RU2232191C2 - Protein corresponding to neisseria meningitidis antigen protein and eliciting immunogenic properties (variants), antibody binding with it, nucleotide sequence (variants) and pharmaceutical composition comprising thereof - Google Patents

Protein corresponding to neisseria meningitidis antigen protein and eliciting immunogenic properties (variants), antibody binding with it, nucleotide sequence (variants) and pharmaceutical composition comprising thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2232191C2
RU2232191C2 RU2000114245/13A RU2000114245A RU2232191C2 RU 2232191 C2 RU2232191 C2 RU 2232191C2 RU 2000114245/13 A RU2000114245/13 A RU 2000114245/13A RU 2000114245 A RU2000114245 A RU 2000114245A RU 2232191 C2 RU2232191 C2 RU 2232191C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
expression
sequence
gene
proteins
Prior art date
Application number
RU2000114245/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000114245A (en
Inventor
Вега МАЗИНЬЯНИ (IT)
Вега МАЗИНЬЯНИ
Рино РАППУОЛИ (IT)
Рино РАППУОЛИ
Мари граци ПИЦЦА (IT)
Марияграция ПИЦЦА
Винченцо СКАРЛАТО (IT)
Винченцо СКАРЛАТО
Гвидо ГРАНДИ (IT)
Гвидо ГРАНДИ
Original Assignee
Чирон С.Р.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чирон С.Р.Л. filed Critical Чирон С.Р.Л.
Publication of RU2000114245A publication Critical patent/RU2000114245A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232191C2 publication Critical patent/RU2232191C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

FIELD: molecular biology, immunology, microbiology, pharmacy.
SUBSTANCE: invention represents proteins of meningococcus bacterium Neisseria meningitides (strains A and B) and Neisseria gonorrhoeae. Amino acid sequences of claimed proteins are represented in the description. Corresponding nucleotide sequences encoding the claimed proteins are represented also. Represented proteins are components of vaccines, immunogenic compositions as antigens and (or) can be used for diagnostic aims. Invention claims an antibody that binds with indicated protein. Invention provides enhancing the effectiveness of preparations used for diagnosis, treatment and prophylaxis of infections caused by Neisseria meningitides and Neisseria gonorrhoeae.
EFFECT: valuable medicinal properties of protein and composition.
12 cl, 2 tbl, 104 ex

Description

Настоящее изобретение касается антигенов бактерий рода Neisseria.The present invention relates to antigens of bacteria of the genus Neisseria.

Предпосылки для изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Бактерии Neisseria meningitidis и Neisseria gonorrhoeae являются неподвижными грамотрицательными бактериями-диплококками, проявляющими патогенность в отношении человека. N.meningitidis образуют колонии в глоточном отделе и вызывают менингит (а также, в отдельных случаях, септицемию без менингита); N.gonorrhoeae образуют колонии в половых путях, вызывая гоноррею. Несмотря на то, что они образуют колонии в разных частях тела и вызывают совершенно разные заболевания, эти два патогена очень близки друг к другу, хотя имеется и отчетливое различие между менингококком и гонококком, связанное с наличием полисахаридной капсулы, которая имеется у всех патогенных менингококков.The bacteria Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae are immobile gram-negative diplococcal bacteria that are pathogenic to humans. N.meningitidis form colonies in the pharyngeal region and cause meningitis (and, in some cases, septicemia without meningitis); N.gonorrhoeae form colonies in the genital tract causing gonorrhea. Despite the fact that they form colonies in different parts of the body and cause completely different diseases, these two pathogens are very close to each other, although there is a clear difference between meningococcus and gonococcus associated with the presence of a polysaccharide capsule, which is found in all pathogenic meningococci.

Гонококк N.gonorrhoeae обусловливает приблизительно 800 тысяч заболеваний в год за период 1983-90 гг. только в США (глава, написанная Meitzner & Cohen, 1997, "Vaccines Against Gonococcal Infection", In "New Generation Vaccines", 2d ed., ed. Levine, Woodrow, Kaper & Gobon, Marcel Dekker, NY, pp.817-842). Это заболевание имеет широкую распространенность, хотя смертность от него низка. Очень желательной является вакцинация против возбудителя гонорреи, однако многочисленные такие попытки были безуспешными. Основными "антигенами-кандидатами" для создания таких вакцин являются расположенные на поверхности белки, такие как пили, порины, ассоциированные с помутнением белки (Opas) и другие поверхностные белки, такие как Lip, Laz, IgAl-протеаза и трансферрин-связывающие белки. Также в качестве вакцины предлагалось использовать липополисахарид (LOS) (Meitzner & Cohen, цит. выше).Gonococcus N.gonorrhoeae causes approximately 800 thousand diseases per year for the period 1983-90. US only (chapter written by Meitzner & Cohen, 1997, "Vaccines Against Gonococcal Infection", In "New Generation Vaccines", 2d ed., ed. Levine, Woodrow, Kaper & Gobon, Marcel Dekker, NY, pp.817- 842). This disease is widespread, although mortality from it is low. Vaccination against the causative agent of gonorrhea is highly desirable, but numerous such attempts have been unsuccessful. The main “candidate antigens” for creating such vaccines are surface-located proteins, such as drank, porins, turbidity-associated proteins (Opas), and other surface proteins, such as Lip, Laz, IgAl protease, and transferrin-binding proteins. It was also proposed to use lipopolysaccharide (LOS) as a vaccine (Meitzner & Cohen, cited above).

