JPS63500637A - 組換えウイルス - 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】
組換えウィルス
本発明は組換えウィルスに関するものであり、特に組換えによって、発現される
免疫原性外来性ポリペプチドの免疫原性を最適にするように修飾された組換えワ
クシニアウィルスに関するものである一本明細書に於いて使用する「組換えウィ
ルス」という用語は、ウィルスのゲノムに外来遺伝子又は遺伝物質が組み込まれ
、遺伝子的に修飾された感染性ウィルスを意味する。従って、この修飾されたウ
ィルスは、組換えウィルスによる細胞の感染の際、′外来性2ポリペプチドの形
態で外来遺伝子を発現する。「組換えワクシニアウィルス」という用語は前記に
対応した意味である。
感染性ワクシニアウィルスに外来遺伝子を発現させる方法[マケッ) (Mac
kett)他、1982.バニカリとパオレッティ−(P anicalian
d P aoletti)、1982]が開発されて以来、生きた組換えワクシ
ニアウィルスは、より有害な他のウィルスによる感染症に対して動物を免疫する
上に於いて非常に有用であることが確認された。このことは、宿主の防御的免疫
応答の標的抗原をコードしている遺伝子を単離し、それらをワクシニアウィルス
・プロモーター要素のコントロール下に、ワクシニアウィルスのゲノムに組み込
むことにより実施された。多くの場合、ワクシニアウィルスによって発現される
外来性ウィルス抗原は、殆ど自然な状態であり、そのプロセッシング、修飾、輸
送、及び最終的な感染細胞表面上の位置は、自然感染の場合と非常に類似してい
るようである。従って、単純ヘルペスの糖タンパク質D[パオレッティー他、1
984.クレーマー(Cremer)他、1985]、B型肝炎表面抗原[スミ
ス(S m1th)他、1983:モス(Moss)他、1984]、水痘性口
内炎のウィルス糖タンパク質G1及びインフルエンザウィルス血球凝集素[スミ
ス他、1983:パニカリ他、1983]の遺伝子を組換えワクシニアウィルス
に挿入すれば、この生きた組換えウィルスを、感染症に対し動物を免疫するため
に使用することができるということは驚くに値しない。
本発明のひとつの目的は、雑種(ハイブリッド)ポリペプチド(これは、雑種ポ
リペプチドをウィルス感染細胞の表面上若しくは該表面に位置させるための表面
又は膜関連ポリペプチド・セグメントとともに、ウィルス又はウィルス感染細胞
にとって外来性の免疫原性ポリペプチド・セグメントを少なくとらひとつ含有す
る)をコードしている配列(コード配列)を含有することが特徴の組換えウィル
スを提供することである。
具体的には、本発明は、上記雑種ポリペプチドをワクシニアウィルス感染細胞の
表面上若しくは該表面に位置させるための表面又は膜関連ポリペプチド・セグメ
ントとともにワクシニアウィルス又はワクシニアウィルス感染細胞にとって外来
性の免疫原性ポリペプチド・セグメントを少なくともひとつ含有する該雑種ポリ
ペプチドのコード配列を含むことが特徴の組換えワクシニアウィルスを提供する
ことである。
本発明の他の目的は、上記雑種ポリペプチドをワクシニアウィルス感染細胞の表
面上若しくは該表面に位置させるための表面又は膜関連ポリペプチド・セグメン
トとともにワクシニアウィルス又はワクシニアウィルス感染細胞にとって外来性
の免疫原性ポリペプチド・セグメントを少なくともひとつ含有する該雑種ポリペ
プチドのコード配列を含むDNA分子を提供することである。
更に、本発明の目的は、上記雑種ポリペプチドをワクシニアウィルス感染細胞の
表面上若しくは該表面に位置させるための表面又は膜関連ポリベブヂド・セグメ
ントとともにワクシニアウィルス又はワクシニアウィルス感染細胞にとって外来
性の免疫原性ポリペプチド・セグメントを少なくともひとつ含有する該雑種ポリ
ペプチドを提供することである。
本発明を、組換えワクシニアウィルスに於ける分泌性反復プラスモディウム抗原
(S−抗原)に基づく雑種ポリペプチドの発現を例によって説明する。
プラスモディウム・ファルシパルム[P Iasmodium falcipa
rum(熱帯性マラリア原虫)]の多数の無性生殖血液期抗原群(asexua
l bloodstage antigens)をコードしている遺伝子群を単
離し、宿主を保護するための抗原を同定するfこめにその塩基配列の決定が行な
われた[ケンブ(Ke+++p)他、1983’l。これらの抗原遺伝子の多く
は組換えワクシニアウィルスに於いて発現し、た。多くの場合、効果的な免疫は
、外来性抗原がウィルス感染細胞の表面上で正しく発現されることにかかってい
る。しかし、原生動物である寄生虫などの比較的複雑な生物の表面タンパク質は
、それに相当する遺伝子が哺乳動物細胞に導入され1こ場合、細胞表面にたどり
着くことができない。例えば、宿主赤血球の膜内に位置するP、ファルシパルム
・タンパク質は、その最終的な目的地に到達する前に寄生虫液胞の膜を通るかな
り複雑な経路を横切らなければならないが、この経路は判明されていない。
プラスモディウム・ファルシパルムのS−抗原タンパク質は、分裂中の寄生虫の
制限膜と、赤血球への寄生虫の侵入に伴う陥入過程期に最初に形成され、続いて
寄生虫の増殖期に同化される赤血球の内膜とを隔てた空間に分泌される。イムノ
ゴールド(immanogold)電子顕微鏡検査法によって、寄生虫液胞とし
て知られるこの空間は成熟シゾント(分裂体)の破裂の直前にはS−抗原によっ
て充嵩されていることが判明した。これらS−抗原分子のうちの2つの遺伝子配
