RU2215035C2 - Recombinant polioviral vector (variants), method for its preparing (variants), method for induction of immune response in individual (variants), method for preparing protein (variants), vaccine composition for therapy and prophylaxis of infectious diseases (variants) - Google Patents
Recombinant polioviral vector (variants), method for its preparing (variants), method for induction of immune response in individual (variants), method for preparing protein (variants), vaccine composition for therapy and prophylaxis of infectious diseases (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215035C2 RU2215035C2 RU94030478/13A RU94030478A RU2215035C2 RU 2215035 C2 RU2215035 C2 RU 2215035C2 RU 94030478/13 A RU94030478/13 A RU 94030478/13A RU 94030478 A RU94030478 A RU 94030478A RU 2215035 C2 RU2215035 C2 RU 2215035C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- poliovirus
- recombinant
- virus
- nucleotide sequence
- genome
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предпосылки изобретения
В настоящее время существует множество типов вакцин, используемых для иммунизации индивидуумов против заболеваний. Хотя те из них, которые доступны, обычно безопасны и, по крайней мере, до некоторой степени эффективны в создании иммунной реакции, все они имеют ограничения. Кроме того, против некоторых заболеваний не существует эффективных вакцин. Разработка альтернатив существующим в настоящее время вакцинам и создание новых вакцин для защиты от заболеваний, вакцины против которых в настоящее время не существует, были бы важным шагом в снижении заболеваемости и смертности многими заболеваниями.BACKGROUND OF THE INVENTION
There are currently many types of vaccines used to immunize individuals against diseases. While those that are available are usually safe and at least to some extent effective in creating an immune response, they all have limitations. In addition, against some diseases there are no effective vaccines. The development of alternatives to current vaccines and the creation of new vaccines to protect against diseases for which vaccines currently do not exist would be an important step in reducing the incidence and mortality of many diseases.
Краткое содержание изобретения
Настоящее изобретение относится к репликационно-компетентным рекомбинантным вирусам, которые содержат экзогенные последовательности нуклеиновых кислот, которые кодируют экзогенный полипептид или протеин, который экспрессируется как компонент рекомбинантного полипротеинового предшественника, который затем протеолитически расщепляется вирусными и/или клеточными энзимами. В результате, происходит высвобождение закодированного экзогенного полипептида. Репликационно-компетентными вирусами могут быть вирусы животных (не человека) (например, вирусы позвоночных и млекопитающих), вирусы человека или вирусы растений. Изобретение относится к репликационно-компетентным рекомбинантным вирусам, особенно, к полиовирусам, в которых рекомбинантный геном включает экзогенную последовательность нуклеиновых кислот (или последовательности), кодирующую экзогенный полипептид или полипептиды, которые подлежат экспрессии, и одну или более из последовательностей нуклеиновых кислот, кодирующих соответственное число искусственных сайтов протеолитического расщепления, и которая экспрессирует закодированный полипептид (полипептиды) и индуцирует продуцирование антител, специфичных для этого полипептида (полипептидов) у млекопитающего, которому они введены. Соответствующим образом выбранные репликационно-компетентные вирусы подходят для поставки экзогенного протеина индивидууму, например, позвоночному, особенно млекопитающему, и еще более конкретно, человеку, которому они вводятся. В случае растительных вирусов, например, репликационно-компетентный растительный вирус можно включить в семена или в растение на другой стадии развития, таким образом, что закодированный экзогенный полипептид экспрессируется и процессируется. Такой экзогенный полипептид можно использовать, например, для защиты растений от заболеваний или от нападения насекомых. Растения можно использовать для введения вакцины за счет орального приема.Summary of invention
The present invention relates to replication-competent recombinant viruses that contain exogenous nucleic acid sequences that encode an exogenous polypeptide or protein that is expressed as a component of a recombinant polyprotein precursor, which is then proteolytically cleaved by viral and / or cellular enzymes. As a result, the encoded exogenous polypeptide is released. Replication-competent viruses can be animal (non-human) viruses (for example, vertebrate and mammalian viruses), human viruses or plant viruses. The invention relates to replication-competent recombinant viruses, especially polioviruses in which the recombinant genome comprises an exogenous nucleic acid sequence (or sequence) encoding an exogenous polypeptide or polypeptides to be expressed and one or more of the nucleic acid sequences encoding an appropriate number artificial proteolytic cleavage sites, and which expresses the encoded polypeptide (s) and induces the production of ntitel specific for this polypeptide (s) in a mammal, which they are introduced. Appropriately selected replication-competent viruses are suitable for delivering an exogenous protein to an individual, for example, a vertebral, especially a mammal, and even more specifically, the person to whom they are introduced. In the case of plant viruses, for example, a replication-competent plant virus can be incorporated into seeds or into a plant at a different developmental stage, such that the encoded exogenous polypeptide is expressed and processed. Such an exogenous polypeptide can be used, for example, to protect plants from diseases or from insect attacks. Plants can be used to administer vaccines through oral administration.
Репликационно-компетентные рекомбинантные вирусы настоящего изобретения включают широкий круг типов вирусов, таких как пикорнавирусы (например, энтеровирусы, полиовирусы, вирус ящера (FM DV), риновирусы, эковирусы, вирусы гепатита А), Тогавирусы (например, вирусы Синобис и краснухи) и Флавивирусы (например, вирус желтой лихорадки). Тип используемого вируса определяется частично целевым экзогенным антигеном (антигенами), подлежащим экспрессии, способом введения полученных рекомбинантных вирусов и характером желательной иммунной реакции. Replication-competent recombinant viruses of the present invention include a wide variety of virus types, such as picornaviruses (e.g., enteroviruses, polioviruses, lizard virus (FM DV), rhinoviruses, ecoviruses, hepatitis A viruses), Togaviruses (e.g. Synobis and rubella viruses) and Flaviviruses (e.g. yellow fever virus). The type of virus used is determined in part by the target exogenous antigen (s) to be expressed, the route of administration of the resulting recombinant viruses, and the nature of the desired immune response.
В частности, настоящее изобретение относится к репликационно-компетентным рекомбинантным полиовирусам, которые отличаются от родительских полиовирусов тем, что они были модифицированы таким образом, чтобы они не были патогенными и содержали бы экзогенные последовательности нуклеиновых кислот и один или более из искусственных сайтов протеолитического расщепления, с тем, чтобы во время вирусной инфекции они стабильно экспрессировали закодированный продукт как компонент рекомбинантного полипротеинового предшественника. Предшественник протеолитически расщепляют, высвобождая нормальные полиовирусные протеины и закодированный экзогенный протеин. Кроме того, репликационно-компетентные рекомбинантные вирусы могут содержать полилинкерную последовательность (EcoR1, Not1, BssH2 и Xho1) для облегчения встраивания целевых чужеродных нуклеотидных последовательностей. Они также включают поли-аминокислотный участок, например, поли-глициновый участок, который обычно соседствует со встроенной последовательностью, так, что повышается структурная гибкость участка и потенциально повышается эффективность протеолитического расщепления. In particular, the present invention relates to replication-competent recombinant polioviruses that differ from parent polioviruses in that they are modified so that they are not pathogenic and contain exogenous nucleic acid sequences and one or more of the artificial proteolytic cleavage sites, with so that during a viral infection they stably express the encoded product as a component of a recombinant polyprotein precursor. The precursor is proteolytically cleaved, releasing normal poliovirus proteins and an encoded exogenous protein. In addition, replication-competent recombinant viruses may contain a polylinker sequence (EcoR1, Not1, BssH2 and Xho1) to facilitate the insertion of target foreign nucleotide sequences. They also include a poly-amino acid region, for example, a poly-glycine region, which is usually adjacent to the inserted sequence, so that the structural flexibility of the region is increased and the efficiency of proteolytic cleavage is increased.
Настоящее изобретение относится к новому способу получения рекомбинантных вирусов, в котором экзогенные последовательности нуклеиновых кислот встраивают в вирусный геном. В способе настоящего изобретения используют основные аспекты жизненного цикла вируса, в результате чего рекомбинантный вирус продуцирует свои нормальные компоненты, и реплицируется, причем аминокислотная последовательность, закодированная экзогенной последовательностью (последовательностями) нуклеиновых кислот (экзогенный протеин), продуцируется в значительных количествах в инфицированных клетках. В рассматриваемом способе исходный вирус, геном которого кодирует полипротеиновый предшественник, который протеолитически расщепляется вирусными или клеточными энзимами с образованием одного или более из зрелых протеинов, модифицируют следующим образом: Экзогенную последовательность нуклеиновых кислот, которая кодирует подлежащий продуцированию полипептид, и последовательность или последовательности нуклеиновых кислот, которые кодируют (кодирует) искусственный сайт или сайты протеолитического расщепления для вирусной или клеточной протеазы, которая протеолитически расщепляет предшественник полипротеина, продуцируемый во время жизненного цикла исходным вирусом, вводят в вирусный геном, продуцирующий рекомбинантный вирус. Последовательности можно встраивать в вирусный геном в любом месте, при условии, что их наличие не нарушает вирусную последовательность, необходимую для вирусной репликации. Так, например, две последовательности можно строить по нативному сайту, по которому полипротеин расщепляется, для получения двух нативных протеинов (то есть, по любому сайту, по которому обычно протеолитически расщепляется нативный полипротеин). В тех случаях, когда экзогенные последовательности нуклеиновых кислот встраивают по концу вирусной последовательности, кодирующей протеин, необходима только одна протеолитически расщепляемая последовательность. Если в вирусный геном встраивают более чем одну экзогенную последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую нужный полипептид, могут понадобиться дополнительные последовательности нуклеотидов, кодирующие протеолитический сайт расщепления. Так, например, если две или более полипептид-кодирующие последовательности нуклеиновых кислот встраивают в вирусный геном (внутрь генома) и нужно, чтобы закодированные протеины были расщеплены с образованием двух или более отдельных протеинов, тогда следует также встроить достаточное количество последовательностей нуклеотидов, кодирующих сайты расщепления. Так, например, если в вирусный геном встраивают две экзогенные нуклеотидные последовательности, каждая из которых кодирует протеин, который нужно получить, и два отдельных (индивидуальных) протеина необходимо получить, необходимы три или четыре последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие сайты протеолитического расщепления (то есть, три, если два протеина кодируются двумя последовательностями нуклеиновых кислот, присутствующими в вирусном геноме, без прерывания последовательностей аминокислот, и четыре - если две последовательности нуклеиновых кислот разделены прерывающей последовательностью нуклеиновых кислот, причем продукт, который она кодирует, должен быть удален для "разделения" двух закодированных протеинов). В таких случаях, когда последовательности встроены внутрь (а не по концам) вирусного генома, необходимы две последовательности протеолитического расщепления для того, чтобы дать возможность освободить оба конца экзогенной последовательности нуклеиновых кислот; причем эти последовательности могут быть одинаковыми или различными. The present invention relates to a new method for producing recombinant viruses, in which exogenous nucleic acid sequences are inserted into the viral genome. The method of the present invention uses the basic aspects of the virus life cycle, as a result of which the recombinant virus produces its normal components and replicates, and the amino acid sequence encoded by the exogenous nucleic acid sequence (s) (exogenous protein) is produced in significant quantities in infected cells. In this method, the original virus, the genome of which is encoded by a polyprotein precursor, which is proteolytically cleaved by viral or cellular enzymes to form one or more of the mature proteins, is modified as follows: The exogenous nucleic acid sequence that encodes the polypeptide to be produced and the nucleic acid sequence or sequences, which encode (encode) an artificial site or proteolytic cleavage sites for viral or cell The primary protease, which proteolytically cleaves the polyprotein precursor produced during the life cycle by the original virus, is introduced into the viral genome producing the recombinant virus. Sequences can be inserted into the viral genome anywhere, provided that their presence does not violate the viral sequence required for viral replication. So, for example, two sequences can be built at the native site at which the polyprotein is cleaved to obtain two native proteins (that is, at any site at which the native polyprotein is usually proteolytically cleaved). In cases where exogenous nucleic acid sequences are inserted at the end of the viral sequence encoding the protein, only one proteolytically cleavable sequence is required. If more than one exogenous nucleic acid sequence encoding the desired polypeptide is inserted into the viral genome, additional nucleotide sequences encoding the proteolytic cleavage site may be required. So, for example, if two or more polypeptide-coding nucleic acid sequences are inserted into the viral genome (inside the genome) and the encoded proteins need to be cleaved to form two or more separate proteins, then a sufficient number of nucleotide sequences encoding cleavage sites should also be inserted . So, for example, if two exogenous nucleotide sequences are inserted into the viral genome, each of which encodes a protein to be obtained, and two separate (individual) proteins are to be obtained, three or four nucleic acid sequences encoding proteolytic cleavage sites are required (i.e., three if two proteins are encoded by two nucleic acid sequences present in the viral genome without interruption of amino acid sequences, and four if two awns nucleic acids are separated by nucleic acid breaking in a sequence, the product which it encodes, should be removed for the "split" the two encoded proteins). In such cases, when the sequences are embedded inside (and not at the ends) of the viral genome, two proteolytic cleavage sequences are necessary in order to enable the release of both ends of the exogenous nucleic acid sequence; moreover, these sequences may be the same or different.
В одном из вариантов настоящего изобретения две последовательности вводят в геном родительского вируса между первым или уникальным стартовым кодоном и вторым кодоном у 5' конца вирусной последовательности, кодирующей вирусный протеин таким образом, что порядок рекомбинантного генома становится: 5' нетранслируемый участок исходного вируса - уникальный стартовый кодон исходного вируса - экзогенная последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая подлежащий экспрессии продукт - последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - второй кодон исходного вируса - остальная часть последовательности нуклеиновых кислот исходного вируса. В другом варианте, в котором экзогенная последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая экзогенный полипептид, встроена в вирусный геном, порядок последовательностей в получаемом рекомбинантном вирусном геноме будет следующим: 5' нетранслируемый участок исходного вируса - уникальный стартовый кодон исходного вируса - начальный кодон (кодоны) транслируемого участка исходного вируса - последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - экзогенная последовательность нуклеиновых кислот - последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - остальная часть генома исходного вируса. Кодируемые сайты протеолитического расщепления могут быть одинаковы или различны. In one embodiment of the present invention, two sequences are introduced into the genome of the parent virus between the first or unique start codon and the second codon at the 5 'end of the viral protein coding sequence so that the order of the recombinant genome becomes: 5' untranslated portion of the original virus is a unique start codon of the original virus - exogenous nucleic acid sequence encoding the product to be expressed - nucleic acid sequence encoding art the site of proteolytic cleavage, the second codon of the original virus, is the rest of the nucleic acid sequence of the original virus. In another embodiment, in which an exogenous nucleic acid sequence encoding an exogenous polypeptide is inserted into the viral genome, the sequence order in the resulting recombinant viral genome will be as follows: 5 'untranslated region of the original virus - unique starting codon of the original virus - initial codon (s) of the translated region the original virus - the nucleic acid sequence encoding the artificial site of proteolytic cleavage - the exogenous nucleic acid sequence t - a nucleic acid sequence encoding an artificial proteolytic cleavage site - remainder of the genome of the source virus. The encoded proteolytic cleavage sites may be the same or different.
В одном варианте настоящего изобретения, в котором получают рекомбинантный полиовирус (который экспрессирует экзогенную нуклеотидную последовательность или последовательности), последовательность нуклеотидов, кодирующую протеин (например, антиген), который необходимо экспрессировать, и нуклеотидная последовательность (последовательности), кодирующую искусственную распознающую последовательность (или последовательности) для полиовирусной 3С протеазы, встраивают в геном исходного полиовируса. В другом варианте последовательность (или последовательности) нуклеотидов, кодирующую искусственную распознающую последовательность (последовательности) для полиовирусной 2А протеазы, встраивают в вирусный геном наряду с одной или более из последовательностей нуклеотидов, кодирующих подлежащий экспрессии протеин (протеины). В случае ДНК - вирусов с геномом манипулируют в его ДНК форме. В случае РНК вирусов, с геномом манипулируют в его кДНК форме. Обе они обозначаются как геном исходного вируса. В том варианте, когда экзогенная последовательность нуклеотидов, кодирующая экзогенный полипептид, встраивается в конец полиовирусного генома, получают рекомбинантный полиовирусный геном следующей структуры: 5' нетранслируемый участок исходного полиовируса - полиовирусный уникальный стартовый кодон - экзогенная нуклеотидная последовательность - искусственный полиовирусный сайт распознавания 3С или 2А протеазы - второй кодон полиовирусного генома - остальная часть полиовирусного генома. В том варианте, когда экзогенная последовательность нуклеотидов, кодирующая экзогенный полипептид, встроена по сайту внутри исходного полиовирусного генома (то есть, по внутреннему сайту), получающийся рекомбинантный полиовирусный геном имеет вид: 5 нетранслируемый участок исходных полиовирусов - полиовирусный уникальный стартовый кодон - полиопротеиновый кодирующий участок (участки) - последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт распознавания 3С протеазы или 2А протеазы - экзогенная нуклеотидная последовательность (последовательности) - последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт распознавания 3С протеазы или 2А протеазы - остальная часть полиовируса. В тех случаях, когда более чем один протеин или полипептид подлежат экспрессированию, более чем одна экзогенная последовательность нуклеиновых кислот встроена в рекомбинантный репликационно-компетентный полиовирус (то есть, последовательность нуклеотидов, кодирующая каждый из протеинов или полипептидов, подлежащих экспрессии), вместе с соответствующим количеством искусственных сайтов протеолитического расщепления, как было указано ранее. In one embodiment of the present invention, in which a recombinant poliovirus (which expresses an exogenous nucleotide sequence or sequences) is obtained, a nucleotide sequence encoding a protein (e.g., an antigen) to be expressed and a nucleotide sequence (s) encoding an artificial recognition sequence (or sequences ) for
Если транслируется модифицированный полиовирусный геном, получается более крупная структура, но она соответствующим образом расщепляется на обычные участки, составляющие полиовирусные протеины за счет 3С и/или 2А протеазы (протеаз), присутствующие в исходном полиовирусе. 3С и/или 2А протеаза (протеазы) также точно распознает (распознают) и расщепляет (расщепляют) искусственный сайт распознавания (протеолитического расщепления), освобождая экзогенный полипептид, закодированный экозогенной последовательностью нуклеотидов. Как было указано, рекомбинантные полиовирусы настоящего изобретения экспрессируют закодированный экзогенный протеин (протеины) в детектируемых количествах. Исходные вирусы продолжают реплицироваться и нативные протеины образуются точно также. If the modified poliovirus genome is translated, a larger structure is obtained, but it is suitably cleaved into the usual regions constituting the poliovirus proteins due to the 3C and / or 2A proteases (proteases) present in the original poliovirus. The 3C and / or 2A protease (proteases) also accurately recognizes (recognizes) and cleaves (cleaves) the artificial recognition site (proteolytic cleavage), freeing the exogenous polypeptide encoded by the ecosogenic nucleotide sequence. As indicated, the recombinant polioviruses of the present invention express encoded exogenous protein (s) in detectable amounts. Source viruses continue to replicate and native proteins form in exactly the same way.
Репликационно-компетентные рекомбинантные вирусы настоящего изобретения, которые представлены рекомбинантными полиовирусами, можно использовать в качестве вакцин против бактериальных, вирусных, грибковых (например, дрожжевых) инфекций, паразитарных заболеваний, рака или аллергий. Их можно также использовать для введения контрацептивов (например, антигена спермы). Вакцинные и контрацептивные композиции, которые являются или включают репликационно-компетентные рекомбинантные вирусы, как здесь указано, также составляют объект настоящего изобретения. Replication-competent recombinant viruses of the present invention, which are represented by recombinant polioviruses, can be used as vaccines against bacterial, viral, fungal (eg, yeast) infections, parasitic diseases, cancer or allergies. They can also be used to administer contraceptives (e.g., sperm antigen). Vaccine and contraceptive compositions that are or include replication-competent recombinant viruses, as indicated here, also form an object of the present invention.
Рекомбинантные полиовирусные вакцины настоящего изобретения особенно выгодны, если для предотвращения инфекции необходимо создать иммунитет слизистой оболочки. Так, например, эффективное создание иммунитета слизистой оболочки было бы выгодно для предотвращения или уменьшения инфекции HIV, ротавирусами, респираторным синцитиальным вирусом (RSV), вирусом гепатита А, полиовирусом, вирусом папиломы, вирусом кори и вирусами гриппа. Рекомбинантные вирусы также пригодны для создания иммунитета против бактериальных заболеваний, таких, которые вызываются Vibrio Cholerae и энеротоксигенными Е. Coli. Кроме того, рекомбинатные полиовирусы можно использовать для создания защиты от инфицирования более чем одним организмом за счет введения более чем одной экзогенной нуклеотидной последовательности (например, двух или более из последовательностей нуклеотидов, каждая из которых кодирует различные антигены) в геном исходного полиовируса. В другом варианте, смесь или коктейль из двух или более рекомбинантных вирусов, каждый из которых экспрессирует отличный антиген, можно использовать для иммунизации индивидуума против более чем одного организма или инфицирующего агента. За счет использования появившихся подходов молекулярной биологии для разработки усовершенствованных или новых вакцин, определение "идеальная вакцина", приведенное Task Force on Child Survivae (организация по детскому выживанию), как вакцина, при которой "однократное введение при рождении обеспечивает защиту от множества болезней", может быть многообещающе реализовано. The recombinant poliovirus vaccines of the present invention are particularly advantageous if mucosal immunity is required to prevent infection. For example, effective mucosal immunity would be beneficial in preventing or reducing infection with HIV, rotaviruses, respiratory syncytial virus (RSV), hepatitis A virus, poliovirus, papilloma virus, measles virus and influenza viruses. Recombinant viruses are also suitable for creating immunity against bacterial diseases, such as those caused by Vibrio Cholerae and enerotoxigenic E. Coli. In addition, recombinant polioviruses can be used to create protection against infection by more than one organism by introducing more than one exogenous nucleotide sequence (for example, two or more of the nucleotide sequences, each of which encodes different antigens) into the genome of the original poliovirus. Alternatively, a mixture or cocktail of two or more recombinant viruses, each of which expresses a different antigen, can be used to immunize an individual against more than one organism or infectious agent. By using the emerging molecular biology approaches to develop improved or new vaccines, the definition of “ideal vaccine,” given by Task Force on Child Survivae, is a vaccine in which “a single administration at birth provides protection against many diseases,” can be promisingly implemented.
Рекомбинантные вирусы можно также использовать для получения экзогенных полипептидов в тканевой культуре, которые можно выделить или отделить из клеток и вирусов, в которых они вырабатываются. Их можно использовать для получения экзогенного полипептида в клетках позвоночных, в клетках млекопитающих, включая человеческие клетки, и в растительных клетках. Recombinant viruses can also be used to produce exogenous polypeptides in tissue culture that can be isolated or separated from the cells and viruses in which they are produced. They can be used to produce an exogenous polypeptide in vertebrate cells, in mammalian cells, including human cells, and in plant cells.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически представлен рекомбинантный полиовирус настоящего изобретения, в котором полиовирусный геном (SEQ ID 24 и 25) модифицирован, и эти модификации позволяют встраивать экзогенные последовательности нуклеиновых кислот в конце полиовирусного генома, и показана экспрессия экзогенных полипептидов. Представлен также ход протеолитического процессинга вирусной 3C протеазы, когда она расщепляет как нативный полиовирусный полипротеиновый (РО) предшественник, так и экзогенную протеиновую вставку.Brief Description of the Drawings
In FIG. 1 schematically illustrates a recombinant poliovirus of the present invention in which the poliovirus genome (SEQ IDs 24 and 25) is modified, and these modifications allow the insertion of exogenous nucleic acid sequences at the end of the poliovirus genome, and the expression of exogenous polypeptides is shown. The course of the proteolytic processing of viral 3C protease is also presented, when it cleaves both the native poliovirus polyprotein (PO) precursor and the exogenous protein insert.
На фиг.2 схематически представлены рекомбинантные полиовирусы настоящего изобретения, со вставкой экзогенных последовательностей нуклеотидов на конце и внутри полиовирусного генома, что приводит к экспрессии экзогенных полипептидов. Представлен также поли-глициновый участок, соседний со встроенной последовательностью, который повышает структурную гибкость этого участка. Figure 2 schematically shows the recombinant polioviruses of the present invention, with the insertion of exogenous nucleotide sequences at the end and inside the poliovirus genome, which leads to the expression of exogenous polypeptides. Also presented is a poly-glycine region adjacent to the integrated sequence, which increases the structural flexibility of this region.
Фиг. 3 представляет собой фотографию результатов анализа бляшкообразования, который представляет фенотип исходного полиовируса и рекомбинантного полиовируса. В представленном анализе бляшкообразования HeLa клетки были инфицированы исходным полиовирусом (А) или рекомбинантными полиовирусами, содержащими: антигенные эпитопы, полученные из ротавирусного VP4 протеина (В, С и Д), или полную кодирующую последовательность субфрагмента В (СТВ) зрелого токсина холеры (Е). FIG. 3 is a photograph of plaque assay results, which is a phenotype of the parent poliovirus and recombinant poliovirus. In the presented HeLa plaque assay, cells were infected with the original poliovirus (A) or recombinant polioviruses containing: antigenic epitopes derived from rotavirus VP4 protein (B, C and D) or the complete coding sequence of subfragment B (CTB) of mature cholera toxin (E) .
Фиг. 4 представляет результаты анализов, которые показывают экспрессию и процессинг рекомбинантных полиовирусов, содержащих субъединицу токсина последовательности Vibrio cholerae В или последовательности ротавируса VP4. FIG. 4 presents assay results that show the expression and processing of recombinant polioviruses containing a toxin subunit of the Vibrio cholerae B sequence or VP4 rotavirus sequence.
