JPS62501675A - 方法及びワクチン - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
方法及びワクチン
本発明は、遺伝子、特に繊毛遺伝子987Pのクローニングベクター及びクロー
ニング方法、並びに当該方法によって生産された繊毛を含むワクチンに閤するも
のである。
技術的背景
ある種の大腸菌(E、coli) が小腸内で繁殖することが原因で小豚新生児
の下痢が起こる。
このある梗の大腸菌は、小豚に下痢及び脱水症及び脱水症を引き起こし、時とし
て死に至らしめる中毒性物質エンテロトキシンを合成する。これらの中毒性物質
エンテロトキシン合成能を有する大腸菌株は、小腸内で急激に繁殖することを特
徴とするが、それは、繊毛によって小腸の上皮に付着する細菌の能力によるもの
である。
大腸菌の異なった繊毛の種類が新生児の下痢と関係しており、主なものとして、
K88ac、に88ab、に99及び987Pがあげられる。K88ac、に8
8ab及びに99の遺伝子は、プラスミド遺伝子であることが知られており、既
に、クローニングされている。しかしながら、繊毛987PをコーPする遺伝子
は、まだクローン化されておらず、これらの遺伝子がプラスミド遺伝子であるの
か染色体遺伝子であるのかいまだ決定されていない。
−m又はそれ以上の繊毛を抗原として牝膓にワクチン接種することkよって抗体
が生成され、小腸の小腸への中毒性物質エンテロトキシン生産能を有する大腸菌
の付着と繁殖、及び感染と関係し・た症状の発生が防止される。それ故k、動物
に大規模〒ワクチン接種するのに充分量の繊毛の抗原を生産することが望まれる
。野生株の大腸菌から繊毛を分離するのは、大M菌の繊毛の数が少ないの1困難
フある。しかしながら、繊毛をコードする遺伝子を多次表ツラスミドベクターに
より適当な宿主中でクローニング〒きれば、繊毛の発現は、10−100倍にな
る。これらの線毛は、多iK分離することが1き、こうして生産された繊毛は、
ワクチン接81に際して望ましくない副次的効果をもたらす野生タイツの中毒性
初旬エンテロトキシンを含んでいない。
987P遺伝子のクローニングは、不可能ではないとしても、きわめて困難であ
ると考えられてきた。先ず、遺伝子の所在部所が決定されていないし、また、9
87Pの発現を可能とするために非常に大型のDNA断片が必要とされると考え
られていた。大きいDNA断片は、多次製fラスミドベクター中ではきわ゛めて
不安定である。
発明の開示
本発明は、大型のDNA断片をクローニングするためのクローニングベクターの
作成方法を提供するもの1あり、この方法は、DNAの大型断片及び遺伝子座区
分をpBR又はpACYC起源のベクターの如き多次與グラスミド中釦挿入する
ことから成る。
IRI/c好適なりラスミドは、pB122、pBR529及びpACYC18
4である。
本発明は、繊毛987Pを発現させるクローニングベクターを作成する方法をも
提供するもの!ある。
本発明者らは、繊毛987Pを使用して、pBRプラスミドの如きクローニング
fラスミドベクター中へ遺伝子座区分を挿入すると、そのようなベクター中で大
型DNA断片のクローニングが安定化されるとい5結論を得た。
本発明の目的は、pBR529/parとして知られているpBTA599を提
供することを目的としている。
更に1組換えシラスミド、pBTA201及びpBTA200を提供することを
目的としている。
他の目的は、繊毛蛋白質987Pをコードする遺伝子を含む遺伝子座区分のDN
A断片を挿入したシラスミドから成るクローニングベクターを提供することであ
る。
本発明は、繊毛も987Pを発現するクローニングベクターを作成するための方
法をも提供するもの1あり、その方法は、