列[コーマン(Cowman)他、1984]により、疎水性シグナルペプチド
をコードしているが遺伝子の残りの部分の他の重要な疎水性領域はコードしてい
ない短い領域が遺伝子の5′末端に存在することが示されたが、このことは分泌
タンパク質としてのこの特性に合致するものである。これらのシグナルは、この
タンパク質がイン・ビトロ(試験管)培養のワクシニアウィルス感染哺乳動物細
胞で発現される時に正確に認識される。
本発明を完成に導いた操作の最初の目的は、動物を免疫するために、プラスモデ
ィウム血液期の抗原を生きた組換えワクシニアウィルスを使って動物に移入でき
るかどうかを調べ、その免疫応答を、組換えDNA技術又は化学的合成によって
生成されるペプチドを用いて得られる免疫応答と比較することてあった。生きた
ウィルスを使って移入させる方法が理論的に有利な点は、抗−寄生虫ワクチンの
効力として最も重要であると思われる免疫系の細胞性アーム(celIular
arm)をよりよく刺激する可能性があることである。
組換えワクシニアウィルスにより、感染家兎及びマウスにおいて発現される分泌
S−抗原に対する抗体の応答性は小さい。両方の場合とも、抗体力価は感染後直
ぐに立ち上がり、急速に弱まってしまう。これらの応答性は、組換えウィルス、
又は11個のアミノ酸の反復ポリペプチドの化学合成コ、ンカテマτ水溶液のい
ずれかを使用し、2回目の免疫の攻撃(抗原追加)を行っても増強(ブースト)
されない。FCA用量でS−抗原β−ガラクトシダーゼ融合ポリペプチドでブー
ストしても、必ずしも抗−8−抗原反応はこの融合ポリペプチドの一次注射で天
然マウスを免疫して観察された抗原反応よりも強くない。しかし、トランスメン
プラン(transmembrane)部域(ドメイン)を付加することで、ワ
クシニアS−抗原組換え体の免疫原性の増進が計られることが明らかとなり、こ
のことよりウィルス感染細胞の表面に現れることの重要性が確認された。
S−抗原を用いたこの操作の結果より、外来性の、非表面性免疫原性ポリペプチ
ドを雑種分子として、ワクシニア感染細胞の表面と関連させる一般的方法が示唆
された。本方法では、免疫原性を有するポリベブヂドを感染細胞表面上で発現さ
せるのに必要な配列を提供するためにマウス免疫グロブリン遺伝子を使用した。
しかし、ワクシニア感染細胞の表面上で効率よく発現され得る他の表面抗原分子
を使用しても同様に、該配列を良好に得ることができる。これらの典型的な候補
分子には、例えばワクシニアウィルスの表面タンパク質、又はHBSAgのよう
な誘導抗原が挙げられるであろう。
更に本発明の特徴及び特性を、以下の実施例並びに添付図面に記載するが、これ
らは本発明を説明するだ(づのものであって、本発明の限定を意図するものでは
ない。
実施例1
Fl[in、P、ファルシパルムのFCQ27/PNG(Fe12)単離体の欠
失S−抗原遺伝子を含有するトランスフェクション(transfection
)プラスミドの組み立ての模式図である。
(a)は、シグナルペプチド(陰影部)とこの遺伝子の真下に示す11アミノ酸
反復ペプチド配列の約100個のコピーをコードしている配列を有するFe27
・S−抗原遺伝子のゲノムコピーの構造を示している。
(b)は、コーマンら(1984)により開示されている、S−抗原遺伝子の非
反復配列を全て含有しているが、大腸菌(E、 colt)にクローンする時に
起こる自然欠失のため、反復配列を僅か13コピーだけ含んでいるゲノム・サブ
クローンFC27,4,5(40oobp)を示している。このDNAを、遺伝
子のコード領域の5°側40塩基対と3′側35塩基対にあるAbaIn制限エ
ンドヌクレアーゼ部位で切断した。EcoRIリンカ−を付加した後、このフラ
グメントをpGS62の唯一のEcoRI制限部位(実験操作を参照)にクロー
ンし、プラスミドpV8を得た。(C)に示すように、この構築物に於いては、
S−抗原遺伝子はワクシニアウィルス7.5に遺伝子プロモーターの直ぐ下流に
位置し、ワクシニアウィルスTK遺伝子配列を両端に有している。第4図及び実
験操作に詳細に示している分離クローニングにて、免疫グロブリンのトランスメ
ンプラン配列(平行線部)及び細胞内ドメイン(点線部)を含有する雑種S−抗
原遺伝子をpV8から組み立て、(d)部に示すプラスミドpVA20を作成し
た。
第2図は、pUC9β−ガラクトシダーゼ・プロモーターのコントロール下、大
腸菌により産生されるS−抗原(レーン1)との比較の下に、組換えワクシニア
ウィルス■8で感染させたB5Cl細胞により産生されるS−抗原(レーン2及
び3)のウェスターン・プロット分析(Western blot analy
sis)を行った結果を示している。レーン2と3は、感染後48時間のウィル
ス感染細胞及び培養培地に関連したS−抗原の相対量を示している。分析の前に
、培養培地を12.0009にて3分間遠心分離にかけた。S−抗原の11アミ
ノ酸反復部分のみを認識する家兎抗−血清を用いてフィルターをプローS−抗原
の合成及び分泌の時間的経過を示すものである。細胞を1pfu/細胞にて、1
時間感染させた。接種物を取り出し、新鮮な培地を加えた。感染後様々な時間に
培養培地の試料を取り出し、それを12.0009で3分間、遠心分離にかけた
。分析するために遠心分離に上り上清を取り出した。残った細胞と培地を皿から
取り出し、全量を新しい試験管に移した。音波処理を行なった後、試料を取り、
SDS/PAGEによって分析するためにSDS試料緩衝液に溶解した。各試料
の等しい分画を分析にかけ1こ。S−抗原の11アミノ酸反復部分を特異的に認
