から第2
免疫化の後2週間,6週,に抗血清は、試験した。抗血
清の殺菌(BC)活性は、H.インフルエンザ(“ネイ
ティブPBOMP−1”と指定された)から単離したP
BOMP−1に対して作って抗血清のそれと比較した。
試験細菌は、非タイプH.インフルエンザ菌株S−2で
あった。結果は、第7表に示す。
【0058】
【表7】 (第7表) ────────────────────────── pPBOMP-1a に対する抗血清のBC活性に対する抗血清 ────────────────────────── 抗血清b ネイティブ rPBOMP−1 rPBOMP−1 PBOMP−1 (IFA) (Alu) ────────────────────────── 0週 1:5 1:5 1:10 6週 NT 1:160 1:80 ハイパーC 1:160 NT NT イムユン ────────────────────────── a 試験微生物:非タイプ H.インフルエンザS−2 b 抗血清を得るために使用した免疫化の詳細なテキスト用 c ハイパーイムユン抗血清は、ネイティブPBOMP-1 の多投与用に作られた 抗血清のBC力価は、非抗体対照ウエルと比較して、試
験細菌の50%殺害可能な最高希釈の逆数として研究さ
れた。両ラビットが免疫前に低レベルのBC活性、即ち
力価 1:5および1:10を有するが、6週に得られ
た血清のBCは、BC活性において顕著に増加してい
た。IFA中の rPBOMP−1で免疫化したラビット
は、1:160の力価、ミョウバン中の rPBOMP−
1で免疫化したラビットは、1:80の力価を示した。
ハイパーイムユン抗血清は、ラビットがネイティブPB
OMP−1の多投与を受けた後に得られたた。ハイパー
イムユンラビット抗− PBOMP−1血清は、1:1
60の力価を示した。これらの結果は、 rPBOMP−
1がヘモフィルス属中のネイティブPBOMP−1を認
識する抗体を引き出し、そして殺菌アッセイシステムに
おいて生理学的に活性であることを明らかに示す。
【0059】8. E.コリーにおけるPBOMP発現
高揚のための新規プラスミド 8.1 E.コリーにおけるPBOMP−1の発現高揚 PBOMP−1タンパク質は、たぶんネイティブプロモ
ーターのコントロールのもとで、 pAA152の737
bpBamHI−BglIIフラグメントから発現させられる。
その配列は、良質なコンセンサスリボソーム結合部位お
よび PBOMP−1遺伝子の開始コドンを含む。この
フラグメント含有プラスミドを有するE.コリー中で発
現した PBOMP−1がウエスターンブロット分析
法によって簡単に検出されるけれども、かかる産生タン
パク質量は、1%の細胞タンパク質よりも少なかった、
即ちネイティブ遺伝子含有H.インフルエンザ細胞中で
作られたPBOMP−1の量よりも少なかった。E.コ
リー中で高レベルのPBOMP−1を産生するための最
初の試みとして、クローン化遺伝子、高タンパク質産生
を得るために既知のプロモーターLacとラムダPL のコ
ントロールのもとに置いた。プロモーターは、PBOM
P−1開始コドン上流のBstNI部位に結合した(第4
図)。この部位の開裂は、ネイティブPBOMP−1プ
ロモーターを除くがリボソーム結合部位をそのまま残
す。これらの組み立ては、次のように行なわれた。第1
に、PBOMP−1遺伝子運搬 pAA152の 739bpB
amHI−BglIIフラグメントは、プラスミド pUC 1
9のlacプロモーターのBamHI部位にクローンした。
lacプロモーターと同一配向においてPBOMP−1遺
伝子を運搬するクローンは、 pPX160と指定する。
E.コリーJM103中の pPX160からのPBOM
P−1の発現は、ネイティブプロモーター調節の条件で
あり、lac調節条件のもとではなかった。即ち、明らか
にBglII部位およびPBOMP−1の翻訳開始コドン間
の240bpにおける転写終結コドン(信号)によるから
である。その後、プラスミド pPX160は、BstNI
で開裂した。そのBstNIは、PBOMP−1開始コド
ンと遺伝子のコンセンサス翻訳開始部位間を開裂する
が、コード化領域に付着したリボソーム結合部位を残
す。その末端は、E.コリーDNAポリメラーゼI(ク
レノウフラグメント)で満たし、直線化プラスミドはB
amHIで開裂した。プロモーターのないPBOMP−1
遺伝子を運搬する577bp BstNI−BglIIフラグメント
は、Hinc IIおよびBamHIで開裂したpUC19に連結
した。 pPX166と称するその後生じたプラスミド
は、ウエスターンブロット法により、E.コリーJM1