(1) 遺伝子座区分を含むDNA断片を、pBIt329、pBR322又は
pACYC184の如き適宜のシラスミドに挿入すること、及び(Ill &毛
987Pの発現遺伝子を含むDNA断片を、工程(1)のシラスミド中に挿入す
ること、から成る。
最も好適な遺伝子座区分は、ミニFプラスミドpML31から分離したSOP遺
伝子座〒あり、これは、Au5tin及びwierz−bicki、シラスミド
、10.73−81.1983、に記載されている。
本発明は、更に、本発明方法によって生産されたクローニングベクターによって
形質転換された形質転換微生物を提供する。本発明において使用する非常に好適
な微生物は、大Jl!菌フある。大腸菌が、繊毛蛋白質987Pを発現するクロ
ーニングベクターによって形質転換されることがこの発明の特徴となっている。
%に、大腸菌が、pBTA201 Kよって形質転換されることは好適である。
本発明は、また、繊毛蛋白質987Pを発現するこの発明のクローニングベクタ
ーを含むように変異させた大腸菌から成るワクチンを提供する。
あるいは、本発明のワクチンは、変異させた細菌を培養して分離した繊毛987
Pから成るもの〒ある。
図面の簡単な説明
第1図は、本発明のベクターpBTA599のDNA制限地図を示す。
第2図は、52Kbの挿入物及びベクター、pBTA201の制限地図を示す。
本発明の最良の実施態様
ミ=Fプ2スミドpML31から分割した遺伝子座区分をpBR329に挿入す
ることKよって、クローニングベクターを作成した。
pBR522から誘導されるシラスミドは、同じ分割に必要な機能を欠いている
。これは、pBR322は、50世代を越えて安定に維持されないことを意味す
る。しかしながら、分割した遺伝子座は、細胞分裂に際して、シラスミドを正確
に分割するメカニズムをコードする。(Meacok及びChoen、 CEL
L、 20゜529−842.1980及びTucker et、 al、cE
LL、 38.191−201.1984)。
遺伝子座区分は、大腸菌のFプラスミド上に所在すること(Austin及びW
ierzbicki、シラスミド、10.7M−81,1985)、そして、東
には、Fプラスミドの46−49.4Kbの範囲に所在すること(Oq 及びH
fraha%Proc、Natl。
Acad 、Sc i 、USA、 80.4784−4788.1983)、
が知られている。この特定の遺伝子座区分は。SOP遺伝子座として知られてい
る。
切断部位にクローニングした。シラスミドpML31は、続いて、5mM Na
el、1mM)リスpH7,4,1mMMgSO4及び0.1 mFVで分解し
た。分解物を0.8%アガロースゲル上で展開させ、NA45ペーパー上に4.
IKb断片を溶出させた。4.IKb断片と共K、分解物中に存在する約4.2
Kbの断片が溶出された。
DNAは、I M NaC1を含むTE中で65Cで60分間加熱するととkよ
って、NA45に一/ぐ−から抽出した。NaC1の濃度を0.2Mま〒降下さ
せ、DNAをフェノール、クロロホルムで抽出し、次い〒最終的にエタノールで
沈殿させた。pBR329ベクターは、培養基塩緩衝液中でPvu IIで分解
し、続いて、O,lf)リスpH8中フホス7アターゼ〒処理した。 約処理し
たpBR329を、T4−DNAリガーゼ1ユニツトにより4C?−夜1 mM
ATP、10mMDDT、10mMMgC12及び10mM)リスpH8,0中
で連結させた。次いで、CaCA!□処理したコンピテントMC1061細胞を
形質転換させた。LB+アンピシリン含有プレート上〒pBR329を含むコロ
ニーを選択し、LB+クロラムフェニコール含有プレート上で挿入いることを確
認した。この断片は、遺伝子座区分を含むことから、pBR329を安定化させ
るのみならず、このベクターから誘導される組換え分子、例えば、大型DNA挿