識する家兎抗−血清を用いてフィルターを第4[ffl+よ、マウス膜IgG)
ランスメンプラン配列をF’C27S−抗原遺伝子の3°末端に位置するS p
ll 1部位にサブクローンする時に行う工程の模式図である。トランスメンプ
ラン、細胞内ドメイン及びヒンジ(蝶番)領域部分をコードしている1 86
bp Haemフラグメントをティラー(TylerXl 982)らに開示さ
れたγ1cDNAクローンから分離した。このフラグメントの末端に5phlリ
ンカ−DNAを付加し、5l)hl消化した後、得られたフラグメントをS−抗
原遺伝子クローンpFC2? Aha2の5phx部位にクローンして新しくク
ローンpA20を作成した。次いで、S−抗原遺伝子を含有したこれらのプラス
ミドからEcoRIフラグメントを得、ベクターpGS62(第1図を参照)の
EcoRIクローニング部位にクローンしてプラスミドpV8とpVA20とを
それぞれ作成した。
S−抗原遺伝子と免疫グロブリン遺伝子との結合部に於ける配列は、下段に示し
ているが、これは結合部に於ける新しいアミノ酸配列を示すものである。星印で
示したアラニンとプロリンのアミノ酸が親タンパク質のいずれにも存在しないも
のであるのは、これらがS ph 1リンカ−DNA配列により生成されたもの
であるからである。
免疫グロブリン遺伝子の細胞外ドメインの6アミノ酸が、新しい雑種タンパク質
には存在する。
第5図は、VA20組換えウィルスで感染された細胞によって産生されるS−抗
原はもはや分泌されないことを示すものである。1pfu/細胞の割合でV8又
はVA20組換えウィルスのいずれかで感染させた後48時間して、第3図の説
明のように感染細胞と培養培地の試料を捕集した。S−抗原の全量としては同量
であったが、VA20感染細胞の場合、S−抗原は培地中に殆ど分泌されなかつ
た。家兎抗−FC27S−抗原反復抗一血清を用いてウェスターンをプローブし
た。
第611:V8又はVA20組換えウィルスのいずれかを用いて48時間感染さ
せfこB5C−1細胞を0,05%トリトンx114中に4℃にて1時間可溶化
した。低速度遠心分離によって不溶性の物質と細胞核を取り除いた。温度を37
°Cまで上げ、不溶性トリトンX114ミセルの白濁性懸濁液を37℃の遠心分
離によって分離し、更に各分画をトリトンx114分配する工程によって再び精
製した。
界面活性剤と水層にあるS−抗原を、家兎210抗血清(R2!0)を用いたウ
ェスターン・プロット分析によって検出した。
第7図は、組換えウィルスVA20(A及びC)又はV8(B及びD)を用いて
18時間前に感染させたB5Cl細胞の間接免疫蛍光検査を示すものである。細
胞に透過性をイ」与して細胞内のS−抗原の検出を可能にするために染色の前に
細胞を固定化するか(A及びB)、又は感染細胞の表面に位置するS−抗原を検
出するために染色後に細胞を固定化するか(C及びD)のいずれかを行なった。
固定化は、水冷95%エタノール=5%水酢酸を用いて行なった。
1:500に希釈した家兎210抗血清を用い、S−抗原の位置を探った。次い
で、蛍光安定化DABCOを含有したグリセリンに固定化する前に、2番目の抗
体としてFITC−複合ヤギ抗−家兎接合体を使用した。UV照射し、油浸漬し
て細胞を撮影した。MagXで1回層腔内免疫した後、3週目に検定したマウス
血清の抗体力価を示したものである。96ウエル・マイクロタイター皿を予め測
定しておいた最適濃度3μg/mQのFC27S−抗原反復/β−ガラクトシダ
ーゼ融合ポリペプチド調製物でコートした。前−免疫血清を連続的に希釈し、最
高吸光度のI/2に達する希釈率を測定した。
これらの値を、使用したマウスのBALB/C,H−2にと129/J系統の両
方についてプロットした。
第9図は、生きた組換えウィルスVA20の10”PFUを1回皮内注射した後
、lから5週目に採取した家兎抗血清を通常のELISA分析して得られた吸光
度をプロットしている。第8図での説明に記載した2つの抗S−抗原抗体につい
て、血清の標準的希釈率1 :320(点線)で血清を分析するか、又は血清の
標準的希釈率 l:2580(実線)でBPL不活性ワクシニアウィルスを用い
てコートしたプレートを使用し、抗−ワクシニア抗体について血清を分析した。
(B)は、組換えウィルスV8(点線)又はVA’20(実線)のlO’PFU
を用いて皮内免疫した後の2週間口に抗S−抗原抗体に関して一匹の家兎抗血清
を分析したELISAによって得られた吸光度を示すものである。
Fe12 S−抗原の欠失誘導体を含をしている8 80 bp AhaII[
フラグメントを、コーマンら(1984)により開示されているゲノムEcoR
IクローンFC27,4,8から分離した。このフラグメントをpUc9にクロ
ーンする前にEcoRIリンカ−を付加させた。
この880bpサブクロ一ン体(pF C27Aha2)は、23アミノ酸の疎
水性シグナル配列及び保存された68アミノ酸のアミノ末端を含んでいるS−抗
原の完全な3“末端部、欠失されていないタンパク質には100コピーあると思
われる11アミノ酸反復ペプチドの13コピー、及びこの分子の保存されたカル
ボキン終末末端の完全な35アミノ酸配列をコードしていた。更には5°及び3
°の両端にそれぞれ40および35塩基対の非コード化DNAがあった。次いで
、この880bp EcoRIフラグメントを、マケット(MacketLX
1984)らが開示しているベクターpGS20のEcoRI制限酵素部位のひ
とつを欠失させて組み立てたワクシニア・トランスフェクション用ベクターpG