Менингококк N.meningitidis обусловливает и эндемическую, и эпидемическую форму заболевания. В США уровень заболеваемости составляет 0,6-1 на 100 тысяч человек в год, и этот показатель может повышаться в условиях вспышки заболевания (см. Lieberman et al., 1996, "Safety and Immunogenicity of a Serogroups A/C Neisseria meningitidis Oligosaccharide-Protein Conjugate Vaccine in Young Children", JAMA, 275 [19], 1499-1503; Schuchat et al., 1997, "Bacterial Meningitis in the United States in 1995", New England J. Med., 337 [14], 970-976). В развивающихся странах частота эндемических случаев заболевания существенно выше и при возникновении эпидемий этот показатель может достигать 500 случаев на 100 тысяч человек в год. Уровень смертности очень высок - примерно 10-20% в США и еще выше в развивающихся странах. После внедрения комбинированной вакцины против Haemophilus influenzae менингококк N.meningitidis становится основным возбудителем бактериальных форм менингита во всех возрастных группах в США (Schuchat et al., 1997, цит. выше).Meningococcus N.meningitidis causes both endemic and epidemic forms of the disease. In the United States, the incidence rate is 0.6-1 per 100 thousand people per year, and this rate can increase in conditions of an outbreak of the disease (see Lieberman et al., 1996, "Safety and Immunogenicity of a Serogroups A / C Neisseria meningitidis Oligosaccharide- Protein Conjugate Vaccine in Young Children ", JAMA, 275 [19], 1499-1503; Schuchat et al., 1997," Bacterial Meningitis in the United States in 1995 ", New England J. Med., 337 [14], 970 -976). In developing countries, the frequency of endemic cases of the disease is significantly higher, and when epidemics occur, this indicator can reach 500 cases per 100 thousand people per year. The mortality rate is very high - approximately 10-20% in the United States and even higher in developing countries. Following the introduction of the Haemophilus influenzae combination vaccine, N. meningitidis meningococcus becomes the main causative agent of bacterial meningitis in all age groups in the United States (Schuchat et al., 1997, cited above).

Исходя из параметров составляющих капсулу менингококка полисахаридов было идентифицировано 12 серогрупп N.meningitidis. Группа А включает патоген, который в основном связан с эпидемиологическими формами заболевания в присахарских областях Африки. Серогруппы В и С связаны с подавляющим большинством случаев менингита в США и большинстве развитых стран. Серогруппы W135 и Y связаны с остальными случаями в США и развитых странах. Применяемая в настоящее время менингококковая вакцина является тетравалентной полисахаридной вакциной, содержащей факторы серогрупп А, С, Y и W135. Будучи эффективной в приложении к подросткам и взрослым, эта вакцина обусловливает слабый иммунный ответ и кратковременную защиту, а также не может быть применена для маленьких детей (см., например, еженедельный доклад "Morbidity and Mortality weekly report., Vol.46, N RR-5, 1997). Это обусловливается тем, что полисахариды являются независимыми от Т-клеток антигенами, которые обусловливают весьма слабый иммунный ответ, который не может быть усилен (подвергнут "бустингу") путем повторной иммунизации. Достигнув успеха в вакцинации против Н.influenzae, были разработаны комбинированные вакцины против серогрупп А и С - в настоящее время заканчиваются их клинические испытания (W.D.Zollinger, "New and Improved Vaccines Against Meningococcal Disease", In "New Generation Vaccines", supra, pp. 469-488; Lieberman et al., 1996, цит. выше; Constantino et al., 1992, "Development and phase I clinical testing of a conjugate vaccine against meningococcus A and C", Vaccine, 10, 691-698).Based on the parameters of the polysaccharide meningococcus capsule constituting the capsule, 12 N.meningitidis serogroups were identified. Group A includes a pathogen, which is mainly associated with epidemiological forms of the disease in the sub-Saharan Africa. Serogroups B and C are associated with the vast majority of cases of meningitis in the United States and most developed countries. Serogroups W135 and Y are associated with other cases in the United States and developed countries. The currently used meningococcal vaccine is a tetravalent polysaccharide vaccine containing factors of serogroups A, C, Y and W135. Being effective in adolescents and adults, this vaccine provides a weak immune response and short-term protection, and also cannot be used for young children (see, for example, the weekly report "Morbidity and Mortality weekly report., Vol.46, N RR -5, 1997) .This is due to the fact that polysaccharides are T-cell independent antigens that produce a very weak immune response that cannot be boosted (boosted) by re-immunization. Having succeeded in vaccinating against H. influenzae were developed comb vaccines against serogroups A and C - their clinical trials are currently being completed (WDZollinger, "New and Improved Vaccines Against Meningococcal Disease", In "New Generation Vaccines", supra, pp. 469-488; Lieberman et al., 1996 cited above; Constantino et al., 1992, "Development and phase I clinical testing of a conjugate vaccine against meningococcus A and C", Vaccine, 10, 691-698).

Однако проблемным остается серотип В менингококка. В настоящее время этот серотип обусловливает примерно 50% общего количества случаев менингита в США, Европе и Южной Америке. "Полисахаридный подход" не может быть использован, потому что капсулярный полисахарид menB является полимером связанных по α(2-8) N-ацетилнейраминовых кислот, которые также присутствуют в тканях млекопитающих. Это обусловливает толерантность к данному антигену: действительно, если предположить проявление иммунного ответа, то он будет направлен и на собственный организм - т.е. такой ответ является нежелательным. С целью исключения индукции аутоиммунного ответа и индукции защитного иммунного ответа входящий в состав капсулы полисахарид был, например, химически модифицирован путем замещения N-ацетильных групп на N-пропионильные группы, вследствие чего специфичная антигенность остается неизмененной (Romero & Outschoorn, 1994, "Current Status of Meningococcal group В vaccine candidates: capsular or non-capsular?", Clin. Microbiol. Rev., 7 [4], 559-575).However, the serotype B of meningococcus remains problematic. Currently, this serotype accounts for approximately 50% of the total number of cases of meningitis in the USA, Europe and South America. The “polysaccharide approach” cannot be used because the menB capsular polysaccharide is a polymer of α (2-8) N-acetylneuraminic acids bound, which are also present in mammalian tissues. This determines the tolerance to this antigen: indeed, assuming the manifestation of an immune response, it will also be directed to its own organism - i.e. such an answer is undesirable. In order to exclude the induction of an autoimmune response and the induction of a protective immune response, the polysaccharide contained in the capsule was, for example, chemically modified by replacing N-acetyl groups with N-propionyl groups, whereby the specific antigenicity remains unchanged (Romero & Outschoorn, 1994, "Current Status of Meningococcal group In vaccine candidates: capsular or non-capsular? ", Clin. Microbiol. Rev., 7 [4], 559-575).