03のlacプロモーターの調節条件のもとでPBOMP
−1を発現することが見い出された。PBOMP−1が
E.コリーJM103またはHB 101菌株のlacまたは
PLプロモーターから発現すると、唯低レベルのPBO
MP−1が発現した。モノクローナル抗体G−204、
これは成熟PBOMP−1のアミノ末端20アミノ酸に
結合する、を有するこれらの細胞からの溶解産物のウエ
スターンブロット分析は、このモノクローナル抗体によ
って認識された4000−5000ダルトンペプチドの
存在を示した(第20図)。誘導PL プロモーターの調
節のもとでPBOMP−1を発現する細胞において、G
−204結合活性の90%以上は、この予想分解生成物
中であり、E.コリー中で高いレベルで発現されたPB
OMP−1が不安定であることを示した。プラスミド p
PX160および pPX166は、外部タンパク質の安
定化が報告された突然変異体を含有する種々のE.コリ
ー菌株に転換した。これは、ATP−従属プロテアーゼ
(lon- )突然変異体,熱衝撃応答(htp)および mRN
A−安定化突然変異体(pnp)を含む。加えて、リポタン
パク質としてのPBOMP−1のプロセスがその安定性
を高めるので、プラスミドは、重要なネイティブE.コ
リーリポタンパク質,ムレインリポタンパク質(lpp-
)を欠くE.コリー菌株中に置かれた。試験された菌
株の全てにおいて、モノクローナル抗体G−204によ
って認識されるPBOMP−1分解生成物は、ほとんど
同一レベルで存在した。それ故に、E.コリーのPBO
MP−1の分解かある他の未同定によることは、明らか
である。第2の解決手段として、遺伝子のネイティブ信
号配列を除去することによって修飾PBOMP−1遺伝
子を生成した。かかる組み立ては、ネイティブPBOM
Pタンパク質に二つの潜在的な利益をもたらす。第一
に、信号のない PBOMP−1は、メンブランに移ら
ないだろう、従ってPBOMP−1の過多発現による毒
性効果は、減少するだろう、第二に、極めて疎水性の脂
質基によって修飾されないので、信号無しPBOMP−
1は、溶液中の単離または貯臓に洗浄剤の使用を要求し
ないだろう。PBOMP−1の信号無し形態の構成は、
第21図に示される。第21図に示されるように、プラ
スミド pPX 160からのPBOMP−1遺伝子は、
AluI制限エンドヌクレアーゼでコドン19において開
裂する。生成するフラグメントは、 pUC19ポリリン
カー領域内のSmaI制限部位に連結する。生成する遺伝
子は、ネイティブPBOMP-1のアミノ酸配列にアミノ末端
における pUC19ポリリンカー領域からの付加的な1
8のアミノ酸を加えたものの全てを含有するハイブリッ
ドタンパク質を発現した。このプラスミドは、 pPX1
67と指定された。更に第21図に示されるように、P
BOMP−1を発現する第二の組換えプラスミドは、ポ
リリンカーのBamHI部位において開裂し、そしてその
フラグメントをプラスミド pINIII −ompA3のBamH
I部位にクローニングすることによって、プラスミド p
PX167から誘導された。生成するプラスミド pPX
168は、アミノ末端においてE.コリーOMP Aタ
ンパク質の信号配列に連結した成熟 PBOMP−1を
コード化するハイブリッド遺伝子を含む。このハイブリ
ッド生成物は、リポタンパク質修飾を欠きかつそのアミ
ノ末端において8個の付加的アミノ酸を含有する成熟P
BOMP−1を生成するために、OMPA信号配列によ
ってメンブランから処理した。プラスミド pPX167
および pPX168は、E.コリーJM103に転換
し、組換えPBOMP−1合成について調べた。SDS
−PAGEウエスターンブロット分析により、両プラス
ミドは、ポリクローナルおよびモノクローナル抗−PB
OMP−1抗血清によって認識されたタンパク質をコー
ド化することを示した。 pPX167から合成された修
飾PBOMP−1は、イソプロピルチオベータ−d−ガ
ラクトピラノシド(IPTG)と誘導性であり、細胞質
中に位置し、そして洗浄剤の不存在下で溶解する。その
修飾PBOMP−1は、IPTG誘導細胞からの全細胞
溶解産物のクマーシーブル―染色によって検出されず、
1%以下の全細胞タンパク質から成り立っている。 pP
X 168から合成された修飾PBOMP−1は、同様
にIPTGと誘導性であり(ハイブリッドライラックプ
ロモータの制御のもとで)、媒地に排泄され、同様に洗
浄剤の不存在下で可溶性である。十分に誘導されると、
この修飾PBOMP−1は、約1〜2mgの細胞レベルで
産生された。 プラスミド pPX167および pPX1
