PT100980B - RECOMBINANT PROTEINS FROM BORRELIA, ITS PRODUCTION PROCESS, VACCINE AGAINST BORRELIA INFECTION AND IMMUNODIAGNOSTIC AGENT FOR ITS DETECTION - Google Patents
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Abstract
Description
MEMÓRIA DESCRITIVADESCRIPTIVE MEMORY
CAMPO DO INVENTO presente invento refere-se à preparação de lipoproteínas recombinantes de Borrelia, particularmente à proteína A da superfície exterior (OspA) de Borrelia burqdorferi, a espiroqueta responsável pela doença de Lyme.FIELD OF THE INVENTION the present invention relates to the preparation of Borrelia recombinant lipoproteins, particularly the outer surface protein A (OspA) of Borrelia burqdorferi, the spirochete responsible for Lyme disease.
REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOSREFERENCE TO RELATED REQUESTS
Este pedido é uma continuação em parte do pedido de patente dos Estados Unidos copendente ns de série 888 765, apresentado em 27 de Maio, 1992, o qual é, ele próprio, uma continuação em parte do pedido de patente dos Estados Unidos copendente n2 de série 779 048, apresentado em 18 de Outubro, 1991.This application is a continuation - in - part of patent application US copending Nos Serial 888,765, filed on May 27, 1992, which is itself a continuation - in - part of patent application US copending n 2 , series 779 048, filed on October 18, 1991.
ANTECEDENTES DO INVENTOBACKGROUND OF THE INVENTION
A doença de Lyme é uma zoonose causada pela espiroqueta transportada pelas carraças, Borrelia burqdorferi. A espiroqueta pode causar sérias desordens dermatológicas, artríticas, neurológicas e outras desordens patológicas num hospedeiro infectado. Recentemente a doença de Lyme tornou-se uma preocupação epidemiológica séria, particularmente na América do Norte, mas também em qualquer outro lugar no mundo.Lyme disease is a zoonosis caused by the spirochete carried by ticks, Borrelia burqdorferi. The spirochete can cause serious dermatological, arthritic, neurological and other pathological disorders in an infected host. Recently, Lyme disease has become a serious epidemiological concern, particularly in North America, but also elsewhere in the world.
Decorreram tentativas para desenvolver uma vacina contra a doença e reagentes de imunodiagnóstico úteis na detecção de anticorpos contra a espiroqueta. Focou-se muita atenção sobre a principal proteína da superfície exterior OspA, tendo-se verificado que anticorpos contra ela proporcionam protecção contra o desafio com a espiroqueta em ratinhos (ref. 1, 2 - a identificação das referências da literatura aparece no final da descrição).Attempts have been made to develop a vaccine against the disease and immunodiagnostic reagents useful in detecting antibodies against the spirochete. Much attention was focused on the main protein on the outer surface OspA, and antibodies against it were found to provide protection against the challenge with the spirochete in mice (ref. 1, 2 - identification of literature references appears at the end of the description ).
Foram realizadas tentativas prévias para isolar lipoproteínas de Borrelia solúveis, purificadas, através do crescimento e subsequente purificação de culturas de células de Borrelia. No entanto, o crescimento e subsequente purificação //Previous attempts have been made to isolate soluble, purified Borrelia lipoproteins by growing and subsequently purifying Borrelia cell cultures. However, growth and subsequent purification //
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das proteínas a partir de extractos brutos de células de Borreiia é muito moroso e dispendioso.of proteins from crude extracts of Borrhea cells is very time consuming and expensive.
Foram sugeridas técnicas de recombinação para a produção de OspA e seus derivados, com vista no potencial para a produção de grandes quantidades de material proteico puro. Estas técnicas devem envolver expressão de genes de Borrelia num sistema hospedeiro/vector de expressão adequado, tal como E. coli.Recombination techniques have been suggested for the production of OspA and its derivatives, with a view to the potential for the production of large amounts of pure protein material. These techniques should involve expression of Borrelia genes in a suitable host / expression vector system, such as E. coli.
O pedido de patente internacional publicado (PCT) na WO 90/04411 descreve um fragmento de ADN que codifica a proteína OspA de B. burqdorferi da estirpe de Nova Iorque B31 (ATCC 35210) e que contém o gene ospA. A sequência de nucleótidos do gene ospA, que codifica a OspA de comprimento total do tipo selvagem, está descrita no pedido de patente PCT publicado, juntamente com a sequência de aminoácidos obtida.International Published Patent Application (PCT) WO 90/04411 discloses n a DNA fragment encoding OspA protein of B. burgdorferi of the New York strain B31 (ATCC 35210) which contains the ospA gene. The nucleotide sequence of the ospA gene, which encodes the full-length wild-type OspA, is described in the published PCT patent application, together with the obtained amino acid sequence.
Dunn et al descreveram a preparação de uma forma modificada da proteína OspA que é solúvel, retendo ainda reactividade específica para anticorpos contra a OspA de B. burqdorferi do tipo selvagem (ref. 3). O artigo descreve a preparação de dois plasmídeos, pET9-OspA e pET9-preOspA, o primeiro contendo uma sequência de ADN amplificada por reacção em cadeia de polimerase (PCR) que codifica uma versão truncada recombinante da OspA, e o último contendo uma sequência de ADN amplificada por PCR que codifica a OspA de comprimento total, do tipo selvagem. Ambas as sequências são expressas a partir do promotor Φ 10 do bacteriófago T7.Dunn et al described the preparation of a modified form of the OspA protein that is soluble, while still retaining specific reactivity for antibodies against wild-type B. burqdorferi OspA (ref. 3). The article describes the preparation of two plasmids, pET9-OspA and pET9-preOspA, the first containing a DNA sequence amplified by polymerase chain reaction (PCR) encoding a recombinant truncated version of OspA, and the last containing a sequence of PCR amplified DNA encoding wild-type, full-length OspA. Both sequences are expressed from the ió 10 promoter of bacteriophage T7.
produto da tradução primária do gene de comprimento total contém uma sequência de comando N-terminal hidrofóbica, a qual é um substracto para a ligação da porção lipídica à cadeia lateral sulfidrilo do resíduo de cisteína adjacente. Seguidamente a esta ligação, ocorre a clivagem por peptidase II de sinal e a ligação das porções lipídicas à nova extremidade N. Por outro lado, a proteína traduzida a partir do gene truncado não é lipidada, e é solúvel em solução aquosa. Diz-se que a expressão do derivado de OspA truncado, solúvel, ultrapassa certos problemas que se dizemThe primary translation product of the full-length gene contains a hydrophobic N-terminal leader sequence, which is a substrate for the attachment of the lipid portion to the sulfhydryl side chain of the adjacent cysteine residue. Following this binding, cleavage by signal peptidase II occurs and the binding of the lipid moieties to the new N-terminus. On the other hand, the protein translated from the truncated gene is not lipidized, and is soluble in aqueous solution. It is said that the expression of the truncated, soluble OspA derivative overcomes certain problems
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-4associados com a expressão de versões recombinantes de lipoproteínas de Borrelia burqdorferi de comprimento total do tipo selvagem utilizando E. coli, nomeadamente que a proteína possui pobres propriedades de solubilidade, devido à associação da proteína com a membrana celular exterior do hospedeiro durante a expressão, necessitando da utilização de detergentes para efectuar a separação da proteína e dificultando os procedimentos de purificação.-4 associated with the expression of recombinant versions of Borrelia burqdorferi full-length wild-type lipoproteins using E. coli, namely that the protein has poor solubility properties, due to the association of the protein with the host's outer cell membrane during expression, requiring the use of detergents to carry out the protein separation and making purification procedures difficult.
Os plasmídeos foram transferidos para uma estirpe de expressão de E. coli, nomeadamente a BL21 (DE3) (pLysS) (uma estirpe de hospedeiros contendo uma cópia cromossómica do gene para ARN polimerase de T7 sob controlo do promotor indutível lacUV5 e um plasmídeo baseado em pACYC184, pLysS, que produz baixos níveis de lisozima de T7). Com indução, verificou-se que o plasmídeo pET9-preOspA produzia quantidades relativamente- mais pequenas de proteína indutível do que o plasmídeo pET9-OspA. Verificou-se que o último produto é solúvel na ausência de detergente enquanto o primeiro requer tratamento com o detergente Triton X-100 para solubilizar. O artigo de Dunn et al não contém descrição de quaisquer isolamento e purificação subsequentes da proteína OspA solubilizada no detergente.Plasmids were transferred to an E. coli expression strain, namely BL21 (DE3) (pLysS) (a host strain containing a chromosomal copy of the gene for T7 RNA polymerase under the control of the inducible lacUV5 promoter and a plasmid based on pACYC184, pLysS, which produces low levels of T7 lysozyme). With induction, plasmid pET9-preOspA was found to produce relatively smaller amounts of inducible protein than plasmid pET9-OspA. It was found that the latter product is soluble in the absence of detergent while the former requires treatment with Triton X-100 detergent to solubilize. Dunn et al's article contains no description of any subsequent isolation and purification of the detergent-soluble OspA protein.
Embora se possa conseguir a produção de OspA recombinante de comprimento total em quantidades mais baixas do que a variação truncada solúvel de OspA e seja necessário o uso de detergentes para a recuperação da proteína de comprimento total (tratamento de lipoproteínas com detergentes danifica muitas vezes a reactividade), apesar da produção de proteína recombinante do tipo selvagem ser considerada desejável, uma vez que se pensa que a proteína do tipo selvagem lipidada produz uma resposta imunológica superior à da proteína truncada, devido à estimulação de linfócitos B (ref. 4, 5) e linfócitos T citotóxicos (ref. 6) por lípidos covalentemente ligados à extremidade N de um péptido de uma maneira idêntica àquela em que a porção lipídica se liga à OspA de B. burqdorferi (ref. 7).Although the production of full-length recombinant OspA can be achieved in lower quantities than the truncated soluble variation of OspA and the use of detergents is necessary for the recovery of full-length protein (treatment of lipoproteins with detergents often impairs reactivity ), although the production of recombinant wild-type protein is considered desirable, since the lipidized wild-type protein is thought to produce an immune response superior to that of the truncated protein, due to the stimulation of B lymphocytes (ref. 4, 5) and cytotoxic T lymphocytes (ref. 6) by lipids covalently linked to the N-terminus of a peptide in a manner identical to that in which the lipid moiety binds to the B. burqdorferi OspA (ref. 7).