В альтернативных подходах к созданию вакцин против менингита-В использовали комплексные смеси белков внешней мембраны (ОМР), включая сами по себе белки ОМР или ОМР, обогащенные поринами, или делетированные варианты ОМР 4-го класса, которые, как считается, индуцируют выработку антител, блокирующих бактерицидную активность. В этом подходе получают вакцины, полной характеристики которых пока не получено. Эти вакцины способны обеспечивать защиту от гомологичного штамма, но при этом оказываются по сути неэффективными в тех случаях, когда имеются многочисленные антигенные варианты белков внешней мембраны. Для преодоления фактора антигенной изменчивости были получены мультивалентные вакцины, содержащие вплоть до 9 различных поринов (см., например, J.T.Poolman, 1992, "Development of a meningococcal vaccine", Infect. Agents Dis., 4, 13-28). Другими белками, которые используются при создании "внешнемембранных вакцин", являются белки ора и орс - однако ни один из применяемых подходов не обеспечивает преодоления фактора антигенной изменчивости (см., например, Ala'Aldeen & Borriello, 1996, "The meningococcal transferrinbinding proteins 1 and 2 are both surface exposed and generate bactericidal antibodies capable of killing homologous and heterologous strains", Vaccine, 14, 49-53).Alternative approaches to the development of vaccines against meningitis-B used complex mixtures of external membrane proteins (OMP), including the OMP or OMP proteins enriched in porins, or deleted class 4 OMPs, which are believed to induce antibody production, blocking bactericidal activity. In this approach, vaccines are obtained, the full characteristics of which have not yet been obtained. These vaccines are able to provide protection against a homologous strain, but at the same time they are essentially ineffective in cases where there are numerous antigenic variants of the outer membrane proteins. To overcome the antigenic variation factor, multivalent vaccines were prepared containing up to 9 different porins (see, for example, J.T. Poolman, 1992, "Development of a meningococcal vaccine", Infect. Agents Dis., 4, 13-28). Other proteins that are used to create “external membrane vaccines” are the ora and ors proteins — however, none of the approaches used overcome the antigenic variation factor (see, for example, Ala'Aldeen & Borriello, 1996, “The meningococcal transferrinbinding proteins 1 and 2 are both surface exposed and generate bactericidal antibodies capable of killing homologous and heterologous strains ", Vaccine, 14, 49-53).

Доступными являются некоторые данные по последовательностям менингококковых и гонококковых генов и белков (например, по патентным заявкам ЕР А-0467714 и WO 96/29412), однако, безусловно, они неполны. Получение дополнительных данных по последовательностям предоставит хорошие перспективы для идентификации секретируемых или располагающихся на поверхности клеток белков, которые являются перспективными мишенями для иммунной системы и которые не характеризуются антигенной изменчивостью. Например, некоторые из идентифицированных белков могли бы быть компонентами эффективных вакцин против менингококка-В, некоторые из них могли бы быть компонентами вакцин против всех менингококковых серотипов и другие могли бы быть компонентами вакцин против всех патогенных форм рода Neisseria.Some data are available on the sequences of meningococcal and gonococcal genes and proteins (for example, according to patent applications EP A-0467714 and WO 96/29412), however, of course, they are incomplete. Obtaining additional data on the sequences will provide good prospects for the identification of secreted or located on the cell surface proteins that are promising targets for the immune system and which are not characterized by antigenic variation. For example, some of the identified proteins could be components of effective meningococcal B vaccines, some could be components of vaccines against all meningococcal serotypes, and others could be components of vaccines against all pathogenic forms of the genus Neisseria.

ИзобретениеInvention

Настоящее изобретение представляет белки, включающие аминокислотные последовательности, принадлежащие нейссериям, описанные в нижеследующих примерах. Эти последовательности относятся к N.meningitidis или N.gonorrhoeae.The present invention provides proteins comprising amino acid sequences belonging to the neisseries described in the following examples. These sequences relate to N.meningitidis or N..gonorrhoeae.

Также представляются белки, включающие последовательности, гомологичные (т.е. характеризующиеся идентичностью последовательностей) аминокислотным последовательностям нейссерий, показанных в примерах. В зависимости от конкретной последовательности, уровень идентичности предпочтительно превышает 50% (например, 65, 80, 90% или больше). Эти гомологичные белки включают мутантные и аллельные варианты последовательностей, описанных в примерах. Обычно 50%-ная или более высокая идентичность двух белков рассматривается как свидетельство функциональной эквивалентности. Уровень идентичности двух белков предпочтительно определяют по методу Смита-Уотермана, алгоритм которого заложен в компьютерную программу MPSRCH (Oxford Molecular): используется поиск "аффинных гэпов" (т.е. не совпадающих в двух последовательностях участков) с установлением параметров "gap open penalty=12" и "gap extension penalty=1".Also provided are proteins comprising sequences homologous (i.e., characterized by sequence identity) to the amino acid sequences of the neisseries shown in the examples. Depending on the particular sequence, the level of identity is preferably greater than 50% (for example, 65, 80, 90% or more). These homologous proteins include mutant and allelic variants of the sequences described in the examples. Typically, a 50% or higher identity of the two proteins is considered evidence of functional equivalence. The level of identity of the two proteins is preferably determined by the Smith-Waterman method, the algorithm of which is embedded in the computer program MPSRCH (Oxford Molecular): the search for “affine gaps” (that is, those that do not coincide in two sequences of sections) is used with the setting of “gap open penalty = 12 "and" gap extension penalty = 1 ".