На фиг. 4А представлена фотография Вестерн - блота, полученного с использованием экстрактов клеток HeLa, инфицированных либо исходным полиовирусом (линия 1), либо рекомбинантным вирусом полиовируса и токсина В холеры, описанным в примере 2 (полоса 2). Полученные результаты показывают, что В субъединица экспрессируется и соответствующим образом процессируется в контексте рекомбинантного полиовируса (указано стрелкой). In FIG. 4A is a photograph of a Western blot obtained using extracts of HeLa cells infected with either parent poliovirus (line 1) or the recombinant poliovirus and cholera toxin B virus described in Example 2 (lane 2). The results show that the B subunit is expressed and suitably processed in the context of recombinant poliovirus (indicated by arrow).
Фиг. 4В представляет фотографию экстрактов из тех же клеток HeLa, инфицированных либо исходным полиовирусом (линия 1), либо рекомбинантным полиовирусом токсин В холеры (СТВ) (линия 5) (пример 2) и зондированных кроличьими антителами, распознающими структурные протеины полиовируса. Полученные результаты показывают, что получается больше, чем нормальный РI полипротеиновый предшественник в полиовирусном рекомбинанте, но происходит соответствующее протеолитическое расщепление, в результате чего образуется нормальный комплемент полиовирусных протеиновых продуктов, а также высвобождается экзогенный СТВ протеин, получаемый из СТВ нуклеотидных последовательностей. Линии 2-4 содержат рекомбинантные полиовирусы, содержащие антигенные эпитопы (21-104 аминокислоты в длину), полученные из ротавирусного VP4 протеина. FIG. 4B is a photograph of extracts from the same HeLa cells infected with either the parent poliovirus (line 1) or the recombinant poliovirus cholera toxin B (CTB) (line 5) (example 2) and probed with rabbit antibodies that recognize the poliovirus structural proteins. The results show that it turns out more than the normal PI polyprotein precursor in the poliovirus recombinant, but there is a corresponding proteolytic cleavage, as a result of which a normal complement of poliovirus protein products is formed, and exogenous CTB protein obtained from CTB nucleotide sequences is also released. Lines 2-4 contain recombinant polioviruses containing antigenic epitopes (21-104 amino acids in length) derived from rotavirus VP4 protein.
На фиг.5 представлены результаты SDS-PAGE анализа, проведенного для определения структуры и состава рекомбинантных вариантов. Характер миграции двух вирусов (исходного и рекомбинантного) совершенно неразличим, что дает возможность предположить, что рекомбинантные вирусы имеют нормальную структуру и композицию протеинов. Показана идентичность полиовирусных капсидных протеинов. Figure 5 presents the results of SDS-PAGE analysis carried out to determine the structure and composition of recombinant variants. The nature of the migration of two viruses (initial and recombinant) is completely indistinguishable, which suggests that the recombinant viruses have a normal structure and composition of proteins. The identity of poliovirus capsid proteins is shown.
На фиг.6 представлены результаты Вестерн-блот анализа, проведенного для определения способности рекомбинантных полиовирусов вызывать иммунную реакцию у вакцинированного хозяина, в сравнении с контрольными значениями и ложными инъекциями. Figure 6 presents the results of a Western blot analysis performed to determine the ability of recombinant polioviruses to elicit an immune response in a vaccinated host, compared with control values and false injections.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к рекомбинантным репликационно-компетентным вирусам, которые включают экзогенную последовательность нуклеотидов, которая кодирует экзогенный полипротеин, который получают во время жизненного цикла вируса, и нуклеотидную последовательность, которая кодирует искусственный сайт протеолитического расщепления для вирусной или клеточной протеаз, которые расщепляют полипротеин предшественника, продуцируемый исходным вирусом. Два типа последовательностей могут присутствовать в любом месте исходного вирусного генома, при условии, что их присутствие не нарушает вирусную последовательность, необходимую для вирусной репликации.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to recombinant replication-competent viruses, which include an exogenous nucleotide sequence that encodes an exogenous polyprotein that is obtained during the life cycle of the virus, and a nucleotide sequence that encodes an artificial proteolytic cleavage site for viral or cellular proteases that cleave the precursor polyprotein, produced by the original virus. Two types of sequences can be present anywhere in the original viral genome, provided that their presence does not violate the viral sequence required for viral replication.
Настоящее изобретение основано на демонстрации заявителями того факта, что экзогенную последовательность нуклеотидов, кодирующую экзогенный полипептид, можно строить в геном вируса в конце вирусного генома, или по месту внутри вирусного генома (то есть, по внутреннему сайту) и она может быть получена во время жизненного цикла вируса как полипротеиновый предшественник, который расщепляется вирусной или клеточной протеазами, которые расщепляют протеиновый предшественник, обычно продуцируемый исходным вирусом (то есть, вирусом, в который встраивают экзогенную последовательность нуклеиновых кислот). В одном варианте, в котором экзогенную нуклеотидную последовательность, кодирующую экзогенный полипептид, встраивают в конце вирусного генома, порядок последовательности в получаемом рекомбинантном вирусном геноме следующий: 5' нетранслируемый участок исходного вируса - уникальный стартовый кодон исходного вируса - экзогенная последовательность нуклеотидов - последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - второй кодон исходного вируса - остальная часть вирусного генома. Участок рекомбинантного генома, который является 5' нетранслируемым участком вирусного генома, может представлять весь, или часть 5' нетранслируемого участка в том виде, как он встречается в исходном вирусе. В другом варианте, где экзогенная нуклеотидная последовательность, кодирующая экзогенный полипептид, встроена в вирусный геном, порядок последовательности в получаемом рекомбинантном вирусном геноме следующий: 5' нетранслируемый участок исходного вируса - уникальный стартовый кодон (кодоны) исходного вируса - исходный кодон (кодоны) транслируемого участка исходного вируса - последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - экзогенная нуклеотидная последовательность - последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления - остальная часть исходного вирусного генома. The present invention is based on a demonstration by applicants of the fact that an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide can be built into the viral genome at the end of the viral genome, or locally within the viral genome (i.e., at the internal site) and can be obtained during the life the cycle of the virus as a polyprotein precursor that is cleaved by viral or cellular proteases that cleave the protein precursor typically produced by the parent virus (i.e., a virus in which inserted an exogenous nucleic acid sequence). In one embodiment, in which an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide is inserted at the end of the viral genome, the sequence order in the resulting recombinant viral genome is as follows: 5 'untranslated region of the original virus - unique starting codon of the original virus - exogenous nucleotide sequence - nucleotide sequence encoding artificial site of proteolytic cleavage - the second codon of the original virus - the rest of the viral genome. A region of the recombinant genome, which is the 5 ′ untranslated region of the viral genome, can represent all, or part of the 5 ′ untranslated region, as it occurs in the original virus. In another embodiment, where an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide is inserted into the viral genome, the sequence order in the resulting recombinant viral genome is as follows: 5 'untranslated region of the original virus - unique starting codon (s) of the original virus - original codon (s) of the translated region of the original virus - the nucleotide sequence encoding the artificial site of proteolytic cleavage - the exogenous nucleotide sequence - sequence n nucleotides encoding the artificial proteolytic cleavage site - remainder of the source of the viral genome.
Кодируемый экзогенный полипептид экспрессируется в контексте трансляции нормального вирусного протеина, как компонент рекомбинантного или слитого полипептида предшественника (который включает экзогенный полипептид, искусственный сайт или сайты протеолитического расщепления и вирусный полипротеин). Рекомбинантный полипептидный предшественник протеолитически расщепляется под действием вирусной или клеточной протеазы (протеаз), которая расщепляет исходный вирусный полипротеин предшественника, что приводит к высвобождению свободного экзогенного протеина из вирусных протеинов. Вирус, модифицируемый таким образом, чтобы он включал экзогенные последовательности, вызывают исходным вирусом, который может быть нативным вирусом (либо патогенным, либо, предпочтительно, непатогенным), ослабленным вирусом, штаммом вакцины или рекомбинантным вирусом. В том смысле, как здесь использован, термин полипептид включает протеины или их части (пептиды), слияния двух или более из протеинов или пептидов и слияния протеина и пептида. The encoded exogenous polypeptide is expressed in the context of the translation of a normal viral protein as a component of a recombinant or fusion precursor polypeptide (which includes an exogenous polypeptide, an artificial site or proteolytic cleavage sites, and a viral polyprotein). The recombinant polypeptide precursor is proteolytically cleaved by the action of a viral or cellular protease (protease), which cleaves the parent viral polyprotein of the precursor, which leads to the release of free exogenous protein from the viral proteins. A virus that is modified to include exogenous sequences is caused by the original virus, which may be a native virus (either pathogenic or, preferably, non-pathogenic), attenuated virus, vaccine strain, or recombinant virus. As used herein, the term polypeptide includes proteins or parts thereof (peptides), fusions of two or more of the proteins or peptides, and fusions of a protein and a peptide.
В конкретном варианте заявители получили репликационно-компетентный рекомбинантный полиовирус, который включает экзогенную последовательность нуклеотидов, кодирующую экзогенный протеин, подлежащий экспрессии, и нуклеотидную последовательность, кодирующую искусственный сайт протеолитического расщепления для протеазы полиовируса 3С и/или протеазы 2А, встроенные в конце полиовирусного генома, или по сайту внутри полиовирусного генома. Они продемонстрировали, что экзогенный протеин экспрессируется и высвобождается из полиовирусных протеинов за счет протеолитического расщепления. Получаемые репликационно-компетентные рекомбинантные полиовирусы отличаются от исходных вирусов тем, что они включают экзогенную нуклеотидную последовательность (последовательности), кодирующую экзогенный полипептид или полипептиды, и один или более из искусственных сайтов протеолитического расщепления, и экспрессируют эндогенный продукт во время вирусной инфекции. Исходные полиовирусы могут быть нативными или дикого типа полиовирусами, или рекомбинантными или генетически сконструированными полиовирусами (в этом случае измененные или мутированные последовательности не кодируют экзогенный протеин, пригодный для описанных здесь целей для полиовирусов, которые составляют настоящее изобретение). In a specific embodiment, applicants have obtained a replication-competent recombinant poliovirus that comprises an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous protein to be expressed and a nucleotide sequence encoding an artificial proteolytic cleavage site for
В одном из вариантов настоящего изобретения, экзогенная последовательность нуклеотидов, кодирующая экзогенный полипептид, и нуклеотидная последовательность, кодирующая искусственные сайты протеолитического расщепления, расположены в конце полиовирусного генома, между уникальным стартовым кодоном и вторым кодоном полиовирусного генома, так что порядок последовательностей в рекомбинантном геноме следующий: 5' нетранслируемый участок полиовирусного генома - полиовирусный уникальный стартовый (первый) кодон - экзогенная последовательность нуклеиновых кислот - искусственный протеазный сайт распознавания - второй кодон полиовирусного генома - остальная часть полиовирусного генома. В результате экспрессии рекомибнантного полиовирусного генома продуцируется рекомбинантный полипротеиновый предшественник или полипротеин слияния, который включает экзогенный протеин, искусственный сайт протеолитического расщепления и полиовирусный полипротеин. Заявители показали, что протеолитическое расщепление рекомбинантного полипротеинового предшественника протеазой, для которой встроен искусственный сайт расщепления, приводит к продуцированию компонентов нормального полиовирусного протеина и высвобождению экзогенного протеина. Существует также вирусная репликация, но экзогенный протеин не включен в полиовирусный вирион. In one embodiment of the present invention, an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide and a nucleotide sequence encoding artificial proteolytic cleavage sites are located at the end of the poliovirus genome, between the unique start codon and the second codon of the poliovirus genome, so that the sequence order in the recombinant genome is as follows: 5 'untranslated region of the poliovirus genome - unique poliovirus starting (first) codon - exogenous sequence Nost of nucleic acids - artificial protease recognition site - second codon of the poliovirus genome - remainder of the poliovirus genome. The expression of the recombinant poliovirus genome produces a recombinant polyprotein precursor or fusion polyprotein that includes an exogenous protein, an artificial proteolytic cleavage site, and a poliovirus polyprotein. Applicants have shown that proteolytic cleavage of a recombinant polyprotein precursor with a protease, for which an artificial cleavage site is integrated, leads to the production of components of a normal poliovirus protein and the release of exogenous protein. There is also viral replication, but exogenous protein is not included in the poliovirus virion.
Два рекомбинантных полиовируса настоящего изобретения, в которых экзогенная нуклеотидная последовательность и последовательность нуклеотидов, кодирующая искусственный сайт протеолитического расщепления, встроены в конце полиовирусного генома, представлены на фиг.1 и 2 (рМОV 1.3). Рекомбинантный полиовирусный геном включает последовательности нуклеиновых кислот (сразу после 3' уникального стартового кодона), которые кодируют пять аминокислотных остатков, присутствующих на аминоконце полипротеина штамма полиовируса Mohoney, типа 1. Наличие этих последовательностей не является необходимым, но их присутствие может повлиять на эффективность экспрессии. Как видно на фиг. 2, рекомбинантный полиовирусный геном может также включать полиглициновый участок рядом со встроенными (экзогенными) последовательностями. Two recombinant polioviruses of the present invention, in which an exogenous nucleotide sequence and a nucleotide sequence encoding an artificial proteolytic cleavage site, are inserted at the end of the poliovirus genome, are shown in FIGS. 1 and 2 (pMV 1.3). The recombinant poliovirus genome includes nucleic acid sequences (immediately after the 3 'unique starting codon) that encode the five amino acid residues present on the amino terminus of the polyprotein of the Mohoney poliovirus strain,
Экзогенные последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие подлежащий экспрессии протеин или полипептид, можно встраивать в вирусный геном: например, в поливирусный геном. Как видно на фиг.2, существует ряд дополнительных участков внутри полиовирусного генома, по которым экзогенную последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую экзогенный полипептид, и последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие искусственные сайты протеолитического расщепления, можно расположить для продуцирования репликационно-компетентных рекомбинантных полиовирусов, которые экспрессируют закодированный продукт. Эти сайты внутри генома полиовируса включают соединения между Vp1 кодирующим участком и 2А кодирующим участком, соединение между 2А кодирующим участком и 2В кодирующим участком и соединение между 2С кодирующим участком и 3А кодирующим участком. Полилинкерные/протеолитические фрагменты были встроены по этим сайтам, и полученные рекомбинантные полиовирусы, как было показано, оказались репликационно-компетентны. Используя описанные здесь способы и известные способы, по этим сайтам можно встроить экзогенную последовательность или последовательности нуклеиновых кислот. Встраивание полилинкерных/протеолитических фрагментов по соединению Vpg кодирующего участка и 3С кодирующего участка прекращает вирусную репликацию. Exogenous nucleic acid sequences encoding the protein or polypeptide to be expressed can be inserted into the viral genome: for example, into the multiviral genome. As can be seen in FIG. 2, there are a number of additional regions within the poliovirus genome where the exogenous nucleic acid sequence encoding the exogenous polypeptide and the nucleic acid sequences encoding the artificial proteolytic cleavage sites can be arranged to produce replication-competent recombinant polioviruses that express the encoded product. These sites within the poliovirus genome include the connection between the Vp1 coding region and the 2A coding region, the connection between the 2A coding region and the 2B coding region, and the connection between the 2C coding region and the 3A coding region. Polylinker / proteolytic fragments were inserted at these sites, and the resulting recombinant polioviruses were shown to be replication-competent. Using the methods and known methods described herein, an exogenous sequence or nucleic acid sequences can be inserted at these sites. The insertion of polylinker / proteolytic fragments by combining the Vpg coding region and the 3C coding region terminates viral replication.
Для облегчения процессинга экзогенных последовательностей внутри вирусного полипротеина необходимо включить соответствующие сигналы протеолитического расщепления по обоим концам вставки. Поэтому порядок последовательностей в полиовирусном геноме, в котором экзогенная последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая экзогенный полипептид, и последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственные сайты протеолитического расщепления, встроены, например, между Vp1 кодирующим участком и 2А кодирующим участком, следующая: 5' нетранслируемый участок полиовирусного генома - полиовирусный уникальный стартовый кодон - Vp0 кодирующий участок - Vp3 кодирующий участок - Vp1 кодирующий участок - последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственный сайт распознавания 3С протеазы или сайт распознавания 2А протеазы - экзогенная последовательность нуклеиновых кислот - последовательность нуклеиновых кислот, кодирующая искусственный сайт распознавания 3С протеазы или сайт распознавания 2А протеазы - остальная часть полиовирусного генома. To facilitate the processing of exogenous sequences within the viral polyprotein, it is necessary to include the corresponding signals of proteolytic cleavage at both ends of the insert. Therefore, the sequence order in the poliovirus genome in which an exogenous nucleic acid sequence encoding an exogenous polypeptide and a nucleic acid sequence encoding artificial proteolytic cleavage sites is inserted, for example, between the Vp1 coding region and the 2A coding region, as follows: 5 'untranslated region of the poliovirus genome - poliovirus unique start codon - Vp0 coding region - Vp3 coding region - Vp1 coding region - nucleic sequence islot encoding artificial 3C protease recognition site or 2A protease recognition site - exogenous nucleic acid sequence - nucleic acid sequence encoding artificial 3C protease recognition site or 2A protease recognition site - remainder of the poliovirus genome.
Определение, что существует множество сайтов полиовирусного генома, по которым можно осуществить встраивание последовательностей экзогенных нуклеиновых кислот для продуцирования репликационно-компетентных рекомбинантных полиовирусов, означает, в широком смысле, что существует значительная гибкость и возможность вариаций при конструировании и продуцировании рекомбинантных вирусов, пригодных, например, в качестве вакцин и получения протеинов. Один или более из экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот, кодирующих экзогенный протеин или полипептид, подлежащие экспрессии и протеолитическому расщеплению, можно строить по одному или более из сайтов (на конце или внутри) описанного здесь вирусного генома. Помимо этого, другие сайты, по которым могут быть осуществлены вставки без нарушения репликационной способности вируса, можно идентифицировать. Возможно, что некоторые экзогенные последовательности нуклеиновых кислот будут более устойчивы, или будут более эффективно экспрессироваться и/или протеолитически расщепляться, если они будут встроены в определенный сайт вирусного генома. Насколько это верно (если вообще справедливо) можно оценить, используя описанные здесь способы и, соответственно, полученные рекомбинантные вирусы, например, как это проделано на примере полиовирусов. The determination that there are many sites of the poliovirus genome by which it is possible to embed sequences of exogenous nucleic acids to produce replication-competent recombinant polioviruses means, in a broad sense, that there is considerable flexibility and the possibility of variations in the design and production of recombinant viruses suitable, for example, as vaccines and protein. One or more of the exogenous nucleic acid sequences encoding an exogenous protein or polypeptide to be expressed and proteolytically cleaved can be constructed from one or more of the sites (at the end or inside) of the viral genome described herein. In addition, other sites through which insertions can be made without impairing the replication ability of the virus can be identified. It is possible that some exogenous nucleic acid sequences will be more stable, or more efficiently expressed and / or proteolytically cleaved, if they are integrated into a specific site of the viral genome. How true (if even true) can be estimated using the methods described here and, accordingly, the resulting recombinant viruses, for example, as is done with the example of polioviruses.
В конструкцию репликационно-компетентных рекомбинантных вирусов могут быть включены дополнительные характеристики, такие, как полилинкерные последовательности (например, EcoR1, Not1, BssH2 и Xho1) для облегчения встраивания целевой чужеродной последовательности в рекомбинантный вектор. Далее, такие варианты, как полиглициновый фрагмент, можно встроить рядом со встроенной последовательностью таким образом, чтобы повысить структурную гибкость участка и потенциально повысить эффективность протеолитического расщепления. Additional characteristics, such as polylinker sequences (e.g., EcoR1, Not1, BssH2, and Xho1) may be included in the design of replication-competent recombinant viruses to facilitate the incorporation of the target foreign sequence into the recombinant vector. Further, options such as a polyglycine fragment can be inserted next to the inserted sequence in such a way as to increase the structural flexibility of the site and potentially increase the efficiency of proteolytic cleavage.
Более одной последовательности нуклеиновых кислот, кодирующих экзогенный протеин или полипептид, подлежащие продуцированию, можно встроить в рекомбинантные репликационно-компетентные вирусы, которые в результате продуцируют соответствующее число протеинов или полипептидов. Две или более из аминокислотных последовательностей, каждая из которых может кодировать другой продукт, или может кодировать тот же самый продукт (например, если желательно повышенное продуцирование протеина или полипептида). Далее, для полиовируса сайт (сайты) протеолитического расщепления может быть сайтом 3С расщепления, сайтом 2А расщепления, или ими обоими. More than one nucleic acid sequence encoding an exogenous protein or polypeptide to be produced can be inserted into recombinant replication-competent viruses that result in the corresponding number of proteins or polypeptides. Two or more of the amino acid sequences, each of which can encode a different product, or can encode the same product (for example, if increased production of a protein or polypeptide is desired). Further, for a poliovirus, the proteolytic cleavage site (s) may be a
Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано на примере получения рекомбинантного полиовируса, любой вирус, в котором происходит протеолитическое расщепление протеина вирусного предшественника, может быть модифицирован с тем, чтобы он продуцировал рекомбинантный вирус, который экспрессирует экзогенный протеин и процессирует его соответствующим образом. Так, например, рекомбинантные пикорнавирусы (например, энтеровирусы, полиовирусы, FMDV, риновирусы, эковирусы, вирус гепатита А) и рекомбинантные флавивирусы (например, вирус желтой лихорадки) могут быть получены и использованы таким же способом, который описан для рекомбинантных полиовирусов. Although the present invention is illustrated by the example of the preparation of a recombinant poliovirus, any virus in which proteolytic cleavage of the viral precursor protein occurs can be modified so that it produces a recombinant virus that expresses the exogenous protein and processes it accordingly. Thus, for example, recombinant picornaviruses (e.g., enteroviruses, polioviruses, FMDV, rhinoviruses, ecoviruses, hepatitis A virus) and recombinant flaviviruses (e.g. yellow fever virus) can be obtained and used in the same manner as described for recombinant polioviruses.
Рассматриваемый способ получения репликационно-компетентного рекомбинантного вируса, который экспрессирует и протеолитически расщепляет экзогенный протеин, представляет собой следующее: Вирус, который в своем природном жизненном цикле (именуемый исходным вирусом) продуцирует протеиновый предшественник, который протеолитически расщепляется вирусной или клеточной протеазой (протеазами), модифицируют, используя известные методы генной инженерии (Sambrook. J. et. al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual /2d, ed/, Cold Spring Harbor Laboratory Precc (1989)) для встраивания, по крайней мере, двух типов последовательностей нуклеиновых кислот в вирусный геном: экзогенной последовательности нуклеиновых кислот (последовательности нуклеиновых кислот, полученной из источника, отличного от типа вируса, в который ее встраивают), кодирующей экзогенный протеин или полипептид, подлежащий экспрессии и процессингу рекомбинантным вирусом, и последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую искусственный сайт распознавания для вирусной и/или клеточной протеазы (протеаз), которая процессирует экспрессированный рекомбинантный протеин с выделением вирусных и экзогенных протеинов. Дополнительный тип последовательности нуклеиновых кислот, например, поли-глициновый фрагмент, может быть встроен рядом с экзогенной последовательностью нуклеиновых кислот для повышения структурной гибкости участка и потенциального повышения эффективности. The considered method for producing a replication-competent recombinant virus that expresses and proteolytically cleaves an exogenous protein is the following: A virus that produces a protein precursor in its natural life cycle (referred to as the original virus) that is proteolytically cleaved by a viral or cellular protease (s), modified using well-known genetic engineering methods (Sambrook. J. et. al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual / 2d, ed /, Cold Spring Harbor Laboratory Precc (1989)) for embedding, at extremely at least two types of nucleic acid sequences in the viral genome: an exogenous nucleic acid sequence (a nucleic acid sequence obtained from a source different from the type of virus into which it is inserted) encoding an exogenous protein or polypeptide to be expressed and processed by a recombinant virus, and a nucleic acid sequence encoding an artificial recognition site for viral and / or cellular protease (proteases), which processes expressed recombinant protein with the release of viral and exogenous proteins. An additional type of nucleic acid sequence, for example, a poly-glycine fragment, can be inserted adjacent to an exogenous nucleic acid sequence to increase the structural flexibility of the site and potentially increase efficiency.
Конструирование клона кДНК полиовирусного вектора, иллюстрирующее настоящее изобретение, описано в примере 1. Один или более из "фрагментов", каждый из которых включает экзогенные последовательности нуклеиновых кислот или последовательности, кодирующие экзогенный продукт (продукты), один или более из искусственных протеолитических сайтов распознавания и, необязательно, дополнительные последовательности нуклеиновых кислот, такие, как поли-глициновый фрагмент, могут быть встроены таким образом. Так, например, один "фрагмент", который включает последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую экзогенный протеиновый антиген, против которого нужно выработать иммунную реакцию, и искусственный сайт распознавания для протеолитического расщепления, можно встроить по 5' концу вирусного генома. В другом варианте, два или более таких "фрагмента" или один "фрагмент", которые включают последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие более одного протеина или полипептида, и соответствующее количество сайтов протеолитического расщепления (например, для достижения экспрессии и высвобождения двух или более различных протеиновых антигенов или двух копий одного протеинового агента), можно встроить в вирусный геном. Последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие протеины или полипептиды, которые необходимо экспрессировать, могут быть в тандеме "фрагментов" (то есть, без прерывающей последовательности) или могут быть разделены нуклеиновыми кислотами, которые не кодируют подлежащий экспрессии протеин или пептид. Один или более из "фрагментов" можно встраивать в некоторые или во все сайты вирусного генома. Полученный рекомбинантный полипротеиновый предшественник включает один или более из экзогенных протеинов или пептидов и один или более из сайтов протеолитического расщепления. Процессинг рекомбинантного полипротеинового предшественника приводит к высвобождению экзогенного продукта или продуктов. The construction of a cDNA clone of a poliovirus vector illustrating the present invention is described in Example 1. One or more of the “fragments”, each of which includes exogenous nucleic acid sequences or sequences encoding an exogenous product (s), one or more artificial proteolytic recognition sites, and optionally, additional nucleic acid sequences, such as a poly-glycine fragment, can be inserted in this way. For example, one “fragment” that includes a nucleic acid sequence encoding an exogenous protein antigen against which an immune response needs to be developed and an artificial recognition site for proteolytic cleavage can be inserted at the 5 ′ end of the viral genome. In another embodiment, two or more such “fragments” or one “fragment” that include nucleic acid sequences encoding more than one protein or polypeptide and an appropriate number of proteolytic cleavage sites (for example, to achieve expression and release of two or more different protein antigens or two copies of one protein agent), can be integrated into the viral genome. Nucleic acid sequences encoding the proteins or polypeptides to be expressed may be in tandem of "fragments" (that is, without a discontinuing sequence) or may be separated by nucleic acids that do not encode the protein or peptide to be expressed. One or more of the "fragments" can be embedded in some or all sites of the viral genome. The resulting recombinant polyprotein precursor comprises one or more of exogenous proteins or peptides and one or more of proteolytic cleavage sites. Processing a recombinant polyprotein precursor results in the release of an exogenous product or products.