S62の唯一のEcoRTクローニング部位にクローンした。
S−抗原遺伝子がワクシニア7.5にタンパク質の初めの遺伝子プロモーターの
3′側に正しい配列性で挿入され、そのプラスミドベクターのワクシニアウィル
スTK遺伝子配列の5°及び3′末端を両側に各々有する組換え体を選別した。
この新たな構築物pV8を使用し、S−抗原遺伝子を含有する組換えワクシニア
ウィルスV8の起源である野性型ワクシニアウィルスで感染させたcV1細胞を
トランスフェクトした。
マウスIgG免疫グロブリンのヒンジ領域の6アミノ酸、トランスメンブラン・
ドメインの26アミノ酸、及び細胞内ドメインの28アミノ酸を含有する1 8
6 bp HaeI[[フラグメントを、ティラー(1982)らに開示されて
いるγ1cDNAクローンから分離した。次いで、配列5°−CCGCATGC
GC,3″の5phIリンカ−DNAをこのHaeII[フラグメントにライゲ
ートし、5phIを用いて消化してサブクローンI)PC27Aha2のS−抗
原遺伝子の3°末端から65bpに位置する唯一のS ph 1部位にクローン
した。
次いで、S−抗原遺伝子に関して正しい配列性で挿入された5phIフラグメン
トを含有する得られたクローンpA20を、EcoRIを用いて消化し、得られ
た〜1080bpフラグメントを前述したpGS62のEcoRI部位に正しい
配向てクローンし、プラスミドpVA20を得た。このプラスミドDNAを用い
、ワクシニア感染CVt細胞にトランスフェクトして組換えワクシニアウィルス
VA20を産生じた。
組換えワクシニアウィルスの生産及び選別方法方法は、25μg/lnQ 5−
ブロモデオキシウリジン(BUdR)の存在下、単層のTK−143細胞を含有
する96−ウェルマイクロタイター皿に於ける希釈終末点法を2回行なうことに
よって唯一のウィルス・プラークを選別することを除いては、マケット(198
4)らに開示されている。S−抗原遺伝子を含有する組換えウィルスを、DNA
の存在についてドツト・プロット分析(dot blot analysis)
によってスクリーニングするか、又はS−抗原の生産については、11アミノ酸
FC27S−抗原反復ポリペプチドの23コピーを含有するクローンAg16[
=+ベベルCoppel)他、1983]由来のβ−カラクトシダーゼ融合ポリ
ペプチドで家兎を免疫することにより得た高力価ポリクローナル抗血清R210
によってS−抗原を検出してスクリーニングした。
組換えワクシニア感染細胞に於けるS−抗原の発現融合単層体のB2O−1細胞
を、精製した組換えウィルス1 pfu/細胞を用いて常法通りに感染させ、3
7℃で18−48時間インキュベートし、感染された細胞及び/又1よ上清を捕
集してSDS試料緩衝液に溶解し、煮沸した。次いで、S−抗原分子の反復エピ
トープを認識する家兎抗S−抗原抗血清R210を用いた免疫プロット法、及び
プローブ法によって試料を分析した。
トリトンXI 14分配法 組換えワクシニア感染細胞をPBS中0.5%トリ
トンXI 14に4℃で1時間溶解した。200 Orpmで遠心分離し、トリ
トンX114中の核を取り除いた後、可溶性物質を0.06%シヨ糖/PBS中
6%トリトンのクッションに重層し、次いで温度を37℃に上げた。不溶性物質
の白濁性懸濁液を37℃の遠心分離によって除去した。トリトンXI 14ベレ
ツトと名付けたこの分画は、トリトンX114界面活性剤に対する疎水性トラン
スメンプラン配列の強い親和性によってこの全膜タンパク質を含有しているはず
である(これは温度を上昇させると不溶性となる[ポーダー(Bordier)
、+981]。可溶性タンパク質を含存するはずの上清も捕集した。夾雑物を少
なくするために各分画を更に精製工程にかけた。次いで、各分画の試料をSDS
試料緩衝液に加え、免疫プロット法によって分析した。
免疫蛍光検査法 B10−1細胞を無菌のカバーグラス上で6時間増殖させた後
、それらをV8若しくはVA20組換えウィルスのいずれか、又は対照としてT
K=非組換えウィルスを用い、0.5pru/細胞で感染させた。18時間の後
、カバーグラスを冷PBS中で洗浄し、次いで素早く家兎抗S−抗原抗血清、次
いでFITC複合ヒツジ抗−家兎抗体を用いて染色した。次いで、グリセリン中
に置き蛍光顕微鏡で観察する前に、細胞を冷95%エタノール=5%水酢酸にて
固定化させた。
細胞に透過性を付与するために、染色の前に感染細胞の類似群を冷95%エタノ
ール:5%氷酢酸に固定化させた。
動物の免疫
精製した組換え体又はTK−野性型ウィルスのIO’PFUを家兎の後部背中に
皮内注射を一回して家兎を免疫した後、6週間後に2回目の免疫を行った。最初
の免疫から2.3日して、皮下に病変がみられ、それは直径約1から1 、5
cmの大きさに達していた。時としてこれらの病変部は潰瘍を形成していた。2
週間後では、病変部はこれ以上出現しなかった。l過量おきに家兎から採血し、
得られた血清を抗S−抗原又は抗ワクシニア抗体に関してEL T SA分析し
た。年令及び体重の類似した各系統の通交マウスを、ウィルスl X I O’
PFUの1回腹腔内注射によって免疫した後、3週間後に2回目の免疫を行った
。初回免疫の3週間後、並びに再免疫の12日後及び3週間後に、常法により各
々血清を捕集した。抗S−抗原と抗ワタシニア抗体の12価を、ELISA分析
に於ける血清の連続的希釈によって検定した。
FC27ゲノム・クローンFC27,4,Sの880 bpAhalllフラグ
メント(コーマン他、1985X第1b図)を、ワクシニアウィルス・トランス
フェクション・プラスミドpGS62(マケットらに開示されているpGs20