Далее настоящее изобретение представляет белки, включающие фрагменты аминокислотных последовательностей нейссерий, описанных в нижеследующих примерах. Эти фрагменты должны включать по крайней мере n непрерывных аминокислот из базовой последовательности, а, в зависимости от конкретной последовательности, n равно 7 и больше (например, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 или больше). Предпочтительно такие фрагменты включают эпитоп из последовательности.The present invention further provides proteins comprising fragments of the amino acid sequences of the neisseries described in the following examples. These fragments must include at least n continuous amino acids from the base sequence, and, depending on the particular sequence, n is 7 or more (for example, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 or more). Preferably, such fragments include an epitope from the sequence.

Белки по настоящему изобретению могут быть получены, конечно, с использованием различных подходов (например, методами рекомбинантной экспрессии, очистки из клеточных культур, химического синтеза и т.п.) и в различных формах (например, нативной, химерной и т.п.). Предпочтительно их получают в существенно чистой или выделенной форме (т.е. в существенной степени свободной от других белков нейссерий или клеточных белков организма-хозяина).The proteins of the present invention can be obtained, of course, using various approaches (for example, by methods of recombinant expression, purification from cell cultures, chemical synthesis, etc.) and in various forms (for example, native, chimeric, etc.) . Preferably, they are prepared in substantially pure or isolated form (i.e., substantially free of other proteins of the neisseria or cellular proteins of the host organism).

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения представляются антитела, которые связываются с такими белками. Это могут быть поликлональные или моноклональные антитела, которые могут быть получены с применением подходящих способов.In accordance with a further aspect of the present invention, antibodies are provided that bind to such proteins. These can be polyclonal or monoclonal antibodies, which can be obtained using suitable methods.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения представляются нуклеиновые кислоты, включающие нуклеотидные последовательности нейссерий, описанные в примеpaх.In accordance with a further aspect of the present invention, nucleic acids are provided comprising the nucleotide sequences of the neisseries described in the examples.

Кроме того, настоящее изобретение представляет нуклеиновые кислоты, включающие гомологичные последовательности (т.е. характеризующиеся идентичностью последовательностей) по отношению к нуклеотидным последовательностям нейссерий, описанным в примерах.In addition, the present invention provides nucleic acids comprising homologous sequences (i.e., characterized by sequence identity) with respect to the nucleotide sequences of the neisseries described in the examples.

Далее, настоящее изобретение представляет нуклеиновые кислоты, которые могут гибридизовать с нуклеиновыми кислотами нейссерий, описанными в примерах, причем предпочтительно в жестких условиях гибридизации (например, при 65°С в растворе 0,1×SSC, 0,5% SDS).Further, the present invention provides nucleic acids that can hybridize with the neisseria nucleic acids described in the examples, more preferably under stringent hybridization conditions (for example, at 65 ° C in a solution of 0.1 × SSC, 0.5% SDS).

Также представляются нуклеиновые кислоты, включающие фрагменты таких последовательностей. Они должны включать по крайней мере n расположенных подряд нуклеотидов из состава последовательностей нейссерий, а, в зависимости от конкретной последовательности, n равно 10 или больше (например, 12, 14, 15, 18, 20, 25, 30, 35, 40 или больше).Nucleic acids including fragments of such sequences are also provided. They must include at least n consecutive nucleotides from the sequence of neisseries, and, depending on the particular sequence, n is 10 or more (for example, 12, 14, 15, 18, 20, 25, 30, 35, 40 or more )

В соответствии со следующим аспектом настоящее изобретение представляет нуклеиновые кислоты, кодирующие белки и фрагменты белков по настоящему изобретению.In accordance with a further aspect, the present invention provides nucleic acids encoding the proteins and protein fragments of the present invention.

Также должно быть понятно, что настоящее изобретение представляет нуклеиновые кислоты, включающие последовательности, комплементарные тем последовательностям, которые были описаны выше (например, для целей получения антисмысловых последовательностей или зондов).It should also be understood that the present invention provides nucleic acids comprising sequences complementary to those sequences described above (for example, for the purpose of generating antisense sequences or probes).

Нуклеиновые кислоты в соответствии с настоящим изобретением могут быть, конечно, получены многими способами (например, с помощью химического синтеза, из библиотек геномной ДНК или кДНК, непосредственно из организма и т.п.) и могут принимать различные формы (например, одноцепочечную, двухцепочечную, векторную формы, форму зондов и т.п.).Nucleic acids in accordance with the present invention can, of course, be obtained in many ways (for example, using chemical synthesis, from genomic DNA or cDNA libraries, directly from the body, etc.) and can take various forms (for example, single-stranded, double-stranded , vector shape, probe shape, etc.).