Produziu-se imunidade protectora de longa duração aoLong-lasting protective immunity was
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5— desafio com espiroquetas em ratinhos por vacinação com OspA (ref. 1, 8). 0 antigénio usado nestes estudos foi uma proteína de fusão contendo um grande domínio de glutationa-S-transferase na extremidade amino da OspA. Não é provável que esta proteína de fusão seja um substracto para uma ligação lipídica pós-tradução. A capacidade deste antigénio para induzir uma resposta protectora nestes estudos pode ser devida ao facto de que o antigénio foi distribuído em adjuvante de Freund completo, com múltiplas doses secundárias em adjuvante de Freund incompleto (ref. 1, 8), ou na forma de E. coli completa, viva ou morta, que expressa a proteína de fusão (ref. 9). Em relação a esta actividade anterior é também feita referência ao pedido de patente internacional publicado WO 92/00055.5 - challenge with spirochetes in mice by vaccination with OspA (ref. 1, 8). The antigen used in these studies was a fusion protein containing a large domain of glutathione-S-transferase at the amino end of OspA. This fusion protein is not likely to be a substrate for post-translational lipid bonding. The ability of this antigen to induce a protective response in these studies may be due to the fact that the antigen was delivered in complete Freund's adjuvant, with multiple secondary doses in incomplete Freund's adjuvant (ref. 1, 8), or in the form of E complete coli, living or dead, which expresses the fusion protein (ref. 9). In connection with this earlier activity, reference is also made to the published international patent application WO 92/00055.
Como aqui se verá, mostrou-se agora que a proteína recombinante codificada pelo gene ospA de comprimento total, na forma absorvida por alúmen ou sem adjuvante, exibe uma imunogenicidade que não é mostrada pela correspondente proteína OspA recombinante sem o lípido ligado. Mostrou-se que esta diferença em imunogenicidade não é devida a qualquer diferença entre a antigenicidade das duas proteínas. O presente invento representa a primeira descrição em que os inventores estão atentos ao aumento da imunogenicidade de um antigénio de proteína grande pela expressão de uma lipoproteína bacteriana.As will be seen here, it has now been shown that the recombinant protein encoded by the full-length ospA gene, in the form absorbed by alum or without adjuvant, exhibits an immunogenicity that is not shown by the corresponding recombinant OspA protein without the bound lipid. It was shown that this difference in immunogenicity is not due to any difference between the antigenicity of the two proteins. The present invention represents the first description in which the inventors are aware of the increased immunogenicity of a large protein antigen by the expression of a bacterial lipoprotein.
SUMÁRIO DO INVENTO presente invento proporciona, num aspecto, uma maneira nova, simples e eficaz de produzir uma proteína recombinante altamente purificada e imunologicamente eficaz, codificada pelo gene ospA de comprimento total do tipo selvagem de B. burqdorferi e outras lipoproteínas de comprimento total de Borrelia codificadas pelos genes respectivos. A proteína recombinante exibe uma imunogenicidade que é igual à da proteína nativa.SUMMARY OF THE INVENTION the present invention provides, in one aspect, a new, simple and effective way to produce a highly purified and immunologically effective recombinant protein encoded by the wild-type ospA full-length gene of B. burqdorferi and other Borrelia full-length lipoproteins encoded by the respective genes. The recombinant protein exhibits an immunogenicity that is the same as that of the native protein.
O presente invento emprega separação selectiva da lipoproteína recombinante dos outros constituintes celulares utilizando detergentes particulares. 0 procedimento do presenteThe present invention employs selective separation of the recombinant lipoprotein from other cellular constituents using particular detergents. The present procedure
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487 invento permite que os problemas observados na arte anterior associados com a produção da proteína OspA de comprimento total sejam ultrapassados, proporcionando ao mesmo tempo um produto com imunogenicidade melhorada.The invention allows the problems observed in the prior art associated with the production of the full-length OspA protein to be overcome, while providing a product with improved immunogenicity.
Pela primeira vez, é proporcionada pelo presente invento uma proteína recombinante altamente purificada, imunologicamente eficaz, que é codificada por um gene da lipoproteína de comprimento total de Borrelia do tipo selvagem, particularmente o gene ospA de B, burqdorferi, e que é formada por recombinação a partir de um organismo hospedeiro transformado por um plasmídeo contendo o gene. Estas novas proteínas formam um aspecto adicional do presente invento. São também aqui proporcionados certos novos plasmídeos, úteis nesta transformação.For the first time, a highly purified, immunologically effective recombinant protein is provided by the present invention, which is encoded by a wild-type Borrelia full-length lipoprotein gene, particularly the B ospA gene, burqdorferi, and which is formed by recombination from a host organism transformed by a plasmid containing the gene. These new proteins form an additional aspect of the present invention. Also provided here are certain new plasmids, useful in this transformation.
O novo produto proteico aqui proporcionado é útil em vacinas contra infecção por organismos Borrelia, particularmente aqueles que causam a doença de Lyme, e estas vacinas, compreendendo uma quantidade imunologicamente eficaz da proteína, particularmente a codificada pelo gene ospA de comprimento total de B. burqdorferi do tipo selvagem, constituem um aspecto adicional do invento.The new protein product provided herein is useful in vaccines against infection by Borrelia organisms, particularly those that cause Lyme disease, and these vaccines, comprising an immunologically effective amount of the protein, particularly that encoded by the full-length ospA gene of B. burqdorferi wild type, constitute an additional aspect of the invention.
Ainda num aspecto adicional do invento, proporciona-se um processo de imunização de um mamífero contra infecção por organismos Borrelia, particularmente aqueles que causam a doença de Lyme, por administração de uma quantidade imunologicamente eficaz de uma proteína, particularmente a codificada pelo gene ospA de comprimento total de B. burqdorferi do tipo selvagem, na ausência de adjuvante.In yet a further aspect of the invention, a method of immunizing a mammal against infection by Borrelia organisms, particularly those causing Lyme disease, is provided by administering an immunologically effective amount of a protein, particularly that encoded by the ospA gene of total length of B. burqdorferi wild type, in the absence of adjuvant.
As novas proteínas podem também ser utilizadas como agentes de imunodiagnóstico para a detecção de anticorpos contra infecção de um hospedeiro por um organismo Borrelia, particularmente um que cause a doença de Lyme, e portanto a presença dessa infecção.The new proteins can also be used as immunodiagnostic agents for the detection of antibodies against a host's infection by a Borrelia organism, particularly one that causes Lyme disease, and therefore the presence of that infection.
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Produziu-se aqui, como seguidamente se descreve, proteína recombinante purificada, imunologicamente eficaz, codificada pelo gene ospA de comprimento total a partir de várias estirpes específicas diferentes de B. burqdorferi, especificamente as estirpes B31, ACA1 e Ip90. Existem também genes ospA de comprimento total que diferem na sequência de nucleótidos das sequências destes genes específicos, no máximo, em alguns ácidos nucleícos, resultando em produtos de genes que diferem, no máximo, em alguns aminoácidos dos que são produzidos pelos verdadeiros genes ospA das estirpes B31, ACA1 e Ip90. Estes genes e os produtos dos genes são aqui combinados dentro das famílias de estirpes B31, ACA1 e Ip90.Here, as described below, immunologically effective purified recombinant protein encoded by the full length ospA gene was produced from several specific strains other than B. burqdorferi, specifically strains B31, ACA1 and Ip90. There are also full-length ospA genes that differ in the nucleotide sequence from the sequences of these specific genes, at most, in some nucleic acids, resulting in gene products that differ at most in some amino acids from those produced by the true ospA genes of strains B31, ACA1 and Ip90. These genes and the gene products are combined here within the B31, ACA1 and Ip90 strain families.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A figura 1 mostra os oligonucleótidos PCR usados na clonagem do gene ospA de comprimento total de B-31, ACA1 e Ip90 de B. burgdorferi no vector de expressão pET9a;Figure 1 shows the PCR oligonucleotides used in cloning the B-31, ACA1 and Ip90 full length ospA gene of B. burgdorferi into the expression vector pET9a;
A figura 2 ilustra a estratégia de clonagem para a inserção do gene ospA de comprimento total no vector de expressão pET9a de modo a colocar o gene ospA sob o controlo do promotor Φ 10 de T7, para formar pOAl a partir do gene B31, pOA9 a partir do gene ACA1 e pOAlO a partir do gene Ip90;Figure 2 illustrates the cloning strategy for inserting the full-length ospA gene into the pET9a expression vector in order to place the ospA gene under the control of the T7 Φ 10 promoter, to form pOAl from the B31, pOA9 gene a from the ACA1 gene and pOAlO from the Ip90 gene;
A figura 3 é um mapa de restrição previsto do plasmídeo pOAl;Figure 3 is a predicted restriction map of the plasmid pOAl;
A figura 4 mostra os resultados de vários digeridos de restrição do plasmídeo pOAl, demonstrando que todos os locais previstos estão presentes (M= marcadores (ADN ΦΧ 174 digerido com Hae III); B= Bam Hl; E= Eco RI; H= Hind III; N= Nde I);Figure 4 shows the results of several restriction digests of the pOAl plasmid, demonstrating that all predicted sites are present (M = markers (DNA ΦΧ 174 digested with Hae III); B = Bam Hl; E = Eco RI; H = Hind III; N = Nde I);
A figura 5 mostra os nucleótidos de PCR utilizados na clonagem do gene ospA de comprimento total de B-31, ACA1 e Ip90 de B. burqdorferi no vector de expressão pCMBl;Figure 5 shows the PCR nucleotides used in cloning the full-length ospA gene of B-31, ACA1 and Ip90 of B. burqdorferi into the pCMBl expression vector;
A figura 6 ilustra a estratégia de clonagem para a inserção do gene ospA de comprimento total no vector de expressão pCMBlFigure 6 illustrates the cloning strategy for inserting the full-length ospA gene into the pCMBl expression vector.