Рекомбинантный вирус, такой, как описанный здесь рекомбинантный полиовирус, можно использовать для индуцирования иммунной реакции против антигена и индивидуума и, тем самым, обеспечить защиту против заражения или инфицирования экзогенным патогеном (бактериальным, вирусным, грибковым, паразитарным), где встречается антиген. Поэтому они полезны в качестве вакцин для создания защиты против таких патогенов. Как описано в примере 2, сконструирован рекомбинантный полиовирус, который включает нуклеотидные последовательности, кодирующие антигенные эпитопы белка Vp4 ротавируса. Как также указано в примере 2, был сконструирован рекомбинантный полиовирус, которых включает целиком кодирующий участок из субъединицы В токсина холеры. Рекомбинантные полиовирусы, которые включают последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие антигены вируса гриппа А или токсин coregulated pilus (tcp A) Vibrio choleral, также были получены. Фенотип этих рекомбинантов и исходного полиовируса представлен на фиг.3. Рекомбинантный полиовирус, содержащий полный кодирующий участок из субъединицы В токсина холеры, экспрессируют в HeLa клетках и определяют его экспрессию и процессинг. Полученные результаты показывают, что В субъединица экспрессируется и соответствующим образом процессируется в контексте рекомбинантного вируса (фиг.4А). Полученные результаты показывают также, что в рекомбинантных полиовирусах образуется более длинный, чем нормальный VP1, полипротеин, но происходит соответствующее протеолитическое расщепление, что приводит к образованию нормального комплемента полиовирусного протеина и свободной последовательности субъединицы В токсина холеры (фиг. 4В). Рекомбинантный полиовирус, содержащий антигенные эпитопы (21-104 аминокислоты), полученные из ротавирусного VP4 протеина, также были экспрессированы в HeLa клетках. Полосы 2-4 на фиг.4В содержат рекомбинантные полиовирусы, содержащие эти эпитопы. A recombinant virus, such as the recombinant poliovirus described herein, can be used to induce an immune response against an antigen and an individual, and thereby provide protection against infection or infection with an exogenous pathogen (bacterial, viral, fungal, parasitic) where the antigen is found. Therefore, they are useful as vaccines to provide protection against such pathogens. As described in Example 2, a recombinant poliovirus was constructed that includes nucleotide sequences encoding the antigenic epitopes of rotavirus Vp4 protein. As also indicated in Example 2, a recombinant poliovirus was constructed which includes the entire coding region from the cholera toxin subunit B. Recombinant polioviruses that include nucleic acid sequences encoding influenza A antigens or coregulated pilus (tcp A) Vibrio choleral toxin have also been obtained. The phenotype of these recombinants and the original poliovirus is shown in Fig.3. Recombinant poliovirus containing the complete coding region from the cholera toxin subunit B is expressed in HeLa cells and expression and processing are determined. The results show that the B subunit is expressed and accordingly processed in the context of the recombinant virus (figa). The obtained results also show that a longer proteolytic VP1 polyprotein is formed in recombinant polioviruses, but a corresponding proteolytic cleavage occurs, which leads to the formation of a normal complement of the poliovirus protein and the free sequence of the cholera toxin subunit B (Fig. 4B). Recombinant poliovirus containing antigenic epitopes (21-104 amino acids) derived from rotavirus VP4 protein were also expressed in HeLa cells. Lanes 2-4 in FIG. 4B contain recombinant polioviruses containing these epitopes.
В примере 3 описывается оценка иммуногенности рекомбинантных полиовирусов, полученных как здесь описано. Трансгенных мышей, которые экспрессируют рецептор полиовируса человека, инфицируют внутримышечно рекомбинантным полиовирусом, который экспрессирует полную субъединицу токсина В холеры (СТВ) и сконструирован на основе векторов Mahoney или Sabin. Контрольным мышам либо вводили мнимую инъекцию, либо их инфицировали рекомбинантным вирусом, который экспрессирует пилин Vibrio cholerae. Результаты Вестерн-блот анализа показывает (фиг.6), что мыши, иммунизованные СТВ рекомбинантным полиовирусом на основе Mohoney, отчетливо содержат IgG антитела, реакционно-способные с СТВ мономером и пентамером. У контрольных мышей, как и ожидалось, такие специфические антитела отсутствовали. Кроме того мыши, иммунизованные СТВ рекомбинантным полиовирусом на основе Sabin, не вырабатывают, в этом единственном случае, реакционно-способных СТВ-специфических антител. Причина этого не ясна, но это может быть связано с репликативными характеристиками рекомбинантных полиовирусов и может быть устранено за счет повышения дозы вакцины рекомбинантного вируса. Example 3 describes an assessment of the immunogenicity of recombinant polioviruses prepared as described herein. Transgenic mice that express the human poliovirus receptor are infected intramuscularly with a recombinant poliovirus that expresses the complete cholera toxin B subunit (CTB) and is based on the Mahoney or Sabin vectors. The control mice were either given an imaginary injection, or they were infected with a recombinant virus that expresses Vibrio cholerae pilin. The results of the Western blot analysis shows (Fig.6) that mice immunized with CTB recombinant Mohoney-based poliovirus clearly contain IgG antibodies that are reactive with PTS monomer and pentamer. In control mice, as expected, such specific antibodies were absent. In addition, mice immunized with PTS with Sabin-based recombinant poliovirus do not produce, in this single case, reactive PTS-specific antibodies. The reason for this is not clear, but it may be due to the replicative characteristics of recombinant polioviruses and can be eliminated by increasing the dose of the recombinant virus vaccine.
Рекомбинантный полиовирус, содержащий последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую другие антигены, против которых желательно выработать иммунную реакцию, можно получить способом, аналогичным описанному для протеинов субъединиц токсина В холеры и ротавируса VP4. Рекомбинантные полиовирусы особенно полезны без предотвращения заболеваний (или снижения серьезности, в которой они проявляются), что может потребовать создания иммунитета слизистой оболочки для предотвращения инфицирования. Так, например, рекомбинантные полиовирусы могут быть особенно полезны при создании защиты против инфицирования HIV, ротавирусами, RSV, вирусом гепатита А и вирусом гриппа, или для снижения серьезности заболевания. A recombinant poliovirus containing a nucleic acid sequence encoding other antigens against which it is desirable to develop an immune response can be obtained by a method similar to that described for the proteins of the toxin B subunit of cholera and rotavirus VP4. Recombinant polioviruses are especially useful without preventing disease (or reducing the severity in which they occur), which may require mucosal immunity to prevent infection. For example, recombinant polioviruses can be especially useful in creating protection against infection with HIV, rotaviruses, RSV, hepatitis A virus and influenza virus, or to reduce the severity of the disease.
Поверхность слизистой оболочки в человеческом организме составляет более 400 м2 и представляет огромную поверхность контакта иммунной системы с окружающей средой. Полное число лимфоидных клеток, связанных с поверхностями слизистой оболочки, превышает все остальные лимфоидные клетки, взятые вместе, и эти клетки ответственны за синтез, по крайней мере, 60% от всего количества вырабатываемого в течение дня иммуноглобулина (Childers, N.K. et al., Annu, Rev. Microbiol 43:503-536 (1989)). Наличие специфических IgA антител в таких секретах, как слезы, слюна и молоко, в отсутствие локального экспонирования антигену, привело к созданию концепции общей иммунной системы слизистой оболочки. Потомство иммунных клеток, сенсибилизированных в лимфоретикулярных тканях, связанных с кишечником (GAL T), по-видимому, мигрирует к слизистой поверхности, расположенной на расстоянии, и защищает ее. Несмотря на степень и важность иммунной системы слизистой оболочки, относительно мало известно о детерминантах клеточного и гуморального иммунитета на поверхности слизистой оболочки. Экспериментальная оценка этих сведений ограничена в результате относительно малодоступности соответствующих лимфоцитов, а также трудностями поставки хорошо охарактеризованных антигенов в репродуцируемые мишеневые сайты. Рекомбинантные полиовирусы должны помочь поставлять хорошо охарактеризованные антигены репродуцируемым образом и могут снять некоторые из этих экспериментальных препятствий. Ряд вирусных и бактериальных заболеваний значительной важности нельзя предотвратить вакцинацией в настоящее время. Они включают диарреальные заболевания, вызванные ротавирусами, респираторные заболевания, возникающие за счет RSV инфекции, и бактериальные гастроэнтериты, вызванные V. cholerae или энтеротоксигенными Е. coli. Иммунитет слизистой оболочки создается после природной инфекции этими патогенами, что придает значительную или полную сопротивляемость и устойчивость к повторной инфекции. Рекомбинантные полиовирусы настоящего изобретения можно использовать для того, чтобы поставлять соответствующие защитные антигены в иммунную систему слизистой оболочки и, тем самым, обеспечить новую стратегию в области иммунизации.The surface of the mucous membrane in the human body is more than 400 m 2 and represents a huge contact surface of the immune system with the environment. The total number of lymphoid cells associated with the surfaces of the mucous membrane exceeds all other lymphoid cells taken together, and these cells are responsible for the synthesis of at least 60% of the total amount of immunoglobulin produced during the day (Childers, NK et al., Annu , Rev. Microbiol 43: 503-536 (1989)). The presence of specific IgA antibodies in secrets such as tears, saliva and milk, in the absence of local exposure to the antigen, led to the creation of the concept of a common immune system of the mucous membrane. The offspring of immune cells sensitized in intestinal lymphoreticular tissues (GAL T) appears to migrate to the mucous surface at a distance and protects it. Despite the degree and importance of the immune system of the mucous membrane, relatively little is known about the determinants of cellular and humoral immunity on the surface of the mucous membrane. The experimental evaluation of this information is limited as a result of the relatively inaccessibility of the corresponding lymphocytes, as well as the difficulties in delivering well-characterized antigens to reproducible target sites. Recombinant polioviruses should help deliver well-characterized antigens in a reproducible manner and can remove some of these experimental barriers. A number of viral and bacterial diseases of significant importance cannot be prevented by vaccination at present. These include diarrheal diseases caused by rotaviruses, respiratory diseases resulting from RSV infection, and bacterial gastroenteritis caused by V. cholerae or enterotoxigenic E. coli. Mucosal immunity is created after a natural infection by these pathogens, which gives significant or complete resistance and resistance to reinfection. The recombinant polioviruses of the present invention can be used to deliver appropriate protective antigens to the mucosal immune system and thereby provide a new immunization strategy.
Полиовирусные вакцины испoльзовались интенсивно и оказались очень безопасными и эффективными. Биологически активные, молекулярные клоны используемых полиовирусов включают полиовирус типа I (Mohoney штамм) (Racainello, V. et al. , Proc. Natl. Acad. Sсi. U.S.A. 78: 4887-4891(1981)) и вакцинные штаммы полиовирусов Sabin типов 1, 2 и 3 (Omata, T. et al. Gene 33:1-10 (1984); Toyoda. H. et al. J. Mol. Bio. 174:561-585(1984)). Производные полиовирусов также можно получить, которые, по-видимому, менее склонны превращаться в вирулентную форму, или их можно сделать авирулентными из вирулентной формы за счет сайт-направленного мутагенеза за счет вставок, делеций и/или модификаций нуклеотидных последовательностей. Poliovirus vaccines have been used intensively and have proven to be very safe and effective. Biologically active, molecular clones of the polioviruses used include Type I poliovirus (Mohoney strain) (Racainello, V. et al., Proc. Natl. Acad. Ssi. USA 78: 4887-4891 (1981)) and
Рекомбинантные полиовирусные вакцины могут с успехом заменять существующие в настоящее время полиовирусные вакцины для орального приема, что требует приготовления смеси трех различных ослабленных штаммов (PV1, PV2 и PV3), каждый из которых имеет изменяющиеся уровни антигенной потенциальной способности, и существует некоторый риск реверсии в дикого типа патогенную форму. PV1 считают и самой безопасной и наиболее антигенной компонентой, тогда как PV3, как известно, страдает достаточно высокой частотой реверсии в патогенный тип. Энтеровирусы: полиовирусы, вирусы Коксаки, эковирусы и новейшие энтеровирусы Мельника, в Virology (2d ed), D.N. Fields, D.M. Knipe et al. (ed) Raven Press Ltd. NY 1990, рр. 549-604: Nkowane, B.M. et al., Vaccine-Associated-Paralytic Poliomyelitis Unаted States: 1973-1984 J. AMA 257: 1335-1340 (1987); Мельник, Популяционная генетика в применении к полиовирусным вакцинам, Am. J. Pub. Health 52:472-483 (1962). Рекомбинантные полиовирусы на основе PV1, в которые встроены компоненты PV2 и PV3, могут оказаться более безопасными вакцинами, нежели существующие в настоящее время. Кроме того, с рекомбинантными полиовирусами на основе PV1 может оказаться возможным достичь эффективного иммунитета против всех полиовирусных штаммов за счет достижения максимального ослабления, антигенно потенциальных рекомбинантных вирусов, содержащих антигенные детерминанты из всех трех полиовирусных серотипов. Recombinant poliovirus vaccines can successfully replace current poliovirus vaccines for oral administration, which requires the preparation of a mixture of three different attenuated strains (PV1, PV2 and PV3), each of which has varying levels of antigenic potential, and there is some risk of reversal in the wild type of pathogenic form. PV1 is considered both the safest and most antigenic component, while PV3, as you know, suffers from a fairly high frequency of reversal to the pathogenic type. Enteroviruses: polioviruses, Coxsackie viruses, ecoviruses and the latest Melnik enteroviruses, in Virology (2d ed), D.N. Fields, D.M. Knipe et al. (ed) Raven Press Ltd. NY 1990, pp. 549-604: Nkowane, B.M. et al., Vaccine-Associated-Paralytic Poliomyelitis United States: 1973-1984 J. AMA 257: 1335-1340 (1987); Miller, Population genetics as applied to poliovirus vaccines, Am. J. Pub. Health 52: 472-483 (1962). Recombinant PV1-based polioviruses that incorporate the components PV2 and PV3 may be safer vaccines than current ones. In addition, with PV1-based recombinant polioviruses, it may be possible to achieve effective immunity against all poliovirus strains by maximizing the attenuation of antigenically potential recombinant viruses containing antigenic determinants from all three poliovirus serotypes.
Особенные преимущества в использовании рекомбинантных полиовирусов в качестве вакцин состоят в том, что они генетически стабильны и репродуцируемо несут встроенную информацию по мере того, как полиовирусный геном распространяется от клетки к клетке при репликации. В результате, иммунизация должна быть эффективной при ограниченном количестве доз рекомбинантного полиовируса. Кроме того, так как вводимые антигены экспрессируются внутри инфицированных клеток, стимулируется как клеточный, так и гуморальный иммунитет. Хотя экзогенные последовательности нуклеиновых кислот несут рекомбинантные полиовирусы и экспрессируются во время цикла репликации, экзогенные протеины не включены в частицы зрелого вируса. Таким образом, структура и вириона и хозяев рекомбинантных полиовирусов не изменяется под действием экзогенных протеинов. Целый ряд важных переменных ограничивает эффективность доступных вакцин, особенно если их используют в развивающихся странах. Хотя некоторые из этих причин носят практический или экономический характер, другие имеют биологическую основу. Иммунизация противокоревыми вакцинами является хорошим примером биологического барьера, который настоящее изобретение может помочь преодолеть. Корь является причиной гибели 2 миллионов детей ежегодно в развивающихся странах. Bloom., B.R., Nature 342:115-120 (1989). Хотя существуют эффективные вакцины для предотвращения коревой вирусной инфекции, наличие антител, полученных от матери, которые нейтрализуют вакцину, существенно снижает ее эффективность у маленьких детей. Murphy, B.R. and R.M. Chanоck, in: Virology (2d ed.), B.N. Fields et al. (ed), Raven Press, NY pp. 469-502 (1990); Preblud, S.R. and S.L. Katz, Vaccine, S.A, Plotkin and E.A. Mortimer, W.B. Saunders Publishing, Philadelphia (1988). Particular advantages in using recombinant polioviruses as vaccines are that they are genetically stable and reproducibly carry embedded information as the poliovirus genome spreads from cell to cell upon replication. As a result, immunization should be effective with a limited number of doses of recombinant poliovirus. In addition, since the introduced antigens are expressed inside the infected cells, both cellular and humoral immunity are stimulated. Although exogenous nucleic acid sequences carry recombinant polioviruses and are expressed during the replication cycle, exogenous proteins are not included in the particles of the mature virus. Thus, the structure of both virion and hosts of recombinant polioviruses does not change under the influence of exogenous proteins. A number of important variables limit the effectiveness of available vaccines, especially if they are used in developing countries. Although some of these causes are practical or economic in nature, others have a biological basis. Immunization with measles vaccines is a good example of a biological barrier that the present invention can help overcome. Measles causes the deaths of 2 million children annually in developing countries. Bloom., B. R., Nature 342: 115-120 (1989). Although effective vaccines exist to prevent measles virus infection, the presence of antibodies from the mother that neutralize the vaccine significantly reduces its effectiveness in young children. Murphy, B.R. and R.M. Chanock, in: Virology (2d ed.), B.N. Fields et al. (ed), Raven Press, NY pp. 469-502 (1990); Preblud, S.R. and S.L. Katz, Vaccine, S.A., Plotkin and E.A. Mortimer, W.B. Saunders Publishing, Philadelphia (1988).
В развивающихся странах эпидемиология коревой инфекции такова, что множество детей уже заболели, прежде чем они были эффективно вакцинированы. Рекомбинантные полиовирусы, несущие антигены, полученные из вируса кори, могут помочь преодолеть этот барьер. Полиовирусные вакцины вводят вскоре после рождения, и их эффективность заметно не зависит от присутствия полученных от матери антител. Полио-коревой рекомбинантный вирус будет экспрессировать коревые антигены в инфицированных клетках, обеспечивая создание иммунной реакции. Однако, из-за того, что антигены кори не входят в частицы рекомбинантного вируса, рекомбинация вакционного вектора не должна происходить. In developing countries, the epidemiology of measles is such that many children are already sick before they are effectively vaccinated. Recombinant polioviruses carrying antigens derived from measles virus can help overcome this barrier. Poliovirus vaccines are administered shortly after birth, and their effectiveness is not significantly affected by the presence of antibodies received from the mother. The polio-measles recombinant virus will express measles antigens in infected cells, providing an immune response. However, due to the fact that measles antigens do not enter the particles of the recombinant virus, recombination of the vaccine vector should not occur.
Существуют дополнительные области, в которых вакцины настоящего изобретения должны быть полезны. Так, например, как установлено, диарретические заболевания вызывают от 5 до 10 миллионов смертей ежегодно. Институт медицины, Разработки новых вакцин: Establishing Properties, National Academy Press, Washington, D.D. (1985). Ротавирусы являются одним из наиболее важных этиологических агентов тяжелых случаев диарреи у меленьких детей, и считают, что они вызывают приблизительно миллион смертей ежегодно в этой части населения. Kapikian, A. Z. and R.M. Chanock, Jn: Virology (3d ed.), B.N. Field et al. (Ed), Raven Press, NY, pp. 1352-1404 (1990). Хотя был достигнут существенный прогресс в определении иммунной реакции у хозяев на ротавирусную инфекцию, попытки вакцинации были ограничены генетической сложностью вируса и ограниченной эффективностью доступных ослабленных вакцин. Аналогично, было описано, что антигены V, cholerae являются, по-видимому, мишенями защитной иммунной реакции. Однако возможные вакцины против холеры были ограничены либо нежелательными побочными эффектами, либо неадекватной иммуногенностью. Рекомбинантные полиовирусы, несущие иммуногенные, но непатогенные, защитные детерминанты из ротавирусов и V. cholerae, могут рассматриваться как возможные вакцины. There are additional areas in which the vaccines of the present invention should be useful. So, for example, it has been established that diarrhetic diseases cause 5 to 10 million deaths annually. Institute of Medicine, New Vaccine Development: Establishing Properties, National Academy Press, Washington, D.D. (1985). Rotaviruses are one of the most important etiological agents for severe cases of diarrhea in small children, and they are believed to cause approximately one million deaths annually in this part of the population. Kapikian, A. Z. and R.M. Chanock, Jn: Virology (3d ed.), B.N. Field et al. (Ed), Raven Press, NY, pp. 1352-1404 (1990). Although significant progress has been made in determining the host's immune response to rotavirus infection, vaccination attempts have been limited by the genetic complexity of the virus and the limited effectiveness of the available attenuated vaccines. Similarly, it has been described that the antigens of V, cholerae are apparently targets of a protective immune response. However, possible cholera vaccines were limited by either undesirable side effects or inadequate immunogenicity. Recombinant polioviruses carrying immunogenic, but non-pathogenic, protective determinants from rotaviruses and V. cholerae can be considered as possible vaccines.
Респираторные заболевания, вызываемые инфекционными антигенами, приводят оценочно к 10 миллионам смертей ежегодно, причем RSV является основным вирусным патогеном. Mclntosh, K. and R.M. Chanock: In: Virology (2d ed), B.N. Field et al. (Ed), Raven Press, N.Y. pp. 1045-1074 (1990). Попытки cоздать RSV вакцину оказались безуспешными до настоящего времени, но был достигнут значительный прогресс в идентификации защитных антигенов. Для того чтобы RSV вакцины были эффективны, они должны создавать иммунитет в слизистой оболочке и их нужно вводить вскоре после рождения, и при этом они должны нейтрализовать действие полученных от матери антител. Рекомбинантные RSV - полиовирусы могут потенциально удовлетворять всем этим требованиям. Respiratory diseases caused by infectious antigens result in an estimated 10 million deaths per year, with RSV being the main viral pathogen. Mclntosh, K. and R.M. Chanock: In: Virology (2d ed), B.N. Field et al. (Ed), Raven Press, N.Y. pp. 1045-1074 (1990). Attempts to create an RSV vaccine have been unsuccessful to date, but significant progress has been made in identifying protective antigens. In order for RSV vaccines to be effective, they must create immunity in the mucous membrane and must be administered shortly after birth, and in doing so they must neutralize the effect of the antibodies received from the mother. Recombinant RSV polioviruses can potentially meet all of these requirements.
Предотвращение заболеваний, вызванных вирусом гепатита В, также является целью создания вакцин настоящего изобретения. The prevention of hepatitis B virus diseases is also an object of the vaccines of the present invention.
Вирус гепатита В принадлежит к семейству вирусов, называемых Hepadnaviridae. Этот вирус содержит небольшой циклический фрагмент ДНК, который является частично однонитевым. Инфекционный вирион содержит также ДНК полимеразу, которая делает ДНК геном полностью двунитевым. Цикл репликации вируса гепатита В (НВV) включает образование промежуточной РНК. Hepatitis B virus belongs to a family of viruses called Hepadnaviridae. This virus contains a small cyclic DNA fragment, which is partially single-stranded. Infectious virion also contains DNA polymerase, which makes the DNA genome completely double-stranded. The hepatitis B virus (HBV) replication cycle involves the formation of intermediate RNA.
Вирус гепатита В широко распространен по всему миру. Именно люди, по-видимому, являются основными хранителями вируса, хотя поверхностный антиген вируса был обнаружен у некоторых видов приматов. По существующим оценкам в США встречаются 22 случая гепатита на 100000 населения, но считают, что эта оценка должна быть увеличена раз в 10. Из этих случаев примерно 45% относится к гепатиту В. Таким образом, можно считать, что около 1-1,25 миллионов человека в США являются хронически инфицированными гепатитом В. Hepatitis B virus is widespread worldwide. It is people, apparently, who are the main custodians of the virus, although the surface antigen of the virus has been found in some species of primates. According to existing estimates, in the USA there are 22 cases of hepatitis per 100,000 population, but they believe that this estimate should be increased by a factor of 10. Of these cases, approximately 45% refers to hepatitis B. Thus, we can assume that about 1-1.25 million people in the United States are chronically infected with hepatitis B.
Наиболее эффективным способом передачи вируса гепатита В является парентеральная передача. Вирус был обнаружен и в других выделениях организма инфицированных, но остальные типы передачи вируса до сих пор точно не установлены. The most effective way to transmit hepatitis B virus is through parenteral transmission. The virus was also found in other secretions of the infected body, but the rest of the types of transmission of the virus have not yet been accurately established.
НВV также принимает участие в развитии первичной гепатоклеточной карциномы у хронически инфицированных вирусом. Это заболевание наиболее часто встречается в Африке, Китае, Южной Азии, на Аляске и на побережье Гренландии. Гепатоклеточная карцинома часто соответствует общему географическому распространению НВV инфекции. HBV is also involved in the development of primary hepatocellular carcinoma in chronically infected viruses. This disease is most commonly found in Africa, China, South Asia, Alaska and the coast of Greenland. Hepatocellular carcinoma often corresponds to the general geographical distribution of HBV infection.