Дополнительно следует сказать, что термин "нуклеиновая кислота" включает ДНК и РНК, а также их аналоги, такие как те, которые включают модифицированные молекулярные скелеты, а также нуклеопротеины (PNA) и т.п.Additionally, it should be said that the term "nucleic acid" includes DNA and RNA, as well as their analogues, such as those that include modified molecular skeletons, as well as nucleoproteins (PNA) and the like.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения представляются векторы, включающие нуклеотидные последовательности по настоящему изобретению (например, экспрессирующие векторы) и клетки-хозяева, трансформированные такими векторами.In accordance with another aspect of the present invention, vectors are provided comprising nucleotide sequences of the present invention (eg, expression vectors) and host cells transformed with such vectors.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения представляются композиции, содержащие белок, антитело и (или) нуклеиновую кислоту в соответствии с настоящим изобретением. Эти композиции могут быть использованы в качестве, например, вакцин или в качестве диагностических реагентов, или в качестве иммуногенных композиций.In accordance with a further aspect of the present invention, compositions are provided comprising a protein, an antibody and / or nucleic acid in accordance with the present invention. These compositions can be used as, for example, vaccines or as diagnostic reagents, or as immunogenic compositions.

Настоящее изобретение также представляет нуклеиновую кислоту, белок или антитело, соответствующие настоящему изобретению, для использования в качестве лекарственных средств (например, в качестве вакцин) или в качестве диагностических реагентов. Также представляется использование нуклеиновой кислоты, белка или антител в соответствии с настоящим изобретением в производстве: (1) лекарственного средства, предназначенного для лечения или профилактики инфицирования бактериями рода Neisseria; (2) диагностического реагента, предназначенного для детекции присутствия бактерий Neisseria или антител, специфичных в их отношении; и (или) (3) реагента, который может обусловливать выработку антител против нейссерий. Упомянутые бактерии рода Neisseria могут быть представлены любым видом или штаммом (таким как N.gonorrhoeae или любой штамм N.meningitidis, такие как штамм А, штамм В или штамм С).The present invention also provides a nucleic acid, protein, or antibody of the invention for use as medicaments (e.g., as vaccines) or as diagnostic reagents. The use of a nucleic acid, protein, or antibody of the invention in the manufacture of: (1) a medicament intended for the treatment or prevention of infection by bacteria of the genus Neisseria; (2) a diagnostic reagent designed to detect the presence of Neisseria bacteria or antibodies specific for them; and (or) (3) a reagent that can cause the production of antibodies against neisseria. Mentioned bacteria of the genus Neisseria can be represented by any species or strain (such as N..gonorrhoeae or any strain of N. meningitidis, such as strain A, strain B or strain C).

Также настоящее изобретение представляет способ лечения пациента, включающий введение этому пациенту терапевтически эффективного количества нуклеиновой кислоты, белка и (или) антитела, соответствующих настоящему изобретению.The present invention also provides a method of treating a patient, comprising administering to the patient a therapeutically effective amount of a nucleic acid, protein and / or antibody of the invention.

В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения представляются различные способы.In accordance with other aspects of the present invention, various methods are provided.

Представляется способ получения белков по настоящему изобретению, включающий этап культивирования клетки-хозяина в соответствии с настоящим изобретением в условиях, которые стимулируют экспрессию белка.A method of producing proteins of the present invention is provided, comprising the step of culturing a host cell in accordance with the present invention under conditions that stimulate protein expression.

Представляется способ получения белка или нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, при том, что такой белок или такая нуклеиновая кислота синтезируются полностью или частично с использованием химических методик.A method for producing the protein or nucleic acid of the present invention is provided, although such a protein or such nucleic acid is synthesized in whole or in part using chemical techniques.

Представляется способ детекции полинуклеотидов по настоящему изобретению, включающий следующие этапы: (1) контакт нуклеотидного зонда по настоящему изобретению с биологическим образцом в условиях, пригодных для молекулярной гибридизации с образованием дуплексов; и (2) детекция упомянутых дуплексов.A method for detecting polynucleotides of the present invention is provided, comprising the following steps: (1) contacting a nucleotide probe of the present invention with a biological sample under conditions suitable for molecular hybridization to form duplexes; and (2) detection of said duplexes.

Представляется способ детекции белков по настоящему изобретению, включающий следующие этапы: (1) контакт антитела по настоящему изобретению с биологическим образцом в условиях, пригодных для образования комплекса "антиген-антитело"; и (2) детекция упомянутых комплексов.A method for detecting proteins of the present invention is provided, comprising the following steps: (1) contacting an antibody of the present invention with a biological sample under conditions suitable for forming an antigen-antibody complex; and (2) detection of said complexes.

Далее следует обзор стандартных методологий и процедур, которые могут быть использованы с целью осуществления настоящего изобретения (например, с целью использования заявляемых последовательностей для вакцинации или в диагностических целях). Этот обзор не является ограничением для настоящего изобретения, но при этом является примером такого его осуществления, которое не является строго обязательным.The following is a review of standard methodologies and procedures that can be used to implement the present invention (for example, to use the claimed sequences for vaccination or for diagnostic purposes). This review is not a limitation of the present invention, but it is an example of such an implementation, which is not strictly required.