の誘導体)のEcoRI部位にクローンした。
この構築物に於いて、S−抗原遺伝子の開始コドンは、ワクシニア7゜5に遺伝
子プロモーター(第1c図)に隣接するEcoRIクローニング部位から4ob
p下流に位置している。このメヂオニン・コドンでの翻訳の開始、及び822ヌ
クレオチド下流の終止コドンでの終止により、シグナル・ペプチドの開裂の後の
長さ274アミノ酸又は大きさ約28にダルトンのタンパク質が生じる。このタ
ンパク質は、11アミノ酸反復ポリペプチドの13コピーを含有している。
この反復エピトープをコードしている、Ag16と呼称されるcDNAクローン
は、既に開示されている(コベル他、1983)。このCDNAの配列から、安
定なβ−ガラクトシダーゼ融合ポリペプチドのP、フアルシパルム・セグメント
は、反復11アミノ酸ポリペプチドで構成されていることは間違いない。この融
合ポリペプチドに対する家兎抗体は、220にダルトンの天然S−抗原分子を認
識する(コベル他、1983)。V8感染細胞から分離されたタンパク質のプラ
ーク免疫検定及び免疫プロットの両方の検定では、これらの抗体は、組換えワク
シニアウィルスV8によって産生されるタンパク質と特異的に反応した(第2b
図、レーン2)。しかし、みかけの分子のサイズは、配列から予想される27に
ダルトンより乙大きいサイズである。更に、量的には少ないがより小さいバンド
およびより大きいバンドも多数存在していた。同じ見かけの分子量のタンパク質
がpuc9のβ−ガラクトシダーゼ・プロモーター要素(第2図、レーンl)の
コントロール下で、大腸菌で創製されるので、この異常な分子量はグリコジル化
に基づくものでない。更に、組換えウィルスに於けるDNA挿入体は、実際、正
確な長さであった(データは示していない)。本発明者らは、不規則なSDS結
合特性により、SDS/PAGE検定による見かけの分子量に異常を生じたと考
えている。このように、S−抗原は、ワクシニア・プロモーター要素のコントロ
ール下で組換えワクシニア感染細胞に於いて合成されると思われる。
S−抗原をワクシニア感染細胞から分泌させる。
単層体のB5Cl細胞を、精製した組換えウィルス■8を用いて感染させた。1
時間後、ウィルス接種物を新鮮な培地と取り換えた後、様々な時間に細胞と培養
培地を捕集し、遠心分離によって分離して免疫プロット分析を行った。感染後3
−4時間して培地中にS−抗原が検出され始め(第3図)、更に48時間にわた
って増加していき、合成されたS−抗原の全量の65%総量に達した(第2b及
び0図)。抗ワクシニア抗体を使用した対照実験により、これは上清物質中に存
在するウィルスによるものでないことが判明した(データは開示しなかった)。
明らかにS−抗原は、それが増員生殖後期(シゾゴニー)に於いて寄生虫液胞に
寄生虫から分泌されるのと同様にワタシニア感染真核生物細胞から分泌される。
このデータにより、種が異なっているにもかかわらずシグナルポリペプチドなど
の認識シグナルが認識されることが判る。
■8組換えウィルスを用いた動物の免疫実験操作に記載したように3匹の家兎を
免疫した。これらの抗体力価は、3匹のうち2匹は免疫iチのレベルより高くな
く、3番目の家兎は1:50より低かった。抗ワクシニア抗体は、3動物とも全
て非常に高いレベルに達した。各群3動物の13系統マウスも種痘した。前記の
前免疫値の抗体力価は少ししか増加していないことが、血清の1=20希釈で観
察された。
本発明者らは、S−抗原の発現は高レベルであるが、多分、この分泌された分子
がウィルス感染細胞の表面に正しく存在しないので、免疫系によって効果的に認
識されないと結論付けた。
5J抗原へのトランスメンブラン配列の付加ヒンジ領域部、トランスメンブラン
及び細胞内ドメインの全体をコードしている配列を含有するマウスγ1cDNA
クローンのフラグメントを、5phI平滑末端アダプターを使用し、S−抗原遺
伝子の3′末端に位置するS ph 1部位にフレーム内(相内)でクローンし
、雑種遺伝子pVA、20を作成した(第4図参照)。次いで、この遺伝子をv
8クローンと同一の、pGS62のクローニング部位に導入し、実験操作に記載
したようにワクシニア感染CVI細胞にトランスフェクトした。この雑種タンパ
ク質の発現レベルは、■8組換え体と同様であったが、該タンパク質はワクシニ
ア感染細胞から分泌されなかった(第5図)。
この判定基準によって、トランスメンブラン・セグメントを含有する雑種S−抗
原が通常の完全な膜タンパク質として挙動するかどうかを試験するために、トリ
トンXI 14分配実験(ボーダー、1981)を行った。実際、■8タンパク
質は、もっばら親水性可溶性タンパク質として挙動するのに対し、VA20タン
パク質の大部分は界面活性剤相に分配された(第6図)。このことは、疎水性ト
ランスメンブラン配列が可溶性S−抗原タンパク質を膜関連タンパク質に変換し
たことを示している。VA20又は■8組換えウィルスのいずれかで感染したB
10−1細胞を、感染18時間後に間接免疫蛍光検査にかけた。冷95%エタノ
ールー5%氷酢酸中での細胞の固定化は、膜に透過性を付与し、抗体による原形
質標識を可能にするために染色の前に行うか、又は表面結合抗原だけを検出する
ために染色後に行うかのいずれで実施した。第7図に示した結果によって、V8
感染細胞には表面の標識はなく、V A、 20感染細胞の表面には明瞭な標識
のあることが判る。より高濃度の抗体では、v8感染細胞に低レベルではあるが
有意なレベルの表面標識を観察するこ78組換えウィルスを用いた初回免疫の後