Предотвращение заболевания, вызванного Bordetella pertussis, является следующей целью изобретения. Эта бактерия является причиной коклюша или непрекращающегося кашля, тяжелого и потенциально смертельного инфекционного заболевания респираторного тракта. Коклюшевые вакцины, используемые в настоящее время, содержат химически инактивированные целые клетки В. pertussis. Неклеточные коклюшевые вакцины были разработаны, и они основаны на материале, полученном химическим путем и физическими методами, выделенном из В. pertussis культур. Prevention of a disease caused by Bordetella pertussis is a further object of the invention. This bacterium causes pertussis or persistent cough, a severe and potentially fatal respiratory tract infection. The currently used pertussis vaccines contain chemically inactivated whole B. pertussis cells. Non-cellular pertussis vaccines have been developed and are based on material obtained chemically and physically from B. pertussis cultures.
Кроме того, были описаны вакцины, которые получены за счет очистки отдельных специфических коклюшевых антигенов, которые затем комбинируют для получения вакцин (опубликованная Европейская патентная заявка 484621). Один из антигенов, включаемых в такую вакцину, является внешним мембранным протеином длиной в 69 кД (Shahin, R.D. et al., Abstracts of the 89th Annual Meeting of the American for Microbiology, р.51 (1989). Этот антиген можно получить в соответствии со способом настоящего изобретения.In addition, vaccines have been described that are obtained by purifying individual specific pertussis antigens, which are then combined to produce vaccines (published European patent application 484621). One of the antigens included in such a vaccine is a 69 kD external membrane protein (Shahin, RD et al., Abstracts of the 89 th Annual Meeting of the American for Microbiology, p. 51 (1989). This antigen can be obtained from in accordance with the method of the present invention.
Предотвращение и лечение заболеваний, вызванных вирусами Неrреs (Herрet cviridae), является еще одной целью настоящего изобретения. Вирусы Герпес являются крупными ДНК вирусами, которые создают латентную инфекцию, которая может существовать в течение всей жизни хозяина. После скрытого периода вирус может реактивироваться под действием таких стимулов, как иммуносупрессия или иррадиация. The prevention and treatment of diseases caused by Herres viruses (Herres cviridae) is another objective of the present invention. Herpes viruses are large DNA viruses that create a latent infection that can exist throughout the life of the host. After a latent period, the virus can be reactivated by stimuli such as immunosuppression or irradiation.
Вирус Неrреs Simplex типа 1 является причиной таких поражений в области рта, как пузырьковый лишай. Неrреs Simplex типа 2 является причиной герпеса гениталий, который может в дальнейшем осложниться карциномой шейки матки. Эти вирусы Неrреs широко распространены среди населения, и в настоящее время не существует зарегистрированной вакцины против этих вирусов.
Разрабатываемые в настоящее время вакцины против вирусов Неrреs используют такие гликопротеины, которые являются вирусными протеинами, существенными для проникновения вируса в клетки. Особый интерес представляют гликопротеины, обозначаемые gD Herреs Simplex типов 1 и 2. ДНК последовательности генов, кодирующих gD-1 и gD-2, представлены в патентах США 4818694 и 4891315. Любой из этих гликопротеинов можно получить в соответствии с настоящим изобретением. Представляют также интерес гликопротеины, обозначаемые gB Herpes Simplex типов 1 и 2. ДНК последовательности генов, кодирующих gB-1 и gB-2, представлены Stuve L.L. et al. J. Virology 61:326-335 (1987) и Вzik, D.J. et al., Virology 155:322-333 (1986). Любой из этих гликопротеинов можно получить в соответствии с настоящим изобретением. The vaccines against Hepres viruses currently under development use such glycoproteins, which are viral proteins essential for the penetration of the virus into cells. Of particular interest are glycoproteins designated gD Herres Simplex types 1 and 2. DNA sequences of genes encoding gD-1 and gD-2 are presented in US Pat. Nos. 4,818,694 and 4,891,315. Any of these glycoproteins can be prepared in accordance with the present invention. Of interest are also glycoproteins designated gB Herpes Simplex types 1 and 2. DNA sequences of genes encoding gB-1 and gB-2 are represented by Stuve L.L. et al. J. Virology 61: 326-335 (1987) and Bzik, D.J. et al., Virology 155: 322-333 (1986). Any of these glycoproteins can be obtained in accordance with the present invention.
Заболевания, вызываемые ротавирусом, являются следующей целью настоящего изобретения. В настоящее время ротавирусы рассматриваются WHO как основная причина детских гастроэнтеритов, и борьбе с этим заболеванием отдается высокий приоритет за счет получения подходящих вакцин (Bull W.H.O., 61:251-254(1983)). Rotavirus diseases are a further object of the present invention. Currently, rotaviruses are considered by WHO as the main cause of childhood gastroenteritis, and the fight against this disease is given high priority by obtaining suitable vaccines (Bull W.H.O., 61: 251-254 (1983)).
Ротавирусный геном состоит из 11 сегментов двунитевой РНК. Эти гены кодируют продуцирование, по крайней мере, 6 структурных протеинов вируса, которые находятся внутри двойной оболочки полных вирусных частиц. Три из этих протеинов являются гликопротеинами внешней оболочки. The rotavirus genome consists of 11 double-stranded RNA segments. These genes encode the production of at least 6 structural proteins of the virus that are located inside the double envelope of complete viral particles. Three of these proteins are the outer shell glycoproteins.
Необходимым приближением в разработке такой вакцины является создание с помощью рекомбинантной ДНК технологии нескольких из этих гликопроетинов внешней оболочки ротавирусов. Один из этих гликопротеинов обозначен VP7. ДНК последовательность гена, кодирующего VP7, представлена Both G.W. et al., Proc. , Natl. Acad. Sci U.S.A. 80:3091-3096 (1983). Этот гликопротеин можно получить по способу настоящего изобретения. A necessary approximation in the development of such a vaccine is the creation using recombinant DNA technology of several of these glycoproetins of the outer shell of rotaviruses. One of these glycoproteins is designated VP7. The DNA sequence of the gene encoding VP7 represented by Both G.W. et al., Proc. , Natl. Acad Sci U.S.A. 80: 3091-3096 (1983). This glycoprotein can be obtained by the method of the present invention.
Любая ДНК последовательность, которая кодирует пептид или протеин экзогенного организма, которая при экспрессии продуцирует защитный иммунитет против такого организма, или против состояний или недомоганий, вызванных этим антигеном, может рассматриваться как экзогенные нуклеиновые кислоты для целей настоящего изобретения. Последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие один или более из экзогенных полипептидов (например, антигены или эпитопы), можно включить в вакцины настоящего изобретения. Если более чем один экзогенный антиген или эпитоп кодируется экзогенными последовательностями нуклеиновых кислот, они могут быть антигенами или эпитопами отдельного патогена или антигенов, или эпитопов из более чем одного (различных) патогенов. В предпочтительном варианте такой организм является патогенным микроорганизмом. Так, например, такой экзогенный эпитоп может быть найден на бактериях, паразитах, вирусах или грибках, которые являются агентами, вызывающими заболевания или недомогания. Кроме того, можно использовать эпитопы аллергенов, клетки спермы и раковые клетки. Такие бактерии, паразиты, вирусы или грибки включают, но не ограничиваются теми, которые перечислены далее. Any DNA sequence that encodes a peptide or protein of an exogenous organism that, when expressed, produces protective immunity against such an organism, or against conditions or ailments caused by this antigen, can be considered as exogenous nucleic acids for the purposes of the present invention. Nucleic acid sequences encoding one or more of exogenous polypeptides (e.g., antigens or epitopes) can be included in the vaccines of the present invention. If more than one exogenous antigen or epitope is encoded by exogenous nucleic acid sequences, they can be antigens or epitopes of a single pathogen or antigens, or epitopes from more than one (different) pathogens. In a preferred embodiment, such an organism is a pathogenic microorganism. So, for example, such an exogenous epitope can be found on bacteria, parasites, viruses or fungi that are agents that cause diseases or ailments. In addition, allergen epitopes, sperm cells, and cancer cells can be used. Such bacteria, parasites, viruses or fungi include, but are not limited to those listed below.
Репликационные-компетентные рекомбинантные вирусы пригодны в качестве вакцин против широкого круга патогенов. Так, например, можно получить ДНК или РНК из любого из перечисленных далее организмов и использовать для получения рекомбинантных вирусов (см. табл. 1а). Replication-competent recombinant viruses are suitable as vaccines against a wide range of pathogens. So, for example, you can get DNA or RNA from any of the organisms listed below and use to produce recombinant viruses (see table. 1a).
Потенциально пригодные антигены для композиций вакцин можно определить с помощью различных критериев, например, по участию антигенов в нейтрализации инфекционной способности патогенов (Norrby, E., 1985, Summary In: Vaccines 85, Larnet R.A,, R.M. Chanock and F. Brown /ed/), Cold spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor NY, pp.388-389), по типу или группе специфичности, по распознаванию антисыворотки или иммунных клеток пациента, и/или при демонстрации защитных свойств антисыворотки или иммунных клеток, специфичных для антигена. Кроме того, закодированные эпитопы должны, предпочтительно, демонстрировать очень мало (или вовсе не демонстрировать) антигенных вариаций во время или среди различных изоляторов одного и того же патогена. Potentially suitable antigens for vaccine compositions can be determined using various criteria, for example, by the participation of antigens in neutralizing the infectious ability of pathogens (Norrby, E., 1985, Summary In: Vaccines 85, Larnet RA ,, RM Chanock and F. Brown / ed / ), Cold spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor NY, pp.388-389), by type or group of specificity, by recognizing a patient's antiserum or immune cells, and / or by demonstrating the protective properties of antigen or antigen-specific immune cells. In addition, encoded epitopes should preferably exhibit very little (or not at all) antigenic variation during or among different isolators of the same pathogen.
Пептиды или протеины, которые, как известно, содержат антигенные детерминанты, можно включать в рекомбинантные вирусы. Если известны специфические антигены, следует провести идентификацию и охарактеризовать их иммунореакционноспособные последовательности. Одним из способов осуществления этой задачи является использование моноклональных антител, вырабатываемых на поверхности других молекул патогена. Пептидные последовательности, которые могут распознаваться антителами, являются определенными эпитопами. В другом варианте, небольшие конъюгаты небольших синтетических пептидов с молекулами носителя можно тестировать на создание моноклональных антител, которые связываются с сайтами, соответствующими пептиду, на инактной молекуле (см., например, Wilson et al. , Cell 37:767(1984)). Другие способы, известные специалистам, которые можно использовать для идентификации и характеризации антигенных детерминант, также входят в объем изобретения. Peptides or proteins that are known to contain antigenic determinants can be incorporated into recombinant viruses. If specific antigens are known, identification should be made and their immunoreactive sequences should be characterized. One way to accomplish this task is to use monoclonal antibodies produced on the surface of other pathogen molecules. Peptide sequences that can be recognized by antibodies are specific epitopes. Alternatively, small conjugates of small synthetic peptides with carrier molecules can be tested for the creation of monoclonal antibodies that bind to sites corresponding to the peptide on an inactive molecule (see, for example, Wilson et al., Cell 37: 767 (1984)). Other methods known to those skilled in the art that can be used to identify and characterize antigenic determinants are also within the scope of the invention.
Экзогенные протеины в композициях вакцин настоящего изобретения также могут содержать эпитоп экзогенного организма. Если экзогенный полипептид экспрессируют в организм позвоночного хозяина, он вызывает иммунную реакцию, которая защищает против состояний или недомоганий, вызываемых антигеном, содержащим этот эпитоп. Так, например, в этом варианте изобретения, могут быть использованы экзогенные протеины, которые кодируют эпитоп (эпитопы) или протеин (протеины) яда змеи, яда пчелы, гормон, сперму (для контрацепции), вызывающий аллергию антиген или любой другой антиген, против которого желательно вызвать иммунную реакцию. В другом варианте опухолево-специфический антиген можно экспрессировать как рекомбинантный экзогенный протеин, для индуцирования защитной иммунной реакции против рака. The exogenous proteins in the vaccine compositions of the present invention may also contain an epitope of an exogenous organism. If an exogenous polypeptide is expressed in a vertebrate host, it induces an immune response that protects against conditions or ailments caused by an antigen containing this epitope. For example, in this embodiment of the invention, exogenous proteins that encode the epitope (s) or protein (s) of snake venom, bee venom, hormone, sperm (for contraception), an allergy-causing antigen or any other antigen against which It is desirable to induce an immune response. In another embodiment, a tumor-specific antigen can be expressed as a recombinant exogenous protein to induce a protective immune response against cancer.
Генную последовательность, кодирующую экзогенный протеин, который нужно экспрессировать за счет рекомбинантного вируса по способу настоящего изобретения, можно выделить способами, известными специалистам (но ими не ограниченными), для очистки от геномной ДНК микроорганизма, за счет кДНК синтеза из РНК микроорганизма, за счет способов рекомбинантной ДНК (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 1982, Cold, Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor. NY.) или химическим синтезом. The gene sequence encoding an exogenous protein that needs to be expressed due to the recombinant virus according to the method of the present invention can be isolated by methods known to specialists (but not limited to) for purification of the genomic DNA of the microorganism, due to cDNA synthesis from the microorganism RNA, due to the methods recombinant DNA (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 1982, Cold, Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor. NY.) or chemical synthesis.
Если рекомбинантные вирусы настоящего изобретения используют в качестве вакцин, их вводят пациентам известными способами. Обычно их вводят так же, как (доступные в настоящее время) вакцины и/или способами, которые имитируют способы инфицирования патогенами, представляющими интерес. Так, например, вакцины рекомбинантного полиовируса можно вводить орально, а другие, например, рекомбинантные вакцины кори или флавивируса можно вводить подкожно. Их можно вводить в композициях вакцин, содержащих в дополнение к репликационно-компетентному рекомбинантному вирусу, физиологически приемлемый носитель. Композиция может также включать иммуностимулирующий агент или адъювант, вкусовой агент или стабилизатор. If the recombinant viruses of the present invention are used as vaccines, they are administered to patients by known methods. They are usually administered in the same way as (currently available) vaccines and / or by methods that mimic the methods of infection by pathogens of interest. So, for example, recombinant poliovirus vaccines can be administered orally, and others, for example, recombinant measles or flavivirus vaccines, can be administered subcutaneously. They can be administered in vaccine compositions containing, in addition to the replication-competent recombinant virus, a physiologically acceptable carrier. The composition may also include an immunostimulating agent or adjuvant, a flavoring agent or a stabilizer.
Рекомбинантные вирусы настоящего изобретения, особенно рекомбинантные полиовирусы, можно также использовать как систему для получения экзогенного полипротеина в клетках хозяина, например, млекопитающего, особенно человека, или в клетках других типов (например, клетках млекопитающих, модифицированных так, чтобы они содержали рецептор полиовируса). Экзогенный протеин выделяют затем из клеток, в которых он продуцируется, используя известные способы. The recombinant viruses of the present invention, especially recombinant polioviruses, can also be used as a system for producing exogenous polyprotein in host cells, for example, a mammal, especially a human, or in other types of cells (for example, mammalian cells modified to contain a poliovirus receptor). The exogenous protein is then isolated from the cells in which it is produced using known methods.
В любом из применений (например, при иммунизации или получении тканевой культуры) экзогенная последовательность нуклеиновых кислот, которую встраивают в вирус, может быть получена из природного источника, из источника, полученного с помощью методов генной инженерии, или синтезирована химически. Экзогенная последовательность нуклеиновых кислот, вводимая в вирус, может кодировать полный антиген, против которого желательно выработать иммунную реакцию, или эпитопы антигена или его части. In any application (for example, immunization or tissue culture), the exogenous nucleic acid sequence that is inserted into the virus can be obtained from a natural source, from a source obtained using genetic engineering methods, or chemically synthesized. An exogenous nucleic acid sequence introduced into a virus can encode a complete antigen against which it is desirable to develop an immune response, or epitopes of an antigen or part thereof.
Размеры последовательности нуклеиновых кислот, которую можно встроить в вирусный геном, по-видимому, не ограничены. Максимальный размер экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот можно определить, например, оценив их влияние на репликацию вируса, как здесь указано. Экзогенные последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие, по крайней мере, 150 дополнительных аминокислот (то есть, 450 нуклеотидов), были встроены в полиовирусный геном без заметного изменения эффективности репликации вируса. Ожидается, что встроенные последовательности представляют в иммунной системе хозяина антигенные структуры, определяемые как первичной последовательностью, так и конформацией структуры. The size of the nucleic acid sequence that can be inserted into the viral genome is apparently not limited. The maximum size of exogenous nucleic acid sequences can be determined, for example, by evaluating their effect on virus replication, as indicated here. Exogenous nucleic acid sequences encoding at least 150 additional amino acids (i.e., 450 nucleotides) were inserted into the poliovirus genome without a noticeable change in virus replication efficiency. The inserted sequences are expected to present antigenic structures in the host immune system, determined by both the primary sequence and the conformation of the structure.
В качестве исходного вируса можно также использовать растительный вирус, в который описанным способом встраивают экзогенные последовательности нуклеиновых кислот. Так, например, растительный вирус с ДНК геномом (например, вирусом мозаики цветной капусты) или растительный вирус с РНК геномом (например, вирусом табачной мозаики, вирусом желтой мозаики турнепса) могут быть использованы. Их можно модифицировать, встраивая экзогенную последовательность (или последовательности) нуклеиновых кислот, которая кодирует экзогенный полипептид (например, токсин против насекомых или заболеваний), который нужно встроить в растение. Полученный репликационно-компетентный рекомбинантный растительный вирус вводят в растения (например, в семена или в растения на другой стадии развития), где экзогенный полипептид продуцируется. Так, например, экзогенную последовательность нуклеиновых кислот, кодирующую токсин, например, токсин скорпиона или паука, можно встроить таким образом, чтобы они экспрессировались в растениях, которые оказываются защищены от насекомых, которые ими питаются. Кроме того, растения, в которых экспрессируются экзогенные последовательности нуклеиновых кислот, можно вводить орально как источник закодированного протеина или полипептида. A plant virus can also be used as a source virus, into which exogenous nucleic acid sequences are inserted in the described manner. So, for example, a plant virus with a DNA genome (for example, cauliflower mosaic virus) or a plant virus with an RNA genome (for example, tobacco mosaic virus, turnip yellow mosaic virus) can be used. They can be modified by embedding an exogenous nucleic acid sequence (or sequences) that encodes an exogenous polypeptide (e.g., an insect or disease toxin) to be incorporated into a plant. The resulting replication-competent recombinant plant virus is introduced into plants (for example, seeds or plants at another stage of development), where an exogenous polypeptide is produced. So, for example, an exogenous nucleic acid sequence encoding a toxin, such as a scorpion or spider toxin, can be embedded in such a way that they are expressed in plants that are protected from the insects that feed on them. In addition, plants in which exogenous nucleic acid sequences are expressed can be orally administered as a source of encoded protein or polypeptide.
Аналогично, исходный вирус может быть вирусом животных, который модифицирован так, что включает экзогенную последовательность нуклеиновых кислот, которая должна экспрессироваться в животном (например, для защиты или иммунизации животного против патогена или для обеспечения фактора ускорения роста). Similarly, the parent virus can be an animal virus that is modified to include an exogenous nucleic acid sequence that must be expressed in an animal (for example, to protect or immunize an animal against a pathogen or to provide a growth acceleration factor).
Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано следующими примерами, которые не следует рассматривать как ограничивающие. The invention will now be illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting.
Примеры
Пример 1
Конструирование полиовирусного векторного кДНК клона
Все манипуляции с молекулярными клонами проводят в соответствии со стандартными методиками рекомбинантных ДНК (Ausubel F.M. et al. Current Protocols In Molecular Biology, Greene Publishing - Willey Interscience, New York, 1987). Использованные биологически активные молекулярные клоны полиовируса включают полиовирус типа 1 (штамм Mahoney) (Racaniello, V. et al. Proc. Natl. Aсаd. Sci U.S.A. 78:4887-4891 (1981) и вакцинные штаммы Sabin полиовирусов типов 1, 2 и 3 (Омата, Т. et al. Gene 32:1-10(1984); Toyоda, H. et al. J. Mol. Bio. 174:561-585 (1984)). Эти молекулярные клоны были модифицированы за счет встраивания Т7 РНК полимеразного промотора по 5' концу вирусного генома для облегчения ин витро транскрипции за счет Т7 РНК полимеразы инфекционной полиовирусной РНК. Au subel, FM. et al. Current Protocols In Molecular Biology, Greene Publishing-Wiley Interscience, N.Y. (1987). Полиовирусные геномы были далее модифицированы таким образом, чтобы включать в рамке синтетический полилинкер, содержащий разнообразные сайты распознавания рестрикционного энзима (например, EсоR1 и Xho1). Встроенные внутрь полиовирусного генома последовательности включают с 3 стороны эти последовательности, кодирующие сайты распознавания и расщепления для полиовирусной 3С протеазы (AXXQG) (Palmenberg, A.C., Ann. Rev. Microbio 44:603-623(1990)). Эти модификации осуществляют в соответствии с вариантом полимеразной цепной реакции (PCR), известной как удлинение с перекрыванием (Ноrtоn, Р.М. еt al. Biotechniques 8: 528-535 (1990)). Она проиллюстрирована на примере полиовируса типа 1.Examples
Example 1
Construction of poliovirus vector cDNA clone
All manipulations with molecular clones are carried out in accordance with standard recombinant DNA techniques (Ausubel FM et al. Current Protocols In Molecular Biology, Greene Publishing - Willey Interscience, New York, 1987). Used biologically active molecular clones of poliovirus include poliovirus type 1 (Mahoney strain) (Racaniello, V. et al. Proc. Natl. Acad. Sci USA 78: 4887-4891 (1981) and vaccine strains of
Короче, две независимые PCR реакции проводят, используя олигонуклеотиды 1 и 2 и 4 (см. таблицу 1б) для амплификации части полиовирусного генома из положений 1-740 и 740-1540, соответственно. In short, two independent PCR reactions are carried out using
РСR продукты, содержащие фрагмент, который нужно встроить, очищают с помощью электрофореза в агарозном геле, а вторую PCR амплификацию осуществляют с олигонуклеотидными праймерами 1 и 4. Фрагмент ДНК из 1582 пар оснований (вp) из этой амплификации представляет вставку из 42 нуклеотидов (содержащих новые сайты рестрикционных энзимов и последовательности, кодирующие сигналы протеолитического расщепления) и последовательности 1-740 и 740-1540. (Вставку из 42 нуклеотидов встраивают между основаниями 740 и 741). Этот фрагмент переваривают Sal 1 и Aat 2, очищают с помощью гель-электрофореза и лигируют с Sal 1 - Aat 2, переваренным полиовирусным клоном pSR - ХрА (ранее описанная плазмида, содержащая полной длины полиовирусный кДНК клон (Andino, R. et al. Cell. 63:369-380 (1990)). Полученную плазмиду (названную рМ V 2.2) линеаризируют, переваривая с Сla1, и проводят ин витро синтез вирусной РНК за счет Т7 полимеразы в соответствии с обычной схемой (Ausubel, F.М. et al. Current Procols in Мolecular Biology - см. ранее). PCR products containing the fragment to be inserted are purified by agarose gel electrophoresis, and the second PCR amplification is carried out with
Репликационно-компетентный полиовирус выделяют за счет трансфекции ин витро синтезированной полиовирусной РНК в HeLa клетках, по способу Luthman H. et al. Nucl. Acid. Res. II: 1295-1308 (1983). Выделенный вирус характеризуют в соответствии со стандартной методикой в соответствии со способностью к репликации, по структурному составу и нуклеотидной последовательности (Ansubel FM et al. - см. ранее). Replication-competent poliovirus is isolated by transfection of in vitro synthesized poliovirus RNA in HeLa cells according to the method of Luthman H. et al. Nucl. Acid Res. II: 1295-1308 (1983). Isolated virus is characterized in accordance with standard methods in accordance with the ability to replicate, in structural composition and nucleotide sequence (Ansubel FM et al. - see earlier).
Экзогенные генетические последовательности, полученные из различных вирусных и бактериальных патогенов, были экcпресcированы в этих рекомбинантных полиовирусах. Общая стратегия, использованная в этом случае, иллюстрируется на примере полной субъединицы токсина В холеры. Олигонуклеотиды, имеющие следующие последовательности (выбранные так, чтобы обеспечить встраивание в рамку в полиовирусный вектор), используют для амплификации полной субъединицы токсина В холеры, кодирующей участок, содержащийся в плазмиде рjМ17 (Rearson, D.N. et al. Proc. Natl. Acad. Sci USA 79:2978-2980 (1982)):
5'-ТСА GGА АТТ САС АСС ТСА ААА ТАТ Т-3'(посл. 1Д 5),
5'-ТСА GСТ CGА GGG АТТ ТGС CAT ACT ААТ-3' (посл. 1Д 6).Exogenous genetic sequences derived from various viral and bacterial pathogens have been expressed in these recombinant polioviruses. The general strategy used in this case is illustrated by the example of the complete subunit of the cholera toxin B. Oligonucleotides having the following sequences (selected to allow frame insertion into the poliovirus vector) are used to amplify the complete subunit of toxin B cholera encoding the region contained in plasmid pjM17 (Rearson, DN et al. Proc. Natl. Acad. Sci USA 79: 2978-2980 (1982)):
5'-TSA GGA ATT SAS ACC TSA AAA TAT T-3 '(last 1D 5),
5'-TCA GST CGA GGG ATT TGC CAT ACT AAT-3 '(last 1D 6).