Общие положенияGeneral Provisions

Практическая реализация настоящего изобретения основывается, за исключением отдельно оговариваемых случаев, на стандартных методиках молекулярной биологии, микробиологии, рекомбинантной ДНК и иммунологии, которые известны специалистам в данной области техники. Такие методики подробно описаны в научной литературе: например, Sambrook, 1989, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2d Ed.; "DNA Cloning", Vol.I & II, ed. D.N. Glover, 1985; "Oligonucleotide Synthesis", ed. M.J.Gait, 1984; "Nucleic Acid Hybridization", eds. B.D.Hames & S.J.Higgins, 1984; "Transcription and Translation", eds. B.D.Hames & S.J.Higgins, 1984; "Animal Cell Culture", ed. R.I.Freshney, 1986; "Immobilized Cells and Enzymes", IRL Press, 1986; B.Perbal, 1984, "A Practical Guide to Molecular Cloning"; серия руководств "Methods in Enzymology" (издано Academic Press Inc.), особенно тома 154 и 155; "Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells", eds. J.H.Miller & M.P.Calos, Cold Spring Harbor Lab., 1987; "Immunochemical Methods in Cell and Molecular Biology", eds. Mayer & Walker, Acad. Press, London, 1987; Scopes, 1987, "Protein Purification: Principles and Practice", 2d ed., Springer-Verlag, NY; и "Handbook of Experimantal Immunology", Vol.I-IV, eds. D.M.Weir & C.C.Blackwell, 1986).The practical implementation of the present invention is based, except as otherwise specified, on standard techniques of molecular biology, microbiology, recombinant DNA and immunology, which are known to specialists in this field of technology. Such techniques are described in detail in the scientific literature: for example, Sambrook, 1989, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2d Ed .; "DNA Cloning", Vol. I & II, ed. D.N. Glover, 1985; "Oligonucleotide Synthesis", ed. M.J. Gait, 1984; "Nucleic Acid Hybridization", eds. B. D. Hames & S. J. Higgins 1984; "Transcription and Translation", eds. B. D. Hames & S. J. Higgins 1984; "Animal Cell Culture", ed. R.I. Freshney, 1986; "Immobilized Cells and Enzymes", IRL Press, 1986; B. Perbal, 1984, "A Practical Guide to Molecular Cloning"; Methods in Enzymology series of tutorials (published by Academic Press Inc.), especially Volumes 154 and 155; "Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells", eds. J. H. Miller & M. P. Calos, Cold Spring Harbor Lab., 1987; "Immunochemical Methods in Cell and Molecular Biology", eds. Mayer & Walker, Acad. Press, London, 1987; Scopes, 1987, "Protein Purification: Principles and Practice", 2d ed., Springer-Verlag, NY; and "Handbook of Experimantal Immunology", Vol. I-IV, eds. D.M. Weir & C. C. Blackwell, 1986).

В настоящем описании используются стандартные аббревиатуры для обозначения аминокислот и нуклеотидов.In the present description, standard abbreviations are used to refer to amino acids and nucleotides.

Все публикации, патенты и патентные заявки, цитируемые в данном тексте, включены в полном своем объеме в виде библиографических ссылок. В частности, в данный текст включены для сведения британские патентные заявки №№9723516.2, 9724190.5, 9724386.9, 9725158.1, 9726147.3, 9800759.4 и 9819016.8.All publications, patents, and patent applications cited in this text are included in their entirety in the form of bibliographic references. In particular, British Patent Applications No. 9723516.2, 9724190.5, 9724386.9, 9725158.1, 9726147.3, 9800759.4 and 9819016.8 are included in this text for information.

ОпределенияDefinitions

Композиция, содержащая X, "в существенной степени свободна от Y" тогда, когда по крайней мере 85% по весу от суммы X+Y приходится на долю компонента X. Предпочтительно Х составляет по крайней мере примерно 90% по весу от общего количества X+Y в данной композиции, более предпочтительно по крайней мере примерно 95% или даже 99% по весу.A composition comprising X is “substantially free of Y” when at least 85% by weight of the sum of X + Y is in component X. Preferably X is at least about 90% by weight of the total of X + Y in this composition, more preferably at least about 95% or even 99% by weight.

Термин "включающий" означает "состоящий", равно как и "содержащий": например, композиция, "включающая" X, может состоять исключительно из компонента Х или может включать нечто дополнительное к X, например, сочетание X+Y.The term “comprising” means “consisting”, as well as “comprising”: for example, a composition “comprising” X may consist solely of component X or may include something additional to X, for example, a combination of X + Y.

Термин "гетерологичный" относится к двум биологическим компонентам, которые не встречаются вместе в природе. Такими компонентами могут быть клетки-хозяева, гены или регуляторные сегменты, такие как промоторы. Хотя гетерологичные компоненты в природе вместе не обнаруживаются, они могут обладать совместной функциональностью, например, когда промотор, гетерологичный по отношению к гену, функционально с ним соединен. Другим примером является такая ситуация, в которой последовательность нейссерии является гетерологичной в отношении мышиной клетки-хозяина. Дополнительными примерами могут быть два эпитопа из состава одного и того же или разных белков, которые компонуются в едином белке в таком сочетании, которое никогда не обнаруживается в природе.The term “heterologous” refers to two biological components that are not found together in nature. Such components may be host cells, genes, or regulatory segments, such as promoters. Although heterologous components are not found together in nature, they can have joint functionality, for example, when a promoter heterologous with respect to a gene is functionally linked to it. Another example is a situation in which the neisseria sequence is heterologous with respect to the mouse host cell. Additional examples can be two epitopes from the composition of the same or different proteins that are combined in a single protein in a combination that is never found in nature.

"Точка начала репликации" обозначает полинуклеотидную последовательность, которая инициирует и регулирует репликацию полинуклеотидов, таких как экспрессирующий вектор. Точка (или сайт) начала репликации ведет себя как автономная единица полинуклеотидной репликации в клетке, обеспечивая способность к репликации под ее контролем. Присутствие точки начала репликации может быть необходимым для обеспечения репликации вектора в конкретной клетке-хозяине. При наличии нескольких точек начала репликации экспрессирующий вектор может воспроизводиться в большом числе копий в присутствии подходящих белков внутри клетки. Примерами точек начала репликации являются автономно реплицирующиеся последовательности, которые эффективны в клетках дрожжей, а также вирусные Т-антигены, эффективные в клетках линии COS-7.“Replication origin” means a polynucleotide sequence that initiates and regulates the replication of polynucleotides, such as an expression vector. The point (or site) of the beginning of replication behaves as an autonomous unit of polynucleotide replication in the cell, providing the ability to replicate under its control. The presence of an origin of replication may be necessary to allow replication of the vector in a particular host cell. If there are several points of origin of replication, the expression vector can be reproduced in a large number of copies in the presence of suitable proteins within the cell. Autonomously replicating sequences that are effective in yeast cells, as well as viral T-antigens effective in COS-7 cells are examples of replication origin points.