68は、同様に発現レベル用に種々のE.コリー菌株中
で試験した。最も好結果な組み合せは、E.コリーPR
13に転換した pPX167キメラプラスミド、 mRN
A安定化突然変異体 pnp含有菌株であった。この菌株に
おいて、lac誘導後、約2〜3%の全細胞タンパク質に
おいてlacプロモーターの調節のもとで組換えPBOM
P−1は発現する。この組換えPBOMP-1は、lacα
−ペプチドおよびPBOMP−1遺伝子のアミノ末端に
融合した多クローニング配列からの約17アミノ酸を含
有する細胞質融合タンパク質として発現する。
【0060】8.1.1 信号無しPBOMP-1の精製
および特徴 次の実験は、信号無しPBOMP−1を精製しかつ特徴
づけるために行なった(ここでは rPBOMP−1と称
する)。細胞質抽出物の単離 37℃においてルリア(Luria)ブイヨンで増強した pP
X167含有E.コリーPR13の一夜培養からの細胞
は、4℃でGSAローター中において8,000rpm で
10分間沈降させた。ペレットは、1/10容積の10
mMTris −HCl,pH7.5で洗浄し、そして10μg
/mlDNアーゼおよび10μg/mlRNアーゼを含
有する1/100容積の10mMTris ,pH7.5に再懸
濁した。細胞は、40Wで10分間氷上で音波破砕かま
たは20,000psi でフレンチプレッシャーセルに3
回通すことのいずれかにより破砕した。未破砕細胞は、
SS−34ローターを用いて4℃において10分間かけ
て10,000rpm で遠心分離して除去した。全細胞メ
ンブランは、4℃において60Ti ローターで55,0
00 rpm ,30分間遠心分離して、除去した。メンブ
ランを棄て、上澄液を保持した。細胞出力抽出物のDEAE分別 上澄液は、10mM Tris ,pH 7.5で平衡にしたイオ
ン交換DEAE−バイオゲルA(バイオラド ラボラト
リーズ,カリフォルニア州 リッチモンド)カラムを通
した。本質的にタンパク質の全ては、これらの条件下で
カラムに結合した。結合 rPBOMP−1および他
のタンパク質を80mMNaCl含有10mMTris ,pH7.
5を用いて徐々に溶出このバッファーによって溶出した
タンパク質の全ては、プールしそして4℃で60%飽和
硫酸アンモニウムを用いて沈降させて濃縮した。そのペ
レットを遠心分離して集め、残留硫酸アンモニウムを除
去するために同一バッファーに対して透析した後10mM
Tris ,pH.7.5に溶解した。 rPBOMP−1の逆相クロマトグラフィー 上澄液含有 rPBOMP−1は、 dH2 O中の0.1%
トリフルオロ酢酸(TFA)含有バッファー中に希釈
後、4.6×15mmC−4逆相HPLCカラムに流し
た。そのカラムは、同一バッファーを用いて流速2ml
/分で流れた。タンパク質の大部分は、これらの条件下
でカラムに結合した。結合 rPBOMP−1は、20分
かけて0.1%TFAの0〜95%アセトニトリルグラ
ジェントによって単一ピークとして溶出した。 rPBO
MP−1含有巨大ピーク(第22図,ピーク1参照のこ
と)は集め、フラクションをプールし、溶媒を蒸発して
濃縮した。乾燥 rPBOMP−1は、 dH2Oに再溶解
した。SDS−PAGEは、前記のように、細胞質抽出
物、 DEAE溶出物およびプラスミド pPX167含
有E.コリーPR13細胞から得た逆相溶出物に基づい
て行なった。電気泳動後、そのゲルは、クマーシーブリ
リアントブルー染色で約2時間かけて染色した。モノク
ローナル抗体GD204を使用するエウスターンブロッ
ト分析は、同様に行なった。得られた結果は、第23図
AとBに示す。第23A図に示すように、 rPBOMP
−1は、クマーシー染料で染色する際に、プラスミド p
PX167含有E.コリーPR13細胞の細胞質抽出物
中に存在する主要なタンパク質である(第23A図,レ
ーン1)。ウエスターンブロット反応性で評価されたよ
うに、95%以上のrPBOMP−1は、細胞質抽出物に位置
する。細胞質抽出物の調製に洗浄剤が使用されていなか
ったので、その結果は、これらの細胞から得た rPBO
MP−1が洗浄剤なしで10mM Tris −HCl,pH
7.5に可溶性であることを示す。このことは、Hi b
細胞から得られたPBOMP−1からそれたものをリポ
タンパク質として表わす。細胞質抽出物を使用する主要
な実験は、 pPX167含有E.コリーPR13細胞か
ら得られた rPBOMP−1が、それ自身かまたは他の
細胞質タンパク質とのいずれかの複合体として水溶液中
に存在するだろうということを示す。アクリルアミド−
アガロースポリマーまたはセファデックスビーズを用い