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de modo a colocar o gene ospA sob o controlo do promotor Trc, para formar pOA5 a partir do gene B31, pOA7 a partir do gene ACA1 e pOA8 a partir do gene Ip90;in order to place the ospA gene under the control of the Trc promoter, to form pOA5 from the B31 gene, pOA7 from the ACA1 gene and pOA8 from the Ip90 gene;
As figuras 7A, 7B e 7C mostram um decurso no tempo de indução com ITPG de OspA em duas estirpes de hospedeiros contendo pOAl (figura 7A), e uma estirpe de hospedeiros contendo pOA5 (figura 7B) e pOA6 (figura 7C);Figures 7A, 7B and 7C show an elapsed time of induction with ITPG of OspA in two host strains containing pOAl (figure 7A), and a host strain containing pOA5 (figure 7B) and pOA6 (figure 7C);
As figuras 8A, 8B e 8C são diagramas de fluxos mostrando, respectivamente, os passos de crescimento e lise celulares, extracção com detergente, e de purificação envolvidos na produção e purificação de OspA recombinante de comprimento total a partir de E. coli de acordo com uma concretização do invento;Figures 8A, 8B and 8C are flow diagrams showing, respectively, the steps of cell growth and lysis, extraction with detergent, and purification involved in the production and purification of full-length recombinant OspA from E. coli according to an embodiment of the invention;
A figura 9 mostra a solubilização de proteínas em lisado celular completo com vários detergentes (Deo= desoxicolato de sódio; Emp= Empigénio; Sarc= laurilsarcosinato de sódio; SDS= dodecilsulfato de sódio; TX-114= Triton X-114), sendo as faixas (M= marcadores (Bio-Rad Low Molecular Weight Standards); W= lisado completo; S= fracção solúvel; P= pelota; A= fase aquosa; D= detergente);Figure 9 shows the solubilization of proteins in cell lysate complete with various detergents (Deo = sodium deoxycholate; Emp = Empyrene; Sarc = sodium lauryl sarcosinate; SDS = sodium dodecyl sulfate; TX-114 = Triton X-114), bands (M = markers (Bio-Rad Low Molecular Weight Standards); W = complete lysate; S = soluble fraction; P = pellet; A = aqueous phase; D = detergent);
A figura 10 é uma imunotransferência com o anticorpo monoclonal anti-OspA H5332, mostrando que as espécies de 31 quilodalton na fase do detergente são OspA, Wh= lisado celular completo, Aq= fase aquosa após extracção com Triton X-114, Dt= fase de detergente, Bx= fase aquosa retro-extractada com Triton X-114, Pl= pelota insolúvel;Figure 10 is an immunoblot with the anti-OspA monoclonal antibody H5332, showing that the 31 kilodalton species in the detergent phase are OspA, Wh = complete cell lysate, Aq = aqueous phase after extraction with Triton X-114, Dt = phase detergent, Bx = aqueous phase back-extracted with Triton X-114, Pl = insoluble pellet;
A figura 11 ilustra a partição na fase de Triton X-114 de lipoproteína e proteína não lipidada para pOAl e pOA2, em que bactérias contendo pOAl que expressam lipoproteína OspA ou que contêm pOA2 que expressam proteína OspA não lipidada cresceram até à fase semi-logaritmica e foram induzidas com ITPG durante 2 horas para o pOAl e 4 horas para o pOA2. Após centrifugação, re-suspenderam-se as células e efectuou-se a lise por congelação e descongelação. Adicionou-se Triton X-114 e produziu-se aFigure 11 illustrates the Triton X-114 phase partition of lipoprotein and non-lipid protein for pOAl and pOA2, in which bacteria containing pOAl that express OspA lipoprotein or that contain pOA2 that express non-lipidized OspA protein grew to the semi-logarithmic phase. and were induced with ITPG for 2 hours for pOAl and 4 hours for pOA2. After centrifugation, the cells were resuspended and lysis was performed by freezing and thawing. Triton X-114 was added and the
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partição de fases por aquecimento a 37°C.phase partition by heating to 37 ° C.
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electroforese de uma aliquota igual de cada fracção em gel de 4 a 20% de SDS-PAGE, e corou-se o gel com Azul Brilhante deelectrophoresis of an equal aliquot of each fraction in gel of 4 to 20% SDS-PAGE, and the gel was stained with Brilliant Blue of
Coomassie. As fracções são marcadores de massas moleculares (Μ), lisado completo (W), fase aquosa (A), fase de detergente (D), e pelota insolúvel (P), para pOAl e pOA2 como indicado;Coomassie. The fractions are molecular weight markers (Μ), complete lysate (W), aqueous phase (A), detergent phase (D), and insoluble pellet (P), for pOAl and pOA2 as indicated;
As figuras 12A, 12B e 12C ilustram a purificação de lipoproteína OspA produzida a partir de pOAl (figura 12A), a partir de pOA9 e pOAlO (figura 12B) e a partir de pOA5, pOA7 e pOA8 (figura 12C), onde uma aliquota de cada fracção foi submetida a electroforese num gel de 4 a 20% de SDS-PAGE e o gel foi tingido com Azul Brilhante de Coomassie. Figura 12A : faixa 1, marcadores de baixa massa molecular; faixa 2, lisado completo; faixa 3, fase de detergente; faixa 4, DEAE-Sepharose; e faixa 5, eluição'de S-Sepharose; Figura 12B : P= marcadores de baixa massa molecular pré-corados (106 kDa, 80 kDa, 49,5 kDa,Figures 12A, 12B and 12C illustrate the purification of OspA lipoprotein produced from pOAl (figure 12A), from pOA9 and pOAlO (figure 12B) and from pOA5, pOA7 and pOA8 (figure 12C), where an aliquot each fraction was electrophoresed on a 4 to 20% SDS-PAGE gel and the gel was tinted with Coomassie Brilliant Blue. Figure 12A: lane 1, low molecular weight markers; lane 2, complete lysate; lane 3, detergent phase; lane 4, DEAE-Sepharose; and lane 5, S-Sepharose elution; Figure 12B: P = pre-stained low molecular weight markers (106 kDa, 80 kDa, 49.5 kDa,
32,5 kDa, 27,5 kDa, 18,5 kDa), CL= lisado celular completo, D= fase do detergente Triton X-114, De= de fracção do fluido de passagem de DEAE Sepharose. S= eluição de Sepharose, pH 5,7 (OspA-2 purificada); Figura 12C : P= marcadores de baixa massa molecular pré-corados (106 kDa, 80 kDa, 49,5 kDa, 32,5 kDa, 27,5 kDa, 18,5 kDa), 0= OspA-L B31 purificada por S-Sepharose, derivada de pOAl (figura 12A), CL= lisado celular completo, D= fase do detergente Triton x-114, De= fracção do fluido de passagem de DEAE Sepharose.32.5 kDa, 27.5 kDa, 18.5 kDa), CL = complete cell lysate, D = Triton X-114 detergent phase, De = DEAE Sepharose pass-through fraction. S = Sepharose elution, pH 5.7 (purified OspA-2); Figure 12C: P = pre-stained low molecular weight markers (106 kDa, 80 kDa, 49.5 kDa, 32.5 kDa, 27.5 kDa, 18.5 kDa), 0 = OspA-L B31 purified by S -Sepharose, derived from pOAl (figure 12A), CL = complete cell lysate, D = Triton x-114 detergent phase, De = DEAE Sepharose passage fluid fraction.
A figura 13 é um gel corado com prata de três vacinas de teste usadas num estudo de comparação de imunogenicidade da OspA de comprimento total purificada com a de proteínas de Borrelia burgdorferi (M= marcadores; OA= OspA recombinante purificada; E= fracção E de B. burgdorferi; SA= albumina de soro bovino);Figure 13 is a silver-stained gel from three test vaccines used in an immunogenicity comparison study of purified full-length OspA with that of Borrelia burgdorferi proteins (M = markers; OA = purified recombinant OspA; E = fraction E of B. burgdorferi; SA = bovine serum albumin);
A figura 14 mostra os títulos de IgG no soro de ratinhos a que se deu um reforço quatro semanas após a injecção primária com 10 μφ da OspA de comprimento total purificada e fracção B. burgdorferi da figura 13, sendo realizado um ensaio ELISA com 100 ng de OspA purificada na fase sólida, soro de ratinho comoFigure 14 shows the IgG titers in the serum of mice boosted four weeks after the primary injection with 10 μφ of the purified full-length OspA and fraction B. burgdorferi of figure 13, with an ELISA assay with 100 ng of purified OspA in the solid phase, mouse serum as
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primeiro anticorpo e IgG anti-ratinho de cabra conjugado com fosfatase alcalina como segundo anticorpo;first goat anti-mouse IgG and alkaline phosphatase conjugated IgG as second antibody;
As figuras 15A a 15E contêm uma representação gráfica da resposta à dose de ratinhos à lipoproteína. A figura 15A mostra a resposta à dose de ratinhos C3H/He a lipoproteína não adsorvida; A figura 15B mostra a resposta à dose de ratinhos BALB/c a lipoproteína não adsorvida; A figura 15C mostra a resposta à dose de ratinhos C3H/He a lipoproteína adsorvida em alúmen; A figura 15D mostra a resposta à dose de ratinhos CH3/He a lipoproteína não adsorvida; A figura 15E mostra a resposta à dose de ratinhos CH3/He a proteína não lipidada. Vacinaram—se os ratinhos na semana 0 com a quantidade indicada de proteína, em PBS excepto onde indicado, e deu-se um reforço com a mesma vacina na semana 3. Determinou-se o título de IgG no soro na semana 4 por ELISA utilizando lipoproteína OspA como antigénio;Figures 15A to 15E contain a graphical representation of the dose response of mice to lipoprotein. Figure 15A shows the dose response of C3H / He mice to unabsorbed lipoprotein; Figure 15B shows the dose response of BALB / c mice to non-adsorbed lipoprotein; Figure 15C shows the dose response of C3H / He mice to alum adsorbed lipoprotein; Figure 15D shows the dose response of CH3 / He mice to unabsorbed lipoprotein; Figure 15E shows the dose response of CH3 / He mice to non-lipid protein. Mice were vaccinated at week 0 with the indicated amount of protein, in PBS except where indicated, and boosted with the same vaccine at week 3. Serum IgG titer was determined at week 4 by ELISA using lipoprotein OspA as antigen;
A figura 16 contém uma representação gráfica da antigenicidade da lipoproteína e da proteína não lipidada; eFigure 16 contains a graphic representation of the antigenicity of lipoprotein and non-lipid protein; and
A figura 17 ilustra a produção de plasmídeos pCMBl e pCMB2.Figure 17 illustrates the production of plasmids pCMBl and pCMB2.
IDENTIFICAÇÃO DE PLASMÍDEOS CONTENDO O GENE ospAIDENTIFICATION OF PLASMIDS CONTAINING THE OSPA GENE
Plasmídeo Estirpe de Vector deVector Strain Plasmid
I.D. B. burqdorferi ExpressãoI.D. B. burqdorferi Expression
* Este plasmídeo contém ospA truncado da estirpe B31. Todos os outros plasmídeos contêm ospA de comprimento total de várias estirpes.* This plasmid contains truncated ospA from strain B31. All other plasmids contain full-length ospA from several strains.