入やを含むpBR329を安定化させる。この新規ベクターは、pBTA599
と称し、第1図に示される。
t pBTA5990分析
pBTA599中にクローン化した大型DNA断片の安定性及びこの大型シラス
ミドの形質転換効率について調査した。
987PプラスミドのDNAシイゾラリーを作成するに際して、60.4Kbグ
ラスミド(pBTA201 )を分離した。
pBTA201から得た33Kb BamHI断片をpBTA599中に挿入し
て41.3Kbシラスミド(pBTA360)を生成させた。このプラスミドの
形質転換効率を、pBR322及びpBTA599と比較した。約10nHの各
プラスミド2001nlのCaC12−r!処理したコンピテントMC1061
細胞を形質転換させた。結果を要約して表1に示す。
11!1
pBR32242Kb 2.Ox 106pBTA599 8.4Kb L38
x105pBTA360 41.!I Kb 2.4 X 10’pBTA20
1 60.4Kb I X10δシラスミドの大きさが増加するはど、形質転換
効率は減少−f’る。60.4KbプラスミドpBTA201の形質転換効率は
、pBR522と比較して、31ogs低いだけ!あり、大型DNA断片のクロ
ーニングが充分可能フある。pn’rA201及びpBTA S 60からの5
2Kb及び55KbのDNA挿入物は、共に、形質転換及び多数世代を通じて安
定に維持された。
pBR529(親ベクター)と比較してより大型のDNA断片を安定に保持しク
ローン化1゛るpDTAs99の能力が証明された。ヒ) D N A Y:
Bam II i%部分分解して大きいDNA断片を生成させた。分解は、ヒ)
DNA/J、g当たり一ゼ処理したpBTA599に連結した。各ベクターの約
250 figがヒトDNA5μ#と連結され、CaC1!2 テ処理したMC
1061M胞を形質転換させた。アンピシリン耐性コロニーを選び、プラスミド
DNAY分離した。48のpBTk 599及びpBn 529組換え体からD
NAの挿入物サイズを比較した。p13TA 599からの挿入物の平均サイズ
は、、 16.2 Kbフ、I)BR529からは5.2Kbであった。
同じヒ)DNA部分を使用したの↑、pBTA599は、その親ベクターpE3
R329よりも大型の’DNA断片を選択的にクローン化するようフある。それ
故に、pBRプラスミドへの遺伝子座区分の挿入は、より大型のDNA断片のク
ローニングを安定化すると結論ずけられる。
重要なことは、より高度の底熱核、例えばヒトからのDNAライブラリーを基に
してプラスミドを作成することができることである。このことは、クロニングベ
クターCo5tnidの必要性がないことを示す。
987P遺伝子の所在
繊毛987Pをコードする遺伝子が、染色体又はプラスミド遺伝子1あるか決定
するために、次の実験を実施した。
987Pの野生タイプを大腸菌のに12NxR株とゾロス法によって一緒にした
。野性タイプの供与体及びに12合で混合した。混合物を静止させて67℃11
時間培養し、次いフ、かきまぜて中断した。混合物を羊の血液十Na1adix
ic Ac1d寒天上に塗付した。接合体リスクIJ −ニングは、987P抗
血清を用いた接合による987Pの発現テストによって実施した。多数の陽性コ
ロニーが分離された。このことは、野性タイプの987P株のプラスミド取分の
一部を含んでいることを示す。これは、987P遺伝子が、染色体DNA上に↑
はなくプラスミドDNA上に所在することを示すものである。
野性タイプ987P犬腸菌からのプラスミドDNAライブラリーの作成
987P大腸菌の野生タイプ分離菌から、大型プラスミドの収率な向上させるた
めに改良したHansen及び01senの方法(J’、 13acterio