るゲルフィルトレーションクロマトグラフィーがこの r
PBOMP−1を使用して行なうと、その rPBOMP
−1は、100,000 ダルトン以上の見掛け分子量の位置で
溶出した(データは示されていない)。 DEAE−バ
イオゲルA(バイオラド ラボラトリーズ,カリフォル
ニア州 リッチモンド)を使用するイオン交換クロマト
グラフィーは、 rPBOMP−1が特有の塩濃度で単一
ピークとして溶出しなかった事実を示した。rPBOMP−1
は、10mMTris ,pH7.5において約20mM〜75mM
のNaCl濃度範囲にわたって溶出した。溶出rPBOMP-1
が80mMNaCl洗浄液中の多くの溶出タンパク質の1
種であるけれども、残留する多くの細胞質タンパク質
は、80mM以上の塩濃度でカラムに結合した。このよう
に、上記のようにDEAEクロマトグラフィーは、 rP
BOMP−1から多くの不純物タンパク質を除去するた
めの主要なステップとして使用した。第23A図に示さ
れるように、DEAEクロマトグラフィーは、細胞質物
質中に見い出された多くのタンパク質を極めて減らし
(第23A図,レーン2)、そしてrPBOMP−1とモノ
クローナル抗体との反応性を変更しなかった(第23B
図,レーン2)。rPBOMP−1のアミノ酸配列は、
相対的に疎水性タンパク質であるべきことを示す。その
ことは洗浄剤なしで細胞質抽出物に可溶性であることを
示すけれども、rPBOMP−1が多くの細胞質タンパク質よ
り疎水性であることが期待される。 rPBOMP−1含
有DEAE溶出物は、前記のようにC−4疎水性相互作
用カラムでクロマトグラフィーにかけ、アセトニトリル
の増加するグラジェントを使用して溶出した。このシス
テムにおいて、より多くの疎水性タンパク質は、カラム
により強く結合し、そしてアセトニトリルの高濃度にお
いて溶出するだろう。 rPBOMP−1が多くの不純物
タンパク質よりも強く結合し、そしてそれらの多くのも
のの後から溶出すると考えらられる。フラクション含有
rPBOMP−1をC−4カラムでクロマトグラフィー
にかけると、PBOMP−1は、カラムから溶出した主
要ピークであることが見い出され(第21図)、そして
驚くべきことに、低アセトニトリル濃度で最初に溶出し
た。第23A図,レーン3に示されるように、 rPBO
MP−1ピークは、SDS−PAGE後の10μgのタ
ンパク質におけるクマーシーブリリアントブルーR−2
50染色によって測定されたように、純粋であった。そ
のピークは、クマーシー染色で主および副の2バンドを
示し、両者は、PBOMP−1のアミノ末端20アミノ
酸を認識するPBOMP−1のモノクローナル抗体と反
応した(第23B図,レーン3)全サイズ rPBOMP
−1よりも約2000キロダルトン小さい副バンドは、より
小さなタンパク質が精製プロセスの副産物ではないこと
を示すPR13(pPX167)の全細胞抽出物中にも存
在した。溶媒蒸発による濃縮後、精製 rPBOMP−1
は洗浄剤なしでも水性溶媒に可溶性であった。ラビット
の免疫法 ニュージーランド ホワイトラビットは、
不完全フロイントアジュバント中で乳化かまたは水酸化
アルミニウムに結合した pPX167を含有するE.コ
リーPR13細胞から得た rPBOMP−1で免疫化し
た。 rPBOMP−1は、 rPBOMP−1を0.85
%食塩水中500μg/mlの濃度でミョウバン(alu
m)を 500μg/ml濃度で、1:1の比率で混合
して、ミョウバンと結合した。その混合物は、37℃で
3時間振盪し、そしてミョウバンを遠心分離によって沈
降した。上澄液は、未反応タンパク質に関してBCAタ
ンパク質アッセイ(ピアース ケミカル コーポレーシ
ョン,イリノイ州シカゴ)で検定した。何も検出されな
かった。ミョウバンは、生理食塩水に500μg/ml
で再懸濁した、 rPBOMP−1は、不完全フロイント
アジュバント(Difco)に1:1の比率で乳化した。動物
は、4週間間隔で50μgのいずれかの製剤で筋肉内に
免疫化した。動物は、0,6週および各免疫化前に採血
した。血清は、エリサ(ELISA)およびウエスターンブロ
ット分析を用いて抗−PBOMP−1および抗− rPB
OMP−1抗体を目的として検定した。組換えPBOM
P−1を用いる免疫化は、ELISA検定法によって決
定されたように、H.インフルエンザ(ネイティブPB
OMP−1と称する)から得たPBOMP−1および組
換えPBOMP−1に対する抗体力価を引き出した。結
果は、第8表に示す。
【0061】