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DESCRIÇÃO GERAL DO INVENTOGENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION
O gene ospA clonado de B. burqdorferi da estirpe B31 (como descrito em WO 90/04411, acima mencionado) (região N-terminal : SEQ ID NO: 1, região c-terminal : SEQ ID NO: 2. O restante da sequência está mostrado em WO 90/04411) foi utilizado como molde (pTRH44) e utilizaram-se oligonucleótidos iniciadores especifi-camente projectados (PET-IN [CO1] (SEQ ID NO: 3) e PET-273 C [C03] (SEQ ID NO: 4)) numa reacção de polimerase em cadeia (PCR) para amplificar a totalidade do gene ospA do tipo selvagem, como mostrado na figura 1.The cloned ospA gene of B. burqdorferi from strain B31 (as described in WO 90/04411, mentioned above) (N-terminal region: SEQ ID NO: 1, c-terminal region: SEQ ID NO: 2. The rest of the sequence shown in WO 90/04411) was used as a template (pTRH44) and specifically designed oligonucleotides (PET-IN [CO1] (SEQ ID NO: 3) and PET-273 C [C03] (SEQ ID NO: 4)) in a polymerase chain reaction (PCR) to amplify the entire wild-type ospA gene, as shown in figure 1.
Similarmente, o gene ospA clonado de B. burqdorferi das estirpes ACA1 e Ip90 (como descrito na referência 10 - a região N-terminal de ACA1 e Ip90 é: SEQ ID NO: 1; região C-terminal de ACA1: SEQ ID NO: 5; região C-terminal de Ip90: SEQ ID NO: 6) foi utilizado numa reacção PCR com pares de oligonucleótidos iniciadores (a) OspN2 (SEQ ID NO: 7) e BZ1 (SEQ ID NO: 8) e (b) OspN2 (SEQ ID NO: 7) e pK4 (SEQ ID NO: 9), respectivamente nas extremidades N-terminal e C-terminal, para formar os fragmentos amplificados apropriados, como mostrado na figura 1.Similarly, the cloned ospA gene of B. burqdorferi from strains ACA1 and Ip90 (as described in reference 10 - the N-terminal region of ACA1 and Ip90 is: SEQ ID NO: 1; C-terminal region of ACA1: SEQ ID NO: 5; Ip90 C-terminal region: SEQ ID NO: 6) was used in a PCR reaction with pairs of primers (a) OspN2 (SEQ ID NO: 7) and BZ1 (SEQ ID NO: 8) and (b) OspN2 (SEQ ID NO: 7) and pK4 (SEQ ID NO: 9), at the N-terminal and C-terminal ends, respectively, to form the appropriate amplified fragments, as shown in figure 1.
Os processos básicos para a amplificação de uma sequência alvo de ácidos nucleícos desejada utilizando oligonucleótidos iniciadores são geralmente conhecidos na arte e estão descritos nas patentes dos E.U.A. N2 4 683 202 e 4 800 159. Pode-se referir estas patentes para a descrição das técnicas a empregar.The basic methods for amplifying a target nucleic acid sequence desired using oligonucleotide primers are generally known in the art and are described in US patent N2 4683202 , and 4800 159. One can refer to these patents for description of the techniques to employ.
Clonaram-se os fragmentos resultantes nos locais Ndel e Bam Hl do vector plasmídico pET9 para colocar o gene ospA sob o controlo de um promotor de T7 e sinais de iniciação de tradução eficazes do bacteriófago T7, como se mostra na figura 2. Os plasmideos pET9 e pLysS, os hospedeiros bacterianos para clonagem, os meios de crescimento e os processos usados para dirigir a expressão dos genes clonados pela ARN polimerase de T7 foram anteriormente descritos na patente dos E.U.A. N2 4 952 496 e pode-se referi-la para esta descrição. Embora um sistema promotor de T7 seja um sistema de expressão preferido no presente invento, a expressão do gene ospA de comprimento total pode serThe resulting fragments at the Ndel and Bam Hl sites of the plasmid vector pET9 were cloned to place the ospA gene under the control of a T7 promoter and effective translation initiation signals from the T7 bacteriophage, as shown in figure 2. The pET9 plasmids and pLysS, the bacterial hosts for cloning, the growth media and the processes used to direct the expression of the genes cloned by the T7 RNA polymerase were previously described in U.S. Patent No. 2 952 496 and can be referred to here. description. Although a T7 promoter system is a preferred expression system in the present invention, expression of the full-length ospA gene can be
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conseguida utilizando outros sistemas de expressão compatíveis com o organismo hospedeiro, como se descreve em seguida.achieved using other expression systems compatible with the host organism, as described below.
Utilizou-se o vector de expressão pET9 uma vez que este possui um gene kan como seu marcador selectivo em vez do gene bla. Consequentemente, não se usa ampicilina durante o crescimento celular e portanto não há possibilidade de se formar um conjugado imunogénico de proteína alvo OspA/ampiciloilo. Crê-se que estes conjugados são determinantes antigénicos principais na alergia à penicilina e podem complicar os estudos imunológicos.The expression vector pET9 was used since it has a kan gene as its selective marker instead of the bla gene. Consequently, ampicillin is not used during cell growth and therefore there is no possibility of an immunogenic OspA / ampicillyl target protein conjugate. These conjugates are believed to be major antigenic determinants in penicillin allergy and may complicate immunological studies.
Os plasmídeos resultantes foram designados por pOAl, pOA9 e pOAlO, contendo os genes ospA das estirpes B31, ACA1 e Ip90 de B. burqdorferi, respectivamente. 0 plasmídeo pOAl é praticamente idêntico ao plasmídeo pET9-preOspA descrito por Dunn et al. (supra), excepto que os oligonucleótidos usados para a reacção PCR foram diferentes nos dois casos. Está mostrado na figura 3 um mapa de restrição previsto para o plasmídeo pOAl, enquanto a figura 4 contém os resultados de várias digestões de restrição do plasmídeo pOAl, demonstrando que todos os locais previstos estão presentes.The resulting plasmids were called pOAl, pOA9 and pOAlO, containing the B. burqdorferi strains B31, ACA1 and Ip90 genes, respectively. The pOAl plasmid is virtually identical to the pET9-preOspA plasmid described by Dunn et al. (supra), except that the oligonucleotides used for the PCR reaction were different in the two cases. A predicted restriction map for the pOAl plasmid is shown in figure 3, while figure 4 contains the results of several restriction digestions of the pOAl plasmid, demonstrating that all predicted sites are present.
Para a produção de proteína, os plasmídeos pOAl, pOA9 e pOAlO foram transformados na estirpe de expressão de E. coli ou em outro organismo hospedeiro adequado. Preferivelmente, a estirpe de E. coli é a estirpe de expressão T7 de E. coli, como descrito na patente dos E.U.A. NB 4 952 496 anteriormente mencionada. Especificamente, a estirpe pode ser a estirpe de expressão BL21(DE3) (pLysS) de E. coli, como acima descrito, ou a estirpe HMS174(DE3) (pLysS) de E. coli. 0 hospedeiro transformado cresceu e induziu-se a proteína com isopropil-0-D-tiogalactósido (IPTG). Mostra-se na figura 7A um decorrer no tempo da indução de OspA a partir do plasmídeo pOAl, após adição de IPTG. Obtiveram-se resultados idênticos aos do pOAl utilizando pOA9 e pOAlO. A síntese de proteína OspA a partir do plasmídeo pOAl terminou aproximadamente uma hora após a indução, implicando alguma toxicidade da proteína para a E. coli. ApesarFor protein production, plasmids pOAl, pOA9 and pOAlO were transformed into the E. coli expression strain or into another suitable host organism. Preferably, the E. coli strain is the E. coli T7 expression strain, as described in U.S. Patent No. B 4 952 496 mentioned above. Specifically, the strain can be the E. coli expression strain BL21 (DE3) (pLysS), as described above, or the E. coli strain HMS174 (DE3) (pLysS). The transformed host grew and the protein was induced with isopropyl-0-D-thiogalactoside (IPTG). Figure 7A shows an elapsed time of OspA induction from plasmid pOAl, after addition of IPTG. Results similar to those of pOAl were obtained using pOA9 and pOAlO. The synthesis of OspA protein from plasmid pOAl ended approximately one hour after induction, implying some toxicity of the protein to E. coli. although
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disto, a produção de proteína foi até um nível aceitável de aproximadamente 10 mg/1 de cultura de células.from this, protein production was up to an acceptable level of approximately 10 mg / 1 of cell culture.
Em adição à provisão dos plasmídeos pOAl, pOA9 e pOAlO e expressão de lipoproteína OspA em E. coli usando o promotor de T7, construíram-se plasmídeos adicionais contendo o gene ospA de comprimento total de B31, ACA1 e Ip90 sob um promotor diferente e conseguiu-se expressão da lipoproteína. Com este fim, prepararam-se os plasmídeos pOA5 e pOA6 por clonagem de um fragmento amplificado por PCR de ospA da estirpe B31 nos locais Ncol e Bam Hl dos vectores de expressão plasmídicos pCMBl e pCMB2 enquanto os plasmídeos pOA7 e pOA8 foram preparados por clonagem de um fragmento amplificado por PCR de ospA da estirpe ACA1 (pOA7) e da estirpe Ip90 (pOA8) nos locais Ncol e Bam Hl da vector de expressão pCMBl (ver figura 6 para pOA5, pOA7 e pOA8).In addition to the provision of plasmids pOAl, pOA9 and pOAlO and expression of lipoprotein OspA in E. coli using the T7 promoter, additional plasmids were constructed containing the full length ospA gene of B31, ACA1 and Ip90 under a different promoter and achieved expression of lipoprotein. To this end, plasmids pOA5 and pOA6 were prepared by cloning an ospA amplified PCR fragment of strain B31 at the Ncol and Bam Hl sites of plasmid expression vectors pCMBl and pCMB2 while plasmids pOA7 and pOA8 were prepared by cloning of an ospA PCR amplified fragment from the ACA1 strain (pOA7) and the Ip90 strain (pOA8) at the Ncol and Bam H1 sites of the pCMBl expression vector (see figure 6 for pOA5, pOA7 and pOA8).
Como se vê na figura 5, os genes ospA clonados das estirpes de B. burgdorferi, B31, ACA1 e Ip90 foram amplificados por reacção PCR utilizando pares de oligonucleótidos iniciadores (a) PK3 (SEQ ID NO: 10) e CO3 (SEQ ID NO: 3), (b) PK3 e (SEQ ID NO: 10) e BZ1 (SEQ ID NO: 8), e (c) PK3 (SEQ ID NO: 10) e PK4 (SEQ ID NO: 9), respectivamente nas extremidades N- e C-terminal dos genes respectivos para formar os fragmentos amplificados apropriados.As shown in Figure 5, the ospA genes cloned from the B. burgdorferi, B31, ACA1 and Ip90 strains were amplified by PCR reaction using pairs of primers (a) PK3 (SEQ ID NO: 10) and CO3 (SEQ ID NO : 3), (b) PK3 and (SEQ ID NO: 10) and BZ1 (SEQ ID NO: 8), and (c) PK3 (SEQ ID NO: 10) and PK4 (SEQ ID NO: 9), respectively in N- and C-terminal ends of the respective genes to form the appropriate amplified fragments.