Термин "мутантная последовательность" определяет ДНК, РНК или аминокислотную последовательность, отличающуюся от нативной или заявленной последовательности, но при этом имеющую сходство с ней. В зависимости от конкретной последовательности уровень идентичности последовательностей при сравнении нативной или заявленной последовательности и мутантной последовательности предпочтительно превышает 50% (составляя, например, 60, 70, 80, 90, 95, 99% и больше: расчет проводится с помощью алгоритма Смита-Уотермана, описанного выше). По использованию в данном тексте термин "аллельный вариант" молекулы нуклеиновой кислоты или участка, для которого представляется нуклеотидная последовательность, является молекулой нуклеиновой кислоты или сегментом, который по сути находится в том же локусе конкретного генома другого или второго изолята, при том, что, ввиду естественной изменчивости, обусловливаемой, например, мутационным или рекомбинационным процессами, характеризуется сходной, но не идентичной нуклеотидной последовательностью. Кодирующий сегмент аллельного варианта обычно кодирует белок, обладающий сходным уровнем активности по сравнению с таковым у белка, кодируемого тем геном, с которым проводится данное сравнение. Аллельный вариант также может включать чередование 5'- или 3'-нетранслируемых участков конкретного гена, таких как регуляторные контрольные сегменты (см., например, патент США №5753235).The term "mutant sequence" defines a DNA, RNA or amino acid sequence that differs from the native or declared sequence, but at the same time having similarities with it. Depending on the particular sequence, the level of sequence identity when comparing the native or claimed sequence and the mutant sequence preferably exceeds 50% (amounting, for example, 60, 70, 80, 90, 95, 99% and more: the calculation is carried out using the Smith-Waterman algorithm, described above). As used in this text, the term "allelic variant" of a nucleic acid molecule or region for which a nucleotide sequence is presented is a nucleic acid molecule or segment that is essentially located in the same locus of a particular genome of another or second isolate, despite the fact that, in view of natural variation, caused, for example, by mutational or recombination processes, is characterized by a similar but not identical nucleotide sequence. The coding segment of an allelic variant usually encodes a protein having a similar level of activity compared to that of a protein encoded by the gene with which this comparison is made. Allelic variant may also include the alternation of 5'- or 3'-untranslated regions of a particular gene, such as regulatory control segments (see, for example, US patent No. 5753235).

Экспрессионные системыExpression Systems

Нуклеотидные последовательности нейссерий могут быть экспрессированы с использованием различных экспрессионных систем: например, для этой цели используются клетки млекопитающих, бакуловирусы, растения, бактерии и дрожжи.The nucleotide sequences of the neisseries can be expressed using various expression systems: for example, mammalian cells, baculoviruses, plants, bacteria and yeast are used.

I. Системы млекопитающихI. Mammalian systems

Экспрессионные системы млекопитающих известны в данной области техники. Промотором млекопитающих может являться любая последовательность ДНК, способная связывать РНК-полимеразу млекопитающих, инициируя тем самым транскрипцию нижерасположенной (т.е. по 3'-сторону) кодирующей последовательности (например, структурного гена) с образованием мРНК. Промотор должен включать сайт инициации транскрипции, который обычно располагается проксимально по отношению к 5'-концу кодирующей последовательности, а также бокс ТАТА, обычно расположенный в 25-30 нуклеотидах выше сайта инициации транскрипции. Считается, что бокс ТАТА обеспечивает контролируемое РНК-полимеразой II начало синтеза РНК в правильном сайте. Промотор млекопитающих также должен включать расположенный выше промоторный элемент, обычно находящийся в 100-200 нуклеотидах выше бокса ТАТА. Верхний промоторный элемент определяет скорость, с которой инициируется транскрипция, и может быть активен в любой ориентации (Sambrook et al., 1989, "Expression of Cloned Genes in Mammalian Cells", In "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2d ed.).Mammalian expression systems are known in the art. The mammalian promoter can be any DNA sequence capable of binding mammalian RNA polymerase, thereby initiating transcription of the downstream (i.e., 3 ′) coding sequence (e.g., structural gene) to form mRNA. The promoter should include a transcription initiation site, which is usually proximal to the 5'-end of the coding sequence, as well as a TATA box, usually located 25-30 nucleotides above the transcription initiation site. It is believed that the TATA box provides RNA polymerase II-controlled start of RNA synthesis at the correct site. The mammalian promoter should also include an upstream promoter element, typically located 100-200 nucleotides above the TATA box. The upper promoter element determines the rate at which transcription is initiated and can be active in any orientation (Sambrook et al., 1989, "Expression of Cloned Genes in Mammalian Cells", In "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2d ed.) .

Гены вирусов млекопитающих обычно характеризуются интенсивной экспрессируемостыо и характеризуются широким кругом хозяев: следовательно, последовательности, кодирующие гены вирусов млекопитающих, являются особенно перспективными для применения в качестве промоторных последовательностей. Примерами являются промотор ранних генов вируса SV40, промотор LTR вируса опухоли молочной железы мыши, промотор главного позднего гена аденовируса (AdMLP) и промотор простого герпес-вируса. Кроме того, последовательности, производные от невирусных генов, таких как ген металлотионеина мыши, также представляют применимые промоторные последовательности. Экспрессия может быть как конститутивной, так и регулируемой (индуцибельной), что зависит от возможности индукции промотора глюкокортикоидами в клетках, контролируемых такими гормонами.The genes of mammalian viruses are usually characterized by intense expression and are characterized by a wide range of hosts: therefore, sequences encoding the genes of mammalian viruses are particularly promising for use as promoter sequences. Examples are the SV40 early gene promoter, the mouse mammary tumor virus LTR promoter, the main late adenovirus gene promoter (AdMLP), and the herpes simplex virus promoter. In addition, sequences derived from non-viral genes, such as the mouse metallothionein gene, also represent useful promoter sequences. Expression can be either constitutive or regulated (inducible), which depends on the possibility of inducing the promoter by glucocorticoids in cells controlled by such hormones.