【表8】 (第8表) ────────────────────────── rPBOMP−1に対する抗血清のELISA力価 に対するELISA力価a 抗-rPBOMP-1 ネイティブ 抗 血 清 アジュバント rPBOMP-1 PBOMP-1 ────────────────────────── 0週 ミョウバン(Alum) 800 800 6週 ミョウバン 12,800 12,800 0週 IFA 800 800 6週 IFA 12,800 12,000 ────────────────────────── a ELISA力価は、バックグランドの2倍を生ずる抗血清の最高希釈の逆 数を表わす。 第8表に示されるように、ミョウバンかまたはIFAの
いずれかの rPBOMP−1を用いる動物の免疫化は、
免疫後6週間において rPBOMP−1とネイティブPB
OMP-1の両者に反応性の抗体の大きな力価を引き出し
た。
【0062】8.2 E.コリー中のPBOMP−2の
発現高揚 PBOMP−2は、プラスミド pAA130から低濃度
(セルタンパク質の1%未満)で同様に発現した。PBOM
P-2の発現は、明らかにネイティブプロモーターの制御
のもとである。PBOMP−2の生産性を高めるため
に、 pAA130のPBOMP−2遺伝子は、PBOM
P−2開始コドンへの単一SspI制限部位5塩基5'にお
いて開裂し、そして pUC19のSmaI部位に連結する。
連結は、全PBOMP−2 ORF(信号配列を含む)に
pUC19からの18コドンおよび遺伝子融合部位から
の2コドンを含むハイブリッド転写解読枠(ORF)を
生ずる。この融合遺伝子のタンパク質生成物は、179
99ダルトンの分子量予想し、そしてlacプロモーター
制御のもとで発現される。このプラスミドは、 pPX1
63と称される。プラスミド pPX163がE.コリー
JM103へ転換しそしてIPTGで誘導すると、1
7,500ダルトン見掛分子量のタンパク質は、発現し
た。加えて、15,000ダルトン分子量のタンパク質
双極子(doublet)は、観察された。3種のタンパク質の
全ては、ウエスターンブロット上の抗−PBOMP−1
抗血清によって認識された(第25図)。SDS−PA
GEのクマーシーブルー染色によって、組換えPBOM
P−2の3種の形は、lac誘導後の約15%全細胞タン
パク質から成っていた(第25図,レーン3)。 pPX
163から発現した組換えPBOMP−2の3種は、単
離され、N−末端ペプチド分析は次のことを示す。 1.17,500ダルトン見掛け分子量バンドは、予想
p UC19/PBOMP−2ハイブリッドタンパク質で
ある。 2.15,000ダルトン分子量以上のバンドは、PB
OMP−2信号配列の第1メチオニン残基から出発し
(即ち、PBOMP−2 ORFの開始コドン)そして、
この点における翻訳の再開始によることが明らかであ
る。そして 3.15000ダルトン分子量より少ないバンドは、N
−末端分析にブロックし、そして14C−パルミテートで
標識化し得る。従って、このバンドは、PBOMP−2
を処理したリポタンパク質からなる。
【0063】9. 微生物の寄託 表にしたプラスミドをもたらす次のエシェリキアコリ菌
株をアグリカルチュラル・リサーチ・カルチャー・コレ
クション(NRRL),ペオリア,IL(Agricultural
Research Culture Collection (NRRL),Peor
ia,IL.)で寄託し以下の受入れ番号を得ている。 エシェリキア コリ菌株 プラスミド 受入番号 JM 83 pAA152 B−18155 JM 83 pAA130 B−18154 JM 83 pGD103 B−18153 JM 103 pPX163 B−18285 PR 13 pPX167 B−18286 JM 103 pPX168 B−18287
【0064】寄託された実施態様は、本発明の一態様の
単なる説明として意味され、また機能的に等しい微生物
は、本発明の範囲内であるので、本発明は、寄託微生物
による範囲に制限されるものではない。事実、本明細書
に示しまた記載したものに加えて種々の変更は、先の記
載および添付図面から当業者に明らかになるであろう。
このような変更を添附の請求の範囲内にあることを意図
する。また、ヌクレオチドに対して与えられた全塩基対
は、概算であり説明のために用いられたことを理解すべ
きである。
【0065】本発明によれば、H.インフルエンザ細菌
性髄膜炎、中耳炎、喉頭蓋炎、および肺炎等の病因因子
での感染に対して保護する種々のワクチン処方における
免疫原として使用できる、H.インフルエンザのエピト
ープを特定するPBOMP−1およびPBOMP−2の
タンパク質並びにペプチドを遺伝子工学的に生産でき