Construíram-se os plasmídeos pCMBl e pCMB2 por digestão do plasmídeo pTrc99a (Pharmacia Na de Catálogo 27-5007-01) e um gene de resistência à canamicina (Pharmacia Na de Catálogo 27-4897-01), isolamento dos fragmentos resultantes pelo procedimento Geneclean, e por ligação dos fragmentos uns aos outros (figura 17). O plasmídeo pTrc99a, 4197 pb, contém um promotor forte adjacente a um local de clonagem múltiplo, seguido por um sinal de terminação de transcrição forte (rrnB). A expressão do gene alvo utiliza ARN polimerase da célula hospedeira, permitindo o seu uso numa vasta variedade de estirpes de E. coli. A expressão é fortemente controlada pelo gene supressor de lactose (laclq) incluído no vector. A proteína repressora de lactose impede a transcrição do gene alvo naPlasmids pCMBl and pCMB2 were constructed by digestion of plasmid pTrc99a (Pharmacia N a of Catalog 27-5007-01) and a kanamycin resistance gene (Pharmacia N a of Catalog 27-4897-01), isolation of the resulting fragments by Geneclean procedure, and by connecting the fragments to each other (figure 17). Plasmid pTrc99a, 4197 bp, contains a strong promoter adjacent to a multiple cloning site, followed by a strong transcription termination signal (rrnB). The expression of the target gene uses RNA polymerase from the host cell, allowing its use in a wide variety of E. coli strains. Expression is tightly controlled by the lactose suppressor gene (laclq) included in the vector. The lactose repressor protein prevents the transcription of the target gene in
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ausência do indutor IPTG. 0 gene de resistência à canamicina é um fragmento de ADN linear de cadeia dupla de 1282 pb contendo o gene desde o transposão Tn903 flanqueado por locais de restrição de enzimas e codifica a enzima aminoglicosido-3'-fosfotransferase, a qual confere resistência à canamicina e à neomicina.absence of the IPTG inductor. The kanamycin resistance gene is a 1282 bp double-stranded linear DNA fragment containing the Tn903 transposon gene flanked by enzyme restriction sites and encodes the aminoglycoside-3'-phosphotransferase enzyme, which confers resistance to kanamycin and to neomycin.
pCMBl, de 5,5 kb, contém o gene de resistência à canamicina orientado de tal modo que a sua transcrição é feita na mesma direcção que a orientação a partir do promotor Trc, enquanto o pCMB2 contém o gene de resistência à canamicina orientado na direcção oposta, de modo que a transcrição do gene de resistência e do gene de interesse sob o controlo do promotor Trc resultam na convergência de transcritos. A digestão com enzimas de restrição do pCMBl e do pCMB2 usando Smal, HindIII e BamHI+Ncol mostrou os fragmentos com o tamanho exacto previsto.pCMBl, 5.5 kb, contains the kanamycin resistance gene oriented in such a way that its transcription is done in the same direction as the orientation from the Trc promoter, while pCMB2 contains the kanamycin resistance gene oriented in the direction opposite, so that transcription of the resistance gene and the gene of interest under the control of the Trc promoter results in the convergence of transcripts. Digestion with restriction enzymes of pCMBl and pCMB2 using Smal, HindIII and BamHI + Ncol showed the fragments to the exact predicted size.
Os plasmídeos pOA5 e pOA6 foram transformados na estirpe de expressão de E. coli ou noutro organismo adequado, preferivelmente as células competentes DH5a. Desenvolveram-se os hospedeiros transformados e induziu-se a proteína com IPTG. 0 decorrer no tempo de indução com pOA5 (figura 7B) foi similar ao obtido com pOAl (figura 7A) enquanto os níveis de OspA produzida pelo pOA6 (figura 7C) foram várias vezes inferiores. Obtiveram-se resultados idênticos a estes utilizando pOA7 e pOA8.Plasmids pOA5 and pOA6 were transformed into the E. coli expression strain or another suitable organism, preferably the competent DH5a cells. Transformed hosts were developed and the protein was induced with IPTG. The course of the induction time with pOA5 (figure 7B) was similar to that obtained with pOAl (figure 7A) while the levels of OspA produced by pOA6 (figure 7C) were several times lower. Similar results were obtained using pOA7 and pOA8.
Os passos envolvidos na produção e na purificação da OspA recombinante de comprimento total estão mostrados esquematicamente nas figuras 8A a 8C. As condições específicas do processo estão aí enumeradas como se descreve nos exemplos seguintes.The steps involved in the production and purification of the full-length recombinant OspA are shown schematically in Figures 8A to 8C. The specific conditions of the process are listed there as described in the following examples.
Após o passo do crescimento celular e da indução da proteína (figura 8A), as células são submetidas a lise por congelação-descongelação. Trata-se o lisado com um detergente que seja selectivo para a solubilização da proteína OspA, preferencialmente em relação a outras proteínas bacterianasAfter the cell growth and protein induction step (figure 8A), the cells are subjected to freeze-thaw lysis. Treat the lysate with a detergent that is selective for the solubilization of the OspA protein, preferably in relation to other bacterial proteins
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presentes no lisado. Conduziu-se uma série de experiências empregando detergentes diferentes para determinar que detergente foi selectivo para a proteína OspA. Dos testados verificou-se que o Triton X-114 solubiliza selectivamente uma proteína de 31 quilodalton (figura 9), a qual mostrou ser a OspA por imunotransferência (figura 10).present in the lysate. A series of experiments were conducted using different detergents to determine which detergent was selective for the OspA protein. Of those tested it was found that Triton X-114 selectively solubilizes a 31 kilodalton protein (figure 9), which was shown to be OspA by immunoblotting (figure 10).
invento não está limitado ao emprego de Triton X-114, mas também inclui claramente outros materiais que exibam uma solubilidade selectiva similar para a OspA bem como a propriedade de separação de fases sob condições moderadas como referido abaixo.The invention is not limited to the use of Triton X-114, but it also clearly includes other materials that exhibit a similar selective solubility for OspA as well as the phase separation property under moderate conditions as noted below.
Após a adição do detergente selectivo, aquece-se a mistura até uma elevação de temperatura moderada de cerca de 35° a 40°C altura em que a solução se torna nebulosa à medida que ocorre a separação de fases. É essencial para o procedimento de purificação do presente invento que esta separação de fases ocorra sob condições moderadas para evitar qualquer desnaturação ou outros danos nas propriedades imunológicas da proteína. (Por exemplo, se o Triton X-100, mencionado por Dunn et al. (ref. 3), for utilizado como detergente, enquanto é efectuada a separação selectiva da proteína OspA, são necessárias temperaturas muito mais elevadas, cerca de 60 a 65°C, para se efectuar a separação de fases, o que é altamente desvantajoso em relação à utilidade do produto).After adding the selective detergent, the mixture is heated to a moderate temperature rise of about 35 ° to 40 ° C at which point the solution becomes cloudy as phase separation occurs. It is essential for the purification procedure of the present invention that this phase separation takes place under moderate conditions to avoid any denaturation or other damage to the immunological properties of the protein. (For example, if Triton X-100, mentioned by Dunn et al. (Ref. 3), is used as a detergent, while the selective separation of the OspA protein is carried out, much higher temperatures are required, around 60 to 65 ° C, to carry out phase separation, which is highly disadvantageous in relation to the usefulness of the product).
A centrifugação da mistura nebulosa resulta na separação da mistura em três fases, nomeadamente uma fase de detergente contendo 50% ou mais da proteína OspA e uma pequena quantidade (aproximadamente 5% em peso) das proteínas bacterianas, uma fase aquosa contendo o resto das proteínas bacterianas e uma pelota sólida de resíduos celulares. A fase de detergente é separada da fase aquosa e da pelota sólida.The centrifugation of the cloudy mixture results in the separation of the mixture into three phases, namely a detergent phase containing 50% or more of the OspA protein and a small amount (approximately 5% by weight) of the bacterial proteins, an aqueous phase containing the rest of the proteins bacteria and a solid pellet of cellular waste. The detergent phase is separated from the aqueous phase and the solid pellet.
Pelos passos de tratamento com um detergente selectivo para a OspA e a subsequente separação de fases da fase de detergente, consegue-se a separação substancialmente completa de OspA dasBy the steps of treatment with a detergent selective for OspA and the subsequent phase separation of the detergent phase, the substantially complete separation of OspA from the
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proteínas bacterianas (figura 12). Resta a purificação final da OspA da proteína bacteriana residual presente na fase de detergente.bacterial proteins (figure 12). There remains the final purification of OspA from the residual bacterial protein present in the detergent phase.
A purificação final da proteína é realizada numa coluna cromatografica selectiva para a ligação de proteínas bacterianas mas não da OspA, especificamente DEAE-Sephacel, DEAE-Sepharose, ou outro material cromatográfico equivalente. A fase de detergente é carregada na coluna e o fluido de passagem, o qual contém toda a proteína OspA purificada, é recolhido. A fracção ligada contém todas as proteínas bacterianas na fase de detergente. Após purificação adicional utilizando S-Sepharose ou uma coluna cromatográfica equivalente (figura 12), para além de ficar isenta de proteínas contaminantes, a fracção de fluido de passagem está substancialmente isenta de lipossacárido (LPS), como indicado pela falta de pirogenicidade, como determinado por lisado de amebócito límulo (LAL). A solução altamente purificada de OspA pode ser criodissecada ou processada de outro modo.The final purification of the protein is carried out on a selective chromatographic column for the binding of bacterial proteins but not OspA, specifically DEAE-Sephacel, DEAE-Sepharose, or other equivalent chromatographic material. The detergent phase is loaded onto the column and the pass-through fluid, which contains all the purified OspA protein, is collected. The bound fraction contains all bacterial proteins in the detergent phase. After further purification using S-Sepharose or an equivalent chromatographic column (figure 12), in addition to being free of contaminating proteins, the passing fluid fraction is substantially free of liposaccharide (LPS), as indicated by the lack of pyrogenicity, as determined by lumen amebocyte lysate (LAL). The highly purified OspA solution can be freeze-dried or processed in another way.