Это праймеры 5 и 6, представленные в табл. 2. These are
Полученную 312 bр ДНК переваривают EcoR1 и Xho1 (сайты, введенные за счет РСR праймеров) и лигируют с EcoR1 и Xho1 расщепленной рМ V 2,2. Полученную плазмиду обозначают рСН-52, и вирус, полученный после РНК транcфекции, pСН-52. Аналогичное приближение можно использовать для встраивания последовательностей, полученных из плазмидных клонов токсин-двойного регулирования фимбрий Vibrio choleraе (tcpA) (Sun, D. et al. Jnfect. Jmmunol 59: 114-118 (1991)), ротавирусного VР4 гена (Gorziglla, М. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:7155-7159 (1990)) и гена гемагглютинина вируса гриппа А (Wiley D. С. et al. Ann. Rev. Biochem. 56:365-394 (1987)). Для тсрА, встроенная последовательность нуклеиновых кислот соответствует карбоксиконцу аминокислот (157-199) протеина. Для гриппа А встроенная последовательность нуклеиновых кислот соответствует аминокислотам 134-284. The resulting 312 bp DNA was digested with EcoR1 and Xho1 (sites introduced by PCR primers) and ligated with EcoR1 and Xho1 digested pM V 2.2. The resulting plasmid is designated rCH-52, and the virus obtained after RNA transfection, rCH-52. A similar approximation can be used to embed sequences derived from plasmid clones of toxin-double regulation of fimbriae Vibrio cholerae (tcpA) (Sun, D. et al. Jnfect. Jmmunol 59: 114-118 (1991)), rotavirus VR4 gene (Gorziglla, M . et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 7155-7159 (1990)) and the influenza A virus hemagglutinin gene (Wiley D. C. et al. Ann. Rev. Biochem. 56: 365-394 ( 1987)). For tcpA, the integrated nucleic acid sequence corresponds to the carboxy terminus of the amino acids (157-199) of the protein. For influenza A, the integrated nucleic acid sequence corresponds to amino acids 134-284.
Иммунологические характеристики рекомбинантных полиовирусов для подтверждения соответствующей экспрессии и процессинга полиовирусных составляющих, так же как и встроенных последовательностей, получили с помощью Вестерн блот-анализа (Ausubel F.М. et al., см. ранее). Сохранение композиции и структуры нативного вириона проверяют обычным центрифугированием с градиентом сахарозы (15-30%) метаболически меченых (35S) лизатов инфицированных клеток. Градиентные фракции затем анализируют в стандартном SDS-РАGЕ анализе (Ausubel F.М. et al., см. ранее).The immunological characteristics of recombinant polioviruses to confirm the appropriate expression and processing of poliovirus components, as well as the inserted sequences, were obtained using Western blot analysis (Ausubel F.M. et al., See earlier). Preservation of the composition and structure of the native virion is checked by conventional centrifugation with a sucrose gradient (15-30%) of metabolically labeled ( 35 S) lysates of infected cells. The gradient fractions are then analyzed in standard SDS-PAGE analysis (Ausubel F.M. et al., See previously).
Пример 2
Конструирование и оценка рекомбинантного полиовируса, содержащего субъединицу В токсина Vibrio cholerae.Example 2
Design and evaluation of recombinant poliovirus containing subunit B of the toxin Vibrio cholerae.
Были сконструированы рекомбинантные полиовирусы, содержащие либо полный кодирующий участок субъединицы В токсина холеры (103 аминокислоты), либо несколько участков капсидного протеина ротавируса VР4 (длиной в 21-104 аминокислоты). Recombinant polioviruses were constructed containing either the complete coding region of the cholera toxin subunit B (103 amino acids), or several sections of the rotavirus VP4 capsid protein (21-104 amino acids long).
ДНК фрагменты, кодирующие пептиды субъединицы В или VР4, были амплифицированы, и их концы модифицированы за счет включения соответствующих рестрикционных сайтов для целей клонирования. Экспрессированная в отсутствие субъединицы А токсина субъединица В токсина холеры не является токсичной, но может обеспечить антигенные стимулы для усиления защитной иммунной реакции. ДНК фрагменты были встроены в полиовирусный векторный кДВК клон, и РНК была транскрибирована из полученной плазмиды. Рекомбинантные кДНК клоны субъединицы В токсина холеры и ротавируса VP4 были отдельно трансфецированы в клетки НеLa. Рекомбинантные полиовирусные бляшки были получены после инкубирования при 37oС в течение 3 дней (фиг.2). Фиг.2 демонстрирует морфологию исходных и рекомбинантных полиовирусных бляшек. Экстракты, полученные из клеток НеLа, инфицированных либо дикого типа полиовирусом (полоса 1), либо рекомбинантным вирусом полиовируса токсина В холеры (полоса 2), были обработаны электрофоретически на SDS-PAGE гелях и проанализированы с помощью Вестерн блота (фиг.3А). Вестерн блот был проявлен антиcывороткой кролика, специфической для интактного токсина холеры (А и В субъединицы). Как видно, В субъединица экспрессируетоя и соответствующим образом процеcсируется в контексте рекомбинантных полиовирусов (указано стрелкой).DNA fragments encoding the peptides of the B or VP4 subunit were amplified and their ends modified by the inclusion of appropriate restriction sites for cloning purposes. The cholera toxin subunit B expressed in the absence of toxin subunit A is not toxic, but can provide antigenic stimuli to enhance the protective immune response. DNA fragments were inserted into the poliovirus vector cDVK clone, and RNA was transcribed from the resulting plasmid. Recombinant cDNA clones of subunit B of the cholera toxin and rotavirus VP4 were separately transfected into HeLa cells. Recombinant poliovirus plaques were obtained after incubation at 37 o C for 3 days (figure 2). Figure 2 shows the morphology of the starting and recombinant poliovirus plaques. Extracts obtained from HeLa cells infected with either wild-type poliovirus (lane 1) or recombinant cholera toxin B poliovirus (lane 2) were electrophoretically processed on SDS-PAGE gels and analyzed by Western blot (Figure 3A). Western blot was manifested by rabbit antiserum specific for the intact cholera toxin (A and B subunits). As can be seen, the B subunit is expressed and is accordingly processed in the context of recombinant polioviruses (indicated by arrow).
Экстракты из тех же клеток НеLа, инфицированных либо исходным полиовируоом (фиг. 3В, полоса 1), либо токсин В холеры-полио рекомбинантным вирусом (фиг. 3В, полоса 5), были зондированы антителами кролика, распознающими полиовируcные структурные протеины. Как видно, более чем нормальный РI полипротеин получен в полиовируcных рекомбинантах, из-за присутствия экзогенного полипептида. Extracts from the same HeLa cells infected with either the original poliovirus (Fig. 3B, lane 1) or the cholera-polio toxin B recombinant virus (Fig. 3B, lane 5) were probed with rabbit antibodies recognizing poliovirus structural proteins. As can be seen, more than normal PI polyprotein was obtained in poliovirus recombinants due to the presence of an exogenous polypeptide.
Соответствующий протеолитический процессинг обеспечивает создание нормального комплемента полиовирусных протеиновых продуктов, а также высвобождение экзогенных последовательностей токсина холеры. Иммунологическая характеристика рекомбинантных вирусов осуществлялась с помощью Вестерн блот-анализа (Ausubel, F.М. et al., см. ранее). Сохранение структуры нативного вириона подтверждается обычным центрифугированием в градиенте плотности и Вестерн блот-анализом (Ausubel, F.М. et al., cм. ранее). Appropriate proteolytic processing ensures the creation of a normal complement of poliovirus protein products, as well as the release of exogenous cholera toxin sequences. Immunological characterization of recombinant viruses was carried out using Western blot analysis (Ausubel, F.M. et al., See earlier). The preservation of the native virion structure is confirmed by conventional density gradient centrifugation and Western blot analysis (Ausubel, F.M. et al., See earlier).
Пример 3
Оценка иммуногенности рекомбинантных полиовирусов
В экспериментальной модели для исследований исходной иммуногенности используют трансгенных мышей, которые экспрессируют рецептор полиовируса человека (Ren. et al., Cell 63:353-362 (1990), любезно представленных Vincent Racaniello). Трансгенных мышей инфицируют внутримышечными инъекциями рекомбинантных полиовирусов (50 мкл 2•108 pfu /мл), которые экспрессируют полную субъединицу В токсина холеры (СТВ) в контексте векторов на основе Mahoney или Sabin/MоSB и MsSB, соответственно. Контрольных мышей либо инфицировали рекомбинантным вирусом, который экопрессирует Vibrio cholerae фимбрии (ТсрА) (МоРi), либо имитировали инъекцию. Мышей инфицировали дважды с интервалом 30 дней. Спустя 43 дня вакцинированным мышам внутрибрюшинно вводили 10 мкг очищенного СТВ (Calbiochem) в неполном адъюванте Фрейнда. Спустя 5 дней у мышей брали кровь, и их сыворотку тестировали на наличие JgG антител реактивных с очищенными СТВ. Антитела, реактивные с СТВ, детектировали Вестерн блот-анализом следующим образом. 5 нг СТВ подвергают SDS-PAGE разделению в одной широкой полосе 10% полиакриламидного геля и переносят на нитроцеллюлозу. Сыворотку (разбавление 1:100) от иммунизованных животных вводят в независимые полосы много-щелевого аппарата (Mini - Protean 11, multi - Serecn BioRad). Связанные антитела детектируют, используя афинно очищенный кроличий анти-мышиный JgG, конъюгированный с пероксидазой, в соответствии со стандартными cпособами (ECL, Amercham).Example 3
Assessment of the immunogenicity of recombinant polioviruses
In an experimental model, transgenic mice that express the human poliovirus receptor (Ren. Et al., Cell 63: 353-362 (1990), kindly provided by Vincent Racaniello) are used to study initial immunogenicity. Transgenic mice are infected by intramuscular injection of recombinant polioviruses (50
Результаты этого анализа представлены на фиг. 6. Сыворотка от 5 из 5 мышей, иммунизованных СТВ-рекомбинантным полиовирусом, МоSB (полосы 3-7), отчетливо содержит JgG антитела, реактивные с СТВ мономером и пентамером. Сыворотка тех мышей, которым имитировали инъекцию (полосы 1 и 2), или не относящегося к делу контроля (MoRi, полосы 12-14), как и ожидалось, не содержит таких специфических антител. Кроме того, мыши, иммунизованные рекомбинантными СТВ на основе Sabin - экспрессирующие полиовирус, не демонстрируют СТВ-специфическую реактивность антител (MsSB, полосы 8-11). На основании этих предварительных результатов можно сделать ряд выводов. Во-первых, иммунизация рекомбинантными полиовирусами может либо непосредственно создать, либо специфически примировать соответствующую реакцию антител у иммунизованных животных. Отсутствие СТВ-специфических антител в сыворотке контрольных мышей, которых аналогично иммунизовали очищенными СТВ; и JgG изотип СТВ-реактивных антител указывают, что анамнестическая реакция была вызвана вакцинацией. Причина этого неясна, но это может быть связано с родственными репликативными характеристиками рекомбинантных полиовирусов, и может быть устранена за счет повышения дозы рекомбинантной вирусной вакцины. Как дикого типа, так и рекомбинантные Sabin полиовирусы реплицируются хуже, чем их дикого типа Mahoney двойники. Далее, трансгенные мыши, использованные в этих экспериментах, не поддерживают эффективную репликацию полиовирусов вакцинного штамма Sabin. Таким образом, ограниченная репликация ин виво может предотвратить создание эффективной иммунизации рекомбинантами на основе Sabin. The results of this analysis are presented in FIG. 6. Serum from 5 out of 5 mice immunized with CTB recombinant poliovirus, MoSB (lanes 3-7), clearly contains JgG antibodies reactive with CTB monomer and pentamer. The serum of those mice that were mimicked by injection (
Пример 4
Оценка безопасности рекомбинантных вирусов
Параллельно исследованиям иммуногенности рекомбинантных полиовирусов, были проведены предварительные оценки безопасности этих вирусов. Для этой цели трансгенным мышам ввели в позвоночник равные титры (5•106 БОЕ) либо исходного Mahoney (патогенного) либо Sabin (ослабленного) штаммов, либо их рекомбинантные производные, которые экспрессируют СТВ. Хотя все мыши, которым инокулировали штамм Mahoney, оказались парализованными, ни одна из мышей, которым ввели рекомбинанты, не испытывала паралича. Этот результат дает возможность предположить, что встраивание СТВ последовательностей внутрь полиовирусного генома скорее ослабляет, нежели усиливает патогенность полученного рекомбинантного вируса. Более подробное исследование этого явления проводится в настоящее время.Example 4
Recombinant Virus Safety Assessment
In parallel with studies of the immunogenicity of recombinant polioviruses, preliminary safety assessments of these viruses were carried out. For this purpose, equal titers (5 • 10 6 PFU) of either the original Mahoney (pathogenic) or Sabin (attenuated) strains or their recombinant derivatives that express PTS were introduced into the spinal column of mice. Although all the mice that were inoculated with the Mahoney strain were paralyzed, none of the mice that were injected with recombinants experienced paralysis. This result suggests that the insertion of PTS sequences into the poliovirus genome weakens rather than enhances the pathogenicity of the resulting recombinant virus. A more detailed study of this phenomenon is currently underway.
Пример 5
Конструирование дополнительных репликационно-компетентных полиовирусов
Рекомбинантные полиовирусы, схематически представленные на фиг.2, были сконструированы аналогичным образом, с использованием способов и материалов, здесь описанных (см. примеры 1 и 2) и известных специалистам. Для использования потенциала для экспрессии экзогенных кодирующих последовательностей по сайтам, отличным от 5' рекомбинантного полиовирусного протеина, полилинкерные/протеолитически расщепляющие фрагменты были встроены в ряд дополнительных мест внутри вирусного генома. Эти сайты включают соединение между V р1 и 2А (pMoV2.I и рМоV2.2), соединение между 2А и 2В (рМоV 2.5), соединение между 2С и 3А (рМоV 3.1) и соединение Vpg и 3C (рМоV 3.5). Для облегчения процессинга экзогенных последовательностей внутри вирусного полипротеина, соответствующие сигналы протеолитического расщепления были встроены по обоим концам вставки. При таком способе встраивания, три из новых сайтов для вставок позволяют создавать репликационно-компетентные рекомбинантные вирусы, которые стабильно содержат нужную вставку. Полученные вирусы, представленные на фиг. 2, обозначенные рМоV 2.1, рмоV 2.2, рМоV 2.5 и рМоV 3.1, все репликационно-компетентны и в действительности демонстрируют почти дикого типа морфологию бляшек и кинетику репликации. Единственной рекомбинантной модификацией, которая приводит к прекращению репликации вируса, является положение встраиваемой последовательности между Vpg и 3С. Возможность встраивать экзогенные антигенные последовательности по, крайней мере, четырем возможным положениям в полиовирусном геноме обеспечивает гибкость в получении рекомбинантных полиовирусных вакцин.Example 5
Construction of additional replication-competent polioviruses
Recombinant polioviruses, schematically presented in figure 2, were constructed in the same way, using the methods and materials described here (see examples 1 and 2) and known to specialists. To use the potential for expression of exogenous coding sequences at sites other than 5 'recombinant poliovirus protein, polylinker / proteolytically cleaving fragments were inserted into a number of additional sites within the viral genome. These sites include the connection between V p1 and 2A (pMoV2.I and pMoV2.2), the connection between 2A and 2B (pMoV 2.5), the connection between 2C and 3A (pMoV 3.1) and the connection Vpg and 3C (pMoV 3.5). To facilitate the processing of exogenous sequences within the viral polyprotein, appropriate proteolytic cleavage signals were integrated at both ends of the insert. With this embedding method, three of the new insert sites allow the creation of replication-competent recombinant viruses that stably contain the desired insert. The resulting viruses shown in FIG. 2, designated pMoV 2.1, pMoV 2.2, pMoV 2.5 and pMoV 3.1, are all replication-competent and in fact exhibit almost wild-type plaque morphology and replication kinetics. The only recombinant modification that leads to termination of virus replication is the position of the inserted sequence between Vpg and 3C. The ability to insert exogenous antigenic sequences into at least four possible positions in the poliovirus genome provides flexibility in the preparation of recombinant poliovirus vaccines.
Как представлено на фиг.2, векторы, которые включают 3С сайт расщепления, и векторы, которые содержат 2А сайт расщепления, были сконструированы. Векторы, которые используют полиовирусную 3С протеазу для высвобождения экзогенных последовательностей из полипептидного предшественника, содержат Q-G сайт процессинга. Аналогичные рекомбинантные вирусы, которые используют полиовирусную 2А протеазу для осуществления соответствующего процессинга рекомбинантного полипротеинового предшественника, содержат специфический 2А сайт процессинга, обеспечиваемый У - G парой и окружающими аминокислотами. Вирусы рМоV 2.1 и pMoV 2.2 на фиг. 2 представляют такие векторы на основе 2А и, как было указано ранее, демонстрируют рост, близкий к вирусам дикого типа. Полиовирусные векторы (фиг.2) были сконструированы так, что они содержат более экстенсивную полилинкерную последовательность (EcoR1, Not1, BssH2 и Xho1), нежели присутствующая в рекомбинантном полиовирусе, представленном на фиг. 1, для облегчения встраивания нужных экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот в рекомбинантный вектор. Кроме того, были также с успехом получены варианты, которые включают поли-глициновый участок рядом со встраиваемой последовательностью, с тем, чтобы обеспечить структурную гибкость участка и потенциально повысить эффективность протеолитического расщепления. Вообще, эти векторы увеличивают возможности основной стратегии и обеспечивают разнообразие альтернативных подходов для создания векторов вакцин. As shown in FIG. 2, vectors that include a 3C cleavage site and vectors that contain a 2A cleavage site were constructed. Vectors that use a
Экзогенная последовательность нуклеиновых кислот (или последовательности), каждая из которых кодирует протеин или полипептид, который нужно экспрессировать, и последовательность нуклеиновых кислот, или последовательности, каждая из которых кодирует сайт протеолитического расщепления (например, 3С протеолитический сайт или 2А протеолитический сайт), могут быть введены в исходный полиовирусный геном по любому из сайтов, с использованием известных способов и способов, описанных в настоящем изобретении. Способность получаемых рекомбинантных полиовирусов продуцировать закодированный протеин (протеины) или полипептид (полипептиды), можно оценить описанным ранее способом. Иммуногенность рекомбинантных полиовирусов и их безопасность также можно оценить описанными ранее способами (см. примеры 3 и 4). An exogenous nucleic acid sequence (or sequences), each of which encodes a protein or polypeptide to be expressed, and a nucleic acid sequence, or sequences, each of which encodes a proteolytic cleavage site (e.g., 3C proteolytic site or 2A proteolytic site), can be introduced into the original poliovirus genome at any of the sites using known methods and methods described in the present invention. The ability of the resulting recombinant polioviruses to produce encoded protein (s) or polypeptide (s) can be evaluated as previously described. The immunogenicity of recombinant polioviruses and their safety can also be assessed by the methods described previously (see examples 3 and 4).
Пример 6
Стратегия конструирования рекомбинантных полиовирусов
Примеры 1-5 использовали встраивание в полиовирусный геном в рамке синтетические полилинкеры, содержащие сайты распознавания рестрикционных энзимов. В примере 6 описывается стратегия конструирования рекомбинантных полиовирусов, которые не требуют встраивания экзогенных рестрикционных сайтов или изменения окружения полиовирусного генома вокруг сайта встраивания для экзогенного гена. Далее, в примере 6 описывается стратегия встраивания экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот в рамке с полипротеиновой открытой считывающей рамкой. Далее, примеры 7-9 описывают встраивание специфических экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот в этот рекомбинантный полиовирус таким образом, чтобы получить вектор для экспрессии экзогенных полипептидов.Example 6
Recombinant Poliovirus Construction Strategy
Examples 1-5 used embedding in a poliovirus genome framed synthetic polylinkers containing restriction enzyme recognition sites. Example 6 describes a strategy for constructing recombinant polioviruses that do not require embedding of exogenous restriction sites or changing the environment of the poliovirus genome around the embedding site for an exogenous gene. Next, Example 6 describes a strategy for embedding exogenous nucleic acid sequences in a frame with a polyprotein open reading frame. Examples 7-9 further describe the incorporation of specific exogenous nucleic acid sequences into this recombinant poliovirus in such a way as to obtain a vector for expression of exogenous polypeptides.
В этом примере 6 используется система Racaniello и Baltimore, которая позволяет осуществлять генетические манипуляции с полиовирусом (Racaniellо, V.R. and Baltimore, D. Science 214:916-919 (1981)). Плазмиды, содержащие полной длины кДНК копии полиогеномной РНК, как было обнаружено, продуцируют инфекционные вирусы с последующей трансфекцией в соответствующие клетки хозяина в культуре. Эту систему использовали для исследования многих аспектов репликации полиовирусов, генетической стабильности и ослабления штаммов вакцин. In this example 6, the Racaniello and Baltimore system is used, which allows genetic manipulation of poliovirus (Racaniellо, V.R. and Baltimore, D. Science 214: 916-919 (1981)). Plasmids containing full-length cDNA copies of polyogenomic RNA have been found to produce infectious viruses, followed by transfection into appropriate host cells in culture. This system has been used to study many aspects of poliovirus replication, genetic stability, and attenuation of vaccine strains.
Более конкретно, используемый полиовирусный вектор получают из плазмиды pLED 3.2. Плазмида pLED 3.2 состоит из плазмиды рBR 322, в которую встроена полной длины кДНК копия полиовирусного генома Sabin типа 3. Вирус Sabin типа 3 представляет собой ослабленный штамм, используемый в настоящее время для оральных полиовакцин. Полиовирусную кДНК клонируют после РНК палимеразного промотора бактериофага Т7. Наличие этого промотора позволяет осуществлять ин витро транскрипцию с использованием Т7 РНК полимеразы для получения полной длины РНК транскриптов, которые продуцируют полиовирус с последующей трансфекцией в клетки культуры тканей. Образцы плазмиды pLED 3.2 были депонированы в Американской коллекции типовых культур под регистрационным номером АТСС 75062 (12301 Parklawn Drive, Pockwille, Maryland 20852, США). 20 августа 1991 г. More specifically, the poliovirus vector used is derived from plasmid pLED 3.2. Plasmid pLED 3.2 consists of plasmid pBR 322, in which a full-length cDNA copy of the
Стратегия встраивания экзогенных последовательностей нуклеиновых кислот в рамке с открытой считывающей рамкой полиовирусного полипротеина включает использование полимеразной цепной реакции (РСР) удлинения с перекрыванием (Horton, R. М. et al., Gene 77:61-68 (1989)). Этот способ позволяет осуществлять слияние генных последовательностей без необходимости встраивания рестрикционных сайтов. Экзогенные гены соединяют в рамку с открытой считывающей рамкой полипротеина без изменения фланкирующей полиовирусной последовательности. The strategy of embedding exogenous nucleic acid sequences in a frame with an open reading frame of a poliovirus polyprotein involves the use of overlapping polymerase chain reaction (PCP) (Horton, R. M. et al., Gene 77: 61-68 (1989)). This method allows the fusion of gene sequences without the need for embedding restriction sites. Exogenous genes are connected in a frame with an open reading frame of a polyprotein without changing the flanking poliovirus sequence.
Эта стратегия включает два цикла PCR: в первом вводят перекрывающиеся фланкирующие последовательности в подлежащий клонированию ген; во втором используют два PCR фрагмента как матричную ДНК; что приводит к точному слиянию за счет перекрывающихся последовательностей. This strategy involves two PCR cycles: in the first, overlapping flanking sequences are introduced into the gene to be cloned; in the second, two PCR fragments are used as template DNA; leading to exact fusion due to overlapping sequences.
Клоны экспрессии конструируют, используя PCR удлинения с перекрыванием для слияния экзогенного гена в начале участка, кодирующего полиовирусный полипротеин (основание 743). В дополнение, последовательность, кодирующую сайт распознавания 3С протеазы полиовируса, встраивают в направлении 3' к экзогенному гену. Специфические праймеры, используемые в этих примерах, представлены далее в табл. 2. Expression clones are constructed using overlapping PCR extensions to fuse the exogenous gene at the beginning of the poliovirus polyprotein coding region (base 743). In addition, the sequence encoding the
В первом цикле РСR реакционная смесь содержит приблизительно 2 нГ матричной ДНК, 100 пмолей каждого праймера, 200 мкмолей каждой dNТР, 10 мМ КСl, 10 мМ Трис-HCl, рН 8,3, 3,75 мМ MaCl2 и 5 ед. AmpliTаg ДНК полимеразы, фрагмент Stoffel/Perkm/Elmer/Cetus, Norfalk, CT/. Реакционную смесь размещают в 100 мкл объемы и покрывают сверху 40 мкл светлого минерального масла. Условия РCR цикла следующие: 95oС 2 минуты, лед 2 минуты, затем 95oС 1 минута, 50oС 1 минута, 72oС 2 минуты в течение 30 циклов. Полученные РСR фрагменты очищают, используя набор Promega Magic РСR (Promega, Madison, WY) или электрофорез на агарозном геле (Sambrook. J. et al., Molecular Cloning: А Laboratory Manual 12 nd. Ed. Cold. Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY (1989)).In the first PCR cycle, the reaction mixture contains approximately 2 nG of template DNA, 100 pmol of each primer, 200 μmol of each dNTP, 10 mM KCl, 10 mM Tris-HCl, pH 8.3, 3.75 mM MaCl 2 and 5 units. AmpliTag DNA polymerase, fragment Stoffel / Perkm / Elmer / Cetus, Norfalk, CT /. The reaction mixture is placed in 100 μl volumes and topcoated with 40 μl of light mineral oil. The conditions of the RCR cycle are as follows: 95 ° C. for 2 minutes,
Участки pLED 3.2, которые расположены по краям основания 743, также амплифицируются в первом раунде РСR реакций с тем, чтобы обеспечить вторую матричную ДНК для достижения слияния. Дополнительные перекрывающиеся последовательности не добавляют на эти фрагменты; это позволяет использовать эти фрагменты для конструирования ряда различных слияний, каждое из которых содержит различные экзогенные гены. Праймеры, использованные для участка в обратном направлении (5') от основания 743, представляют собой праймеры С и D (см. табл. 2). Праймеры, которые используют для участка в прямом направлении (3') от основания 743, представляют собой праймеры Е и F (см. табл. 2). Матрицей для этих реакций является pLED 3.2, линеаризированная Xba1. PCR реакции ведут в соответствии с описанным ранее. В результате этих реакций получают фрагменты из 472 и 524 пар оснований для 5' и 3' участков pLED 3.2, соответственно. Полученные РСR фрагменты очищают на 0,8% агарозе с низкой температурой плавления (Seaplaque FMC (Rockland, ME)), а затем используют в качестве матриц для последующих реакций. Plots of pLED 3.2, which are located at the edges of base 743, are also amplified in the first round of PCR reactions in order to provide a second template DNA to achieve fusion. Additional overlapping sequences are not added to these fragments; this allows the use of these fragments to construct a number of different fusions, each of which contains different exogenous genes. The primers used for the plot in the opposite direction (5 ') from the base 743 are primers C and D (see table. 2). The primers that are used for the plot in the forward direction (3 ') from the base 743 are primers E and F (see table. 2). The matrix for these reactions is pLED 3.2, linearized with Xba1. PCR reactions are carried out as described previously. As a result of these reactions, fragments are obtained from 472 and 524 base pairs for the 5 'and 3' sections of pLED 3.2, respectively. The resulting PCR fragments were purified on 0.8% low melting point agarose (Seaplaque FMC (Rockland, ME)), and then used as templates for subsequent reactions.
