JPWO2014103310A1 - ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスベクターを利用したワクチン - Google Patents

ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスベクターを利用したワクチン Download PDF

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Abstract

抗原ポリペプチドをコードする遺伝子がヒトパラインフルエンザ2型ウイルス遺伝子に組み込まれているウイルスベクターであって、抗原ポリペプチドはウイルスの構造蛋白質との融合蛋白質として発現するウイルスベクター、ならびにその製造方法が開示される。本発明のウイルスベクターには、ウイルス粒子上に抗原ペプチドが定量的に大量に含まれており、抗原ポリペプチドを標的細胞に効率的に運ぶことができる。

Description

本発明は、疾患の予防または治療用のワクチンとして有用なRNAウイルスベクターおよび不活化ワクチンに関する。
パラミクソウイルス科のウイルスはマイナス一本鎖RNAをゲノムとしてもち、リバースジェネティクス法による外来遺伝子高発現可能なベクターが作製されており、遺伝子治療用ベクター或いは遺伝子組換えワクチン用ベクターとしての優れた特性を有していると考えられている。ウイルスの生活環にDNAフェーズが含まれず、しかも転写・複製がすべて核の外の細胞質で起こるため、染色体DNAと相同性組換えを起こす確率が極めて小さく、染色体への遺伝子組換えによる発癌リスクが小さい。
本発明者らは、これまでに、マイナス一本鎖RNAウイルスであるパラミクソウイルス科パラミクソウイルス亜科ルブラウイルス属に属するヒトパラインフエンザ2型ウイルス(以後hPIV2と記載)のベクター化を図り、ワクチンおよび遺伝子治療用ベクターとしての利用を検討してきた。
当該過程で、ウイルスの構造蛋白質であるF遺伝子を完全に欠失させた、hPIV2のF遺伝子欠損型ベクターを構築した。当該ベクターは非伝播性(non-transmissible)または1回感染性(single-round-infectious)の特性をもつ。また、F遺伝子欠損型ベクター産生用に、ハイタイターのベクター産生能をもったF遺伝子安定発現パッケージ細胞の取得にも成功している。F遺伝子を欠損した当該ベクターは、F遺伝子を発現させたパッケージ細胞でのみ、F蛋白質をウイルスエンべロープに保持する感染性ベクターを産生することができる。一方、F遺伝子を発現していない細胞・組織では、いわゆる自己複製(self-replication)は起こすが感染性のベクターを産生できないため、レシピエントでの無尽蔵なベクターの増殖が起こらず、安全性が高いといえる(特許文献1)。
遺伝子組換えRNA生ウイルスベクターまたは弱毒化RNA組換えウイルスを用いたワクチンあるいは遺伝子治療における、非臨床試験、臨床研究、治験等で多くの有効性を示す結果が報告されている(非特許文献1〜9)。しかし、現在のところアメリカ食品医薬品局および欧州医薬品庁より医薬品として承認を受けた遺伝子組換え生(ライブ)RNAウイルスベクター製剤は報告されていない。その理由は、遺伝子組換え生RNAウイルスをベクターとして用いる場合、弱毒化ウイルスを利用し病原性の低減を図る、あるいは非伝播型のベクターを利用する等の安全面での対策が取られているが、依然として感染細胞内では、ウイルスおよび外来遺伝子産物が大量に産生されるため、ホメオスタシスへの影響あるいは外来遺伝子の変異等の懸念を払拭できない等によるものと推察される。
したがって、ウイルスが転写・複製しないようにゲノムを不活化あるいはコンポーネントに分解したワクチンは安全性が高いといえる。不活化ワクチンの作製にはホルマリンによる処理法が多く用いられている。
しかし、安全性が高いと考えられる不活化ワクチンにも安全性上の問題が存在する。1960年代にパラミクソウイルス科に属するRSVに対するホルマリンによる不活化RSVワクチンが開発され、当該ワクチン接種後に、RSVの自然感染により乳幼児で重症患者および2人の死亡者がでた。その後精力的に原因の解明がなされた。ホルマリンによるウイルスの不活化処理によりF膜蛋白質の立体構造が変化することが判明した。当該ワクチン接種により変性したF膜蛋白質に対する中和活性をもたない抗体が産生され、ホルマリン処理により正常構造のF膜蛋白質が存在しないため、当該蛋白質に対する中和活性のある抗体が産生されないことが分かった。そして、当該ワクチン後にRSVウイルスの自然感染により、生体反応はウイルスの増殖を抑えようと、中和活性のない抗体を過度に産生する。その結果、肺組織に通常のRSV感染ではみられないような多数の好酸球が浸潤し、それに伴いIL-4、IL-5等のサイトカインが上昇し、局所IgA抗体や細胞性免疫も誘導されず、重症化が引き起こされたものと考えられている。
またホルマリン不活化RSVは、抗原提示細胞である樹状細胞を成熟させる能力が、ライブRSVに比べて劣ることが知られており、ホルマリンを使用しないUV処理や熱処理等による不活化が検討されているが、いずれも樹状細胞を活性化する能力が低いこと、さらに炎症反応が誘導されることから、実用化には至っていない。同様に、パラミクソウイルス科に属する麻疹ウイルスのホルマリン不活化ワクチンも好酸球の浸潤と異型麻疹が報告されている。
一方、動物試験においてTh1型の免疫を誘導できるよう工夫された不活化RSVワクチンは、ウイルス感染を予防できる効果があることが報告されており、Th1を誘導できる不活化ワクチンはこれらの問題を解決できる可能性があると考えられる。
ウイルスベクターによるインビボでの導入遺伝子発現は高いと考えられるが、ウイルス感染細胞・組織での導入遺伝子発現に定量性がなくあるいは発現量が低く、遺伝子治療用ベクターとして実効性が高くない例が報告されている。また、導入ウイルスベクターに対するpre-existingな抗体による発現の抑制あるいは複数回のウイルスベクター投与に伴う当該ベクターに対する抗体による発現の抑制も報告されている。これら報告例は、一過的にせよある一定量以上の遺伝子発現が求められる遺伝子治療に、抗体誘導能の高いウイルスベクターを用いることの難しさを感じさせる。
ウイルスベクターに外来遺伝子を導入し発現させる場合、外来遺伝子産物はパッケージングシグナルをもたないため、通常外来遺伝子産物はベクターに含有されることはなく、ウイルスベクターがインビボ投与後レシピエント細胞に感染し、そこで転写・複製が起こり、初めて外来遺伝子産物が産生される。したがって、中和抗体等によりウイルスベクターの感染、転写・複製等が阻害される場合、外来遺伝子の発現は抑制あるいは低下することとなる。
また、インビボでは、細胞・組織へのウイルス感染効率が低く、あるいはウイルスが感染しても転写複製が起こらないもしくは効率が非常に悪く、外来遺伝子がほとんど発現しないことも多い。インビボの感染細胞ではウイルス感染により誘導されるインターフェロン等によりウイルスの転写複製が低く抑えられること、細胞外マトリクス等によりウイルスベクターがターゲット細胞に到達ができないことなどが理由として考えられる。
WO2012/108195
Vitology.377(2),225(2008) Virology.362(1),139(2007) Vitology.16(11),21883(2008) Vaccine.28,2771,(2010) J Virol.6521,(2011) J Virol.1089,(2002) Vaccine.29,8557,(2011) J Virol.584,(2009) Vet Immunol Immunopathol.146(1),92(2012)
本発明の目的は、疾患の予防または治療用のワクチンとして有用なパラミクソウイルス科のウイルスベクターであって、標的細胞に抗原ポリペプチド(蛋白質およびペプチドを含む)を効率的に導入することができるウイルスベクターおよび不活化ベクターを提供することである。
本発明者らは、ウイルスベクターの構造遺伝子と抗原蛋白質またはペプチドの遺伝子とを融合させて発現させることにより、抗原蛋白質またはペプチドを標的細胞に効率的かつ定量的に運ぶことが可能となることを見いだした。
また、発明者らは、以下の4タイプのベクター:1)膜蛋白質HN遺伝子の3’末端側(以降コード鎖)に抗原遺伝子を配置させることにより抗原をベクターエンベロープの外部に抗原ペプチド発現させるタイプ、2)Fパッケージング細胞のF遺伝子の3'末端側に抗原遺伝子を配置させることによりベクターエンベロープの内部に抗原ペプチドを発現させるタイプ、3)上記1)と2)を組み合わせることにより、ベクターエンベロープの内部および外部の両位置に抗原ペプチドを発現させるタイプ、さらに4)抗原とウイルスへのパッケージングシグナルとして機能する膜蛋白質の膜・細胞内ドメインとを融合することによりベクター上に抗原を取り込むタイプ、を構築することに成功した。これにより、複数抗原のベクターへの様々な導入が可能となる。