、ワクシニア抗体に対して異なった応答を示すマウスの2系統を選択し、VA2
0ウィルスの免疫抗原性について検定した。V8及びVA20ウィルスのlO’
PFUの腹腔的注射に対するこれらのマウスの応答を、第8図に示している。3
匹の家兎についても免疫したのでその結果を第9図に示す。第9a図は、感染後
2週間のVA20免疫した家兎に於ける抗S−抗原抗体力価のピークを示すもの
であるが、抗ワクシニア抗体力価は次の3週間にわたっても上昇し続けた。■8
組換え体に対する家兎応答性は非常に低く、測定困難であるが同様の結果が得ら
れた。第9B図では、■8及びVA20組換え体を与えた6匹全ての家兎に於い
て最大の応答を示す血清を連続的に希釈することによってELISA分析でその
血清を比較している。3匹の家兎から得た血清の個々の力価には大きな相異が認
められたが、タンパク質の免疫原性に於ける明らかな増加が認められる。
χ隻■ス
実施例1は、それ自身表面抗原分子ではないが生物学的に重要な分子を、組換え
ワクシニアウィルス感染細胞の表面に向は直すことができるより一般的な方法の
具体例である。本実施例も、導入された外来性抗原に対する良好な免疫応答の誘
発にとって、抗原のこの表面上の位置がどんなに重要であるかを示すものである
。
実施例1で選ばれた抗原であるマラリアS−抗原は、第一に分子の免疫優性の反
復部分が著しく変異するので、現在までのところ、有効なワクチンの候補として
挙げられてはいなかった。これらの反復構造は、その数、長さ及びアミノ酸組成
の点に於いて著しく変化する。この変化は、その分泌タンパク質としての挙動に
はたいして影響を与えないが、その免疫原性に多大の影響を与える。
本実施例は、このS−抗原反復エピトープを、ワクヂン分子として重要である無
関係な配列で置換できることを示すしのである。多くの場合、適当なトランスメ
ンブラン固定化配列(アンカー配列)を更に含有しているこれらの雑種分子は、
既述した雑種S−抗原分子と同様、効果的に組換えウィルス感染細胞の表面に輸
送されるはずである。
以下に記述するのは、S−抗原分子の反復部分を欠失させ、それを別の反復性エ
ピトープと置換するのに必要な操作である。−例として、ザーカムスボロゾイト
被覆タンパク質(circumsporozoite c。
at protein)のAsn−Ala−Asn−Pro(NANP)配列[
これは、熱帯熱マラリアのスポロゾイト(種虫)感染期に於いて免疫を誘起する
重要なエピトープであると確認されている]を選別した。しかし、この新規なエ
ピトープは更に、他のマラリアの生活環の分子、又は他の臨床的に重要な病原体
の抗原から誘導することもてきる。このように、本実施例は、抗原決定基を、組
換えワクシニアウィルス感染細胞の表面にこのエピトープを運ぶように設計され
た「担体」分子に仕上げ得る方法のひとつの例である。本発明者らはまた、別の
組換えウィルスであるネズミ・レトロウィルスも、培養液中、ウィルス感染マウ
ス細胞の表面上に雑種VA20遺伝子の生産物を発現させることができることを
確認した。このことにより、本方法が各種の組換えウィルスのベクター系に於い
て、任意の多数の「担体」エピトープのうちの発現される各種の抗原性エピトー
プに一般的に適用できることが判明した。
第1O図は、pVA、20から33bpS−抗原反復配列を欠失させ、それらを
P、ファルシパルム・サーカムスボロゾイト被覆タンパク質の4アミノ酸反復エ
ピトープの16.32及び48コピーをコードしている配列で置換するのに必要
な操作の模式図である。
第11図は、優性4アミノ酸反復単位NANPの配列を示すP。
ファルシパルム・サーカムスポロゾイト被覆タンパク質遺伝子(最上段)の模式
図を表すものである。下には、新しい挿入体を合成するのに使用される合成オリ
ゴヌクレオチドの配列、及びBamHI切断プラスミドpL K 8 (S−抗
原配列)と新しい挿入体配列との間の5′及び3゛結合領域の配列を表す(最下
段)ものである。挿入体の5“と3°末端の中実ボックスに示した6bpアダプ
タ一配列、挿入体をはさんでいる5au3A部位、及びBamH1部位かどのよ
うにして挿入体の5°末端のみて再生されるかに注意するべきである。5′及び
3゛という用語は、挿入DNAのコード鎖の両末端を表わすものである。
第12図は、P、ファルシパルム・サーカムスボロゾイト・タンパク質の12b
p反復配列の16.32及び48フビーをそれぞれ含有するプラスミドp6.4
4、p66.6及びp、666.34由来のDNAの二重鎖D N A塩基配列
決定反応を示すものである。解り易くするために、rAJ反応のみを3構築物に
関して示しである。左側は、配列5’−AACVCCAACCC−3’+7)組
み立テニ使用される合成オリゴヌクレオチドのコード鎖の配列である。見て解る
ように、へ二重鎖の2対は、反復の各コピーで見られる。塩基配列決定プライマ
ーは、BamHT部位の5°側20bpに位置しているコード鎖配列にホモロー
ガスな17ヌクレオチドであった。
第13図は、K L Hと接合した4アミノ酸配列NANPの3コビ−をコード
しているアミノ酸長さ12個の合成ペプチドを用い、家兎を免疫して生産した抗
血清(R51,6抗N A N P 3K L H)を使用してプローブした組
換えウィルス感染B5C−1細胞由来のタンパク質を免疫プロットした検査の結
果を示す。この抗血清は、既述した−6.44雑種遺伝子を含有する組換えウィ
ルス(v6.44)で感染された細胞によって産生されるかBamH1部位に挿
入された無関係の配列を含有する同様の構築物(V−コントロール)で感染され