る。
【0066】
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1図は、PBOMP−1のドデシル硫酸ナ
トリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−P
AGE)検定を表わす。サンプルおよびゲルを第6.1
節に記載のごとく調合した。レーンAは、約5μgPB
OMP−1を含む。レーンBは、予め着色した低分子量
(MW)標準、すなわちオバルブミンアルファー−キモト
リプシノーゲン(chymotrypsinogen)、ベーター−ラク
トグロブリン、リソチーム、ウシトリプシン禁止剤およ
びインスリン(AおよびB鎖)を含む。関連分子量を側
面に示す。
【図2】 第2図(AおよびB)は、ポリクローナル抗
PBOMP−1抗体およびモノクローナル抗PBOMP
−1抗体(G1−1)とのエシェリキアコリおよびH.
インフルエンザの全細胞溶解産物の反応性を表わす。第
2A図において、溶解産物をポリクローナル抗PBOM
P−1抗体と反応した。各レーンは、次のとおりであ
る。すなわち(1)エシェリキアコリHB101;
(2)エシェリキアコリ JM83;(3)分子量標
準;および(4)培養H.インフルエンザ細胞から得ら
れた純化PBOMP−1である。第2B図において、溶
解産物をモノクローナル抗−PBOMP-1抗体と反応した。
レーンは、第2A図に記載のとおりである。
【図3】 第3図は、 pLG339の誘導体である pG
D103の制限マップである[ストーカーら(Stoker e
t al.,1982,Gene18:335−41)を参照のこ
と]。
【図4】 第4図(AおよびB)は、 pGD103内に
クローンされたH.インフルエンザDNAの4.2kbフ
ラグメントからなる pAA152のマップを表わす。遺
伝子コード化 PBOMP−1を737BglII−BamH
Iフラグメントに局在定位する。第4A図は、 pAA1
52の循環制限マップである。第4B図は、 pAA15
2の挿入フラグメントの決定検定を示す。遺伝子欠如誘
導体における残余H.インフルエンザを黒線で示す。
【図5】 第5図は、PBOMP−1の異なるエピトー
プと反応する個々のモノクローナル抗体との pAA15
2含有エシェリキアコリ.JM83の全細胞溶解産物の
反応性を表わす。レーンは、次のとおりである。すなわ
ち(A)モノクローナル抗体G1−1;(B)モノクロ
ーナル抗体G94−3;(C)モノクローナル抗体G1
8−3;(D)モノクローナル抗体25−2;および
(E)モノクローナル抗体G2−3である。
【図6】 第6図は、組換えプラスミド pAA130お
よび pAA152を含有するDS410微小細胞(mini
cells)のラジオオートグラム検定を表わす。分子量標準
を同図の左に示した。レーンは、(A)DS410( p
AA130);(B)DS410( pG103);およ
び(C)DS 410( pAA152)を示す。カナマイシ
ンアミノグリコシダーゼ(Kanamycin aminoglycosidas
e)の位置を同図の右に示した。
【図7】 第7図(AおよびB)は、 pGD103内に
クローンされたH.インフルエンザの5.7kbフラグメ
ントからなる pAA130のマップを示す。第7A図
は、 pAA130の循環制限マップを示す。第7B図
は、H.インフルエンザ挿入 pAA130フラグメント
の遺伝子欠如検定を示す。黒一色の線は、遺伝子欠如誘
導体における残余H.インフルエンザDNAを示す。P
BOMP表現型を右に示す。遺伝子コード化PBOMP
を781bpBstEII−XmnIフラグメントに局在定位す
る。
【図8】 第8図は、ポリクローナル抗PBOMP−1
抗血清とのエシェリキアコリJM83および pAA13
0含有エシェリキアコリJM83の全細胞溶解産物の反
応性を表わす。レーンは、(A) pAA130含有JM
83;(B)pAA130含有JM83;(C)JM8
3;(D)JM83;(E)同図の右側にキロダルトン
で表示された分子量標準;および(F)Hi S−2を表
わす。
【図9】 第9図は、種々クローンから決定された発生
源、方向および範囲を示す pAA152の737挿入フ
ラグメントのDNA配列法を示す。底部の矢印は、主要
読み取り枠 (OPF)の位置を示す。
【図10】 第10図は、PBOMP−1遺伝子を含有
する737bpフラグメントのヌクレオチド配列を表わ
す。予想読み取り枠(ORF)を下線を引いた配列で示
し転写方向を矢印で示す。
【図11】 第11図は、PBOMP−1の推定アミノ