Embora o procedimento acima descrito tenha sido especificamente dirigido para a produção de proteína OspA recombinante altamente purificada, os procedimento e técnicas descritos são prontamente adaptáveis à produção de outras lipoproteínas de Borrelia recombinantes altamente purificadas, por clonagem adequada do gene apropriado, construção de um vector plasmídico adequado contendo o gene, transformação de um hospedeiro adequado pelo vector plasmídico, e produção e purificação da lipoproteína, por escolha adequada do surfactante selectivo.Although the procedure described above was specifically directed towards the production of highly purified recombinant OspA protein, the described procedures and techniques are readily adaptable to the production of other highly purified recombinant Borrelia lipoproteins, by proper cloning of the appropriate gene, construction of a plasmid vector suitable containing the gene, transformation of a suitable host by the plasmid vector, and production and purification of lipoprotein, by appropriate choice of the selective surfactant.
EXEMPLOSEXAMPLES
Exemplo 1Example 1
Preparou-se o plasmídeo pOAl como se descreveu acima e usou-se para transformar as estirpes de E. coli BL21(DE3) (pLysS) (pOAl) e HMS174(DE3) (pLysS) (pOAl). Inoculou-se a E. coli transformada em meios LB com 25 /xg/ml de sulfato dePlasmid pOAl was prepared as described above and used to transform E. coli BL21 (DE3) (pLysS) (pOAl) and HMS174 (DE3) (pLysS) (pOAl) strains. E. coli inoculated into LB media was inoculated with 25 µg / ml sulfate
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-17canamicina e 25 gg/ml de clorafenicol a uma taxa de 12 ml de cultura por cada litro preparado. Deixou-se a cultura crescer durante a noite num balão misturador a cerca de 37°C.-17 kanamycin and 25 gg / ml of chloramphenicol at a rate of 12 ml of culture for each liter prepared. The culture was allowed to grow overnight in a mixing flask at about 37 ° C.
Na manhã seguinte, transferiu-se 10 ml do meio de cultura da noite anterior para 11 de meio LB contendo 25 /xg/ml de sulfato de canamicina e deixou-se a cultura crescer num balão misturador a cerca de 37°C até um nível de D0=0,6 (embora se possa realizar um crescimento até D0=l,5), em aproximadamente 3 horas.The following morning, 10 ml of the culture medium from the previous night was transferred to 11 ml of LB medium containing 25 µg / ml kanamycin sulfate and the culture was allowed to grow in a mixing flask at about 37 ° C to a level of D0 = 0.6 (although growth can be made to D0 = 1.5) in approximately 3 hours.
Adicionou-se ao meio de cultura isopropiltiogalactósido (IPTG) até uma concentração final de 0,5 mM e deixou-se crescer o meio de cultura durante mais duas horas a cerca de 37°C. No final deste período, arrefeceu-se o meio de cultura a cerca de 4°C e centrifugou-se a 10000 x g durante 10 minutos. Desprezou-se o sobrenadante enquanto se ressuspendeu a pelota de células em 1/10 do volume de PBS. Congelou-se a suspensão celular em azoto líquido e pode-se armazenar indefinidamente a -7 0 ° C, se desej ado.Isopropylthiogalactoside (IPTG) was added to the culture medium to a final concentration of 0.5 mM and the culture medium was allowed to grow for an additional two hours at about 37 ° C. At the end of this period, the culture medium was cooled to about 4 ° C and centrifuged at 10,000 x g for 10 minutes. The supernatant was discarded while the cell pellet was resuspended in 1/10 of the volume of PBS. The cell suspension was frozen in liquid nitrogen and can be stored indefinitely at -70 ° C, if desired.
Após a congelação da suspensão celular, descongelaram-se as células até à temperatura ambiente (cerca de 20° a 25°C) o que provoca a lise celular. Adicionou-se ADNase I ao material descongelado até uma concentração de 1 Mg/ml e incubou-se a mistura durante 30 minutos à temperatura ambiente, o que resultou numa diminuição da viscosidade do material.After freezing the cell suspension, the cells were thawed to room temperature (about 20 ° to 25 ° C) which causes cell lysis. DNase I was added to the thawed material to a concentration of 1 Mg / ml and the mixture was incubated for 30 minutes at room temperature, which resulted in a decrease in the viscosity of the material.
Arrefeceu-se o material incubado em gelo até uma temperatura inferior a 10°C e adicionou-se Triton X-114 na forma de uma solução de armazém a 10% em peso, até uma concentração final de 0,3 a 1 % em peso. Manteve-se a mistura em gelo durante 20 minutos. Aqueceu-se em seguida a mistura arrefecida até cerca de 37°C e deixou-se a essa temperatura durante 10 minutos.The material incubated on ice was cooled to a temperature below 10 ° C and Triton X-114 was added in the form of a 10% by weight warehouse solution, to a final concentration of 0.3 to 1% by weight . The mixture was kept on ice for 20 minutes. The cooled mixture was then heated to about 37 ° C and left at that temperature for 10 minutes.
A solução tornou-se muito nebulosa à medida que ocorria a separação de fases. Centrifugou-se então a mistura nebulosa a cerca de 20 °C durante 10 minutos a 12 000 x g, o que causou aThe solution became very hazy as phase separation occurred. The nebulous mixture was then centrifuged at about 20 ° C for 10 minutes at 12,000 x g, which caused
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separação da mistura numa fase inferior de detergente, uma fase aquosa superior e uma pelota sólida. Separou-se a fase de detergente das outras duas fases e arrefeceu-se a 4°C, sem perturbar a pelota. Adicionou-se tampão A, nomeadamente Tris 50 mM, pH 7,5, EDTA 2 mM e NaCl 10 mM, à fase de detergente arrefecida para voltar a reconstituir 1/3 do volume original. A solução resultante pode ser congelada e armazenada para processamento posterior como se descreve abaixo ou pode ser imediatamente submetida a esse processamento.separating the mixture into a lower detergent phase, an upper aqueous phase and a solid pellet. The detergent phase was separated from the other two phases and cooled to 4 ° C, without disturbing the pellet. Buffer A, namely 50 mM Tris, pH 7.5, 2 mM EDTA and 10 mM NaCl, was added to the cooled detergent phase to reconstitute 1/3 of the original volume. The resulting solution can be frozen and stored for further processing as described below or can be immediately subjected to such processing.
Preparou-se uma coluna de DEAE-Sepharose CL-6B num volume de 1 ml/10 ml de fase de detergente e lavou-se com 2 volumes de tampão C, nomeadamente Tris 50 mM pH 7,5, EDTA 2 mM, NaCl 1M, 0,3% em peso de Triton X-100, e depois com 4 volumes de tampão B, nomeadamente Tris 50 mM pH 7,5, EDTA 2 mM, 0,3% em peso de Triton X-100.A DEAE-Sepharose CL-6B column was prepared in a volume of 1 ml / 10 ml of detergent phase and washed with 2 volumes of buffer C, namely 50 mM Tris pH 7.5, 2 mM EDTA, 1M NaCl , 0.3% by weight of Triton X-100, and then with 4 volumes of buffer B, namely 50 mM Tris pH 7.5, 2 mM EDTA, 0.3% by weight of Triton X-100.
Carregou-se então a fase de detergente na coluna e recolheu-se o fluido de passagem contendo a OspA. Lavou-se a coluna com 1 volume de tampão B e recolheu-se novamente o fluido de passagem. O fluido de passagem combinado era uma solução aquosa de OspA purificada, a qual pode ser congelada para armazenagem.The detergent phase was then loaded onto the column and the passage fluid containing OspA was collected. The column was washed with 1 volume of buffer B and the passage fluid was collected again. The combined pass-through fluid was a purified aqueous solution of OspA, which can be frozen for storage.
A coluna pode ser limpa de proteínas bacterianas para reutilização, por eluição com 2 volumes de tampão C.The column can be cleaned of bacterial proteins for reuse by eluting with 2 volumes of buffer C.
A purificação adicional e final do fluido de passagem da coluna de DEAE-Sepharose pode ser realizada por cromatografia em S-Sepharose Fast Flow. Acidificou-se primeiro o fluido de passagem da coluna de DEAE-Sepharose até pH 4,2 pela adição de ácido cítrico 0,1 M. Lavou-se a coluna de S-Sepharose Fast Flow extensivamente com tampão C, e ajustou-se a pH 4,2 com ácido cítrico.The additional and final purification of the DEAE-Sepharose column passage fluid can be performed by S-Sepharose Fast Flow chromatography. The DEAE-Sepharose column passage fluid was first acidified to pH 4.2 by the addition of 0.1 M citric acid. The S-Sepharose Fast Flow column was washed extensively with buffer C, and adjusted to pH 4.2 with citric acid.
Eluíu-se a OspA altamente purificada da coluna utilizando tampão C, e ajustou-se a pH 5,7 com ácido cítrico. Reajustou-se imediatamente o eluído a pH 7,5 pela adição de base Tris 2M.The highly purified OspA was eluted from the column using buffer C, and adjusted to pH 5.7 with citric acid. The eluate was readjusted immediately to pH 7.5 by the addition of 2M Tris base.
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A solução aquosa de OspA altamente purificada obtida por ambos os procedimentos cromatográficos foi analizada através de geles corados com Coomassie (figura 12A) e confirmou-se que continha OspA na forma altamente purificada. A pureza do produto produzido pelo último procedimento cromatográfico foi superior à do formado pelo primeiro procedimento cromatográfico, exibindo níveis muito baixos de endotoxina.The highly purified aqueous OspA solution obtained by both chromatographic procedures was analyzed using Coomassie stained gels (figure 12A) and confirmed to contain OspA in highly purified form. The purity of the product produced by the last chromatographic procedure was superior to that formed by the first chromatographic procedure, exhibiting very low levels of endotoxin.
Exemplo 2Example 2
Repetiu-se o procedimento do exemplo 1, com a exepção de se terem utilizado outros surfactantes, bem como o Triton X-114, para formar a fase de detergente. Os resultados que se obtiveram estão mostrados na figura 9. Como se pode ver na figura 9, dos detergentes testados apenas o Triton X-114 foi capaz de proporcionar uma solubilização suficientemente selectiva da OspA para permitir a purificação rápida por coluna cromatográfica.The procedure of example 1 was repeated, with the exception that other surfactants, as well as Triton X-114, were used to form the detergent phase. The results obtained are shown in figure 9. As can be seen in figure 9, of the detergents tested, only Triton X-114 was able to provide a sufficiently selective solubilization of OspA to allow rapid purification by chromatographic column.