1.165.227−258゜1978)によって、プラスミドDNAを分離し
た。
プラスミドD N A ’l B ant l且で部分分解1して50 Kbよ
り大型のD N A断片を作成した。分解は、緩衝液中15.60.45及び6
0分の分解処理により実施して部分標品な得た。所望の断片サイズは、15分の
分解物として得た。I)B’l’A399ベクターは、13amHI↑緩衝液中
分解し、次いで、0.1 M)リスpH8中でホスファターゼ処理しr、:、9
871)の部分分解物を、1 mM A T P、10mM)リスpi−18,
10mM MgCl12及び10mM DTT中で74−DNAリガーゼ1単位
と4℃f1液、ホスファターゼ処理したベクターに連結した。約250μIベク
ターは約5μgの部分分解物に連結された。これ′t%CaCl2処理したコン
ビテン)MC1061細胞を形質転換させた。ApR−6その94%はTetS
の約4,000コロニーが生成されたが、これらは、挿入されたDNA断片を含
んでいることを示す。
約500のコロニーについて繊毛987Pに特異的な抗血清によるコロニーイミ
ュノアツセイによって987Pの発現なスクリーニングした。
4つの陽性のコロニーが発見され、2つのタイプを得た。
2つのコロニーは、68Kb挿入物(pI3TA200 )を、他の2つのコロ
ニーは、52Kb挿入物(pI3TA201 )Y含む。
52Kb挿入物及びベクター(pIITA201 )の制限地図を第2図に示す
。
pI3TA 201から、繊毛987Pを発現するサシクローンは分離されない
ので、987Pオペロユ〆は、pBTA201挿入物の広い領域に及んfいよう
。
987Pワクチンの生産
繊毛987Pを発現する組換えプラスミド及び構造遺伝子を含む宿主を凍結乾燥
状態f培養コレクションとして保存している。保存容器から細胞を再生させ、選
択栄養培地上に塗付して単一コロニーを生成させた。生育後。
987Pを発現するコロニーを血清−接合法で固定し、最も活性の高いコロニー
を培養の接種菌を得ろために使用した。接種菌は、トリジトン酵母エキス及び炭
素源から成る培地を含む培養物の積として使用される。発酵は通常使用される標
準的方法及び操作で実行した。完了後、繊毛生産物は、細菌細胞からそのまま分
離し、不用の残渣は遠心分離した。繊毛懸濁液は、緩衝液受洗浄し、中空繊維紐
フィルターにより最終的に濃縮化した。
濃縮物は、品質管理及び力価評価の後、4℃で保存剤を用いて保存した。
油中水型エマルジョンワクチンの作成は、濃縮物987Pの容量を殺菌した抗原
成分及び保存剤と一緒に正確に無菌的に計量するととKより実施される。水層は
、殺菌水により、殺菌油層の容量と同等まフ補完した。水層を事前に決定した割
合!油層に加え、高速均質化処理して最終製品を得た。
ワクチン試験
987Pのエンテロト片シン生産能を有する大腸菌(ETEC)を使用した一連
のコントロール試験を、ワクチン非接種の牝豚又は繊毛987P抗原を含む大腸
酌ワクチンでワクチン接種した牝豚の乳を飲む小豚中1実施した。試験の目的な
次に示す。
a、987P ETECKよって引き起こされる下痢及び病死から、ワクチン接
種した牝豚の乳を飲むJ\豚を保aすること、
b、ワクチンを接種した牝豚の乳を飲む小豚の小腸における987P ETEC
の繁殖を減少させること、C,ワクチン接種した牝豚の初乳及び血清とそれらの
小豚の血清中の抗体力価
コントロール試験フ使用したワクチンは、K88ac。
K88 ab、 K99及び987Pの4つの精製された繊毛抗体を油性補助薬
と一緒に含んでいる。
牝豚に妊娠中2度にわたつ【ワクチン又は偽薬を接種する(分娩前8週間及び1
−2週間)。小豚は実施の前は自然に授乳してもよい。5時間及び13時間の後
、繊毛987Pを発現する二つのエンテロトキシン生産能を有する大腸菌混合物