酸配列を示す。ヌクレオチド配列を下線上に描き、相当
アミノ配列を下側に示す。四角で囲んだアミノ酸は、タ
ンパク質からの成熟した予想N末端アミノ酸を示す。
【図12】 第12図は、PBOMP−1遺伝子の誘導
アミノ酸配列の部分(上側)とともにPBOMP−1か
ら誘導されたペプチドの部分的アミノ酸配列(下側)の
列を表わす。四角で囲んだ残基は、不適当な組合せを表
わす。
【図13】 第13図は、各クローンから決定された発
生源、方向および配列の範囲を示す pAA130の78
9bpBstII− XmnIフラグメントの配列法を表わす。
下側の矢印は、主要読み取り枠(ORF)を示す。
【図14】 第14図は、PBOMP−2遺伝子を含有
する pAAの789bpBstII−XmnIフラグメントのヌ
クレオチド配列を示す。予想ORFを下線を引いた配列
で示す。転写の方向を矢印で示す。「N」で表わした2
つの塩基は、未知ヌクレオチドを表わす。
【図15】 第15図は、PBOMP−2の推定アミノ
酸配列を示す。ヌクレオチド配列を上側に示しまた相当
アミノ酸配列を下側に示した。四角で囲んだ残余は、タ
ンパク質からの成熟した予想N−末端アミノ酸である。
【図16】 第16図は、PBOMP−1の脂肪酸の気
液クロマトグラフィーを用いて得られたクロマトグラム
である。ノナデカン酸(C19)を内部標準として含め
た。
【図17】 第17図は、組換プラスミド pAA130
および pG103含有エシェリキアコリJM83細胞並びに
pGD103含有対照エシェリキアコリJM83細胞ラ
ジオオートグラフSDS−PAGE検定を表わす。レー
ンは、(1)pAA130;(2) pAA152および
(3) pGD103を示す。分子量約15,000のバ
ンドの位置を同図の左側に示す。
【図18】 第18図(AおよびB)は、グロボマイシ
ン(globomycin)の存在下または不存在下 pAA130
または pAA152含有エシェリキアコリJM83の全
細胞溶解産物のウエスタンブロットゲル検定を表わす。
分子量標準を第18図(AおよびB)の左側に示す。第
18A図は、PBOMP−1遺伝子を含有する pAA1
52含有細胞の溶解産物を表わす。レーンは、(1)グ
ロボマイシン不存在および(2)グロボマイシン存在を
表わす。第18B図は、PBOMP−2遺伝子を含有す
る pAA130含有細胞の溶解産物を表わす。レーン
は、(1)グロボマイシン不存在および(2)グロボマ
イシン存在を表わす。
【図19】 第19図は、PBOMP−1(5.2μ
g)からなるワクチン処方をヒト成人に投与した際得ら
れた抗体応答を示す。
【図20】 第20図は、モノクローナル抗体G204
とのエシェリキアコリJM101またはJM103の全
細胞溶解産物の反応性を表わす。レーンは、(A) pP
X166含有JM103;(B) pPX160含有JM
103;(C)pUC19含有JM101;(D)同図
の左側にキロダルトンで表示した分子量標準;および
(E)H.インフルエンザからの自然発生PBOMP−
1を表わす。
【図21】 第21図は、PBOMP−1シグナル配列
欠如配列をコードするPBOMP−1タンパク質含有プ
ラスミドの構成の概略図である。プラスミドpPX16
7において、シグナル配列欠如PBOMP−1をlacプ
ロモーターから下側に挿入する。血漿 pPX163は、
ポリリンカーにおけるBamHI部位でpPX167にP
BOMP−1コード配列を分裂し、プラスミド pINII
I − ompA3 のBamHI中に得られたフラグメントをク
ローニングすることにより構成される。プラスミド pP
X168は、エシェリキアコリ ompAタンパク質のシ
グナル配列へのアミノ末端でリンクされた成熟PBOM
P−1に関してコードするキメラ配列を含有する。
【図22】 第22図は、プラスミド含有エシェリキア
コリ菌株PR13の細胞質抽出物の上澄フラクションの
逆相C−4高性能液体クロマトグラフィーを用いて得ら
れたクロマトグラムを表わす。
【図23】 第23A図は、クマーシー染色で染色され
たプラスミド pPX167を含有するエシェリキアコリ
PR13から得られたシグナルレスPBOMP−1のS
DS−PAGEを表わす。レーンは、(1)細胞質フラ
クション、(2) DEAE溶出物;および(3)逆相
溶出物を表わす。分子量標準をレーン1の左側まで操作
し、関連MWS (キロダルトン)を同図の左側に示し
た。第23B図は、抗PBOMP-1モノクロナール抗体との
該フラクションの反応性を表わす。
【図24】 第24図は、lacプロモーターから下側に
挿入された PBOMP−2タンパク質の完全コード配