Exemplo 3Example 3
Prepararam-se os plasmídeos pOA5 e pOA6 como se descreveu acima e utilizaram-se para transformar a estirpe DH5a de E. coli. Repetiu-se o procedimento de expressão da proteína que se empregou no exemplo 1 e o decorrer no tempo de expressão da lipoproteína OspA pelo pOA5 foi idêntico ao observado para o pOAl enquanto a expressão a partir do pOA6 se verificou ser várias vezes inferior do que a do pOA5 (figuras 7B e 7C). Apenas se continuou a purificação da proteína OspA nas células que expressavam o pOA5.Plasmids pOA5 and pOA6 were prepared as described above and used to transform E. coli strain DH5a. The procedure for the expression of the protein used in example 1 was repeated and the time elapsed in the expression of the lipoprotein OspA by pOA5 was identical to that observed for pOAl while the expression from pOA6 was found to be several times lower than that of pOA6. of pOA5 (figures 7B and 7C). Purification of the OspA protein was only continued in cells expressing pOA5.
A lipoproteína OspA de B31 produzida pelo sistema de expressão Trc desta maneira foi purififcada seguindo um procedimento idêntico ao descrito no exemplo 1, com a excepção de que se adicionaram 0,1 mg/ml de lisozima à pelota de células após a sua recolha e se suspenderam as células durante 30 minutos à temperatura ambiente antes da congelação.The B31 OspA lipoprotein produced by the Trc expression system in this way was purified following a procedure similar to that described in example 1, with the exception that 0.1 mg / ml lysozyme was added to the cell pellet after collection and the cells were suspended for 30 minutes at room temperature before freezing.
fluido de passagem da coluna de DEAE-Sepharose continhafluid passing through the DEAE-Sepharose column contained
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lipoproteína OspA numa forma altamente purificada (figura 9C).OspA lipoprotein in a highly purified form (figure 9C).
Exemplo 4Example 4
Repetiram-se os procedimentos para a produção do plasmídeo pOAl (promotor pET) e pOA5 (promotor TRC), como se descreveu anteriormente, com o gene ospA clonado da estirpe asiática (Ip90) de B. burqdorferi (ATCC ________), para formar os plasmídeos pOA8 (promotor Trc) e pOAlo (promotor pET) contendo o gene. Realizou-se uma digestão de restrição com estes plasmídeos, a qual mostrou que todos os locais previstos estavam presentes.The procedures for the production of the plasmid pOAl (promoter pET) and pOA5 (promoter TRC) were repeated, as previously described, with the cloned ospA gene of the Asian strain (Ip90) of B. burqdorferi (ATCC ________), to form the plasmids pOA8 (Trc promoter) and pOAlo (pET promoter) containing the gene. Restriction digestion was performed with these plasmids, which showed that all predicted sites were present.
Repetiram-se também os procedimentos com o gene ospA clonado da estirpe europeia (ACA1) de B. burqdorferi (ATCC _____), para formar os plasmídeos pOA7 (promotor Trc) e pOA9 (promotor pET) contendo o gene. Realizou-se uma digestão de restrição que mostrou que todos os locais previstos estavam presentes.Procedures were also repeated with the ospA gene cloned from the European strain (ACA1) of B. burqdorferi (ATCC _____), to form the plasmids pOA7 (Trc promoter) and pOA9 (pET promoter) containing the gene. Restriction digestion was performed which showed that all predicted sites were present.
O crescimento e indução das estirpes de expressão pOA7 e pOA8 prosseguiu identicamente à estirpe de pOA5 (exemplo 3) enquanto o crescimento e a indução das estirpes de expressão pOA9 e pOAlO foi realizada identicamente à da estirpe de pOAl (exemplo 1).The growth and induction of the expression strains pOA7 and pOA8 proceeded identically to the strain of pOA5 (example 3) while the growth and induction of the expression strains pOA9 and pOAlO was carried out identically to that of the pOAl strain (example 1).
As lipoproteínas OspA de ACA1 e lp90 obtidas por estas operações foram purificadas de modo idêntico à lipoproteína OspA de B31 (pOAl) como se descreveu no exemplo 1. 0 fluido de passagem da coluna de DEAE-Sepharose continha lipoproteína OspA numa forma altamente purificada (figuras 12B, 12C).The ACA1 and lp90 OspA lipoproteins obtained by these operations were purified in an identical manner to the B31 OspA lipoprotein (pOAl) as described in example 1. The DEAE-Sepharose column passage fluid contained OspA lipoprotein in a highly purified form (figures 12B, 12C).
Exemplo 5Example 5
A OspA recombinante de comprimento total de E. coli, purificada, de acordo com o procedimento descrito no exemplo 1, foi comparada com a fracção E de B. burqdorferi, a qual é enriquecida em OspA (preparada como descrito no PCT N2 WOThe purified recombinant full-length OspA of E. coli, according to the procedure described in example 1, was compared with fraction E of B. burqdorferi, which is enriched in OspA (prepared as described in PCT N 2 WO
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90/04411 anteriormente mencionada), e com albumina de soro de bovino (BSA) quanto à imunogenicidade em ratinhos. Injectaram-se ratinhos C3H/He com 10 pg de cada vacina (figura 13) numa forma sem adjuvante. Quatro semanas depois da primeira injecção, administrou-se um reforço aos ratinhos com o mesmo antigénio que se utilizou na primeira injecção. Testaram-se os títulos no soro por um ELISA contra lipoproteína OspA, recombinante, purificada, (figura 14).90/04411 mentioned above), and with bovine serum albumin (BSA) for immunogenicity in mice. C3H / He mice were injected with 10 pg of each vaccine (figure 13) in a form without adjuvant. Four weeks after the first injection, mice were boosted with the same antigen as used for the first injection. Serum titers were tested by an ELISA against purified, recombinant OspA lipoprotein (figure 14).
Como se pode ver, ambos os imunogénios provocaram uma resposta muito similar, ou seja, uma resposta IgG no soro primária fraca, mas detectável, com um aumento de 100 vezes nos títulos do soro após o reforço. Para ambos os imunogénios, os títulos de IgG no soro mantiveram-se estáveis durante pelo menos 6 semanas. Em nenhum caso se observou qualquer resposta significativa de IgG no soro.As can be seen, both immunogens elicited a very similar response, that is, a weak but detectable IgG response in the primary serum, with a 100-fold increase in serum titers after boost. For both immunogens, serum IgG titers were stable for at least 6 weeks. In no case was there any significant IgG response in the serum.
Estas experiências indicam que a OspA recombinante é igualmente imunogénica à proteína purificada de B. burqdorferi.These experiments indicate that the recombinant OspA is also immunogenic to the purified protein of B. burqdorferi.
A integridade imunológica da lipoproteína OspA recombinante foi ainda demostrada pelo facto de que os soros de ratinhos imunizados com a lipoproteína recombinante foram completamente capazes de inibir o crescimento da estirpe de espiroquetas B31 B. burqdorferi in vitro, como se vê a partir da tabela 1 seguinte:The immunological integrity of the recombinant OspA lipoprotein was further demonstrated by the fact that the sera from mice immunized with the recombinant lipoprotein were completely capable of inhibiting the growth of the B31 B. burqdorferi spirochete strain in vitro, as shown in Table 1 below. :
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TABELA 1. Títulos de actividades mibidoras de crescimento de B. burgdorferi em soros de ratinhos vacinados com lipoproteína e proteína não lipidada OspATABLE 1. Titles of B. burgdorferi growth inhibiting activities in sera from mice vaccinated with lipoprotein and non-lipidized OspA protein
Dose I Titulo de inibição do cres (Mg) | cimento de B.burgdorferiDose I Growth inhibition titre (Mg) | B.burgdorferi cement
Como se pode ver nesta tabela, verificou-se que a actividade inibitória do soro era proporcional à dose de lipoproteína administrada aos ratinhos e que se correlacionava muito bem com os resultados obtidos pelo ensaio ELISA para a IgG anti-OspA. 0 soro de ratinhos vacinados com proteína não lipidada OspA, o qual não continha anticorpos anti-OspA detectáveis, não teve efeito sobre o crescimento das espiroquetas.As can be seen from this table, it was found that the serum inhibitory activity was proportional to the dose of lipoprotein administered to the mice and that it correlated very well with the results obtained by the ELISA assay for anti-OspA IgG. The serum from mice vaccinated with non-lipidized OspA protein, which did not contain detectable anti-OspA antibodies, had no effect on spirochete growth.
Os títulos inibidores do crescimento atingidos em ratinhos imunizados com 2,5 ^g de lipoproteína OspA em PBS foram iguais ou superiores aos obtidos em ratinhos vacinados com 20 /zg de proteína total de B. burgdorferi em adjuvante de Freund completo e com um reforço de proteína total em PBS. A capacidade da lipoproteína OspA recombinante para provocar uma resposta noThe growth inhibitory titers achieved in mice immunized with 2.5 µg of OspA lipoprotein in PBS were equal to or greater than those obtained in mice vaccinated with 20 µg of total B. burgdorferi protein in complete Freund's adjuvant and with a booster of total protein in PBS. The ability of the recombinant OspA lipoprotein to elicit a response in the
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soro capaz de inibir o crescimento das espiroquetas demonstrou que os epitopos protectores críticos na proteína são conservados durante a expressão em E. coli e na subsequente purificação.serum capable of inhibiting the growth of spirochetes demonstrated that the critical protective epitopes in the protein are conserved during expression in E. coli and in subsequent purification.
Exemplo 6Example 6
Preparou-se o plasmideo pOA2 de maneira similar à descrita acima para o plasmideo pOAl, excepto que se usou o iniciador PET-18N, possuindo a sequência (SEQ ID NO: 11):Plasmid pOA2 was prepared in a manner similar to that described above for plasmid pOAl, except that the primer PET-18N was used, having the sequence (SEQ ID NO: 11):
5' CAG CAT ATG GCT AAG CAA AAT GTT AGC 3' juntamente com o iniciador C-terminal PET-273C, na reacção PCR para amplificar a forma truncada do gene ospA desprovido do péptido de sinal da lipoproteína. A região sublinhada no PET-18N é idêntica aos nucleótidos 51 a 67 da cadeia de codificação do gene da OspA.5 'CAG CAT ATG GCT AAG CAA AAT GTT AGC 3' together with the C-terminal primer PET-273C, in the PCR reaction to amplify the truncated form of the ospA gene devoid of the lipoprotein signal peptide. The region underlined in PET-18N is identical to nucleotides 51 to 67 of the OspA gene coding strand.
Utilizou-se o plasmideo pOA2 para transformar as estirpes BL21 (DE3) (pLysS) (pOA2) e HMS174 (DE3) (pLysS) (pOA2) de E. coli e expressou-se a proteína OspA truncada a partir das E. coli transformadas, como descrito no exemplo 1. Com a realização dos passos de lise celular e extracção com detergente do exemplo 1, verificou-se que a proteína não lipidada estava presente na fase aquosa, como seria de esperar.Plasmid pOA2 was used to transform E. coli strains BL21 (DE3) (pLysS) (pOA2) and HMS174 (DE3) (pLysS) (pOA2) and truncated OspA protein from transformed E. coli was expressed , as described in example 1. With the cell lysis and detergent extraction steps of example 1, the non-lipid protein was found to be present in the aqueous phase, as expected.