を経口的に投与する。接種抛は、lX109の生育可能な細菌を含んフいた。
下痢の最初の診断は、視覚により評価した。実施して16から28時間後、選ば
れた小腸1c)き、下痢症状の有無により検査した。次の研究試験を下痢の原因
を確認するために実施した。
a、小腸の基部、中間部及び末端部における細菌数、b、腸の同じ部分を組織羊
的にみて、病理学上の変化及びエンテロサイHC付着する細菌の存在を同定した
。
C0構造上の粘着細胞の損傷を示す消化酵素(アルカリホスファクーゼ、ラクタ
ーゼ)のレベル(例えは、ロタウィルス性下痢において、これらの酵素の濃度は
、著しく低くなる)。
特異的抗繊毛IgG抗体力価を酵素イムノソルベントアッセイ法により決定した
。
結 果
ワクチン接種した礼服から生まれた少豚の22.5%が軽い一時的下痢症状を示
しただけフあるが、コントロールの礼服からの小腸の100qbが重い下痢症状
を示した(表2)。2つのグループの差異は、非常に顕著であった( X2=
40.9、p<o、o o s )。
表2
987P ETEC投与に対するワクチンの有効性処理グループ 礼服数量 小
腸数量 下痢症の小腸数量コントロール 3 26 26(100)aワクチン
接種 4 40 9(22,5)aa、は、顕著な差異(X2=40.9、p<
0.005)を示す。
コントロールの全ての小腸の下痢は、非常VcN<、結果として生ずる脱水症状
(約10qb)は、瀕死の重症であった。結果的には、残りのコントロールの小
腸は、投与後32〜36時間後死亡した。対照的K、ワクチン接種した礼服から
の小腸は、投与後46〜48時間たって実験が終了した時点フも下痢症状を示さ
なか?た。
かき取った粘膜の細菌数によって示される小腸末端の細菌の繁殖は、偽薬接種し
た礼服の哨乳小豚に比較して、ワクチン接種した礼服の咄乳小豚の場合、非常に
顕著忙減少した(t=4.7.14d、f、、p<0.D o s )。
投与した小腸の臓器の組織病理学的知見フは、ワクチン接種した礼服、からの小
鉢フは、粘膜に対する大腸菌の付着はほとんどなかったのに対して、全てのコン
トロールの小腸では、牟腸粘膜に大腸菌の顕著な付着がみられ、た。
消化酵素アラ七イ及び組織病理学的知見〒は、病状に対してウィルス畔関与して
いないことが示された。
ワクチン接fiした礼服の血清及び初乳の標品に、それらの小腸の血清標品と同
様、高い特異的抗987P抗体力価がみられたが、偽薬接種の礼服及びその小腸
で也ま非常に低い抗体レベルマあった(表3)。ワクチン接穂した礼服の咄乳児
とコントロール牝豚の咄乳児の平均力価の間の差異は、非常にWJ著〒、例えば
、t=15.7.46d、5、p<o、ool ’t’あった。
大腸菌ワクチンに対する礼服及び、J・−豚の血清学的反応
抗987P IgG力価3
礼服A 処 理 ワクチン接種 分娩礼服 平均 950りC,I前礼服 小腸
小腸
血清 血清 初乳 血清 力価
C53:lントa−h nd 70 nd <31 28−56164 コント
ロール 5a s8 136 <28 11−71187 コントロール <2
s 5o 117 <54 27−a2110 ワクチン接種 50 1009
9(16504208−44182ワクチン接9. 30 521 819
257 159−35206 ワクチン接& 94 757 562 599
468−76261 ワクチン接物 <25 2407 869 895 75
3−109a、ELISA中の最大血清希釈度の逆数。
b、相剰平均力価。相剰平均力価の計算を可能とするためK、試験した最小の血
清希釈度をELISAK未反応の標品の力価として用いた。そのような標品を含
んだ乎均値は、〈で示される範囲にある。
c、95%C,1,,(信頼限界):力価の95%が存在する範囲(量±1.9