すなわち、本発明は、抗原ポリペプチドを標的細胞に効率的にデリバリーしうるウイルスベクターに関するものであり、具体的には以下に示す発明が提供される:
[1] 抗原ポリペプチドをコードする遺伝子がパラミクソウイルス科のウイルス遺伝子に組み込まれているウイルスベクターであって、該抗原ポリペプチドはウイルスの構造蛋白質あるいはその一部との融合蛋白質として発現するウイルスベクター:
[2] 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質、F蛋白質、およびM蛋白質から選ばれる1または2以上あるいはその一部との融合蛋白質である、[1]に記載のウイルスベクター:
[3] 抗原ポリペプチドをコードする遺伝子が、
1)HN遺伝子の3’末端側に配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの外部に発現される、
2)F遺伝子の3’末端側に配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの内部に発現される、または
3)HN遺伝子の3’末端側およびF遺伝子の3’末端側にそれぞれ配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの外部と内部の両方に発現される、
ことを特徴とする[1]または[2]に記載のウイルスベクター。
[4]抗原ポリペプチドとウイルスパッケージングシグナルであるFまたはHN膜蛋白質の膜・細胞内ドメインとを融合させ、ベクターエンベロープ上に抗原ポリペプチドが保持されることを特徴とする[1]または[2]に記載のウイルスベクター:
[5] ウイルスがF蛋白質欠損型パラミクソウイルス科のウイルスである、[1]〜[4]のいずれかに記載のウイルスベクター:
[6] ウイルスが核酸不活化処理されたものである、[1]〜[5]のいずれかに記載のウイルスベクター:
[7] 核酸不活化処理がウイルスエンベロープの構造を極力変化させない(実質的に変化させない)ものである、[6]に記載のウイルスベクター:
[8] 抗原ポリペプチドがインフルエンザウイルスのM2e蛋白質、またはその断片である、[1]〜[7]のいずれかに記載のウイルスベクター:
[9] 抗原ポリペプチドが、強毒型インフルエンザウイルスを含むインフルエンザウイルス、パラインフルエンザ3型ウイルス、RSウイルス、ヘンドラウイルス、SARSウイルス、ニパウイルス、ラッサウイルス、デングウイルス、ウエストナイルウイルス、ヒトメタニューモウイルス、エボラウイルス、ハンタウイルス、エイズウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、クリミア−コンゴ出血熱ウイルス、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、およびパピローマウイルスから選ばれるウイルスの抗原ペプチド、A群β(ベータ)型溶連菌、Mycobacterium tuberculosis、コレラ菌、およびマイコプラズマから選ばれる細菌の抗原ペプチド、またはRSVのF蛋白質、癌抗原gp100、MUC1、NY−ESO−1、MelanA/MART1、TRP2、MAGE、CEA、CA125、HER2/neu、WT1、およびPSAからなる群から選ばれるいずれか1または2以上、あるいはこれらの断片である、[1]〜[7]のいずれかに記載のウイルスベクター:
[10] 抗原ポリペプチドをウイルスの構造蛋白質あるいはその一部との融合蛋白質として発現するパラミクソウイルス科のウイルスベクターの製造方法であって、融合蛋白質をコードする遺伝子がウイルス遺伝子に組み込まれているパラミクソウイルス科のウイルスをVero細胞と共培養し、そして培養上清からウイルス粒子を単離する、
の各工程を含む方法:
[11] 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質、F蛋白質、およびM蛋白質から選ばれる1または2以上あるいはその一部との融合蛋白質である、[10]に記載の方法:
[12] 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質またはF蛋白質の細胞内領域から選ばれる融合蛋白質である[10]または[11]に記載の方法:
[13] 抗原ポリペプチドが、
1)HN蛋白質のC末端側に融合され、ベクターエンベロープの外部に発現される、
2)F蛋白質のNあるいはC末端側またはHN蛋白質のN末端側に融合され、ベクターエンベロープの内部に発現される、または
3)HN蛋白質のC末端側およびF蛋白質のNあるいはC末端側またはHN蛋白質のN末端側にそれぞれ融合され、ベクターエンベロープの外部と内部の両方に発現される、
ことを特徴とする、[10]〜[12]のいずれかに記載の方法:
[14] 抗原ポリペプチドが、ウイルスのHN蛋白質またはF蛋白質の膜・細胞内領域と融合し、ベクターエンベロープ上に抗原ポリペプチドが包含されることを特徴とする、[10]〜[12]のいずれかに記載の方法:
[15] F遺伝子を欠損したパラミクソウイルス科のウイルスを、パラミクソウイルス科のウイルスのF遺伝子または抗原と融合したF遺伝子を発現するVero細胞と共培養し、そして培養上清からウイルス粒子を単離することを含む、[10]〜[14]のいずれかに記載の方法:
[16] ウイルスを核酸不活化処理する工程をさらに含む、[10]〜[15]のいずれかに記載の方法:
[17] 核酸不活化処理がウイルスエンベロープの構造を極力変化させない(実質的に変化させない)ものである、[16]に記載の方法:
[18] 抗原ポリペプチドがインフルエンザウイルスのM2e蛋白質、またはその断片である、[10]〜[17]のいずれかに記載の方法:
[19] 抗原ポリペプチドが、強毒型インフルエンザウイルスを含むインフルエンザウイルス、パラインフルエンザ3型ウイルス、RSウイルス、ヘンドラウイルス、SARSウイルス、ニパウイルス、ラッサウイルス、デングウイルス、ウエストナイルウイルス、ヒトメタニューモウイルス、エボラウイルス、ハンタウイルス、エイズウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、クリミア−コンゴ出血熱ウイルス、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、およびパピローマウイルスから選ばれるウイルスの抗原ペプチド、A群β(ベータ)型溶連菌、Mycobacterium tuberculosis、コレラ菌、およびマイコプラズマから選ばれる細菌の抗原ペプチド、またはRSVのF蛋白質、癌抗原gp100、MUC1、NY−ESO−1、MelanA/MART1、TRP2、MAGE、CEA、CA125、HER2/neu、WT1、およびPSAからなる群から選ばれるいずれか1または2以上、あるいはこれらの断片である、[10]〜[18]のいずれかに記載の方法。
[20] 抗原遺伝子と融合されたパラミクソウイルス科のウイルスのF遺伝子を含み、前記抗原とF蛋白質との融合蛋白質を発現するVero細胞。
1)従来のプラットホーム型不活化ウイルスベクターでは、ベクターあたりの抗原導入量が低く、それゆえ抗体産生効率が低いという問題があった。これに対し、本発明のウイルスベクターでは、ウイルス粒子上に抗原ペプチドが定量的に大量に含むことができる。
2)本発明では、融合させたウイルスベクターの構造蛋白質、特に膜蛋白質自体が免疫原性をもつため、当該蛋白質に融合された免疫原性の低い抗原ポリペプチドに対する高い免疫を誘導できる。すなわち、ベクター自身がアジュバント活性を有し、投与の際にアジュバントの添加が不要または通常より少量である。
3)本発明のウイルスベクターでは、抗原とアジュバントが同一の細胞に導入されるため、ペプチドとアジュバントを混合投与したときにそれぞれが異なる細胞に取り込まれることによる非効率的な免疫誘導を低減させることが可能となる。
4)本発明で用いられるヒトパラインフルエンザウイルスは、マイナス一本鎖ウイルスで、末端が3リン酸で修飾されている(5’−PPP)。この末端の3リン酸とこれに続く数ベースのシングル鎖RNA部分は、IFITという細胞内シグナルの基質となり、抗ウイルス活性を有する1型インターフェロン等を誘導し、DC細胞成熟等に寄与する(Abbas YT., Nature, Vol. 494, Issue 7435, pp60-64 (2013);Saito T. et al., J. Exp. Med. Vol.205, No.7, pp1523-1527 (2008))。