た細胞での類似操作では産生されないポリペプチドを認識する。右側に分子!(
Kダルトン)を示す。
S−抗原反復配列の欠失
既述したpVA20構築物からS−抗原反復配列を欠失させる前に、その組み立
てに使用されるpGS62に多数の変化を付与した。
最初にプラスミドのpBR322部分のClal部位を、Clal部分消化、ク
レノー(K 1enow)「充填」、及び再ライゲーションにより除去した。合
成オリゴヌクレオチド・アダプター(AATTATCGAT)を用いて、ベクタ
ーのワクシニアTK遺伝子部分の今は唯一のClal部位に、強い雑種細菌性プ
ロモーターLacUV5/Trp由来の251bpTaqI−EcoR1フラグ
メントを挿入し、EeoRI部位をClaI部位に変換した[アマン(Aman
n)他・ 1983]・これにより新規なベクターpG S 62 tac(第
10図の上段参照)が生成した。このベクターを用いてベクターの多数クローニ
ング部位(MC6)に挿入された遺伝子の発現を、細菌のみならずウィルス感染
細胞に於いても検査することができる。次いで、BamHI部位をBanHI消
化によってMC3から欠失させ、クレノー「充填」し、再ライゲートすることで
新規なプラスミドpG S 62−tac[BamHIA ]を得た。pVA2
0由来ノ1088bl)EcoR1部位をMCSのEcoR■にクローンしてプ
ラスミドpCL4を得た。
同様のクローニング操作で分離したpVA20のEC0RIフラグメントを5a
u3Aで消化した。この酵素はS−抗原反復部の各々を一回切断する。反復部分
に対する非反復フラグメント5°及び3′側を分離し、ベクターi)G 962
− tac[B amHI ΔコのEcoR1部位にライゲートして第1θ図に
示すような新規な構築物pLK8を得た。
プラスミドI)LK8は、33bp反復配列のひとつの完全なコピーよりも少な
く、この残りの部分反復配列内に位置する唯一のBamH1部位を有するS−抗
原遺伝子を含有している。抗原決定基をコードしている好適に操作された配列を
クローンでき、S−抗原反復エビトープを適切に置換し得るのはこの部位である
。
本実施例に記載した状況で獲得する配列は、BamHIr粘着末端」を備えてお
く必要があり、また全雑種遺伝子の解読フレームが維持されるように操作される
必要があろう。このためには、挿入DNAの全長が3塩基対の等倍数であり、解
読フレームが挿入体(のコードta)の5°末端のGGATCCBamHI部位
のGATコドンの相内にある必要がある。
また、発現され得るエピトープは、たとえこのエピトープが天然の抗原分子に於
いて1度しか発現されないとしても、その免疫原性が可能な限り最大になるよう
に多数回反復しなければならないことが知られている。
例えば、P、ファルシパルム・サーカムスボロゾイト被覆タンパク質の優性N
A N Pアミノ酸反復エピトープをコードしている12bp配列を選別した。
しかし、同様に、線状エピトープ、又は他の抗原分子のエピトープに一致した[
ミモトーブ(mimotopes) Jに同一の操作を好適に適用できることは
理解されるであろう。
本実施例では、組換えワタシニアウイルス感染哨乳動物細胞に於いて最良に発現
できる様にコドンを「哺乳類化(mammlianize)Jすることが可能な
、NANPペプチドをコードしている短いt2bp配列を化学的に合成する道を
選んだ。これは、好ましいコドンの使い方に於いて噴孔動物細胞とは異なった強
いバイアスを示すP、ファルシパルムなどの種からの外来性タンパク質を最良に
発現させ1場合に重要である。しかし、挿入体は、既述した長さ及び相の要件を
充足する限り、天然に存在する配列から誘導することもできる。
新規な反復エピトープの合成、及びS−抗原遺伝子の本体へのその挿入
以下の操作は第11図の模式図に説明されている。
2つの相補的オリゴヌクレオチド配列、5’−AACGCCAACCCC−3’
及び5’−GGTTGGC:GTTGG−3°をオリゴヌクレオチド合成機(A
pplied Biosystems oligonucleotide 5y
ntbesiser)で作成し、HP L Cによって精製した。次いで、これ
らを枠壁的方法でアニーリングしてライゲートする前にキナーゼ処理した。オリ
ゴヌクレオチドを、末端が1方向だけに相補性を持つように設計することで、二
重鎖モノマーの「ヘッドーテイル(頭−尾)」のライゲーションだけを可能にし
た。次いで、ライゲートされたフラグメントを、低ゲル化温度のアガロースゲル
上、大きさに基づく分画を行い、大きさ力月80から600bpの範囲のDNA
分子を分離し、アガロースから精製した。次いで、これらの大きさの分画分子を
、5°−GATCCC−3′及び5’−GATCGG−3°の配列を有する2つ
のキナーゼ処理済合成オリゴヌクレオチドの存在下、BamHI切断/仔牛腸内
フォスファターゼ処理pLK8プラスミドDNAとライゲートさせた。反復オリ
ゴヌクレオチドフラグメントの3°突出CC及びCG末端の、I)LK8の5°
突出GATC粘着末端とのライゲーションを可能にするために、これらのアダプ
ターを設計し、挿入体配列がS−抗原の配列の”フレーム中”にあるようにした
。
12bp配列を含有する組換え細菌性クローンを、γ−[3!p] p。
TPキナーゼ処理オリゴヌクレオチド(配列5°−AACGCCAACCCC−
3’)を使用したコロニー・ハイブリダイゼーションによって選別した。
プラスミドD N Aをポジティブクローンから分離し、制限酵素を用いて消化
して最も長い挿入体を含有するクローンを検出した。次いで、アルカリ変性させ