6S/rn )。
nd実験は実施していない。
これらの結果から、ワクチン接種した礼服の初乳の適量を咄乳した小7豚は、小
腸粘膜における987P ETECの繁殖及びその、結果として起こる下痢から
確実に保護されることが判明した。
手続ネ市正;卦(方式)
昭和62年5月 1日
Claims (28)
- 1.大型DNA断片と遺伝子座区分を多複製プラスミドベクターに挿入すること から成る大型DNA断片をクローニングするためのクローニングベクターの作製 方法。
- 2.当該大型DNA断片が、少なくとも60Kbである請求の範囲第1項の方法 。
- 3.遺伝子座区分を多複製プラスミドに挿入することを特徴とする繊毛987P 発現のためのクローニングベクターの作成方法。
- 4.多複製プラスミドが、pBRタイプ又はpACYCタイプである請求の範囲 第3項の方法。
- 5.プラスミドが、pBR322である請求の範囲第4項の方法。
- 6.プラスミドが、pBR329である請求の範囲第4項の方法。
- 7.プラスミドが、pACYC184である請求の範囲第4項の方法。
- 8.(I)遺伝子座区分を含むDNA断片を適宜のプラスミド中に挿入すること 、及び (II)(I)のプラスミド中に、繊毛987Pの発現遺伝子を含むDNA断片 を挿入すること、 から成る繊毛987Pを発現し得るクローニングベクターの作製方法。
- 9.遺伝子座区分が、ミニFプラスミドpML31から分離したSOP遺伝子座 である請求の範囲第8項の方法。
- 10.請求の範囲第1〜第9項のいずれかの方法によって製造されたクローニン グベクター。
- 11.遺伝子座区分を含むDNA切片及び繊毛987P蛋白質をコードする遺伝 子を含むDNA切片が挿入されたクローニングベクター。
- 12.クローニングベクターpBTA599。
- 13.紺換えプラスミドpBTA201及びpBTA200。
- 14.請求の範囲第10項のクローニングベクターにより形質転換された微生物 。
- 15.微生物が大腸菌(E.coli)である請求の範囲第14項の微生物。
- 16.クローニングベクターが繊毛987P蛋白質を発現し得る請求の範囲第1 4〜第15填のいずれかの微生物。
- 17.クローニングベクターが、pBTA201である請求の範囲第14〜第1 6項のいずれかの微生物。
- 18.請求の範囲第1〜第9項のいずれかの方法によって製造されるクローニン グベクターによつて形質転換された大腸菌を含むワクチン。
- 19.繊毛987P蛋白質を発現し得るクローニングベクターによって形質転換 された大腸菌を含むワクチン。
- 20.繊毛987P蛋白質を発現し得るクローングベクターによって形質転換さ れた大腸菌の培養物から分離された繊毛987Pを含むワクチン。
- 21.精製繊毛抗体を987P及び製薬的に受け入れ可能な助剤又は坐薬から成 る豚新生児の下痢の処理又は防止に使用するためのワクチン。
- 22.精製繊毛抗体が、K88ac、K88ab及びK99から選択される請求 の範囲第21項のワクチン。
- 23.組換えDNA操作で製造された繊毛987P蛋白質。
- 24.繊毛987P単独又は一種以上の繊毛抗体と共に投与することから成る豚 新生児の下痢の調節方法。
- 25.繊毛抗体が、K88ac、K88ab及びK99の一種以上である請求の 範囲第24項の方法。
- 26.繊毛抗体と共に毒素を投与する請求項第24〜第25項のいずれかの方法 。
- 27.毒素が、熱安定性のST及び/又は熱不安定のLT毒素である請求の範囲 第26項の方法。
- 28.より高度の成熟核からのDNAライブラリーにおいて請求の範囲第10項 記載のクローニングベクターを使用する方法。
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