Второй раунд РСR реакций включает смешивание двух РСR фрагментов (только что описанных) и осуществление амплификации в присутствии внешних праймеров до получения продукта слияния. В конструкциях, которые будут описаны в примерах 7-11, экзогенный ген сливают с 5' или 3' фрагментом в отдельных РСR реакциях. Затем продукты слияния клонируют в pLED 3.2, используя уникальные рестрикционные сайты, представленные в этой плазмиде. The second round of PCR reactions involves mixing the two PCR fragments (just described) and amplification in the presence of external primers to obtain the fusion product. In the constructs that will be described in Examples 7-11, the exogenous gene is fused to the 5 ′ or 3 ′ fragment in separate PCR reactions. The fusion products are then cloned into pLED 3.2 using the unique restriction sites provided in this plasmid.
РСR реакционная смесь второго раунда содержит I мкл каждой матрицы, 100 пмолей каждого праймера, 200 мкмолей каждой dN ТР 10 мм KCl, 10 мМ Трис-HCl, рН 8,3, 3,75 MgCl2 и 5 ед. AmpliTag ДНК полимеразы, фрагмент Staffel (Perkin - Elmer/Cetus). Реакционную смесь распределяют в 100 мкл объемы и заливают 40 мкл светлого минерального масла. Условия РСR цикла следующие для второго раунда: 94oС 5 минут, 72oС 10 минут, затем 94oС 1 минута, 50oС 1 минута, 72oС 2 минуты в течение 30 циклов. Фрагменты слияния выделяют на 0,8% агарозе с низкой температурой плавления, переваривают соответствующими рестрикционными энзимами и субклонируют в pLED 3.2.The PCR reaction mixture of the second round contains I μl of each matrix, 100 pmol of each primer, 200 μmol of each dN TP 10 mm KCl, 10 mm Tris-HCl, pH 8.3, 3.75 MgCl 2 and 5 units. AmpliTag DNA polymerase, Staffel fragment (Perkin - Elmer / Cetus). The reaction mixture was distributed in 100 μl volumes and 40 μl of light mineral oil was added. The conditions of the PCR cycle are as follows for the second round: 94 ° C for 5 minutes, 72 ° C for 10 minutes, then 94 ° C for 1 minute, 50 ° C for 1 minute, 72 ° C for 2 minutes for 30 cycles. Fusion fragments were isolated on 0.8% low melting point agarose, digested with the appropriate restriction enzymes, and subcloned into pLED 3.2.
Пример 7
Конструирование рекомбинантного полиовируса, содержащего поверхностный антиген вируса гепатита В
Полиовирусный вектор, полученный из плазмиды pLED 3.2 по способу примера 6, используют для конструирования вирусного вектора для экспрессии S гена, кодирующего поверхностный (S) антиген вируса гепатита В. Было обнаружено, что антиген является защитным для вируса гепатита В. S антиген представляет собой протеин из 226 аминокислот длиной. В этом примере S ген гепатита В получают из субтипа ayw вируса человека, специфически из клонированной геномной ДНК. S ген вируса гепатита В из субтипа ayw имеет длину 675 пар оснований (Galiber F. et al., Nature, 281:646-650 (1979)).Example 7
Construction of a recombinant poliovirus containing hepatitis B virus surface antigen
The poliovirus vector obtained from the plasmid pLED 3.2 according to the method of Example 6 is used to construct a viral vector for the expression of the S gene encoding the hepatitis B surface (S) antigen. The antigen has been found to be protective for hepatitis B. S antigen is a protein of 226 amino acids long. In this example, the hepatitis B gene is derived from the ayw subtype of a human virus, specifically from cloned genomic DNA. The hepatitis B virus gene S from the ayw subtype has a length of 675 base pairs (Galiber F. et al., Nature, 281: 646-650 (1979)).
Праймеры А и В (см. табл. 2) используют в первом раунде PCR для амплификации гена и встраивания перекрывающихся pLED 3.2 последовательностей в РСR продукт. Подчеркнутые последовательности в этих двух праймерах соответствуют последовательности в pLED 3.2, причем остальная часть последовательности соответствует S гену. В праймере A S генная последовательность соответствует кодону инициирования для S антигена у 157 пары оснований в геноме вируса гепатита В. Антисмысловой праймер В кодирует карбоксильный конец S антигена плюс cайт распознавания для полио 3С протеазы. Эти праймеры используют с клонированной ДНК гепатита В в качестве матрицы для создания РСR, фрагмента из 717 пар оснований. Первый раунд PCR, цикла проводят в следующих условиях: 94oС 2 минуты, лед 2 минуты, затем 94oС 1 минута, 26oС 1 минута, 70oС 2 минуты в течение 10 циклов, 94oС 1 минута, 45oС 1 минута, 70oС 2 минуты в течение 20 циклов (как видно, они отличаются от условий примера 6).Primers A and B (see Table 2) are used in the first round of PCR to amplify the gene and insert overlapping pLED 3.2 sequences into the PCR product. The underlined sequences in these two primers correspond to the sequence in pLED 3.2, with the rest of the sequence corresponding to the S gene. In primer AS, the gene sequence corresponds to the initiation codon for the S antigen at 157 base pairs in the genome of the hepatitis B virus. Antisense primer B encodes the carboxyl end of the S antigen plus recognition site for the
Во второй РСR реакции используют описанные ранее фрагменты для создания слияний между pLED 3.2. фланкирующими участками и S геном. Осуществляют две РСR реакции с либо 5' pLED 3.2 фланкирующим участком, либо 3' pLED 3.2 фланкирующим участком плюс S генный РСR фрагмент в качестве матрицы. Смысловой праймер для 5' слияния является праймером С, причем он примирует по 5' концу pLED 3.2 фланкирующего участка. Антисмысловой праймер В примирует по 3' концу S гена. Для 3' слияния смысловым праймером является S генный смысловой праймер (А) с 3' LED 3.2 антисмысловым праймером (F). Полученные РСR фрагменты представляют собой 1175 и 1222 пар оснований для 5' и 3' слияний соответственно. Затем фрагменты слияния очищают с помощью электрофореза в агарозном гене. In the second PCR reaction, the fragments previously described are used to create fusions between pLED 3.2. flanking regions and S gene. Two PCR reactions are carried out with either a 5 ′ pLED 3.2 flanking region or a 3 ′ pLED 3.2 flanking region plus the S gene PCR fragment as template. The sense primer for 5 ′ fusion is primer C, and it primates at the 5 ′ end of pLED 3.2 of the flanking region. Antisense primer B primates at the 3 'end of the S gene. For 3 ′ fusion, the sense primer is the S gene sense primer (A) with the 3 ′ LED 3.2 antisense primer (F). The resulting PCR fragments are 1175 and 1222 base pairs for 5 ′ and 3 ′ fusions, respectively. Then the fusion fragments are purified by agarose electrophoresis.
Фрагменты слияния, полученные на втором раунде РСR реакций, переваривают затем рестрикционными энзимами для окончательного конструирования полиовирусного вектора, содержащего S ген. 5' LED 3.2 - S генное слияние переваривают m1u1 и BsтХ1 (уникальный сайт внутри S гена). 3' LED 3.2 - S генное слияние переваривают Avr 11 и BsтХ1. плазмиду pLED 3.2 переваривают по паре оснований 278 М1u1 и по паре оснований 1249 с помощью Avr1 для удаления фрагмента из 971 пары оснований. После очистки с помощью электрофореза на агарозном геле, полученные перевары смешивают и лигируют вместе, используя стандартные методики (Sambrook et al, см. ранее) до получения pLED 3.2/НBV. ДНК последовательность этой полной длины полио-слитой конструкции определяется с использованием Applied Biosystems (Foster City, СА), 370А ДНК секвенатором. Fusion fragments obtained in the second round of PCR reactions are then digested with restriction enzymes to finally construct a poliovirus vector containing the S gene. 5 'LED 3.2 - S gene fusion digest m1u1 and BstX1 (a unique site within the S gene). The 3 'LED 3.2 - S gene fusion is digested with
Затем проводят реакции транскрипции и трансфекции. РНК транскрипты, полученные из Т7 промотора, трансфецируют в V ero клетки для создания инфекционных полиовирусов. Для этих экспериментов приблизительно 5 мкг pLED 3.2/ НВV приготавливают для создания РНК транскриптов за счет переваривания плазмиды Pvu1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем более крупный фрагмент содержит Т7 промотор, после которого следует полной длины полиогеном, содержащий S генное слияние. Продукт реакции переваривания экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно суспендируют в 20 мкл воды. Полной длины РНК транскрипты синтезируют ин витро из Pvu1 -переваренной ДНК, используя Т7 РНК полимеразу (Moss, Е.G., et al., j. Virol, 63:1884-1890 (1989)). Then transcription and transfection reactions are carried out. RNA transcripts derived from the T7 promoter are transfected into V ero cells to create infectious polioviruses. For these experiments, approximately 5 μg pLED 3.2 / HBV was prepared to create RNA transcripts by digesting the plasmid Pvu1. Pvu1 digestion results in two fragments, the larger fragment containing the T7 promoter, followed by the full length polyogen containing S gene fusion. The product of the digestion reaction is extracted with phenol and precipitated with ethanol. The precipitated DNA was resuspended in 20 μl of water. Full-length RNA transcripts are synthesized in vitro from Pvu1-digested DNA using T7 RNA polymerase (Moss, E.G., et al., J. Virol, 63: 1884-1890 (1989)).
Продукт транскрипции анализируют с помощью электрофореза на агарозном геле. The transcription product is analyzed by agarose gel electrophoresis.
Конфлюэнтные 25 см2 монослои V его клеток трансфецируют транскриптами, используя схему трансфекции ДЕАЕ (Van der Werf Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 2330-2334 (1986)). Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мг/мл) и затем наливают сверху на V eгo клетки. Спустя 30 минут инкубирования при комнатной температуре, инокулят удаляют, а клетки промывают. Свежую модифицированную поддерживающую среду Эрла добавляют, и клетки инкубируют при 33,5oС. После 5 дней инкубирования наблюдают полный цитопатический эффект (лизис клеток в монослое), и рекомбинантный полиовирус собирают из культуральной среды.Confluent 25 cm 2 monolayers of V cells are transfected using the DEAE transfection scheme (Van der Werf Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 2330-2334 (1986)). Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 mg / ml) and then poured onto V ego cells. After 30 minutes of incubation at room temperature, the inoculum is removed and the cells are washed. Fresh modified Earl support medium is added and the cells are incubated at 33.5 ° C. After 5 days of incubation, a complete cytopathic effect is observed (cell lysis in a monolayer), and the recombinant poliovirus is collected from the culture medium.
Вирусные порции, содержащие рекомбинантный полиовирус, полученный из конструкции pLED 3.2/HBV, титруют в анализе бляшек на V его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса и анализируют с помощью транскрипции и РСR, используя набор РСR Gene Amp термостабильной rTrh обратной транскриптазы РНК (Perkin - E1mer - Cetus). Полученные результаты демонстрируют, что S ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 3.2/НBV вирусе при ведении в культуре. Viral portions containing a recombinant poliovirus obtained from the pLED 3.2 / HBV construct are titrated in plaque assays on V cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by transcription and PCR using the Gene Amp PCR kit of thermostable rTrh RNA reverse transcriptase (Perkin - E1mer - Cetus). The results demonstrate that the S gene is stably stored in recombinant pLED 3.2 / HBV virus when maintained in culture.
Для анализа экспрессии S антигена из полиовирусного вектора используют различные способы. Эти способы, которые являются стандартными процедурами, включают иммуно-пероксидазное окрашивание инфицированных клеток, иммуноосаждение вирусных и чужеродных протеинов, Вестерн-блот и Дот-блот (Coligan, j.Е. et al. Current Protocolsin Jmmunology, Johu Wiley and Sons (1992)). Various methods are used to analyze the expression of S antigen from the poliovirus vector. These methods, which are standard procedures, include immunoperoxidase staining of infected cells, immunoprecipitation of viral and foreign proteins, Western blot and Dot blot (Coligan, J.E. et al. Current Protocolsin Jmmunology, Johu Wiley and Sons (1992) )
Анализ иммунопероксидазного окрашивания используют для определения протеинов в инфицированных вирусом V его клетках. V его клетки инфицируют вирусом и фиксируют этанолом или метанолом через различные промежутки времени после инфицирования. Фиксированный клеточный монослой инкубируют с антисывороткой против либо полиовирусных протеинов, либо S антигена. Пластины промывают, а затем инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим IgG), конъюгированным с перокоидазой хрена (НRР). Пластины снова промывают, а затем добавляют НRP субстрат, 3,3'-диаминобензидинтетрагидрохлорид (Сигма, Сан-Луис, МО). Клетки, которые экспрессируют протеины, которые перекрестно реагируют с антителами, оказываются окрашенными. Immunoperoxidase staining analysis is used to determine the proteins in the virus V-infected cells. V his cells are infected with a virus and fixed with ethanol or methanol at various intervals after infection. The fixed cell monolayer is incubated with an antiserum against either poliovirus proteins or S antigen. The plates are washed and then incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit IgG) conjugated to horseradish perocoidase (HRP). The plates are washed again, and then an HRP substrate, 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride (Sigma, San Luis, MO) is added. Cells that express proteins that cross-react with antibodies are stained.
Монослой V его клеток инфицируют рекомбинантным вирусом. Клеточные лизаты можно исследовать иммуноосаждением или Вестерн блоттингом на наличие вирусных закодированных протеинов. Для иммуноосаждения клеточные лизаты инкубируют с антисывороткой против полиовируса или экзогенного протеина. Протеин А Сефарозу (Сигма, Сан-Луис. МО) добавляют затем к смеси, и продолжают инкубирование. Сефарозные шарики центрифугируют, промывают и элюируют SDS диссоциационным буфером. Осажденные протеины можно проанализировать с помощью электрофореза на SDS-долиакриламидном геле. Для Вестернблоттинга клеточные листы разделяют на SDS-PAGE, переносят на нитроцеллюлозу и инкубируют с антисывороткой до представляющих интерес протеинов. Блоты промывают, инкубируют со вторичным антителом (например, козьим-анти-кроличьим IgG), конъюгированным с НRР. Блоты снова промывают, а затем НРР субстрат, 4-хлор-1-нафтол (Bio Rad Richmond CA) плюс перекись водорода, добавляют для идентификации перекрестно реагирующих протеинов. Monolayer V of his cells is infected with a recombinant virus. Cell lysates can be examined by immunoprecipitation or Western blotting for viral encoded proteins. For immunoprecipitation, cell lysates are incubated with an antiserum against poliovirus or exogenous protein. Protein A Sepharose (Sigma, San Luis. MO) is then added to the mixture, and incubation is continued. The sepharose beads are centrifuged, washed and eluted with SDS by dissociation buffer. Precipitated proteins can be analyzed by SDS-acrylamide gel electrophoresis. For Western blotting, cell sheets are separated into SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose and incubated with antiserum to proteins of interest. Blots are washed, incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit IgG) conjugated to HRP. The blots are washed again, and then the HPP substrate, 4-chloro-1-naphthol (Bio Rad Richmond CA) plus hydrogen peroxide, is added to identify cross-reacting proteins.
В этом примере 7 и последующих примерах можно использовать способ, описанный в примере 3 ранее, используя трансгенных мышей для оценки иммуногенности рекомбинантных полиовирусов и экзогенных полипептидов. In this example 7 and the following examples, you can use the method described in example 3 earlier, using transgenic mice to assess the immunogenicity of recombinant polioviruses and exogenous polypeptides.
Пример 8
Конструирование рекомбинантного полиовируса, содержащего гены пре-S участка вируса гепатита В
Оболочка вируса гепатита В содержит три протеина, причем все они закодированы внутри участка S гена генома вируса гепатита В. Каждый антиген кодируется различными стартовыми сайтами внутри открытой считывающей рамки S генного участка. Основным протеином является S антиген, который содержит 226 аминокислот. Два других протеина представляют собой средний и крупный протеин, которые закодированы пре-S1 и пре-S2 генами, соответственно (Tiollais, Р. et al, Nature, 317: 489-495 (1985)). Считают, включение пре-S1 и/или пре-S2 антигенов в вакцину, которая может содержать еще и S антиген, может повысить эффективность вакцин против вируса гепатита В.Example 8
Construction of a recombinant poliovirus containing genes for the pre-S region of the hepatitis B virus
The hepatitis B virus envelope contains three proteins, all of which are encoded inside the S region of the hepatitis B virus genome. Each antigen is encoded by different start sites within the open reading frame S of the gene region. The main protein is the S antigen, which contains 226 amino acids. The other two proteins are medium and large protein, which are encoded by the pre-S1 and pre-S2 genes, respectively (Tiollais, P. et al, Nature, 317: 489-495 (1985)). It is believed that the inclusion of pre-S1 and / or pre-S2 antigens in the vaccine, which may also contain the S antigen, can increase the effectiveness of hepatitis B virus vaccines.
Стратегия конструирования полиовирусных векторов, содержащих пре-S1 и пре-S2 гены, аналогична стратегии описанной в примере 7 для S гена. Праймеры конструируют для амплификации каждого гена и для встраивания полиовирусных фланкирующих последовательностей по обе стороны гена. Праймеры представлены в табл. 2, PCR реакционнее среды и условия циклинга представлены ранее. The strategy for constructing poliovirus vectors containing pre-S1 and pre-S2 genes is similar to the strategy described in Example 7 for the S gene. Primers are designed to amplify each gene and to insert poliovirus flanking sequences on both sides of the gene. The primers are presented in table. 2, PCR is more reactive than the medium and cycling conditions are presented earlier.
Праймеры G и Н используют для амплификации пре-S1 участка из ДНК вируса гепатита В. Праймер G встраивает полиовирусную последовательность (подчеркнуто в табл. 2) по 5' концу пре-S1 гена, причем пре-S1 последовательность начинается у основания 2580 в геноме вируса гепатита В. Антисмысловой праймер Н расположен в пре-S участке генома (общего как для пре-S1, так и для пре-S2) от основания 3152-6 и включает есоR1 сайт у основания I. РCR амплификация клонированной геномной ДНК гепатита В с праймерами G и Н приводит к фрагменту из 338 пар оснований. Этот фрагмент используют как матричную ДНК, наряду с 5' LED 3.2 фрагментом (из праймеров С и Д, описанных в примере 6) во второй РСR реакции. Амплификация с праймерами С и Н приводит к слитому 5' LED 3.2 - пре-S1 фрагменту из 770 пар оснований. Для конструирования 3' конца пре-S1 гена, РСR фрагмент 3' LED 3.2- пре-S2 используют (см. следующий параграф), так как этот участок одинаков в обеих преконструкциях. 5' LED 3.2. - пре-S1 фрагмент переваривают M1u1 и EcoR1. 3'LED 3.2 -пре-S2 фрагмент переваривают есоR1 и Avr11. Полученные фрагменты очищают с помощью электрофореза на агарозном геле и лигируют в pLED 3.2, которая была переварена М1u11 и Avr11. Полученную конструкцию обозначают pLED 3.2/пре-S1. Primers G and H are used to amplify the pre-S1 region from hepatitis B DNA. Primer G embeds the poliovirus sequence (underlined in Table 2) at the 5 'end of the pre-S1 gene, with the pre-S1 sequence starting at base 2580 in the virus genome hepatitis B. The antisense primer H is located in the pre-S region of the genome (common for both pre-S1 and pre-S2) from base 3152-6 and includes the ecoR1 site at base I. PCR amplification of the cloned genomic DNA of hepatitis B with primers G and H leads to a fragment of 338 base pairs. This fragment is used as template DNA, along with the 5 'LED 3.2 fragment (from primers C and D described in Example 6) in the second PCR reaction. Amplification with primers C and H leads to a fused 5 'LED 3.2 - pre-S1 fragment of 770 base pairs. To construct the 3 'end of the pre-S1 gene, the PCR fragment 3' LED 3.2-pre-S2 is used (see the next paragraph), since this section is the same in both prestructures. 5 'LED 3.2. - the pre-S1 fragment is digested with M1u1 and EcoR1. The 3'LED 3.2 pre-S2 fragment is digested with ECOR1 and Avr11. The resulting fragments were purified by agarose gel electrophoresis and ligated into pLED 3.2, which was digested with M1u11 and Avr11. The resulting construct is designated pLED 3.2 / pre-S1.
По способу примера 7 ДНК последовательность этой полной длины полио-слитой конструкции определяют, используя Applied Biosistem 370А ДНК секвенатор. According to the method of Example 7, the DNA sequence of this full length of the poly-fused construct is determined using an Applied Biosistem 370A DNA sequencer.
Затем проводят реакции транскрипции и трансфекции. РНК транскрипты, создаваемые из Т7 промотора, трансфецируют в V его клетки для создания полиовируса. Для этих экспериментов приготавливают приблизительно 5 мкг pLED 3.2 /пре-1 для создания РНК транскриптов за счет переваривания плазмиды Pvu1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем более крупный фрагмент содержит Т7 промотор, после которого следует полной длины полиогеном, содержащий пре-1 генное слияние. Полученный после переваривания продукт экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно суспендируют в 20 мкл воды. Полной длины РНК транскрипты синтезируют ин витро из Pvu1 - переваренной ДНК, используя Т7 РНК полимеразу. Продукты транскрипции анализируют с помощью электрофореза на агарозном геле. Then transcription and transfection reactions are carried out. RNA transcripts created from the T7 promoter are transfected into its V cells to create poliovirus. For these experiments, approximately 5 μg pLED 3.2 / pre-1 was prepared to create RNA transcripts by digesting the plasmid Pvu1. Pvu1 digestion results in two fragments, with the larger fragment containing the T7 promoter followed by the full length polyogen containing pre-1 gene fusion. The product obtained after digestion is extracted with phenol and precipitated with ethanol. The precipitated DNA was resuspended in 20 μl of water. Full-length RNA transcripts are synthesized in vitro from Pvu1 - digested DNA using T7 RNA polymerase. Transcription products are analyzed by agarose gel electrophoresis.
Конфлюэнтные 25 см2 Vего клеточные монослои трансфецируют с транскриптами, используя схему ДЕАЕ-трансфекции. Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мг/мл), и затем выливают поверх Vего клеток. Спустя 30 минут инкубирования при комнатной температуре, инокулят удаляют, и клетки промывают. Свежую модифицированную поддерживающую среду Эрла добавляют, и клетки инкубируют при 33,5oС. Культуры инкубируют до тех пор, пока не наблюдается полный цитопатический эффект, и рекомбинантные полиовирусы собирают из культуральной среды.Confluent 25 cm 2 V cell monolayers are transfected with transcripts using the DEAE transfection scheme. Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 mg / ml), and then poured over its V cells. After 30 minutes of incubation at room temperature, the inoculum was removed and the cells were washed. Fresh modified Earl support medium is added and the cells are incubated at 33.5 ° C. The cultures are incubated until a complete cytopathic effect is observed, and recombinant polioviruses are collected from the culture medium.
Вирусный продукт, содержащий рекомбинантные полиовирусы, полученные из конструкции pLED 3.2/пре-S1, титруют с помощью анализа бляшкообразования на V его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса и анализируют за счет обратной транскрипции и PCR, используя Gene Amp Термостабильную rTтh обратную транскриптазную РНК, РCR набор (Perkin-E1mer/Cetus). Полученные результаты показывают, что npe-S1 ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 2.3/пре-S1 вирусе при введении в культуре. A viral product containing recombinant polioviruses obtained from the pLED 3.2 / pre-S1 construct is titrated using plaque assay on its V cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by reverse transcription and PCR using Gene Amp Thermostable rTh reverse transcriptase RNA, PCR kit (Perkin-E1mer / Cetus). The results show that the npe-S1 gene is stably preserved in the recombinant pLED 2.3 / pre-S1 virus when introduced into the culture.
Для анализа экспрессии пре-S1 антигена из полиовирусного вектора используют различные способы. Эти способы включают иммуноосаждение вирусных или чужеродных протеинов, Вестерн-блоттинг и дот-блоттинг. Various methods are used to analyze the expression of the pre-S1 antigen from the poliovirus vector. These methods include immunoprecipitation of viral or foreign proteins, Western blotting and dot blotting.