5)本発明では、低濃度のβプロピオラクトン等を用いて核酸不活化が行われるため、ウイルスエンベロープ蛋白質の立体構造が維持され、これら蛋白質の機能を維持した状態でウイルスゲノムのみが不活化される。それゆえ、ベクターは生ウイルスに近い細胞吸着性を有し、上述した構造による免疫誘導能・DC細胞成熟化能を発揮できる。
6)上記した利点から、本発明のウイルスベクターは、従来ヒトにおいて十分な効果が期待できなかったウイルスベクターとは異なり、ヒトにおいても高い効果を期待できる。
7)抗原導入を遺伝子レベルで行うことにより、不活化後に抗原導入を行う必要がなく、不活化後の抗原導入に伴う問題(低い抗原導入効率、エンベロープ構造の破壊等)を回避できる。
8)本発明のウイルスベクターは、ベクターエンベロープの外部、内部、又はその両方に抗原を配置できるように構成することが可能であり、これにより複数抗原のベクターへの様々な導入が可能となる。
以上のとおり、本発明によれば、効率的なウイルス不活化処理により、樹状細胞等に対しライブウイルスベクターと遜色のない免疫誘導が可能な不活化ベクターを取得でき、パラミクソウイルス科ウイルスを利用した不活化ベクターのワクチン化に途を開くことが可能となる。
図1はヒトパラインフルエンザ2型ウイルスのマウス細胞(NIH-3T3細胞)およびサル細胞(Vero細胞)での遺伝子発現効率を示す。マウス細胞では10希釈までGFP発現を確認でき、サル細胞では10希釈までGFP発現を確認できた。 図2はヒトおよびマウス樹状細胞中でのhPIV2/ΔFのコピー数を示す。 図3はマウス樹状細胞へのhPIV2/ΔFの感染効率を示す。 図4はライブhPIV2/ΔF/GFP感染後のヒト樹状細胞の成熟マーカー発現を示す。 図5はライブhPIV2/ΔF/GFP感染後のヒト樹状細胞でのMHCおよびサイトカイン発現を示す。 図6はβプロピオラクトンによるウイルス不活化処理の結果を示す。(A)Day 5およびDay 10におけるベクターのGFP蛍光、(B) 赤血球凝集反応(HA titer)。(C)-(E) 生ライブhPIV2/ΔF/GFP、βプロピオラクトン処理hPIV2/ΔF/GFPおよびホルマリン処理hPIV2/ΔF/GFP投与後の肺胞洗浄液中での抗体値(IgG1、IgG2およびIgA)を示す。 図7はライブおよびβプロピオラクトン(BPL)不活化hPIV2/ΔFによるマウス樹状細胞の成熟化およびMHC発現とサイトカインの誘導を示す。 図8はhPIV2のHNと抗原との融合蛋白質を製造するためのベクターの構築を示す。(A)抗原をHNと融合させたhPIV2(ΔF)ゲノム図(融合抗原例:M2eペプチド、gp−100ペプチド、WT−1ペプチド)。(B)抗原をHNと融合させた不活化hPIV2(ΔF)の概念図。(C)ウエスタンブロットによるHNへの抗原導入ウイルスの抗原の確認結果(HN−M2eは抗原導入ウイルス、HNは抗原導入のないウイルスであり、HN−M2eでのみ抗M2抗体陽性反応が見られた)。 図9(A)はhPIV2とパッケージ細胞中のF蛋白質と抗原との融合蛋白質を製造するためのパッケージ細胞樹立用プラスミドベクター図(融合抗原例:M2eペプチド、gp−100ペプチド、WT−1ペプチド)を示す。図9(B)はウエスタンブロットによる回収ベクターの抗原の導入結果を示す。ウエスタンブロットは、左から、hPIV2wt:抗原導入のないウイルス、HN−M2ehPIV2ΔF:HNへの抗原導入ウイルス、F−M2e tandem hPIV2ΔF:Fへの抗原導入ウイルス。 図10は、(A)hPIV2への抗原導入様式(ベクターと抗原の配置図)、および(B)HN及びFに抗原を同時導入したベクターでの抗原導入結果(ウエスタンブロット)を示す。ウエスタンブロットは、左から、hPIV2wt:抗原導入のないウイルス、HN−M2ehPIV2ΔF:HNへの抗原導入ウイルス、F M2e tandem hPIV2ΔF:Fへの抗原導入ウイルス、4FM2e tandem+HN M2e hPIV2ΔF:FおよびHNへの両方に抗原導入したウイルス。 図11はhPIV2/ΔF/HN−M2eのインフルエンザウイルスに対するワクチン効果を示す。 図12はhPIV2/ΔF/HN−gp−100のメラノーマ細胞に対するワクチン効果を示す。 図13はメラノーマ細胞を移植したマウスにおけるhPIV2/ΔF/HN−gp−100/WT−1の治療効果を示す。 図14(A)は、hPIV2/ΔFプラスミドのNotI領域に、M2e抗原またはRSVのF(改変を含む)の細胞外領域とウイルスへのパッケージングシグナルとして機能するF膜蛋白質の膜・細胞内ドメインとを融合させた遺伝子を導入する図を示す。図14(B)は回収したベクターの感染細胞でのM2eの発現確認を示す。
本明細書は、本願の優先権の基礎である特願2012−283421号の明細書に記載された内容を包含する。
1つの観点においては、本発明は、抗原ポリペプチドをコードする遺伝子がパラミクソウイルス科のウイルス構造遺伝子に組込まれているウイルスベクターであって、該抗原ポリペプチドはウイルスの構造蛋白質との融合蛋白質として発現することを特徴とするウイルスベクターおよび当該ベクターであって生(ライブ)ウイルスと同様な免疫誘導が可能な不活化ベクターを提供する。
下記の実施例に具体的に示されるように、本発明においては、F遺伝子欠損型hPIV2ベクターのHN遺伝子および/またはF遺伝子に万能型インフルエンザウイルスのM2eペプチド遺伝子、メラノーマ抗原のgp100ペプチド遺伝子、またはWT−1がん抗原遺伝子を融合型に発現させたF遺伝子欠損型hPIV2ベクターをそれぞれ構築した。また、F遺伝子欠損型hPIV2ベクターの外来遺伝子導入部分にM2e抗原とパッケージングシグナルを含むF膜蛋白質の膜・細胞内ドメインとを融合させたF遺伝子欠損型hPIV2ベクターを構築した。
さらに、β・プロピオラクトン処理により当該ベクターの赤血球凝集活性および樹状細胞を成熟化させる能力を保持した状態でゲノムの不活化処理をした。このようにして得られた不活化またはライブベクターにより、インフルエンザウイルス対する極めて高いワクチン効果およびメラノーマの増殖抑制効果が認められた。
本発明において用いられるパラミクソウイルス科のウイルスとして特に好ましいものはヒトパラインフルエンザ2型ウイルスであり、そのゲノムは約15,000塩基のモノシストロニックな一本鎖マイナスRNAである。ウイルス構造遺伝子産物として、NP蛋白質、P(ホスホ)蛋白質、M(マトリクス)蛋白質、F(フュージョン)蛋白質、HN(ヘマグルチニン・ノイラミニダーゼ)蛋白質およびL(ラージ)蛋白質が当該順にゲノム上にコードされている。また、RNA編集によりV(ブイ)蛋白質が産生される。RNAゲノムにヌクレオカプシド蛋白質(NP)が結合し、らせん対称リボヌクレオシドプロテイン複合体(ヌクレオカプシド、RNP)を形成している。ウイルスゲノムがコードする蛋白質のうち、NP蛋白質、P(ホスホ)蛋白質およびL(ラージ)蛋白質がRNPの形成に必要である。ウイルス・エンベロープ上には、F(フュージョン)蛋白質、HN(ヘマグルチニン・ノイラミニダーゼ)蛋白質が存在し、レセプターへの吸着と融合を担っている。M(マトリクス)蛋白質はFおよびHN蛋白質の細胞質内ドメイン、エンベロープ脂質二重膜およびRNPと相互作用し、ウイルス粒子の出芽に重要である。
ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスは、細胞質で増殖するRNAウイルスであるため、宿主細胞の染色体中に遺伝子が組込まれることはない。また、このウイルスは、ヒト気道粘膜に感染し、IgAを中心とする粘膜免疫、IgGによる液性免疫および細胞性疫免疫を誘導することが知られている。さらにこれまでにヒト(成人)に感染にしたときの重篤報告例がないことから、治療用ウイルスベクターとしてきわめて有用であると考えられる。
「ウイルスベクター」とは、感染した細胞中で発現させるべき遺伝子がウイルスゲノム遺伝子とともにパッケージングされているウイルス粒子、ならびに感染能をもつウイルスを産生できるウイルスゲノムを含まないベクターを意味する。本明細書では特に後者を「不活化ベクター」と称し、薬剤等の処理によって核酸を不活化することにより得ることができる。
「抗原ポリペプチド」とは本発明のウイルスベクターを投与した被験者において免疫反応を誘起することができるポリペプチドであり、例としては、癌抗原またはその一部、細菌やウイルス由来の蛋白質またはその一部が挙げられる。例えば、インフルエンザ用ワクチンとして用いるのに有用な抗原ポリペプチドとしては、インフルエンザウイルスのHA蛋白質、NA蛋白質、M2蛋白質またはM2e蛋白質、またはこれらの断片がある。