Exemplo 7Example 7
Investigou-se o efeito da ligação dos lípidos à proteína OspA sobre a imunogenicidade.The effect of lipid binding to OspA protein on immunogenicity was investigated.
Vacinaram-se ratinhos C3H/He e BALB/C com ambas as formas de lipoproteína da OspA formada e isolada como descrito no exemplo 1 ou com a forma de proteína não lipidada da OspA preparada por Dunn et al. (ref 3) e deu-se um reforço três semanas mais tarde. Recolheram-se os soros 1 a 2 semanas após o reforço, e ensaiaram-se por ELISA utilizando lipoproteína OspA purificada como antigénio.C3H / He and BALB / C mice were vaccinated with both forms of OspA lipoprotein formed and isolated as described in example 1 or with the OspA non-lipid protein form prepared by Dunn et al. (ref 3) and reinforcement was given three weeks later. Sera were collected 1 to 2 weeks after boost, and tested by ELISA using purified OspA lipoprotein as antigen.
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As figuras 15A e 15B mostram que a lipoproteína OspA em PBS induziu uma resposta IgG secundária forte, dependente da dose, em ambos os ratinhos C3H/He (figura 15A) e BALB/C (figura 15B). Observou-se um pequeno, se algum, aumento na imunogenicidade da lipoproteína quando a proteína foi absorvida em hidróxido de alumínio numa razão de proteína;alumínio de 1:5 em peso antes da injecção, como se vê pela figura 15C.Figures 15A and 15B show that the OspA lipoprotein in PBS induced a strong dose-dependent secondary IgG response in both C3H / He (figure 15A) and BALB / C mice (figure 15B). A small, if any, increase in lipoprotein immunogenicity was observed when the protein was absorbed in aluminum hydroxide in a protein: aluminum ratio of 1: 5 by weight prior to injection, as shown in Figure 15C.
Em contraste com a resposta observada para a lipoproteína OspA, a proteína não lipidada foi incapaz de induzir qualquer anticorpo anti-OspA detectável, mesmo com a dose mais elevada de 25 Mg/ratinho, como se vê na figura 15E. Mesmo a proteína não lipidada absorvida em alúmen parece incapaz de produzir uma resposta imunológica.In contrast to the response observed for OspA lipoprotein, the non-lipid protein was unable to induce any detectable anti-OspA antibody, even at the highest dose of 25 Mg / mouse, as seen in Figure 15E. Even the non-lipid protein absorbed in alum seems unable to produce an immune response.
Deve-se observar que as versões de lipoproteína e proteína não lipidada de OspA são idênticas na sequência de aminoácidos deduzida excepto para o resíduo de aminoácido amino terminal que é cisteína modificada para a lipoproteína e metionina-alanina para a proteína não lipidada, o que sugere fortemente que a diferença observada na imunogenicidade seja devida à presença da porção lipídica.It should be noted that the lipoprotein and non-lipid protein versions of OspA are identical in the deduced amino acid sequence except for the amino terminal amino acid residue which is cysteine modified for lipoprotein and methionine-alanine for the non-lipid protein, which suggests strongly that the difference observed in immunogenicity is due to the presence of the lipid portion.
Exemplo 8Example 8
Foi também investigada a antigenicidade inerente da OspA lipidada e não lipidada, para determinar se a diferença na imunogenicidade observada no exemplo 7 era devida a diferenças na sua antigenicidade inerente ou a diferenças em como o sistema imunológico reconhece e responde às duas proteínas.The inherent antigenicity of lipid and non-lipid OspA was also investigated to determine whether the difference in immunogenicity seen in example 7 was due to differences in its inherent antigenicity or differences in how the immune system recognizes and responds to the two proteins.
Os soros de ratinhos imunizados com a lipoproteína deram um sinal positivo num ELISA utilizando ambas as versões da OspA como antigénio de teste, como se vê na figura 16. Similarmente, os soros de ratinhos imunizados com a proteína não lipidada falharam na reacção com ambos os antigénios. Consequentemente, enquanto ambas as versões da OspA são igualmente antigénicas, a lipoproteína é bem reconhecida pelo sistema imunológico enquantoSera from mice immunized with lipoprotein gave a positive signal in an ELISA using both versions of OspA as the test antigen, as shown in Figure 16. Similarly, sera from mice immunized with non-lipid protein failed to react with both antigens. Consequently, while both versions of OspA are equally antigenic, lipoprotein is well recognized by the immune system as
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-25que a proteína não lipidada não o é.-25 that non-lipid protein is not.
Em adição, estes resultados sugerem fortemente que, embora o grupo lipídico seja essencial para a imunogenicidade, os anticorpos formados contra a lipoproteína são dirigidos principalmente contra a porção peptídica da molécula, e não contra a porção lipídica.In addition, these results strongly suggest that, although the lipid group is essential for immunogenicity, the antibodies formed against the lipoprotein are directed mainly against the peptide portion of the molecule, and not against the lipid portion.
Exemplo 9Example 9
Observou-se o efeito da origem da estirpe para a proteína OspA sobre a imunogenicidade.The effect of the strain origin for the OspA protein on immunogenicity was observed.
Vacinaram-se ratinhos com lipoproteínas OspA purificadas de B31, ACA1 e Ip90 derivadas de pOAl, pOA9 e pOAlO, respectivamente. Os ratinhos foram vacinados com 2,5 p,g de proteína na semana 0, deu-se um reforço com a mesma dose na semana 3, e sangraram-se na semana 4. Determinaram-se os títulos IgG no soro na semana 4 por um ensaio ELISA utilizando lipoproteína OspA purificada de B31, ACA1 ou Ip90 como antigénio. O título foi determinado utilizando o anticorpo secundário IgG anti-ratinho de cabra.Mice were vaccinated with purified OspA lipoproteins from B31, ACA1 and Ip90 derived from pOAl, pOA9 and pOAlO, respectively. The mice were vaccinated with 2.5 µg of protein at week 0, boosted with the same dose at week 3, and bled at week 4. Serum IgG titers were determined at week 4 by an ELISA assay using B31, ACA1 or Ip90 purified OspA lipoprotein as antigen. The titer was determined using the secondary goat anti-mouse IgG antibody.
Os resultados obtidos nestas experiências estão mostrados na figura 15D. Como se pode ver nestes dados, a OspA recombinante para todas as estirpes testadas é imunogénica em ratinhos e os soros policlonais mostram uma reactividade cruzada parcial.The results obtained in these experiments are shown in figure 15D. As can be seen from these data, the recombinant OspA for all strains tested is immunogenic in mice and the polyclonal sera show partial cross-reactivity.
SUMÁRIO DA DESCRIÇÃODESCRIPTION SUMMARY
Como sumário desta descrição, o presente invento proporciona um procedimento novo e simples para produzir uma proteína recombinante, altamente purificada e imunologicamente eficaz, codificada por um gene de lipoproteína de comprimento total de Borrelia do tipo selvagem , particularmente o gene ospA de B. burgdorferi, utilizando um detergente para extrair selectivamente a proteína da estirpe hospedeira e subsequentemente purificando a solução do detergente porAs a summary of this description, the present invention provides a new and simple procedure for producing a highly purified and immunologically effective recombinant protein encoded by a wild-type Borrelia full-length lipoprotein gene, particularly the B. burgdorferi ospA gene, using a detergent to selectively extract the protein from the host strain and subsequently purifying the detergent solution by
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-26São possíveis modificações dentro do cromatografia em coluna, âmbito deste invento.-26 Modifications are possible within column chromatography, within the scope of this invention.
REFERÊNCIAS DE LITERATURALITERATURE REFERENCES
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28IDENTIFICAÇÃO DAS SEQUÊNCIAS28IDENTIFICATION OF SEQUENCES
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LISTAGEM DE SEQUÊNCIAS (1) INFORMAÇÃO PARA SEQ. ID NO. 1:SEQUENCE LISTING (1) INFORMATION FOR SEQ. ID NO. 1:
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(A) COMPRIMENTO: 27 pares de bases (B) TIPO: ácido nucleico (C) TIPO DE CADEIA: dupla (D) TOPOLOGIA: linear (ii) TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico) (xi) DESCRIÇÃO DA SEQUÊNCIA: SEQ ID NO. 1:(A) LENGTH: 27 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) CHAIN TYPE: double (D) TOPOLOGY: linear (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic) (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID AT THE. 1:
ATATATTATG AAAAAATATT TATTGGG (2) INFORMAÇÃO PARA SEQ. ID NO. 2:ATATATTATG AAAAAATATT TATTGGG (2) INFORMATION FOR SEQ. ID NO. 2:
(i) CARACTERÍSTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) SEQUENCE FEATURES:
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(i) CARACTERÍSTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) COMPRIMENTO: 26 pares de bases (B) TIPO: ácido nucleico (C) TIPO DE CADEIA: dupla (D) TOPOLOGIA: linear (ii) TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)(A) LENGTH: 26 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) CHAIN TYPE: double (D) TOPOLOGY: linear (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
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(i) CARACTERISTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
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CGGGGATCCC CTTATTTATT TCAAAGCG (9) INFORMAÇÃO PARA SEQ. ID NO. 9:CGGGGATCCC CTTATTTATT TCAAAGCG (9) INFORMATION FOR SEQ. ID NO. 9:
(i) CARACTERISTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
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(B) TIPO: ácido nucleíco (C) TIPO DE CADEIA: dupla (D) TOPOLOGIA: linear (ii) TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico) (Xi) DESCRIÇÃO DA SEQUÊNCIA: SEQ ID NO. 9:(B) TYPE: nucleic acid (C) CHAIN TYPE: double (D) TOPOLOGY: linear (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic) (Xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO. 9:
CGGGGATCCC TATTTTAAAG CATC (10) INFORMAÇÃO PARA SEQ. ID NO. 10:CGGGGATCCC TATTTTAAAG CATC (10) INFORMATION FOR SEQ. ID NO. 10:
(i) CARACTERÍSTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) COMPRIMENTO: 25 pares de bases (B) TIPO: ácido nucleico (C) TIPO DE CADEIA: dupla (D) TOPOLOGIA: linear (ii) TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico) (Xi) DESCRIÇÃO DA SEQUÊNCIA: SEQ ID NO. 10:(A) LENGTH: 25 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) CHAIN TYPE: double (D) TOPOLOGY: linear (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic) (Xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID AT THE. 10:
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(i) CARACTERÍSTICAS DA SEQUÊNCIA:(i) SEQUENCE FEATURES:
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