Экспрессионный клон для пре-S2 использует праймер Y в качестве смыслового праймера, и праймер В в качестве антисмыслового праймера (см. табл. 2). Эти праймеры приводят к амплификации полного пре-S2 гена и встраивают LED 3.2 последовательности по 5' и 3' концам. В результате РСR реакции создается фрагмент 867 пар оснований. После очистки этот фрагмент используют в качестве матрицы для второго раунда РСR реакций либо с 5' LED 3.2 либо 3' LED 3.2 фрагментами, что приводит к образованию продуктов слияния, обозначаемых 5' LED 3.2/пре-2 и 3' LED 3.2/пре-2. Во втором раунде РСR в качестве праймеров используют С и В для 5' слияния и Y и F для 3' слияния, фрагмент 5' LED 3.2/-пре-S2 переваривают Xba1 и Xba1. 3' LED 3.2/пре-2 фрагмент переваривают Хba1 и Avr11. Полученные фрагменты очищают о помощью электрофореза на агарозном геле и лигируют в pLED 3.2, которая была переварена М1u1 и Avr11. Полученную конструкцию обозначают pLED 3.2/ пре-S2. The expression clone for pre-S2 uses primer Y as a sense primer, and primer B as an antisense primer (see Table 2). These primers amplify the complete pre-S2 gene and insert LED 3.2 sequences at the 5 'and 3' ends. As a result of the PCR reaction, a fragment of 867 base pairs is created. After purification, this fragment is used as a matrix for the second round of PCR reactions with either 5 'LED 3.2 or 3' LED 3.2 fragments, which leads to the formation of fusion products, designated 5 'LED 3.2 / pre-2 and 3' LED 3.2 / pre- 2. In the second round of PCR, C and B for 5 ′ fusion and Y and F for 3 ′ fusion are used as primers; Xba1 and Xba1 are digested with the 5 ′ LED 3.2 / -pre-S2 fragment. The 3 'LED 3.2 / pre-2 fragment was digested with Xba1 and Avr11. The resulting fragments were purified by agarose gel electrophoresis and ligated into pLED 3.2, which was digested with M1u1 and Avr11. The resulting construct is designated pLED 3.2 / pre-S2.
По способу примера 7 ДНК последовательность этой полной длины конструкции полио-слияния определяют, используя ДНК секвенатор Applied Biosistems. РНК транскрипты, полученные из Т7 промотора, трансфецируют в V его клетки для создания инфекционного полиовируса. Для этих экспериментов приготавливают приблизительно 5 мкг pLED 3.2/пре-S2 для создания транскриптов за счет переваривания плазмиды Pvu 1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем более крупный фрагмент содержит Т7 промотор, за которым следует полной длины полиогеном, содержащий npe-S2 генное слияние. Продукт реакции переваривания экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно суспендируют в 20 мкл воды. Ин витро синтезируют полной длины РНК транскрипты из ДНК, переваренной Pvu1, с использованием Т7 РНК полимеразы. Продукты транскрипции анализируют с помощью электрофореза на агарозном геле. By the method of Example 7, the DNA sequence of this full length of the poly-fusion construct is determined using the Applied Biosistems DNA sequencer. RNA transcripts obtained from the T7 promoter are transfected into its V cells to create an infectious poliovirus. For these experiments, approximately 5 μg of pLED 3.2 / pre-S2 is prepared to create transcripts by digesting the
Конфлюэнтные 25 см2 монослои V его клеток трансфецируют транскриптами, используя схему ДЕАЕ-трансфекции. Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мг/мл) и затем выливают поверх V его клеток. Спустя 30 минут инкубирования при комнатной температуре, инокулят удаляют, а клетки промывают. Добавляют свежую модифицированную среду Эрла, и клетки инкубируют при 33,5oС. Культуры инкубируют до наблюдения полного цитопатического эффекта, и рекомбинантные полиовирусы собирают из культуральной среды.Confluent 25 cm 2 monolayers of V cells are transfected with transcripts using a DEAE transfection scheme. Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 mg / ml) and then poured on top of its V cells. After 30 minutes of incubation at room temperature, the inoculum is removed and the cells are washed. Fresh modified Earl medium was added and the cells were incubated at 33.5 ° C. The cultures were incubated until a complete cytopathic effect was observed, and recombinant polioviruses were collected from the culture medium.
Полученные вирусы, содержащие рекомбинантные полиовирусы, полученные из конструкции pLED 3.2/пре-S2, титруют в анализе бляшкообразования на V его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса и анализируют с помощью обратной транскрипции и РСR, используя РСR набор Gene Amp термостабильных rTтh обратных транскриптазных РНК (Perkin - Elmer/Cetus), полученные результаты показывают, что пре-S2 ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 3.2/пре-S2 вирусе при введении его в культуре. The resulting viruses containing recombinant polioviruses obtained from the pLED 3.2 / pre-S2 construct are titrated in plaque assays on its V cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by reverse transcription and PCR using a Gene Amp PCR kit of thermostable rTh reverse transcriptase RNAs (Perkin-Elmer / Cetus), the results show that the pre-S2 gene is stably stored in recombinant pLED 3.2 / pre-S2 virus when introduced into the culture.
Для анализа экспрессии пре-S2 антигена из полиовирусного вектора используют различные способы. Эти способы включают окрашивание иммунопероксидазой инфицированных клеток, иммуноосаждение вирусных и чужеродных протеинов, Вестерн-блоттинг и дот-блоттинт. Various methods are used to analyze the expression of pre-S2 antigen from the poliovirus vector. These methods include immunoperoxidase staining of infected cells, immunoprecipitation of viral and foreign proteins, Western blotting and dot blotting.
Для определения протеинов в инфицированных вирусом V его клетках используют анализ окрашивания иммунопероксидазой как для пре-S1, так и для пре-S2. V ero клетки инфицируют вирусом и фиксируют этанолом или метанолом в различные моменты времени после инфицирования. Фиксированные клеточные монослои инкубируют с антисывороткой против либо полиовирусных протеинов, либо против пре-S1 или пре-S2 антигенов, в зависимости от случая. Пластины промывают, а затем инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим IgG), конъюгированным с НRР. Пластины снова промывают, а затем добавляют НRР субстрат, 3,3'-диаминобензидинтетрахлорид (Сигма). Клетки, которые экспрессируют протеины, которые перекрестно реагируют с антителами, оказываются окрашенными. To determine the proteins in virus V infected cells, immunoperoxidase staining analysis is used for both pre-S1 and pre-S2. V ero cells are infected with the virus and fixed with ethanol or methanol at various points in time after infection. Fixed cell monolayers are incubated with antiserum against either poliovirus proteins or against pre-S1 or pre-S2 antigens, as appropriate. The plates are washed and then incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit IgG) conjugated to HPR. The plates are washed again, and then an NRP substrate, 3,3'-diaminobenzidine tetrachloride (Sigma) is added. Cells that express proteins that cross-react with antibodies are stained.
Монослои V его клеток инфицируют рекомбинантным вирусом. Клеточные лизаты можно исследовать иммуноосаждением или Вестерн-блоттингом на наличие кодируемых вирусом протеинов. Для иммуноосаждения клеточные лизаты инкубируют с антисывороткой против полиовируса или экзогенного протеина. Затем добавляют протеин А сефарозу (Сигма) к смеси, и продолжают инкубирование. Сефарозные шарики центрифугируют, промывают и элюируют SDS диссоциационным буфером. Осажденные протеины можно проанализировать с помощью электрофореза на SDS-полиакриламидном геле. Для вестернблоттинга клеточные лизаты разделяют с помощью SDS-РАGЕ, переносят на нитроцеллюлозу и инкубируют с антисывороткой. Блоты промывают, инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим JgG), конъюгированным с НRP. Блоты снова промывают, а затем для идентификации перекрестно-реагирующих протеинов добавляют НRР субстрат, 4-хлор-1-нафтол (Bio Rad, Richmond, СА) плюс перекись водорода. Monolayers V of his cells are infected with a recombinant virus. Cell lysates can be examined by immunoprecipitation or Western blotting for the presence of virus-encoded proteins. For immunoprecipitation, cell lysates are incubated with an antiserum against poliovirus or exogenous protein. Protein A is then added to Sepharose (Sigma) to the mixture, and incubation continues. The sepharose beads are centrifuged, washed and eluted with SDS by dissociation buffer. Precipitated proteins can be analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. For western blotting, cell lysates were separated using SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose and incubated with antiserum. Blots are washed, incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit JgG) conjugated to HRP. Blots are washed again, and then HPP substrate, 4-chloro-1-naphthol (Bio Rad, Richmond, CA) plus hydrogen peroxide are added to identify cross-reacting proteins.
Пример 9
Конструирование рекомбинантного полиовируса, содержащего ротавирусный VР7 ген.Example 9
Construction of a recombinant poliovirus containing rotavirus VR7 gene.
Клон экспрессии, обозначенный pLED 3.2/VР7, конструируют, причем ген, кодирующий ротавируоный VР7 антиген, встраивают в полиовирусный геном. Клон содержит полной длины ген для VР7, длина которого составляет приблизительно 1 Kb. Этот клон конструируют, используя РСR удлинения с перекрыванием, и ген встраивают в начале полиовирусной открытой считывающей рамки (основание 743). Для первого раунда РСR используют праймеры Р и Q (табл. 2). Матричная ДНК представляет собой плазмидный клон, содержащий полной длины ротавирусный VР7 ген. РСR продукт из этой амплификации имеет длину 1012 пар оснований. Условия РСR цикла для первого раунда реакций отличаются от стандартных условий, указанных в примере 6, и представляют собой: 94oС 2 минуты, лед 2 минуты, затем 94oС 1 минуту, 26oС 1 минуту, 70oС 2 минуты в течение 10 циклов; 94oС 1 минута, 45oС 1 минута, 70oС 2 минуты в течение 20 циклов.The expression clone designated pLED 3.2 / VP7 was constructed, the gene encoding the rotaviruono VP7 antigen being inserted into the poliovirus genome. The clone contains the full length gene for VR7, whose length is approximately 1 Kb. This clone is constructed using overlap PCR extension, and the gene is inserted at the beginning of the poliovirus open reading frame (base 743). For the first round of PCR, primers P and Q are used (Table 2). Matrix DNA is a plasmid clone containing the full-length rotavirus VR7 gene. The PCR product from this amplification has a length of 1012 base pairs. The conditions of the PCR cycle for the first round of reactions differ from the standard conditions specified in example 6, and are: 94 o With 2 minutes,
Второй раунд PСR реакций проводят как описано ранее. Фрагмент первого раунда РСR смешивают либо с 5' LED 3.2, либо 3' LED 3.2 и амплифицируют с праймерами С и Q для 5' слияния, или с праймерами Р и F для 3' слияния. Полученные продукты слияния переваривают с М1u1 и Bge11 для 5' слияния или Bge11 и Avr11 для 3' слияния. Эти перевары затем субклонируют в pLED 3.2 до получения pLED 3.2/ Р7. The second round of PCR reactions is carried out as described previously. A fragment of the first round of PCR is mixed with either 5 ′ LED 3.2 or 3 ′ LED 3.2 and amplified with primers C and Q for 5 ′ fusion, or with primers P and F for 3 ′ fusion. The resulting fusion products are digested with M1u1 and Bge11 for 5 ′ fusion or Bge11 and Avr11 for 3 ′ fusion. These digests are then subcloned into pLED 3.2 to obtain pLED 3.2 / P7.
ДНК последовательность этой полной длины конструкции полиослияния определяют, используя ДНК секвенатор Applied Biosystems (Foster City, СА) 370А. The DNA sequence of this full length fusion construct is determined using an Applied Biosystems DNA sequencer (Foster City, CA) 370A.
Затем проводят реакции транскрипции и трансфекции. РНК транскрипты, полученные из Т7 промотора, трансфецируют в V его клетки для создания инфекционного полиовируса. Для этих экспериментов приготавливают приблизительно 5 мкг рLED 3.2/V Р7 для создания РНК транскриптов за счет переваривания плазмидой Pvu1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем после более крупного фрагмента, содержащего Т7 промотор, следует полной длины полиогеном, содержащий V Р7 генное слияние. Продукт реакции переваривания экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно cуспендируют в 20 мкл воды. Полной длины РНК транскрипты синтезируют ин витро из Pvu1 - переваренной ДНК с помощью Т7 РНК полимеразы (Moss, Е. G., et al. , J. Virol., 63:1884-1890 (1989)). Продукты транскрипции анализируют с помощью электрофореза на агарозном геле. Then transcription and transfection reactions are carried out. RNA transcripts obtained from the T7 promoter are transfected into its V cells to create an infectious poliovirus. For these experiments, approximately 5 μg pLED 3.2 / V P7 was prepared to create RNA transcripts by digestion with the Pvu1 plasmid. Pvu1 digestion results in two fragments, and after a larger fragment containing the T7 promoter, the full length follows a polyogen containing V P7 gene fusion. The product of the digestion reaction is extracted with phenol and precipitated with ethanol. Precipitated DNA is resuspended in 20 μl of water. Full-length RNA transcripts are synthesized in vitro from Pvu1-digested DNA using T7 RNA polymerase (Moss, E. G., et al., J. Virol., 63: 1884-1890 (1989)). Transcription products are analyzed by agarose gel electrophoresis.
Конфлюэнтные 25 см2 монослои V его клеток трансфецируют с транскриптами, используя ДЕАЕ-трансфекционную схему (Vander Werf. S. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. , 83: 2330-2334 (1986)). Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мг/мл), а затем выливают поверх V его клеток. После 30 минут инкубирования при комнатной температуре, инокулюм удаляют и клетки промывают, добавляют свежую модифицированную поддерживающую среду Эрла, и клетки инкубируют при 33,5oС. Культуры инкубируют до наблюдения полного цитопатического эффекта, и рекомбинантные полиовирусы собирают с культуральной среды.Confluent 25 cm 2 monolayers of V cells are transfected with transcripts using a DEAE transfection scheme (Vander Werf. S. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 83: 2330-2334 (1986)). Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 mg / ml) and then poured over V of its cells. After 30 minutes of incubation at room temperature, the inoculum is removed and the cells are washed, fresh, modified Earl support medium is added, and the cells are incubated at 33.5 ° C. The cultures are incubated until a complete cytopathic effect is observed, and recombinant polioviruses are harvested from the culture medium.
Вирусы, содержащие рекомбинантный полиовирус, полученный из конструкции pLED 3.2/VР7, титруют в анализе бляшкообразования на V его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса и анализируют с помощью обратной транскрипции и РСR, используя РСR набор Gene Amp. термостабильных rTтh обратных транскриптазных РНК (Аperkin/Еlmer/Cetus). Полученные результаты показывают, что VР7 ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 3.2/VР7 вирусе при культивировании. Viruses containing a recombinant poliovirus obtained from the pLED 3.2 / VR7 construct are titrated in plaque assays on its V cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by reverse transcription and PCR using the Gene Amp PCR kit. thermostable rTh reverse transcriptase RNA (Aperkin / Elmer / Cetus). The results show that the VR7 gene is stably preserved in the recombinant pLED 3.2 / VR7 virus during cultivation.
Для анализа экспрессии VР7 из полиовирусного вектора используют различные способы. Эти способы, которые представляют собой стандартные процедуры, включают иммуноперокcидазное окрашивание инфицированных клеток, иммуноосаждение вирусных и чужеродных протеинов, Вестерн-блоттинг и дот-блоттинт (Coligan J. Е., et al. Current Protocols in Jmmunology, johu Wiley and Sons (1992)). Various methods are used to analyze the expression of VR7 from a poliovirus vector. These methods, which are standard procedures, include immunoperoxidase staining of infected cells, immunoprecipitation of viral and foreign proteins, Western blotting and dot blotting (Coligan J. E., et al. Current Protocols in Jmmunology, johu Wiley and Sons (1992) )
Анализ окрашивания иммунопероксидазой используют для определения протеинов в инфицированных вирусом V его клетках. V его клетки инфицируют вирусом и фиксируют этанолом или метанолом в различные моменты после инфицирования. Фиксированные клеточные монослои инкубируют с антисывороткой против либо полиовирусных протеинов, либо против VР7. Пластины промывают, а затем инкубируют со вторичным антителом (например, козьим, анти-кроличьим IgG), конъюгированным с пероксидазой хрена (НRР). Пластины снова промывают, а затем добавляют НRР субcтрат, 3.3'-диаминобензидинтетрагидрохлорид (Сигма, Сан-Луис, МО). Клетки, которые экспрессируют протеины, которые перекрестно реагируют с антителами, оказываются окрашены. An immunoperoxidase staining assay is used to determine the proteins in virus V-infected cells. V cells are infected with the virus and fixed with ethanol or methanol at various points after infection. Fixed cell monolayers are incubated with antiserum against either poliovirus proteins or against VR7. The plates are washed and then incubated with a secondary antibody (e.g., goat, anti-rabbit IgG) conjugated to horseradish peroxidase (HRP). The plates are washed again, and then add NRP substrate, 3.3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride (Sigma, San Luis, MO). Cells that express proteins that cross-react with antibodies are stained.
Монослои V его клеток инфицируют рекомбинантным вируcом. Клеточные лизаты можно исследовать иммуноосаждением или вестернблоттингом на предмет присутствия кодируемых вирусом протеинов. Для иммуноосаждения клеточные лизаты инкубируют с антисывороткой против полиовирусов или экзогенного протеина, затем добавляют Протеин А Сефарозу (Сигма) к смеси и продолжают инкубирование. Сефарозные шарики центрифугируют, промывают и элюируют SDS-диссоциационным буфером. Осажденные протеины можно проанализировать с помощью электрофореза на SDS-полиакриламидном геле. Для вестернблоттинга клеточные лизаты разделяют с помощью SDS-РАGЕ, переносят на нитроцеллюлозу и инкубируют с антисывороткой до получения представляющих интерес протеинов. Блоты промывают, инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим JgG) конъюгированным c НRР. Блоты снова промывают, и для идентификации перекрестно-реагирующих протеинов добавляют НRР субстрат, 4-хлор-1-нафтол (Bio Rad, Richmond, СА). Monolayers V of his cells are infected with a recombinant virus. Cell lysates can be examined by immunoprecipitation or western blotting for the presence of virus-encoded proteins. For immunoprecipitation, cell lysates are incubated with an antiserum against polioviruses or an exogenous protein, then Protein A Sepharose (Sigma) is added to the mixture and incubation continues. The sepharose beads are centrifuged, washed and eluted with SDS dissociation buffer. Precipitated proteins can be analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. For western blotting, cell lysates are separated by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose and incubated with antiserum to obtain proteins of interest. Blots are washed, incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit JgG) conjugated to HRP. The blots are washed again, and an HPR substrate, 4-chloro-1-naphthol (Bio Rad, Richmond, CA) is added to identify cross-reacting proteins.
Пример 10
Конструирование полиовирусных полилинкерных кассетных векторов
Экзогенные гены можно также встраивать в полиовирусный геном за счет конструирования двух полиовирусных клонирующих векторов, близких тем, которые описаны в примерах 1-5, в том, что эти векторы встраивают уникальные сайты клонирования рестрикционных энзимов, каждый в другом месте, внутри полиовирусного генома. Такая полилинкерная кассетная векторная методика обеспечивает более простую процедуру клонирования, нежели способ примера 6, хотя последний лимитирует добавление дополнительных аминокислот, которые не находятся в исходном экзогенном полипептиде.Example 10
Construction of poliovirus polylinker cassette vectors
Exogenous genes can also be inserted into the poliovirus genome by constructing two poliovirus cloning vectors, similar to those described in Examples 1-5, in that these vectors embed unique cloning sites of restriction enzymes, each at a different location within the poliovirus genome. Such a multilinker cassette vector technique provides a simpler cloning procedure than the method of example 6, although the latter limits the addition of additional amino acids that are not in the original exogenous polypeptide.
Первый вектор (вектор 2) содержит полилинкерную кассету в рамке с полиовирусным протеином, непосредственно после которой следует инициирующий кодон AUG у основания 743. Затем вводят следующие рестрикционные сайты: Noт1, Hpa1 и Рас1. Они следуют сразу после последовательности, кодирующей сайт распознавания полио 3С протеазы. Затем эту последовательность приспосабливают за счет добавления или делеции 1-2 дополнительных оснований к тому, чтобы поддерживать правильную открытую считывающую рамку в этом участке. The first vector (vector 2) contains a polylinker cassette in a frame with a poliovirus protein, immediately followed by the AUG initiating codon at base 743. The following restriction sites are then introduced: No1, Hpa1 and Pac1. They follow immediately after the sequence encoding the
РСR удлинения с перекрыванием используют для встраивания реcтрикционных сайтов во время конструирования векторов. Для конструирования вектора 1 синтезируют праймеры J и К (табл. 2) для введения полилинкерной кассеты у основания 743. В первом раунде РСR реакций используют pLED 3.2 как матричную ДНК, праймеры С и J для 5' участка, и праймеры К и F для 3' участка. Ожидаемые размеры для амплифицированных фрагментов составляют 512 и 551 пару оснований для 5' и 3' участков, соответственно. Эти фрагменты используют непосредственно из РСR реакции, и они служат в качестве матрицы для второго раунда РСR с праймерами С и F. Получают фрагмент из 1016 пар оснований, который содержит полилинкерную последовательность и сайт распознавания 3С протеазы в середине фрагмента. Этот фрагмент очищают, переваривают М1u1 и Avr11 и субклонируют в pLED 3.2, которая была переварена теми же самыми рестрикционными энзимами. Overlapping PCR extensions are used to embed the restriction sites during vector construction. To construct
Протеолитический процессинг полиовирусного полипротеина происходит на множестве стадий во время репликации вируса. Первоначальное протеолитическое расщепление осуществляют за счет 2А протеазы, что приводит к образованию протеинов, обозначаемых Р1 и Р2-Р3. Каждый из них далее расщепляется 3С протеазой до получения индивидуальных вирусных протеинов. Во время протеолитического процессинга полипротеина продукты частичного расщепления, как было показано, имеют функции, отличающиеся от функций продуктов окончательного расщепления (Harris, К.S. et al., Semin. Virol., 1:323-333 (1990)). Встраивание экзогенного гена в полипротеин на участках, кодирующих функциональные предшественники, не создает жизнеспособных вирусов. Второй кассетный вектор конструируют для встраивания рестрикционных сайтов по связи между Р1 и Р2 (основание 3377). Proteolytic processing of poliovirus polyprotein occurs at many stages during virus replication. The initial proteolytic cleavage is carried out due to 2A protease, which leads to the formation of proteins designated P1 and P2-P3. Each of them is further cleaved with a 3C protease to produce individual viral proteins. During proteolytic processing of polyprotein, partial cleavage products have been shown to have functions that differ from those of the final cleavage products (Harris, K. S. et al., Semin. Virol., 1: 323-333 (1990)). The incorporation of an exogenous gene into a polyprotein at sites encoding functional precursors does not create viable viruses. The second cassette vector is designed to incorporate restriction sites through the connection between P1 and P2 (base 3377).
Встраивают рестрикционные сайты Noт1, Hpa1 и Рac1. Для этих рестрикционных сайтов существует 2А протеазный сайт распознавания 5': сайт распознавания 3С протеазы встраивают в направлении 3' к этим сайтам. Первый раунд РСR реакций использует pLЕD 3.2 в качестве матричной ДНК, праймеры L и М для 5' участка, и праймеры N и О для 3' участка (табл. 2). The restriction sites No1, Hpa1 and Pac1 are inserted. For these restriction sites, there is a
Ожидаемые размеры для амплифицированных фрагментов составляют 563 и 692 bp для 5' и 3', соответственно. Эти фрагменты используют непосредственно из РСR реакции, и они служат в качестве матрицы для второго раунда РСR с праймерами L и O. Полученный фрагмент имеет 1096 bр в длину и содержит сайт распознавания 2А протеазы, полилинкерную последовательность и сайт распознавания 3С протеазы в середине. Затем этот фрагмент переваривают BstE11 и субклонируют в рLЕD3.2, переваренную тем же энзимом. The expected sizes for the amplified fragments are 563 and 692 bp for 5 'and 3', respectively. These fragments are used directly from the PCR reaction, and they serve as a matrix for the second round of PCR with primers L and O. The resulting fragment is 1096 bp long and contains a 2A protease recognition site, a polylinker sequence and a 3C protease recognition site in the middle. This fragment is then digested with BstE11 and subcloned into pLED3.2 digested with the same enzyme.
Кассетные векторы используют в качестве векторов экспрессии для экзогенных генов. Экзогенные гены клонируют в кассетные векторы, либо используя существующие совместимые рестрикционные сайты, либо за счет добавления таких реотрикционных сайтов к концам гена с помощью РСR. В последнем случае экзогенный ген амплифицируется за счет РСR с использованием праймеров, соответствующих 5' и 3' концам гена. Если эти праймеры синтезированы, рестрикционаый сайт добавляют к 5' концу смыслового праймера, а второй рестрикционный сайт добавляют к 5' концу антисмыслового праймера. После амплификации гена в стандартной реакции PCR, полученный PСR фрагмент будет содержать ген, фланкированный двумя рестрикционными сайтами. Как вектор, так и РСR фрагмент, оба переваривают двумя рестрикционными энзимами, а затем лигируют вместе, в результате чего получают представляющий интерес экспрессионный клон. Cassette vectors are used as expression vectors for exogenous genes. Exogenous genes are cloned into cassette vectors, either using existing compatible restriction sites, or by adding such reotriction sites to the ends of the gene using PCR. In the latter case, the exogenous gene is amplified by PCR using primers corresponding to the 5 'and 3' ends of the gene. If these primers are synthesized, a restriction site is added to the 5 ′ end of the sense primer, and a second restriction site is added to the 5 ′ end of the antisense primer. After amplification of the gene in a standard PCR reaction, the resulting PCR fragment will contain a gene flanked by two restriction sites. Both the vector and the PCR fragment are both digested with two restriction enzymes and then ligated together, resulting in an expression clone of interest.
Следует отметить, что праймеры можно сконструировать таким образом, чтобы они соответствовали любому участку представляющего интерес экзогенного гена, так чтобы в вектор можно было включать неполные гены. Более того, переваривание вектора Нра1 приводит к получению тупых концов фрагментов. Поэтому, любой фрагмент с тупыми концами экзогенного гена может быть клонирован в вектор. It should be noted that primers can be designed so that they match any region of the exogenous gene of interest, so that partial genes can be included in the vector. Moreover, the digestion of the vector Hp1 leads to the obtuse ends of the fragments. Therefore, any fragment with blunt ends of an exogenous gene can be cloned into a vector.
Пример 11
Конструирование рекомбинантного полиовируса, содержащего В. pertussis 69 kD внешний мембранный протеиновый ген.Example 11
Construction of a recombinant poliovirus containing B. pertussis 69 kD external membrane protein gene.