さらに、感染症関連導入抗原ポリペプチドとして、インフルエンザウイルス(強毒型インフルエンザウイルスを含む)、パラインフルエンザ3型ウイルス、RSウイルス、ヘンドラウイルス、SARSウイルス、ニパウイルス、ラッサウイルス、デングウイルス、ウエストナイルウイルス、ヒトメタニューモウイルス、エボラウイルス、ハンタウイルス、エイズウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、クリミア−コンゴ出血熱ウイルス、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、パピローマウイルス等のウイルスの抗原ペプチド、A群β(ベータ)型溶連菌、Mycobacterium tuberculosis、コレラ菌、マイコプラズマ等の細菌の抗原ペプチドが挙げられる。
また、癌治療用ワクチンとして用いるのに有用な抗原ポリペプチドとしては、gp100、MUC1、NY−ESO−1、MelanA/MART1、TRP2、MAGE、CEA、CA125、HER2/neu、WT1、PSAなどが挙げられる。断片とは、抗原となるべき蛋白質の部分配列を持つポリペプチドであって、被験者に投与したときに免疫反応を誘起できるものをいう。なお、免疫反応には、液性免疫と細胞性免疫の両方が含まれる。
本発明においては、抗原ポリペプチドはウイルスの構造蛋白質あるいは構造蛋白質の一部との融合蛋白質として発現する。このことにより、ウイルス中で発現した抗原ポリペプチドがウイルス粒子中にとりこまれて、ウイルスが感染した細胞にデリバリーされる。すなわち、本発明においては、ウイルス遺伝子上に組込まれた抗原ポリペプチドの遺伝子が感染細胞において転写・翻訳されるだけではなく、ウイルス粒子自体が抗原ポリペプチドを有しており、このことにより、大量の抗原ポリペプチドを確実にレシピエント細胞にデリバリーすることができる。
抗原ポリペプチドを融合蛋白質として発現させるためには、抗原ポリペプチドをコードする遺伝子を、ウイルスの構造蛋白質あるいは構造蛋白質の一部をコードする遺伝子と連結させるようにウイルス遺伝子中に組み込む。ウイルスの構造蛋白質をコードする遺伝子としては、hPIV2のHN遺伝子、F遺伝子、M遺伝子、NP遺伝子、P遺伝子およびL遺伝子が挙げられる。抗原遺伝子は1種類でもよいが、2種類以上の抗原遺伝子を連結してもよい。このことにより、2種類以上の抗原に対する免疫反応を誘起することができる。また、HN遺伝子、F遺伝子、M遺伝子、NP遺伝子、P遺伝子、L遺伝子のうちの複数の遺伝子に抗原を同時に複数個導入することも可能である。このようなベクターの構築は、慣用の組換えDNA技術を用いて定法により行うことができる。
特に好ましくは、抗原ポリペプチドは、HN蛋白質、F蛋白質、およびM蛋白質から選ばれる1または2以上との融合蛋白質として発現される。抗原ポリペプチドがHN蛋白質のC末端側に融合した形になるように組込むと、抗原ポリペプチドをウイルスのエンベロープ上で発現させることができる。また、HN蛋白質のN末端側に融合、F蛋白質のNもしくはC末端側に融合またはM蛋白質と融合した形で組込むと、抗原ポリペプチドをウイルス粒子内部で発現させることができる。F蛋白質のC末端側に抗原ペプチドを融合させたF蛋白質を構築し、これを当該タンパク質をトランスに供給するパッケージング細胞に組み合わせれば、F欠損型hPIV2のエンベロープ内部に大量の抗原を発現させることができる。さらに、抗原ペプチドをウイルスのHN蛋白質またはF蛋白質の膜・細胞内領域と融合し、ベクターエンベロープ上に抗原を包含されることができる。また、HN蛋白質、F蛋白質はそれ自体が抗原性をもち、免疫原性の低い抗原ポリペプチドに対しても、HN蛋白質、F蛋白質と融合させることにより、より高い免疫原性を付与することが可能となる。
本発明の1つの好ましい態様では、ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスとしてF遺伝子欠損(ΔFと称する)ウイルスを用いる。ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスのF蛋白質は、ウイルスの複製・転写工程において、ウイルスエンベロープと細胞膜を融合させウイルスヌクレオカプシドを宿主内に導入する際に必要とされる蛋白質である。F遺伝子欠損ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスは、パッケージング細胞中ではF遺伝子を保持した感染性のhPIV2を産生するが、F蛋白質を発現していない細胞では感染性のウイルスを産生しない。したがって、被験者の細胞に感染した後に自立増殖能をもつウイルス粒子を構成することができず、他の細胞に感染することがないため、ワクチン用ウイルスとして安全性が高い。
F遺伝子欠損ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスベクターを調製するには、hPIV2のF蛋白を発現する細胞でF遺伝子欠損ウイルスを培養することにより、当該細胞からトランスに供給されるF蛋白の存在下で、ウイルスエンベロープ上にF蛋白を保持させることにより、感染能を有するウイルス粒子を製造することができる。
本発明の1つの好ましい態様においては、F遺伝子欠損ウイルスに感染しウイルス粒子を産生することができるパッケージング細胞として、Vero細胞を用いる。Vero細胞は、ヒトパラインフエンザ2型ウイルスF蛋白に対する許容性がとりわけ高く、またインターフェロンの発現がなく、ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスのF遺伝子を常時発現させた場合でも安定して増殖することができ、かつウイルス粒子を効率よく産生することができる。
また、F遺伝子を発現させるVeroパッケージング細胞に代わり、抗原ポリペプチドを融合させたF遺伝子を保持するVero細胞をパッケージング細胞とすることでF遺伝子をトランスに供給する感染能を有する欠損ウイルス粒子を製造することができる。
別の観点においては、本発明は、抗原ポリペプチドをウイルスの構造蛋白質との融合蛋白質として発現するヒトパラインフルエンザ2型ウイルスベクターの製造方法を提供する。この方法は、融合蛋白質をコードする遺伝子がウイルス遺伝子に組み込まれているヒトパラインフルエンザ2型ウイルスをVero細胞と共培養し、そして培養上清からウイルス粒子を単離する、の各工程を含む。
1つの好ましい態様においては、本発明のウイルスベクターは核酸不活化処理が施されたものである。核酸不活化処理とは、F蛋白質、HN蛋白質等のエンベロープ蛋白質の立体構造を保ち、これらの蛋白質の機能を有した状態でウイルスゲノムのみを不活化することをいう。核酸不活化処理は、例えば、核酸アルキル化剤処理、過酸化水素処理、UV照射、放射線照射、または熱処理により行うことができる。特に好ましくは、核酸アルキル化剤であるβプロピオラクトンでウイルスベクターを処理する。ウイルス培養液にβプロピオラクトンを加え、4℃で24時間程度インキュベーションすればよい。βプロピオラクトンの好ましい濃度は、終濃度で0.004%〜0.05%、より好ましくは0.004%〜0.01%である。
F遺伝子欠損ウイルスを用いることにより、薬剤処理により万が一、生ウイルスが残存しても、当該ウイルスは増殖能を欠き、レシピエント内で増殖の恐れはなく、不活化ワクチンの高い安全性を保つことが可能となる。
本発明のウイルスベクターをβプロピオラクトンで処理すると、ウイルスベクターの赤血球凝集活性および樹状細胞を成熟化させる能力を保持したまま、ゲノムを不活化することができる。この方法によれば、ウイルス粒子自体がアジュバント活性を持つため、抗原に対する免疫を惹起するアジュバントと併用する必要がない、またはアジュバント濃度を低減できるという利点がある。
本発明のウイルスベクターは、シアル酸レセプターを介して細胞に感染する。シアル酸は多くの細胞・組織に表在しているため、ベクターの投与経路としては、経鼻噴霧、経肺、経口、舌下、皮内、皮下、静脈への直接投与の他に、樹状細胞等の免疫惹起細胞へのエクスビボ投与などが考えられる。
本発明のウイルスベクターは、典型的には、噴霧剤としてヒトを含む哺乳動物細胞に投与することができる。噴霧剤は定法により調製することができる。例えば、ウイルスベクターを含む培養上清を、必要により濃縮し、適当な担体または賦形剤とともに、PBS等の緩衝液、ウイルスベクター安定溶液または生理食塩水に懸濁した後、必要に応じてフィルターなどで濾過滅菌し、次いで無菌的な容器に充填することにより調製することができる。噴霧剤には、必要に応じて安定化剤、保存剤などを加えてもよい。こうして得られた発現ベクターを被験者に吸入投与することができる。
さらに、典型的には、注射剤として皮下、皮内、筋肉注射剤としてヒトを含む哺乳動物細胞に投与することができる。当該注剤は定法により調製することができる。例えば、ウイルスベクターを含む培養上清を、必要により濃縮し、適当な担体または賦形剤とともに、PBS等の緩衝液または生理食塩水に懸濁した後、必要に応じてフィルターなどで濾過滅菌し、次いで無菌的な容器に充填することにより調製することができる。注射剤には、必要に応じて安定化剤、保存剤などを加えてもよい。こうして得られた発現ベクターを被験者に注射剤として投与することができる。