たプラスミドDNAff製物について、標準的な二重鎖DNA塩基配列決定法を
使用してこれらの多くのクローンの塩基配列を調へ、正しい配向で挿入体を有す
るクローンを選別して予想した配列を確認した。次いで、このプラスミドDNA
(p6゜44、第10図)を野性型ワクシニアウィルス感染細胞に直接トランス
フェクトして既述したTK−IJI換えウィルスを生産した。
サブクローンを更に行うことによる反復エピトープの長さの伸張雑種遺伝子p6
.4.4に於ける新規な192bp挿入体は、組換えプラスミドからの分離精製
を可能にする5aa3A部位を両端に有する。
しかし、このハイブリッドでは、挿入体のコード鎖の5°末端にあるひとつのB
amHI部位だけが再生されている(第11図)。従って、BamHIを用いて
組換えプラスミドを線状化でき、フォスファターゼ処理しど分離した1 92b
lllSau3 Aフラグメントとライゲートすることができる。プラスミドD
NAを、このクローニングで得られた形質転換細菌から調製し、制限酵素を用い
て消化し、二重反復(又は三重反復)の挿入体を有するクローンを選別した。次
いで、これらの塩基配列を決定して正しい配向であるかを検定し、予想した配列
を確認した。これら新規な雑種体は再び挿入体の5゛末端に唯一のBamH1部
位を有しており、この工程を何度も繰り返すことであらゆる所望の長さに挿入体
の大きさを伸張させることができる。本実施例では、C9P遺伝子の12bp反
復の16(p6.44)、32(p66.6)及び48(p666.34)を含
有する挿入体を調製した(第10及び12図参照)。
雑種抗原の特性化、及び組換えウィルス感染細胞に於けるその完敗
組換えワクシニアウィルスに導入して、これらの雑種遺伝子をウィルス感染細胞
に於いて試験し、エピトープに特異的な抗体に認識され得る安定な雑種タンパク
質が産生されるかどうかを観察した。
この例は第13図に説明されており、これは、NANPペプチドの3コピーから
なる12アミノ酸の長さの合成ペプチドに対して惹起させた家兎抗血清を用いて
プローブされた、V6.44ウィルス感染哺乳動物B5C−1細胞によって産生
されるタンパク質のウェスターン・プロット法の結果を示している。
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Ftc、 、3:
拍P朶四幼p凄ゆ
V8 VA20
扮 配。
トド
へ゛のトラ・γり
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85 讐08402077
Claims (11)
- 1.雑種ポリペプチドをウイルス感染細胞の表面上若しくは表面に位置させるた めの表面又は膜関連ポリペプチド・セグメントとともに、ウイルス又はウイルス 感染細胞にとって外来性の免疫原性ポリペプチド・セグメントを少なくともひと つ含む該雑種ポリペプチドをコードしている配列を含有することを特徴とする組 換えウイルス。
- 2.雑種ポリペプチドをワクシニアウイルス感染細胞の表面上若しくは表面に位 置させるための表面又は膜関連ポリペプチド・セグメントとともに、ワクシニア ウイルス又はワクシニアウイルス感染細胞にとって外来性の免疫原性ポリペプチ ド・セグメントを少なくともひとつ含む該雑種ポリペプチドをコードしている配 列を含有することを特徴とする組換えワクシニアウイルス。
- 3.雑種ポリペプチドのコード配列がP.ファルシパルムの免疫原性ポリペプチ ドを少なくともひとつコードしている配列を含有する第1項又は第2項のいずれ かに記載の組換えウイルス。
- 4.P. ファルシパルムの少なくともひとつの免疫原性ポリペプチドをコードしている配 列がP. ファルシパルムの免疫原性ポリペ プチドの反復部分の少なくともひとつのコピーをコードしている配列である第3 項に記載の組換えウイルス。
- 5.P. ファルシパルムの少なくともひとつの免疫原性ポリペプチドをコードしている配 列が該反復部分のひとつ以上のコピーをコードしている配列である第4項の組換 えウイルス。
- 6.P. ファルシパルムの免疫原性ポリペプチドがP.ファルシパルムの無性生殖血液期 抗原である第3項に記載の組換えウイルス。
- 7.P. ファルシパルムのの免疫原性ポリペプチドがP.ファルシパルムのスポロゾイト 被膜タンパク質である第3項に記載の組換えウイルス。
- 8.雑種ポリペプチドのコード配列がトランスメンプランのコード配列を含有す る第1項又は第2項に記載の組換えウイルス。
- 9.雑種ポリペプチドのコード配列が、マウス免疫グロブリン、ワクシニアウイ ルス表面タンパク質及びB型肝炎表面抗原のうちから選ばれる表面又は膜関連ポ リペプチドのコード配列を含有する第1項又は第2項に記載の組換えウイルス。
- 10. 雑種ポリペプチドをワクシニアウイルス感染細胞の表面上若しくは表面に位置さ せるための表面又は膜関連ポリペプチド・セグメントとともに、ワクシニアウイ ルス又はワクシニアウイルス感染細胞にとって外来性の免疫原性ポリペプチド・ セグメントを少なくともひとつ含む該雑種ポリペプチドをコードしている配列を 含有するDNA分子。
- 11.雑種ポリペプチドをワクシニアウイルス感染細胞の表面上若しくは表面に 位置させるための表面又は膜関連ポリペプチド・セグメントとともに、ワクシニ アウイルス又はワクシニアウイルス感染細胞にとって外来性の免疫原性ポリペプ チド・セグメントを少な くともひとつ舎有する雑種ポリペプチド。
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