Полиовирусные кассетные векторы примера 10 используют для экспрессии 69 kD внешнего мембранного протеина В. pertussis. Зрелый протеин закодирован внутри участка гена приблизительно в 1,8 kD. Этот участок, или более короткие участки открытой считывающей рамки можно амплифицировать с помощью РСR c праймерами специфических последовательностей. Эти праймеры конструируют таким образом, чтобы они содержали Not1 сайт с 5' конца антисмыслового праймера. Праймеры нужно подобрать таким образом, чтобы открытая считывающая рамка и сайт распознавания полиовирусной 3С протеазы были в рамке. После амплификации с помощью РСR, полученный фрагмент очищают электрофорезом на агарозном геле или с помощью Magic РСR набора (Promega), перериваривают Not1 и Prac1 и лигируют в вектор, рестриктированный теми же самыми энзимами. Полученную плазмиду обозначают pLED 3.2/69 kD. ДНК последовательность этой полной длины полио-слияния конструкции определяют, используя ДНК секвенатор 370A Applied Biosystem (Foster City, СА). The poliovirus cassette vectors of Example 10 were used to express 69 kD of the B. pertussis outer membrane protein. The mature protein is encoded within a gene region of approximately 1.8 kD. This region, or shorter sections of the open reading frame, can be amplified by PCR with primers of specific sequences. These primers are designed to contain a Not1 site from the 5 ′ end of the antisense primer. Primers must be selected so that the open reading frame and the recognition site of the
Далее, проводят реакции транскрипции и трансфекции. РНК транскрипты, полученные из Т7 промотора, трансфецируют в V его клетки для создания инфекционного полиовируса. Для этих экспериментов приготавливают приблизительно 5 мкг pLED 3.2/69 kD для создания РНК транскриптов за счет переваривания плазмидой Pvu1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем более крупный фрагмент содержит Т7 промотор, после которого следует полной длины полиогеном, содержащий 69 kD генное слияние. Продукт реакций переваривания экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно суcпендируют в 20 мкл воды. Полной длины РНК транскрипты синтезируют ин витро из Pvu1-переваренной ДНК, используя Т7 РНК полимеразу (Moss, Е. G. et al. j Virol 63:1884-1890 (1989)). Продукты транскрипции анализируют электрофоретически на агарозном геле. Next, transcription and transfection reactions are carried out. RNA transcripts obtained from the T7 promoter are transfected into its V cells to create an infectious poliovirus. Approximately 5 μg pLED 3.2 / 69 kD was prepared for these experiments to generate RNA transcripts by digestion with the Pvu1 plasmid. Pvu1 digestion results in two fragments, the larger fragment containing the T7 promoter followed by the full length polyogen containing 69 kD gene fusion. The product of the digestion reaction is extracted with phenol and precipitated with ethanol. The precipitated DNA is re-suspended in 20 μl of water. Full-length RNA transcripts are synthesized in vitro from Pvu1-digested DNA using T7 RNA polymerase (Moss, E. G. et al. J Virol 63: 1884-1890 (1989)). Transcription products are analyzed electrophoretically on an agarose gel.
Конфлюэнтные 25 см2 монослои V его клеток трансфецируют транскриптами, используя схему ДЕАЕ-трансфекции (Van der Werf, S. Procе Natl. Acadе Sci., USA, 83: 2330-2334 (1986)). Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мкг/мл), и затем выливают поверх клеток V его. После 30 минут инкубирования при комнатной температуре инокулюм удаляют, и клетки промывают, добавляют свежую поддерживающую среду Эрла, и клетки инкубируют при 33,5oС. Культуры инкубируют до наблюдения полного цитопатического эффекта, и рекомбинантные полиовирусы собирают с культуральной среды.Confluent 25 cm 2 monolayers of V cells are transfected using transcripts using a DEAE transfection scheme (Van der Werf, S. Proce Natl. Acade Sci., USA, 83: 2330-2334 (1986)). Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 μg / ml), and then poured onto V cells. After 30 minutes of incubation at room temperature, the inoculum was removed and the cells were washed, fresh Earle support medium was added and the cells were incubated at 33.5 ° C. The cultures were incubated until a complete cytopathic effect was observed, and recombinant polioviruses were collected from the culture medium.
Исходные вирусы, содержащие рекомбинантные полиовирусы, полученные из конструкции pLED 3.2/69 kD, титруют в анализе на бляшкообразование на V его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса, и анализируют c помощью обратной транскрипции и РСR, используя РСR набор Gene Amp термостабильной rТтh обратной транскриптазной РНК (Perkin - Elmer/Cetus). Полученный результат показывает, что 69 kD ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 3.2/69 kD вирусе при культивировании. The original viruses containing recombinant polioviruses obtained from the pLED 3.2 / 69 kD construct are titrated in plaque assays on its V cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by reverse transcription and PCR using the Gene Amp PCR kit of thermostable rTkh reverse transcriptase RNA (Perkin - Elmer / Cetus). The result shows that the 69 kD gene is stably preserved in the recombinant pLED 3.2 / 69 kD virus during cultivation.
Используют различные способы для анализа экспрессии 69 kD внешнего мембранного протеина из полиовирусного вектора. Эти способы, которые представляют собой стандартные процедуры, включают иммунопероксидазное окрашивание инфицированных клеток, иммуноосаждение вирусного и чужеродного протеинов, вестернблоттинг и дотблоттинг (Coligan, j. Е. et al., Current Protocols in Jmmunology, Jonn Wiley and Sons (1992)). Various methods are used to analyze the expression of 69 kD of the outer membrane protein from the poliovirus vector. These methods, which are standard procedures, include immunoperoxidase staining of infected cells, immunoprecipitation of viral and foreign proteins, western blotting and dot blotting (Coligan, J. E. et al., Current Protocols in Jmmunology, Jonn Wiley and Sons (1992)).
Анализ иммунопероксидазного окрашивания используют для определения протеинов в инфицированных вирусом V его клетках, V его клетки инфицируют вирусом и фиксируют этанолом или метанолом в различные моменты времени после инфицирования. Фиксированные клеточные монослои инкубируют с антисывороткой против либо полиовирусных протеинов, либо 69 kD внешнего мембранного протеина. Пластины промывают, а затем инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим JgG), конъюгированным с пероксидазой хрена (НRР). Пластины снова промывают, а затем добавляют HRP субстрат, 3,3'-диаминобензидинтетрагидрохлорид (Сигма, Сан Луис, МО). Клетки, которые экспрессируют протеины, которые перекрестно реагируют с антителами, оказываются окрашены. An immunoperoxidase staining assay is used to determine the proteins in V cells infected with the virus, V cells are infected with the virus and fixed with ethanol or methanol at various points in time after infection. Fixed cell monolayers are incubated with antiserum against either poliovirus proteins or 69 kD of an external membrane protein. The plates are washed and then incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit JgG) conjugated to horseradish peroxidase (HRP). The plates are washed again and then HRP substrate, 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride (Sigma, San Luis, MO) is added. Cells that express proteins that cross-react with antibodies are stained.
V eгo клеточные монослои инфицируют рекомбинантным вирусом. Клеточные лизаты можно исследовать иммуноосаждением или вестернблоттингом на наличие вирусных закодированных протеинов. Для иммуноосаждения клеточные лизаты инкубируют с антисывороткой против полиовируса или экзогенного протеина. Протеин А сефарозу (Сигма) добавляют к смеси и продолжают инкубировать. Сефарозные шарики центрифугируют, промывают и элюируют SDS диссоциационным буфером. Выпавшие в осадок протеины анализируют с помощью электрофореза на SDS-полиакриламидном геле. Для вестернблоттинга клеточные лизаты выделяют с помощью SDS-РАGЕ, переносят на нитроцеллюлозу и инкубируют с антисывороткой к представляющим интерес протеинам. Блоты промывают, инкубируют со вторичным антителом (например, козьим анти-кроличьим JgG), конъюгированным с НRP. Блоты промывают снова, и затем НRР субстрат, 4-хлор-1-нафтол (Bio Rad, Richmond, CA) плюс перекись водорода, добавляют для идентификации перекрестно-реагирущих протеинов. V ego cell monolayers are infected with a recombinant virus. Cell lysates can be examined by immunoprecipitation or western blotting for viral encoded proteins. For immunoprecipitation, cell lysates are incubated with an antiserum against poliovirus or exogenous protein. Protein A Sepharose (Sigma) is added to the mixture and continued to incubate. The sepharose beads are centrifuged, washed and eluted with SDS by dissociation buffer. Precipitated proteins are analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. For western blotting, cell lysates are isolated by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose and incubated with antiserum for the proteins of interest. Blots are washed, incubated with a secondary antibody (e.g., goat anti-rabbit JgG) conjugated to HRP. Blots are washed again, and then the NRP substrate, 4-chloro-1-naphthol (Bio Rad, Richmond, CA) plus hydrogen peroxide, is added to identify cross-reactive proteins.
Пример 12
Конструирование рекомбинантного полиовируса, содержащего ген гликопротеина D Herpes Simplex.Example 12
Construction of a recombinant poliovirus containing the Herpes Simplex glycoprotein D gene.
Полиовирусные кассетные векторы примера 10 используют для экспрессии гликопротеина D вируса Herpes Simplex. Этот протеин кодируется геном приблизительно 1,2 kD. Этот участок или более короткие участки открытой считывающей рамки можно амплифицировать с помощью РСR с праймерами специфических последовательностей. Эти праймеры конструируют таким образом, чтобы они содержали Not1 сайт с 5' конца смыслового праймера, и Рас1 сайт с 5' конца антисмыслового праймера. Эти праймеры должны быть подобраны так, чтобы открытая считывающая рамка и сайт распознавания полиовирусной 3С протеазы были в рамке. После амплификации за счет РСR, полученный фрагмент очищают с помощью электрофореза на агарозном геле, или с помощью Magic PCR набора (Promega), переваривают Not1 или Рас1 и лигируют в вектор, рестриктированный теми же самыми энзимами. The poliovirus cassette vectors of Example 10 are used to express Herpes Simplex virus D glycoprotein D. This protein is encoded by a gene of approximately 1.2 kD. This region or shorter regions of the open reading frame can be amplified by PCR with primers of specific sequences. These primers are designed to contain a Not1 site from the 5 ′ end of the sense primer, and a Pac1 site from the 5 ′ end of the antisense primer. These primers should be selected such that the open reading frame and the
Полученную плазмиду обозначают pLED 3.2/gD. ДНК последовательность этой полной длины полио-слитой конструкции определяют, используя секвенатор ДНК 370А Applied Bioystems (Foster City, СА). The resulting plasmid is designated pLED 3.2 / gD. The DNA sequence of this full length poly-fused construct is determined using a DNA sequencer 370A Applied Bioystems (Foster City, CA).
Затем проводят реакции транскрипции и трансфекции. РНК транскрипты, полученные из Т7 промотора, трансфектируют в V его клетки для создания инфекционного полиовируса. Для этих экспериментов приготавливают приблизительно 5 мкг pLED 3.2/gD для создания РНК транскриптов за счет переваривания плазмидой Pvu1. Pvu1 переваривание приводит к получению двух фрагментов, причем после более крупного фрагмента, содержащего Т7 промотор, следует полной длины полиогеном, содержащий gD генное слияние. Продукт реакции переваривания экстрагируют фенолом и осаждают этанолом. Осажденную ДНК повторно суспендируют в 20 мкл воды. Полной длины РНК транскрипты синтезируют ин витро из Pvu1-переваренной ДНК, используя Т7 РНК полимеразу (Moss Е.G., et al. , j. Virol., 63:1884-1890 (1989)). Продукты транскрипции анализируют с помощью электрофореза на агарозном геле. Then transcription and transfection reactions are carried out. RNA transcripts obtained from the T7 promoter are transfected into its V cells to create an infectious poliovirus. For these experiments, approximately 5 μg pLED 3.2 / gD was prepared to create RNA transcripts by digestion with the Pvu1 plasmid. Pvu1 digestion results in two fragments, and after a larger fragment containing the T7 promoter, the full length follows a polyogen containing gD gene fusion. The product of the digestion reaction is extracted with phenol and precipitated with ethanol. The precipitated DNA was resuspended in 20 μl of water. Full-length RNA transcripts are synthesized in vitro from Pvu1-digested DNA using T7 RNA polymerase (Moss E.G., et al., J. Virol., 63: 1884-1890 (1989)). Transcription products are analyzed by agarose gel electrophoresis.
Конфлюэнтные 25 см2 монослой V его клеток трансфецируют транскриптами, используя схему ДЕАЕ-трансфекции (Vander Werf 83:2330-2334 (1986)). Приблизительно 25 мкг РНК смешивают с ДЕАЕ-декстраном (0,5 мг/мл), и затем выливают поверх V его клеток. После 30-минутного инкубирования при комнатной температуре, инокулюм удаляют, и клетки промывают. Добавляют свежую модифицированную поддерживающую среду Эрла, и клетки инкубируют при 33,5oС. Культуры инкубируют до тех пор, пока не наблюдают полный цитопатический эффект, и рекомбинантные полиовирус собирают с культуральной среды.Confluent 25 cm 2 monolayer V of his cells is transfected with transcripts using a DEAE transfection scheme (Vander Werf 83: 2330-2334 (1986)). Approximately 25 μg of RNA is mixed with DEAE-dextran (0.5 mg / ml), and then poured over its V cells. After incubation for 30 minutes at room temperature, the inoculum was removed and the cells were washed. Fresh modified Earl support medium was added and the cells were incubated at 33.5 ° C. The cultures were incubated until a complete cytopathic effect was observed, and recombinant poliovirus was collected from the culture medium.
Вирусный материал, содержащий рекомбинантный полиовирус, полученный из конструкции pLED 3.2/gD, титруют в анализе на бляшкообразование на его клетках. Кроме того, РНК экстрагируют из рекомбинантного вируса и анализируют с помощью обратной транскрипции и РСR, используя РСR набор Gene Amp термостабильной rTтh обратной транскриптазой РНК (Perkin-Еlmer/Cetus). Полученные результаты показывают, что gD ген стабильно сохраняется в рекомбинантном pLED 3.2/gD вирусе при культивировании. Viral material containing a recombinant poliovirus obtained from the pLED 3.2 / gD construct is titrated in a plaque assay on its cells. In addition, RNA was extracted from the recombinant virus and analyzed by reverse transcription and PCR using the Gene Amp PCR kit with thermostable rTh reverse transcriptase RNA (Perkin-Elmer / Cetus). The results show that the gD gene is stably preserved in the recombinant pLED 3.2 / gD virus during cultivation.
Для анализа экспрессии gD из полиовирусного вектора используют различные способы. Эти способы, которые являются стандартными процедурами, включают иммунопероксидазное окрашивание инфицированных клеток, иммуноосаждение вирусных и чужеродных протеинов, вестернблоттинг и дотблоттинг (Coligan, J.E., et al., eds. Current. Protocols in Jmmunology john Wiley and Sons (1992)). Various methods are used to analyze gD expression from a poliovirus vector. These methods, which are standard procedures, include immunoperoxidase staining of infected cells, immunoprecipitation of viral and foreign proteins, western blotting and dot blotting (Coligan, J.E., et al., Eds. Current. Protocols in Jmmunology john Wiley and Sons (1992)).
Анализ иммунопероксидазного окрашивания используют для определения протеина в вирус-инфицированных V его клетках. V eго клетки инфицируют вирусами и фиксируют этанолом или метанолом в различные моменты времени после инориирования. Фиксированные клеточные монослои инкубируют с антисывороткой против либо полиовирусных протеинов, либо gD. Пластины промывают, а затем инкубируют со вторичным антителом (таким как козий или анти-кроличий IgG), конъюгированный с пероксидазой хрена (HRP). Пластины снова промывают, и добавляют HRP субстрат, 3,3'-диаминобензидинтетрагидрохлорид (Сигма). Клетки, которые экспрессируют протеины, которые перекрестно реагируют с антителами, оказываются окрашены. Immunoperoxidase staining analysis is used to determine the protein in virus-infected V cells. V cells are infected with viruses and fixed with ethanol or methanol at various points in time after ignoring. Fixed cell monolayers are incubated with antiserum against either poliovirus proteins or gD. The plates are washed and then incubated with a secondary antibody (such as goat or anti-rabbit IgG) conjugated to horseradish peroxidase (HRP). The plates were washed again and HRP substrate, 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride (Sigma) was added. Cells that express proteins that cross-react with antibodies are stained.
Монослои V eгo клеток инфицируют рекомбинантным вирусом. Клеточные лизаты можно исследовать с помощью иммуноосаждения или вестернблоттингом на наличие вирусных закодированных протеинов, для иммуноосаждения клеточные лизаты инкубируют с антисывороткой против полиовируса или экзогенного протеина. Протеин А сефарозу (Сигма) добавляют затем к смеси, и продолжают инкубирование. Сефарозные шарики центрифугируют, промывают и элюируют SDS диссоциационным буфером. Осажденные протеины можно анализировать с помощью электрофореза на SDS-полиакриламидном геле. Для вестернблоттинга клеточные лизаты разделяют с помощью SDS-РАGЕ, переносят на нитроцеллюлозу и инкубируют с антисывороткой к представляющим интерес протеинам. Блоты промывают, инкубируют со вторичным антителом (таким, как козий анти-кроличий IgG), конъюгированный с НRР. Блоты снова промывают, а затем НRР субстрат, 4-хлор-1-нафтол (Bio Rad, Richmond, СА) плюс перекись водорода, добавляют для идентификации перекрестно-реагирующих протеинов. Monolayers of V ego cells are infected with a recombinant virus. Cell lysates can be examined by immunoprecipitation or by Western blotting for viral encoded proteins; for immunoprecipitation, cell lysates are incubated with antiserum against poliovirus or exogenous protein. Protein A sepharose (Sigma) is then added to the mixture, and incubation continues. The sepharose beads are centrifuged, washed and eluted with SDS by dissociation buffer. Precipitated proteins can be analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. For western blotting, cell lysates are separated by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose and incubated with antiserum for the proteins of interest. Blots are washed, incubated with a secondary antibody (such as goat anti-rabbit IgG) conjugated to HRP. The blots are washed again and then the NRP substrate, 4-chloro-1-naphthol (Bio Rad, Richmond, CA) plus hydrogen peroxide is added to identify cross-reacting proteins.
Эквиваленты
Специалисты могут узнать, или с помощью рутинных экспериментов определить, эквиваленты специфических вариантов изобретения. Эти эквиваленты входят в объем, указанный формулой изобретения.Equivalents
Specialists can find out, or using routine experimentation, determine the equivalents of specific variants of the invention. These equivalents are included in the scope indicated by the claims.
Claims (36)
С-В-А-В-С,
где А представляет собой экзогенную нуклеотидную последовательность, кодирующую подлежащий экспрессии экзогенный полипептид, выбранный из группы, состоящей из субъединицы β токсина холерного вибриона, корегулируемой токсином холерного вибриона фимбрии, ротавирусного капсидного белка VP4, гемагглютинина вируса гриппа, S-антигена вируса гепатита В, пре-S1-антигена вируса гепатита В, пре-S2-антигена вируса гепатита В, белка внешней мембраны В. pertussis массой 69 кДа, гликопротеина D вируса простого герпеса и антигена VP7 ротавируса;
В представляет собой нуклеотидную последовательность, кодирующую искусственный сайт протеолитического расщепления для протеазы, которая протеолитически процессирует белковый предшественник, продуцируемый исходным полиовирусом, модифицированным с получением рекомбинантного полиовируса, такой, как полиовирусный сайт протеолитического расщепления 2А и/или 3С;
С представляет собой геном исходного полиовируса, как показан в последовательности pMOVl. 3, pMOV2.1, pMOV2.5 или pMOV3.1 на фиг. 2В, модифицированного с получением рекомбинантного полиовируса,
где А и В встроены в С в месте соединения между Vpl и 2А, или между 2А и 2В, или между 2С и 3А генома исходного полиовируса.1. Recombinant poliovirus vector designed to stimulate an immune response against a pathogenic microorganism, or virus, or target cell, having the formula
C-B-A-B-C,
where A is an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide to be expressed selected from the group consisting of the β subunit of the cholera vibrio toxin, the fimbria cholera vibrio toxin regulated, the VP4 rotavirus capsid protein, the influenza virus hemagglutinin, the hepatitis B virus antigen Hepatitis B virus S1 antigen, hepatitis B virus pre-S2 antigen, 69 kDa B. pertussis outer membrane protein, herpes simplex virus D glycoprotein D and rotavirus VP7 antigen;
B is a nucleotide sequence encoding an artificial proteolytic cleavage site for a protease that proteolytically processes a protein precursor produced by the original poliovirus modified to produce a recombinant poliovirus, such as poliovirus proteolytic cleavage site 2A and / or 3C;
C represents the genome of the original poliovirus, as shown in the pMOVl sequence. 3, pMOV2.1, pMOV2.5 or pMOV3.1 in FIG. 2B modified to produce a recombinant poliovirus,
where A and B are embedded in C at the junction between Vpl and 2A, or between 2A and 2B, or between 2C and 3A of the original poliovirus genome.
С-А-В-С,
где А представляет собой экзогенную нуклеотидную последовательность, кодирующую подлежащий экспрессии экзогенный полипептид, выбранный из группы, состоящей из субъединицы β токсина холерного вибриона, корегулируемой токсином холерного вибриона фимбрии, ротавирусного капсидного белка VP4, гемагглютинина вируса гриппа, S-антигена вируса гепатита В, пре-S1-антигена вируса гепатита В, пре-S2-антигена вируса гепатита В, белка внешней мембраны В. pertussis массой 69 кДа, гликопротеина D вируса простого герпеса и антигена VP7 ротавируса;
В представляет собой нуклеотидную последовательность, кодирующую искусственный сайт протеолитического расщепления для протезы, которая протеолитически процессирует белковый предшественник, продуцируемый исходным полиовирусом, модифицированным с получением рекомбинантного полиовируса, такой, как полиовирусный сайт протеолитического расщепления 2А и/или 3С;
С представляет собой геном исходного полиовируса, модифицированного с получением рекомбинантного полиовируса, где А и В встраивают в С в таком месте генома исходного полиовируса, чтобы они не нарушали вирусную последовательность, необходимую для репликации полиовируса,
где рекомбинантный полиовирусный вектор имеет последовательность, показанную на фиг. 1А.7. Recombinant poliovirus vector designed to stimulate an immune response against a pathogenic microorganism, or virus, or target cell, having the formula
C-A-B-C,
where A is an exogenous nucleotide sequence encoding an exogenous polypeptide to be expressed selected from the group consisting of the β subunit of the cholera vibrio toxin, the fimbria cholera vibrio toxin regulated, the VP4 rotavirus capsid protein, the influenza virus hemagglutinin, the hepatitis B virus antigen Hepatitis B virus S1 antigen, hepatitis B virus pre-S2 antigen, 69 kDa B. pertussis outer membrane protein, herpes simplex virus D glycoprotein D and rotavirus VP7 antigen;
B is a nucleotide sequence encoding an artificial proteolytic cleavage site for prostheses that proteolytically processes a protein precursor produced by a parent poliovirus modified to produce a recombinant poliovirus, such as poliovirus proteolytic cleavage site 2A and / or 3C;
C represents the genome of the original poliovirus modified to produce a recombinant poliovirus, where A and B are inserted into C at a location in the genome of the original poliovirus so that they do not violate the viral sequence necessary for replication of the poliovirus,
where the recombinant poliovirus vector has the sequence shown in FIG. 1A.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US80489391A | 1991-12-06 | 1991-12-06 | |
US804893 | 1991-12-06 | ||
US804,893 | 1991-12-06 | ||
US947790 | 1992-09-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94030478A RU94030478A (en) | 1996-07-27 |
RU2215035C2 true RU2215035C2 (en) | 2003-10-27 |
Family
ID=25190140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94030478/13A RU2215035C2 (en) | 1991-12-06 | 1992-12-04 | Recombinant polioviral vector (variants), method for its preparing (variants), method for induction of immune response in individual (variants), method for preparing protein (variants), vaccine composition for therapy and prophylaxis of infectious diseases (variants) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2215035C2 (en) |
ZA (1) | ZA929418B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698049C2 (en) * | 2013-07-08 | 2019-08-21 | Новартис Аг | Rotaviral particles with chimeric surface proteins |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201022077D0 (en) * | 2010-12-29 | 2011-02-02 | Health Prot Agency | Inactivated poliovaccine |
-
1992
- 1992-12-04 ZA ZA929418A patent/ZA929418B/en unknown
- 1992-12-04 RU RU94030478/13A patent/RU2215035C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698049C2 (en) * | 2013-07-08 | 2019-08-21 | Новартис Аг | Rotaviral particles with chimeric surface proteins |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ZA929418B (en) | 1993-06-07 |
RU94030478A (en) | 1996-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10548964B2 (en) | Antigens and vaccines directed against human enteroviruses | |
US5965124A (en) | Replication-competent recombinant viral vaccines and method of producing same | |
US10227385B2 (en) | Chimeric poly peptides and the therapeutic use thereof against a flaviviridae infection | |
Niikura et al. | Chimeric recombinant hepatitis E virus-like particles as an oral vaccine vehicle presenting foreign epitopes | |
US20150056244A1 (en) | Antigens and Vaccines Directed Against Human Enteroviruses | |
US7645455B2 (en) | Chimeric lyssavirus nucleic acids and polypeptides | |
RU2215035C2 (en) | Recombinant polioviral vector (variants), method for its preparing (variants), method for induction of immune response in individual (variants), method for preparing protein (variants), vaccine composition for therapy and prophylaxis of infectious diseases (variants) | |
EP0672157B1 (en) | Recombinant viruses comprising artificial proteolytic cleavage site | |
ES2410593T3 (en) | Chimeric lisavirus nucleic acids and polypeptides | |
US7238672B1 (en) | Chimeric lyssavirus nucleic acids and polypeptides | |
JPH08511165A (en) | Mengovirus as a vector for expression of foreign polypeptides |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041205 |