以下に実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例1 hPIV2/ΔFによるアフリカミドリザル細胞(Vero細胞)およびマウス細胞(NIH3T3細胞)での導入遺伝子の発現の確認
96ウエルプレートにVero細胞およびNIH3T3細胞がベクター感染時に単層になるように培養した。GFP遺伝子を導入したhPIV2/ΔFを原液から10まで希釈した。当該ベクターは、感染性ベクターを生じないので1次感染した細胞でしかGFPの蛍光を呈しない。当該希釈ウイルスを細胞培養液の10分の1量を添加し、3日間培養した。
その結果、Vero細胞およびNIH3T3細胞では、それぞれ10の1から7乗のベクター希釈液および10の1から4乗のベクター希釈液を添加したときに、GFPの蛍光を認めることができた(図1)。
実施例2 hPIV2/ΔFによるヒトおよびマウス樹状細胞での増殖ベクターコピー数の確認
(ヒト樹状細胞の回収)倫理規定に基づき健常人の抹消血よりCD14陽性細胞を回収し、細胞培養1日目、4日目、7日目に培養液にGM−CSFが50ng/mL、IL−4が25ng/mLとなるように添加し、細胞の培養を行った。培養8日の細胞にGFP遺伝子を導入したhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25、50、100になるように感染し、感染3日後の細胞中のhPIV2のN遺伝子領域部分について定量的PCRを行い、ゲノムのコピー数を測定した。
(マウス樹状細胞の回収)倫理規定に基づきB57BL/6およびBALB/cマウスの大腿骨より骨髄を回収し、残渣を除去し培養(RPM−1640培地、10%FBS)した。培養2日おきに培養液に培地を交換し、GM−CSF(20ng/mL)およびIL−4(20ng/mL)となるように添加した。培養8日の細胞にGFP遺伝子を導入したhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25、50、100になるように感染し、感染3日後の細胞中のhPIV2のN遺伝子領域部分について定量的PCRを行い、ゲノムのコピー数を測定した。N領域部分を用いた定量的PCRの結果、N領域部分の細胞あたりのコピー数は、ヒト樹状細胞でマウスの樹状細胞に比べて最大約5倍多いことが分かった(図2)。
実施例1および2により、hPIV2はマウス細胞に感染し、導入遺伝子を増殖させることが可能であることが確認できた。ただし、ヒト・サルの細胞に比べ、マウス細胞では導入発現量が少なく、増殖したウイルス数も少なかった(図1および図2)。
実施例3 hPIV2/ΔFによる樹状細胞での感染効率の確認
倫理規定に基づき健常人の抹消血よりCD14陽性細胞を回収し、細胞培養1日目、4日目、7日目に培養液にGM−CSFの終濃度が50ng/mL、IL−4の終濃度が25ng/mLとなるように添加し、細胞の培養を行った。培養8日の細胞にGFP遺伝子を導入したhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25、50、100になるように感染させた。
倫理規定に基づきB57BL/6の大腿骨より骨髄を回収し、残渣を除去し培養(RPM−1640培地、10%FBS)した。培養2日おきに培養液に培地を交換し、GM−CSFの終濃度が20ng/mL)およびIL−4の終濃度が20ng/mLとなるように添加した。培養8日の細胞にGFP遺伝子を導入したhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25、50、100になるように感染させた。
感染2日後にGFPの蛍光を指標にフローサイトメトリーを用いて樹状細胞への感染効率を調べた。CD11c陽性細胞を樹状細胞とした。
マウスの結果を図3に示した。MOI=25で27.5%、MOI=50で51.0%、MOI=100で68.0%のマウス樹状細胞でGFP蛍光陽性であった(図3)。ヒトでは、MOI=25で59.9%、MOI=50で73.1%、MOI=100で77.8%の樹状細胞でGFP蛍光陽性であった。
以上の結果から、hPIV2/ΔFは、ヒトの樹状細胞およびマウス樹状細胞に感染し遺伝子を発現させることができることができ、マウスの樹状細胞にくらべヒトの樹状細胞のほうがより感染効率が高いことがわかった。
実施例4 hPIV2/ΔFによるヒト樹状細胞の成熟化
実施例3においてhPIV2/ΔFは効率よくヒト樹状細胞に遺伝子導入できることが確認された。樹状細胞が免疫提示細胞として有効に機能し、効率的な免疫を誘導するためには、当該細胞が成熟化しリンパ器官へのホーミングすることが極めて重要である。そこで、MOI=25でhPIV2/ΔFをヒト樹状細胞に2日間感染させ、樹状細胞の成熟化能を、抗原提示細胞の補助刺激因子であるCD40、CD80、CD86の発現について調べた。二次リンパ器官へのホーミング能についてはCCR7の発現上昇を指標にして評価した。陽性コントロールとして、TRL4を活性化し成熟化およびリンパ器官へのホーミングを非常に効率よく引き起こすことが知られているLPS(リポ多糖)を培地中に1μg/mLとなるように添加した。評価は指標抗体によりフローサイトメトリーにより行った。
その結果、hPIV2/ΔFの感染により樹状細胞は、LPSと匹敵する程度で補助刺激因子の発現を誘導でき、CCR7の発現が上昇した(図4)。
実施例5 hPIV2/ΔFによるヒト樹状細胞での主要組織適合遺伝子複合体(MHC、ヒトではHLA)発現とサイトカインの誘導
抗原特異的な免疫誘導にはMHC上への抗原の提示が重要である。そのためには、MHCクラスI分子またはII分子に抗原が提示される必要がある。CD8陽性T細胞は、MHCクラスI分子上の抗原を認識し細胞障害性T細胞等を誘導する。CD4陽性T細胞は、MHCクラスII分子上の抗原を認識し、活性化する。
樹状細胞はMHCクラスI分子およびMHCクラスII分子で抗原を提示することが可能である。hPIV2/ΔFはヒト樹状細胞のMHCクラスI分子(ヒトではHLA−A分子)およびMHCクラスII分子(ヒトではHLA−DR分子)の発現上昇について、実施例3および4と同じ条件で、MHCクラスI分子についてはヒトHLA−A分子、MHCクラスII分子についてはヒトHLA−DR分子を指標として発現上昇を調べた。その結果、HLA−A分子およびHLA−DR分子も陽性コントロールのLPSと同程度に発現を上昇させた(図5)。
さらに、培養上清中のIL−6およびIL−12サイトカインの誘導を調べた。hPIV2/ΔFはヒト樹状細胞に対し、IL−6ではLPSと同程度の発現の上昇を、IL−12ではLPSより低いが、発現の上昇が認められた(図5)。
実施例6 hPIV2/ΔFの不活化と赤血球凝集活性および不活化hPIV2/ΔFによる免疫誘導
hPIV2/ΔFの蛋白質の構造と機能を保持したまま、ゲノムのみを不活化すべく、アルキル化剤のβ―プロピオラクトン(BPL)による不活化を検討した。無血清培地で培養したGFP遺伝子保持hPIV2/ΔFの培養液に、0.004%、0.005%、0.0075%、0.009%、0.01%、0.012%、0.025%、0.05%となるようにBPLを添加し、4℃で24時間処理した。その後37℃で30分間処理しBPLを不活性化した。超遠心にてhPIV2/ΔFを回収した。コントロールとして、同容量のhPIV2/ΔFも超遠心にて濃縮し、最終容量を同量のPBS溶液に懸濁した。不活化ベクターとコントロールベクターをhPIV2のF発現細胞に感染させ、10日間培養した。さらに、上清液を新たなhPIV2のF発現細胞に感染させ、10日間培養した。さらに、同操作を行った。合計、3回のベクターをF発現細胞で培養させた。TCID50によるウイルスの測定でも同様の結果を得た。
その結果、コントロールベクターは強い蛍光と細胞変性を示したが、0.004%、0.005%、0.0075%、0.009%、0.01%、0.01%、0.012%、0.025%、0.05%で不活化したベクターは、いずれもGFPの蛍光を示さず、細胞変性も認められなかった。すなわち、BPL処理によりゲノムは完全に不活化されていることが確認された(図6A)。
次に、不活化したベクターとコントロールベクターの赤血球凝集反応を調べた。モルモット1%赤血球溶液ベクター希釈用液を同量加えて赤血球凝集反応を調べた。
その結果、不活化ベクターは不活化処理をしていないライブhPIV2/ΔFコントロールベクターと同じ512HA値を示した(図6B)。これは、不活化したベクターのHN蛋白質が全く赤血球凝集能力を失っていないこと、つまり立体構造が保たれ、機能を失っていないことを示している。従って、不活化処理によりベクターはゲノムのみが不活化されているものと推察された。