列を含むプラスミド pPX163の構造の概略図であ
る。
【図25】 第25図は、IPTGの存在下または不存
在下生長した pPX163含有エシェリキアコリの全細
胞溶解産物の SDS−PAGE検定を表わす。レーン
は、(1)分子量標準:キロダルトン;(2)IPTG
なしで生長した pPX163含有JM103の溶解産
物;および(3)レーン2において4時間IPTG(5
mM)の存在で生長したものを表わす。矢印はIPTGに
より誘導された3つの PBOMP−2反応性バンドを
示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07K 14/11 ZNA C07K 14/11 ZNA G01N 33/569 G01N 33/569 L 33/577 33/577 B (C12N 15/09 C12R 1:92) (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:19) (72)発明者 ジロトニック,ガリー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド レッドウッド ドライ ブ 17 (72)発明者 グリーン,ブルース アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード ノースフィールド ゲ ート 49

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘモフィルス・インフルエンザ外膜タン
    パク質の抗原決定基をコードするDNA配列を含む組換
    えベクターであって、該外膜タンパク質が第11図に実
    質的に示されたとおりのアミノ酸配列または少なくとも
    7個の隣接したアミノ酸からなるその部分配列を有し、
    該アミノ酸配列がヘモフィルス・インフルエンザ外膜タ
    ンパク質の抗原決定基を1以上含むものである、上記の
    組換えベクター。
  2. 【請求項2】 ヘモフィルス・インフルエンザ外膜タン
    パク質の抗原決定基をコードするDNA配列を含む組換
    えベクターであって、該外膜タンパク質が第15図に実
    質的に示されたとおりのアミノ酸配列または少なくとも
    7個の隣接したアミノ酸からなるその部分配列を有し、
    該アミノ酸配列がヘモフィルス・インフルエンザ外膜タ
    ンパク質の抗原決定基を1以上含むものである、上記の
    組換えベクター。
  3. 【請求項3】 前記のDNA配列が発現調節要素の制御
    下にある、請求項1または2に記載の組換えベクター。
  4. 【請求項4】 前記のベクターが、pAA152、pP
    X167、pPX168、pAA130、またはpPX
    163、もしくはその変異体、組換え体、あるいは遺伝
    子工学的に操作された誘導体である、請求項1〜3いず
    れか1つに記載の組換えベクター。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の組
    換えベクターを含有する単細胞生物。
  6. 【請求項6】 細菌からなる、請求項5に記載の単細胞
    生物。
  7. 【請求項7】 NRRLに寄託して受託番号B−181
    54、B−18155、B−18286、B−1828
    7、またはB−18285を指定されたエシェリキア・
    コリ細菌またはその変異体、組換え体もしくは遺伝子工
    学的に操作された誘導体からなる、請求項6に記載の単
    細胞生物。
  8. 【請求項8】 ヘモフィルス・インフルエンザPBOM
    P−1タンパク質の抗原決定基を1以上含む第11図に
    実質的に示したとおりのアミノ酸配列または少なくとも
    7個の隣接したアミノ酸からなるその部分配列を有す
    る、ヘモフィルス・インフルエンザ外膜タンパク質の抗
    原決定基をコードするDNA配列を含む単離および精製
    されたDNAフラグメント。
  9. 【請求項9】 ヘモフィルス・インフルエンザPBOM
    P−2タンパク質の抗原決定基を1以上含む第15図に
    実質的に示したとおりのアミノ酸配列または少なくとも
    7個の隣接したアミノ酸からなるその部分配列を有す
    る、ヘモフィルス・インフルエンザ外膜タンパク質の抗
    原決定基をコードするDNA配列を含む単離および精製
    されたDNAフラグメント。
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