不活化の効果を調べるために、当該ベクターの不活化を0.012%のBPLおよび常法によるホルマリン処理を行い、生hPIV2/ΔF/GFP、BPL不活化hPIV2/ΔF/GFPおよびホルマリン処理hPIV2/ΔF/GFPの2x10個の各ベクターパーティクルをB6マウス経鼻より2回(1週間おきに)投与し、投与後1週間後に肺胞洗浄液を回収し、ベクターに対する抗体価(IgG1,IgG2およびIgA)を調べた。96ウエルプレートに4μg/mLの不活化hPIV2をコーティングしておき、抗体価を測定した。その結果、、肺胞洗浄液中で、BPL不活化処理hPIV2/ΔF/GFPはライブhPIV2/ΔF/GFPには劣るがIgG1,IgG2およびIgAの抗体が誘導された。ホルマリン処理hPIV2/ΔF/GFPに対する抗体の上昇は肺胞洗浄液中ではほとんどみられなかった(図6C,DおよびE)。これは、ホルマリン処理により、肺胞洗浄液中に、通常の立体構造をもつhPIV2蛋白質に対する抗体の誘導が低いことを示している。一方、脾臓細胞を用い長期に抗原で刺激した場合には、ホルマリン処理hPIV2/ΔFも抗体の上昇は認められた。この結果、低濃度のBPL処理はホルマリン処理に対して、ベクターに対して生ウイルスに近い抗体を誘導できることが確認できた。これの結果から、低濃度のBPLによる不活化処理はホルマリン処理に比べてより生ウイルスの近い膜蛋白質構造を維持できると推察された。
実施例7 hPIV2/ΔFによるマウス樹状細胞の成熟化および主要組織適合遺伝子複合体(MHC、ヒトではHLA)発現とサイトカインの誘導
B57BL/6マウスの大腿骨より骨髄を回収し、細胞培養1日目、4日目、7日目に培養液にGM−CSFが25ng/mLとなるように添加し、細胞の培養を行った。培養8日の細胞にGFP遺伝子を保持し、0.05%のBPLで処理した不活化ベクターのhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25になるように感染し、感染2日後の細胞中のCD40およびCD80の発現上昇による樹状細胞の成熟化、H−2KbおよびI−A/I−EによるMHCクラスIまたはIIの上昇、培養液中でのIL−6およびIL−12の発現を調べた。コントロールは、不活化をしていない(ライブ)hPIV2/ΔFを用いた。
その結果、hPIV2/ΔFのマウス樹状細胞への感染により、CD40およびCD86の成熟マーカーの発現量はライブhPIV2/ΔFに比べては劣るが、発現上昇が認められた(図7)。さらに、0.012%のBPLで処理した不活化ベクターhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25になるように感染させた場合には、その効果は(ライブ)hPIV2/ΔFと同等であった。
MHCクラスI分子に相当するマウスH−2Kb分子およびMHCクラスII分子に相当するI−A/I−E分子についても、同様に上昇していた。サイトカインの分泌もライブhPIV2/ΔFに比べて劣るがそれぞれ上昇していた(図7)。さらに、0.012%のBPLで処理した不活化ベクターhPIV2/ΔFを多重感染度(MOI)が25になるように感染させた場合には、その効果は(ライブ)hPIV2/ΔFと同等であった。
以上の結果から、hPIV2/ΔFはライブおよび不活化ベクターともに、ベクター評価に使用できると判断できたので、以下の試験を行った。
実施例8 hPIV2のHN遺伝子と抗原遺伝子を融合させたhPIV2/ΔFの構築
hPIV2のHN蛋白質のC末端テール部分に万能型インフルエンザウイルスのM2e抗原ペプチド(N末端−SLLTEVETPIRNEWGCRCNDSSDD−C末端(配列番号1))または皮膚がん悪性腫瘍のgp−100抗原ペプチド(N末端−KVPRNQDWL−C末端(配列番号2))を挿入したベクターのプラスミドコンストラクトを構築した。当該構築はhPIV2にコンストラクト上重要とされる、ゲノムの総数が6の倍数になるように、ルールオブ6ルールに基づいて構築した。リーバースジェネティクス法により、ウイルスの回収を図った。
その結果、万能型インフルエンザウイルスのM2e抗原ペプチドまたは皮膚がん悪性腫瘍のgp−100抗原ペプチドをHN遺伝子に融合したhPIV2/ΔF/HN−M2eおよびhPIV2/ΔF/HN−gp−100を回収することができた(図8)。M2e抗原ペプチド(N末端−SLLTEVETPTRNEWECRCSDSSDD−C末端(配列番号7))、(N末端−SLLTEVETLTRNGWGCRCSDSSDD−C末端(配列番号8))、WT-1のN末端−ALLPAVPSL−C末端(配列番号3)、N末端−CYTWNQMNL−C末端(配列番号4)、N末端−CMTWNQMNL−C末端(配列番号5)、N末端−RMPNAPYL−C末端(配列番号6)をコードする遺伝子の導入も行っている。しかし、N末端−CYTWNQMNL−C末端(配列番号4)のように疎水性の高いぺプチドを導入したベクターの回収は、通常の欠損型hPIV2/ΔFの回収と比べると難しいこともわかった。パラミクソウイルス科の欠損型ウイルスベクターの融合型の抗原発現例の報告はない。
実施例9 F遺伝子と抗原遺伝子の融合産物を発現するパッケージ細胞の構築とhPIV2/ΔFの構築
パッケージング細胞を作製するために構築したF発現用プラスミド上のhPIV2F遺伝子の3’末端側に万能型インフルエンザウイルスのM2e抗原ペプチド(N末端−SLLTEVETPIRNEWGCRCNDSSDD−C末端:配列番号1)、WT-1抗原ペプチド(N末端−ALLPAVPSL−C末端(配列番号3))、WT-1抗原ペプチド(N末端−CYTWNQMNL−C末端(配列番号4))またはWT-1抗原ペプチド(N末端−RMPNAPYL−C末端(配列番号6))をコードする遺伝子を導入し、パッケージング細胞を構築した。抗原は、一個あるいは複数個導入した。当該細胞を用いて、常法のリバースジェネテクス法によりF欠損型hPIV2の回収を行った。
その結果、図9に示すように、ベクター内部に抗原を保持するベクターを回収することができた。複数個の抗原を発現するベクターも回収できた。また、ベクターエンベロープの外部より内部に抗原を発現させる系のほうがベクターの回収が容易であることも分かった。M2e抗原ペプチド(N末端−SLLTEVETPTRNEWECRCSDSSDD−C末端(配列番号7))、(N末端−SLLTEVETLTRNGWGCRCSDSSDD−C末端(配列番号8))または、WT-1ペプチド(N末端−CMTWNQMNL−C末端(配列番号5))をコードする遺伝子の導入も行っている。
実施例10 F欠損型hPIV2エンベロープの内と外の両方に抗原を発現させることができるベクターの構築
実施例8および9において、ベクターエンベロープの内と外に抗原を発現させることができるベクターの回収を示した。本実施例では、ベクターの内と外の両部位に抗原を保持するF欠損型hPIV2の回収について検討を行った。M2e抗原(配列番号1)を保持する実施例8で回収したベクターを、実施例9に示したF遺伝子にM2e遺伝子を2個融合させたFパッケージング細胞に感染させ、ベクターが回収できるかを調べた。
その結果、図10に示すように、ウイルス感染培養上清3mLから回収したベクターのウエスタンブロットで抗M2抗体に反応する2種類の蛋白質が検出された。これらの分子量は、F蛋白質(開裂したF蛋白質)およびHN蛋白質にM2e抗体を加えた分子量に相当しており、エンベロープの外部と内部に抗原を保持するベクターが回収できたことが確認された。また、図10から、HN蛋白質よりF蛋白質に融合したM2eのバントの方が濃く、ベクター上にはパッケージ細胞からトランスに供給されたF蛋白質および抗原がより多く存在することも分かった。
実施例11 hPIV2/ΔF/HN−M2eのインフルエンザウイルスに対するワクチン効果
インフルエンザM2e抗原(配列番号1)をHN蛋白質に融合型で発現させたhPIV2/ΔF/HN−M2eのインフルエンザRP8株に対する予防効果を調べた。hPIV2/ΔF/HN−M2eは、ライブhPIV2/ΔF/HN−M2eおよび0.05%BPL処理した不活化hPIV2/ΔF/HN−M2eを用いた。さらに、単独でM2の全体を発現するライブhPIV2/ΔF/M2も比較の対象として用いた。HNと融合したM2eは、HNがN末端領域のウイルスエンベロープの膜内に存在し、C末端領域は膜外に存在している。
この実験では、hPIV2/ΔF/HN−M2e型においてHNと融合型に構築したM2eが、抗原として認識されるかという点と不活化したhPIV2/ΔF/HN−M2eがワクチンとして有効であるかどうかを調べた。
倫理規定に沿い5週齢のメスのBALB/cを用いて試験を行った。麻酔下で、ライブhPIV2/ΔF/HN−M2e、不活化hPIV2/ΔF/HN−M2e、ライブhPIV2/ΔF/M2、不活化hPIV2/ΔF/GFPを経鼻投与により2x10個のベクター(TCID50換算)20μlを投与した。当該投与を2週間後に再度行った。さらに投与2週間後にインフルンザウイルスPR8株16、000個(LD50は1,000個以下)をベクター投与群とコントロール群の麻酔下のマウスに経鼻より20μl投与した。投与日より連日体重測定および外観観察を行った。マウスについては、死亡または体重がインフルエンザウイルス接種時と比較した30%減少したマウスは死亡したものとみなした。
図11にインフルエンザウイルス接種から10日間の体重変化(百分率)と死亡例の結果を示す。極めて驚いたのは、不活化hPIV2/ΔF/HN−M2e群(4例)は、全例においてインフルエンザウイルス投与後も全く体重も減少もなく、立毛も全くみられず、動き、摂餌がほとんどウイルス投与前と変わらなかった。
一方、ライブhPIV2/ΔF/M2では、3例中1匹は、回復したが他は死亡した。特に、ライブhPIV2/ΔF/M2では、インフルエンザウイルス投与時の平均体重が他マウスより最大2g近く減少していた。これは、ライブhPIV2/ΔFと不活化hPIV2/ΔFを比較した場合、マウスの肺胞洗浄液中に分泌される蛋白質総量がライブhPIV2/ΔFで10倍以上高いこと、インビトロのhPIV2/ΔF/M2感染細胞は、hPIV2/ΔF/HN−M2e感染細胞に比べて、細胞変性効果が高く細胞に対する毒性が高いことが影響している可能性もある。M2は97アミノ酸残基から成る膜蛋白質であって、4量体を形成しプロトンチャンネルとして働くため、ライブhPIV2/ΔF/M2によりM2蛋白質の全長を導入した場合に、当該機能が働き体重インフルエンザを感染前にマウスの体重を減少させた可能性がある。一方、不活化hPIV2/ΔF/HN−M2eではHN膜蛋白質にM2eを融合して発現する形式をとっており、免疫原性の高いHN膜蛋白質と誘導することにより、M2eに対する抗原性が高まり、より高いワクチン効果が得られたと考えられる。実際、Neisseria Meningitidis outer membrane complex(OMPC)に融合させたM2eに抗原性が亢進した例が報告されている。不活化hPIV2/ΔF/HN−M2eを経鼻投与ではM2eに対しIgA抗体が、筋肉内投与ではIgG2が優先的に誘導されていた。
また、ライブhPIV2/ΔF/HN−M2eも、インフルエンザウイルスに対するワクチン効果は認められなかった。
不活化hPIV2/ΔF/HN−M2eが極めて高いワクチン効果を示したことは、当該不活化ベクターシステムがインフルエンザウイルスに対するワクチン用システムとして極めて有効に機能することを証明している。赤血球凝集活性を保持する不活化hPIV2は、アジュバントを添加せずにワクチン効果を誘導することができること、ウイルスの構造蛋白質と融合させたM2eがワクチン用抗原として十分に機能すること、M2eをhPIV2膜蛋白質と融合させることによりM2eに高い免疫効果を付与できること、ウイルス構成蛋白質の転写・複製を伴わないためにレシピエントに対する毒性が少ないこと等の可能性をもつことが確認された。
実施例12 hPIV2/ΔF/HN−gp−100のB−16メラノーマ細胞に対するワクチン効果
hPIV2/ΔF/HN−gp−100のB−16メラノーマ細胞に対するex vivoによる予防的な腫瘍抑制効果について調べた。
マウス大腿骨よりDC細胞を回収し、インビトロで培養し、ベクターを添加し、マウスに戻すex vivoによる腫瘍抑制効果をしらべた。実施例2で示したようにB57BL/6マウスの大腿骨より骨髄を回収し、残渣を除去し培養(RPMI−1640培地、10%FBS)した。培養2日おきに培養液に培地を交換し、GM−CSF(20ng/mL)およびIL−4(20ng/mL)となるように添加した。培養8日後にDCへの分化を確認した。細胞を洗浄し、RPMI−1640培地、10%FBSで培養し、ライブhPIV2/ΔF/GFPおよび0.05%のBPLで処理したhPIV2/ΔF/GFPをMOI=50相当で培養液に添加した。2日間培養した。当該細胞を回収し、6週齢のB57BL/6に鼠蹊部近傍の皮下(Subcutaneous:SC)に3x10個の細胞を1週間間隔で3回投与した。最後の投与から1週間後に、マウス背中皮内(Intradermal:ID)に5x10個/100μlのマウスメラノーマ細胞(投与前に3回PBSで洗浄)を投与し、投与後の腫瘍径を測定し、腫瘍容量を算定した。腫瘍容量は、腫瘍の、短径x短径x長径x0.5の式により計算した。
その結果を図12に示す。コントロール群が最も腫瘍容量が大きくなった。最も効果が高かったのは、ライブhPIV2/ΔF/HN−gp−100処理群であり、計測期間中にはいずれも腫瘍増殖が認められなかった。ライブhPIV2/ΔF/GFP群でも一部マウスでも腫瘍の生育が認められなかった。これは、ライブhPIV2/ΔF/GFPの感染により、DCの免疫機能全般が高められた効果によるものと予想された。
これら試験の結果、ライブhPIV2/ΔF/HN−gp−100は、ライブhPIV2/ΔF/GFPに比べて、高い腫瘍増殖抑制効果を示した。
一方、不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100と不活化hPIV2/ΔF/GFPおよびコントロールとを比較すると、不活化hPIV2/ΔF/GFPおよびコントロールと比べて、不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100は明らかな腫瘍の増殖抑制効果を示した。ライブに比べると不活化hPIV2の腫瘍抑制効果は小さかったが、これは上皮系の細胞に比べてDCへのhPIV2の遺伝子導入効率が低いこと、またマウス細胞はヒト細胞に比べて感染・遺伝子導入効率が悪いことが要因であると考えられ、ベクターの添加量を増やせばその効果は高くなることが予想される。
ライブおよび不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100は、ライブおよび不活化のhPIV2/ΔF/GFPに比べて、優位に腫瘍増殖を抑制したことから、hPIV2/ΔF/HN−gp−100より抗原となるgp−100ペプチドが抗原提示細胞に提示され、CTL等の腫瘍抑制免疫を誘導したものと考えられる。しかも、アジュバントを添加せずに腫瘍抑制効果を発揮できることが分かった。
実施例13 hPIV2/ΔF/HN−gp−100およびWT−1のB−16メラノーマ細胞に対するワクチン効果
次に、不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100と不活化hPIV2/ΔF/WT−1(WT−1の導入配列:N末端−RMPNAPYL−C末端(配列番号6))の治療効果について調べた。B57BL/6マウスの背中を剃毛し、2x10個細胞のB−16メラノーマ細胞をマウス皮内に移植した。4日後に移植B−16メラノーマの径が3mm程度になったところで、腫瘍内に70μLに調整した各7.0x10個の不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100および不活化hPIV2/ΔF/WT−1を、細胞移植後4日、7日、10日、13日目に合計4回投与した。腫瘍径をそれぞれ測定した。コントロールとして、不活化hPIV2/ΔF/GFPを投与した。投与初期には、70μLの容量は腫瘍容量を超えた容量であった。
その結果、腫瘍容量は、PBSを投与群に比べて、不活化hPIV2/ΔF/GFP投与および不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100と不活化hPIV2/ΔF/WT−1では、腫瘍の抑制効果が認められた(図13)。不活化hPIV2/ΔF/GFP投与群と不活化hPIV2/ΔF/HN−gp−100と不活化hPIV2/ΔF/WT−1投与群の両者間では、大きな差は認められなかった。腫瘍にベクターを直接投与する場合、免疫惹起による腫瘍抑制効果よりもベクター投与自身による腫瘍細胞の溶解等による腫瘍の抑制が高いことが考えられる。腫瘍抗原を保持しないウイルスベクターおよび不活化ウイルスベクターの腫瘍内投与で、ウイルスコンポーネントが抗腫瘍効果をしめすことが報告されており、今回の腫瘍へ不活化ベクター投与による腫瘍抑制効果がみられたと考えられる。
実施例14 hPIV2/ΔFの各部位への外来遺伝子の挿入
M2e遺伝子(配列番号1)を2個連結し、そのC末端側にhPIV2のF膜アンカー領域と膜・細胞内領域の蛋白質をコードする遺伝子を連結、つまりベクターへのパッケージングシグナルとの連結産物を構築し、hPIV2/ΔFに挿入し、外来遺伝子産物がベクターに取り込まれるかどうかを検討した。
上記遺伝子構築物の3’側に、常法によりhPIV2のR1、介在配列およびR2を付加し、その両端にNot I配列を配置した。hPIV2/ΔFのNot I部位に挿入することにより、M2eを2個連結し、F膜アンカー領域と膜内領域の蛋白質との融合蛋白質を組込んだベクタープラスミドを構築した(図14A)。hPIV2/ΔFは、NP遺伝子上流域にNotI制限サイトが導入されており、当該領域に外来遺伝子を挿入し、単独に外来遺伝子を発現させることができる。
常法によりF発現細胞で当該ベクターの回収を行った。培養上清より回収した試料をF発現Vero細胞(1x10個細胞)に感染させた。感染8日後に細胞を回収し、抗M2抗体を用いてウエスタンブロットを行った。
その結果、図14Bに示すように感染細胞において抗M2抗体に対する陽性反応が見いだされた。これは、目的遺伝子を保持するベクターが回収されたことを意味する。前述の作製ベクターと当該ベクターを組み合わせることにより、さらに多くの抗原を導入できる不活化ベクターの作製が可能となる。同様の方法でRSVウイルスのF膜蛋白質の膜外領域ペプチドあるいは改変F膜蛋白質の膜外領域ペプチドを導入したhPIV2/ΔFの構築を行っている。
上記と同様の方法で、外来遺伝子挿入部位を、N遺伝子前部以外にNP−P間、P−M間、M−HN間、HN−L間としたベクタープラスミドを構築する。さらに、導入遺伝子として、RSVのF蛋白質、RSVの改変F蛋白質遺伝子を使用したベクタープラスミドを構築する。
本明細書中で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願をそのまま参考として本明細書中にとり入れるものとする。
本発明は、疾患の予防または治療用のワクチンとして有用である。

Claims (20)

  1. 抗原ポリペプチドをコードする遺伝子がパラミクソウイルス科のウイルス遺伝子に組み込まれているウイルスベクターであって、前記抗原ポリペプチドはウイルスの構造蛋白質あるいはその一部との融合蛋白質として発現するウイルスベクター。
  2. 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質、F蛋白質、およびM蛋白質から選ばれるいずれか1または2以上あるいはその一部との融合蛋白質である、請求項1に記載のウイルスベクター。
  3. 抗原ポリペプチドをコードする遺伝子が、
    1)HN遺伝子の3’末端側に配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの外部に発現される、
    2)F遺伝子の3’末端側に配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの内部に発現される、または
    3)HN遺伝子の3’末端側およびF遺伝子の3’末端側にそれぞれ配置され、抗原ポリペプチドがベクターエンベロープの外部と内部の両方に発現される、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のウイルスベクター。
  4. 抗原ポリペプチドとウイルスパッケージングシグナルであるFまたはHN膜蛋白質の膜・細胞内ドメインとを融合させ、ベクターエンベロープ上に抗原ポリペプチドが保持されることを特徴とする請求項1または2に記載のウイルスベクター。
  5. ウイルスがF蛋白質欠損型パラミクソウイルス科のウイルスである、請求項1〜4のいずれかに記載のウイルスベクター。
  6. ウイルスが核酸不活化処理されたものである、請求項1〜5のいずれかに記載のウイルスベクター。
  7. 核酸不活化処理がウイルスエンベロープの構造を実質的に変化させないものである、請求項6に記載のウイルスベクター。
  8. 抗原ポリペプチドがインフルエンザウイルスのM2e蛋白質、またはその断片である、請求項1〜7のいずれかに記載のウイルスベクター。
  9. 抗原ポリペプチドが、強毒型インフルエンザウイルスを含むインフルエンザウイルス、パラインフルエンザ3型ウイルス、RSウイルス、ヘンドラウイルス、SARSウイルス、ニパウイルス、ラッサウイルス、デングウイルス、ウエストナイルウイルス、ヒトメタニューモウイルス、エボラウイルス、ハンタウイルス、エイズウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、クリミア−コンゴ出血熱ウイルス、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、およびパピローマウイルスから選ばれるウイルスの抗原ペプチド、A群β(ベータ)型溶連菌、Mycobacterium tuberculosis、コレラ菌、およびマイコプラズマから選ばれる細菌の抗原ペプチド、または癌抗原gp100、MUC1、NY−ESO−1、MelanA/MART1、TRP2、MAGE、CEA、CA125、HER2/neu、WT1、およびPSAからなる群から選ばれるいずれか1または2以上、あるいはこれらの断片である、請求項1〜7のいずれかに記載のウイルスベクター。
  10. 抗原ポリペプチドをウイルスの構造蛋白質あるいはその一部との融合蛋白質として発現するパラミクソウイルス科のウイルスベクターの製造方法であって、融合蛋白質をコードする遺伝子がウイルス遺伝子に組み込まれているパラミクソウイルス科のウイルスベクターをVero細胞と共培養し、そして培養上清からウイルス粒子を単離する、
    の各工程を含む方法。
  11. 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質、F蛋白質、およびM蛋白質から選ばれる1または2以上あるいはその一部との融合蛋白質である、請求項10に記載の方法。
  12. 融合蛋白質がウイルスのHN蛋白質またはF蛋白質の細胞内領域から選ばれる融合蛋白質である請求項10または11に記載の方法。
  13. 抗原ポリペプチドが、
    1)HN蛋白質のC末端側に融合され、ベクターエンベロープの外部に発現される、
    2)F蛋白質のCまたはN末端側に融合され、ベクターエンベロープの内部に発現される、または
    3)HN蛋白質のC末端側およびF蛋白質のCあるいはN末端側またはHN蛋白質のN末端側にそれぞれ融合され、ベクターエンベロープの外部と内部の両方に発現される、
    ことを特徴とする、請求項10〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 抗原ポリペプチドが、ウイルスのHN蛋白質またはF蛋白質の膜・細胞内領域と融合し、ベクターエンベロープ上に抗原ポリペプチドが包含されることを特徴とする、請求項10〜12のいずれかに記載の方法。
  15. F遺伝子を欠損したパラミクソウイルス科のウイルスを、パラミクソウイルス科のウイルスのF遺伝子または抗原と融合したF遺伝子を発現するVero細胞と共培養し、そして
    培養上清からウイルス粒子を単離することを含む、請求項10〜14のいずれかに記載の方法。
  16. ウイルスを核酸不活化処理する工程をさらに含む、請求項10〜15のいずれかに記載の方法。
  17. 核酸不活化処理がウイルスエンベロープの構造を実質的に変化させないものである、請求項16に記載の方法。
  18. 抗原ポリペプチドがインフルエンザウイルスのM2e蛋白質、またはその断片である、請求項10〜17のいずれかに記載の方法。
  19. 抗原ポリペプチドが、強毒型インフルエンザウイルスを含むインフルエンザウイルス、パラインフルエンザ3型ウイルス、RSウイルス、ヘンドラウイルス、SARSウイルス、ニパウイルス、ラッサウイルス、デングウイルス、ウエストナイルウイルス、ヒトメタニューモウイルス、エボラウイルス、ハンタウイルス、エイズウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、クリミア−コンゴ出血熱ウイルス、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、およびパピローマウイルスから選ばれるウイルスの抗原ペプチド、A群β(ベータ)型溶連菌、Mycobacterium tuberculosis、コレラ菌、およびマイコプラズマから選ばれる細菌の抗原ペプチド、または癌抗原gp100、MUC1、NY−ESO−1、MelanA/MART1、TRP2、MAGE、CEA、CA125、HER2/neu、WT1、およびPSAからなる群から選ばれる抗原ペプチドのいずれか1または2以上、あるいはこれらの断片である、請求項10〜18のいずれかに記載の方法。
  20. 抗原遺伝子と融合されたパラミクソウイルス科のウイルスのF遺伝子を含み、前記抗原とF蛋白質との融合蛋白質を発現するVero細胞。
JP2014554145A 2012-12-26 2013-12-25 ヒトパラインフルエンザ2型ウイルスベクターを利用したワクチン Active JP6358706B2 (ja)

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