Присутствие энхансерного элемента (энхансера) совместно с промоторными элементами, описанными выше, обычно приводит к усилению уровней экспрессии. Энхансер - это регуляторная последовательность ДНК, которая способна стимулировать транскрипцию до тысячекратного уровня в случае ее связывания с гомологичными или гетерологичными промоторами, при том, что синтез начинается в нормальном инициирующем сайте РНК. Энхансеры также активны тогда, когда они помещаются или выше, или ниже сайта инициации транскрипции, как в нормальной, так и в инвертированной по механизму переключения фаз ориентации, или на расстоянии даже больше 1000 нуклеотидов от промотора (Maniatis et al., 1987, Science, 236, 1237; Alberts et al., 1989, "Molecular Biology of the Cell", 2d ed.). В частности, могут быть использованы энхансерные элементы, происходящие от вирусных геномов, поскольку они обычно характеризуются широким кругом потенциальных хозяев. Примерами являются энхансер раннего гена вируса SV40 (Dijkema et al., 1985, EMBO J., 4, 761) и энхансер + промотор, производные от участка длинных концевых повторов (LTR) вируса саркомы Рауса (Gorman et al., 1982b, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6777) и цитомегаловируса человека (Boshart et al., 1985, Cell, 41, 521). Кроме того, некоторые энхансеры являются регулируемыми и становятся активными только в присутствии индуктора, такого как гормон или ион металла (Sassone-Corsi & Borelli, 1986, Trends Genet., 2, 215; Maniatis et al., 1987, Science, 236, 1237).The presence of an enhancer element (enhancer) together with the promoter elements described above usually leads to increased levels of expression. An enhancer is a regulatory DNA sequence that is capable of stimulating transcription up to a thousand-fold level if it is bound to homologous or heterologous promoters, despite the fact that the synthesis starts at the normal RNA initiation site. Enhancers are also active when they are placed either above or below the site of transcription initiation, both in normal and inverted by the phase switching mechanism, or at a distance of even more than 1000 nucleotides from the promoter (Maniatis et al., 1987, Science, 236, 1237; Alberts et al., 1989, "Molecular Biology of the Cell", 2d ed.). In particular, enhancer elements derived from viral genomes can be used, since they are usually characterized by a wide range of potential hosts. Examples are the enhancer of the early gene of the SV40 virus (Dijkema et al., 1985, EMBO J., 4, 761) and the enhancer + promoter derived from the Routh sarcoma virus long terminal repeats (LTR) (Gorman et al., 1982b, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6777) and human cytomegalovirus (Boshart et al., 1985, Cell, 41, 521). In addition, some enhancers are adjustable and only become active in the presence of an inducer such as a hormone or metal ion (Sassone-Corsi & Borelli, 1986, Trends Genet., 2, 215; Maniatis et al., 1987, Science, 236, 1237 )

Молекула ДНК может быть экспрессирована внутри клеток млекопитающих. Промоторная последовательность может быть напрямую присоединена к молекуле ДНК с учетом того, что первая с N-конца аминокислота в составе рекомбинантного белка всегда должна быть метионином, который кодируется старт-кодоном ATG. Если желательно, N-концевая часть может быть отщеплена от белка путем инкубации in vitro с цианогенбромидом.A DNA molecule can be expressed within mammalian cells. The promoter sequence can be directly attached to the DNA molecule, taking into account the fact that the first amino acid from the N-terminus of the recombinant protein should always be methionine, which is encoded by the ATG start codon. If desired, the N-terminal portion can be cleaved from the protein by in vitro incubation with cyanogen bromide.

С другой стороны, чужеродные белки также могут секретироваться из клетки непосредственно в питательную среду в результате создания химерных молекул ДНК, которые бы кодировали химерный белок, включающий лидерную последовательность сегмента, обеспечивающего секрецию чужеродного белка в клетках млекопитающих. Предпочтительным является наличие сайтов процессинга, кодируемых между лидерным сегментом и чужеродным геном, который бы мог быть расщеплен либо in vivo, либо in vitro. Лидерный сегмент обычно кодирует сигнальный пептид, состоящий из гидрофобных аминокислот, которые обеспечивают секрецию белка из клетки. Аденовирусный трипартитный лидерный сегмент является примером лидерной последовательности, обеспечивающей секрецию чужеродного белка клетками млекопитающих.On the other hand, foreign proteins can also be secreted from the cell directly into the culture medium as a result of the creation of chimeric DNA molecules that would encode a chimeric protein that includes the leader sequence of a segment that secrets the foreign protein in mammalian cells. It is preferable to have processing sites encoded between the leader segment and the foreign gene, which could be cleaved either in vivo or in vitro. The leader segment usually encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids that secrete protein from the cell. The adenovirus tripartite leader segment is an example of a leader sequence that provides secretion of a foreign protein by mammalian cells.

Обычно терминация транскрипции и полиадениловые последовательности, распознаваемые клетками млекопитающих, являются регуляторными сегментами, расположенными с 3'-стороны от стоп-кодона: т.е., вместе с промоторными элементами, они являются мотивами, фланкирующими кодирующую последовательность. 3'-конец зрелой мРНК образуется в результате сайт-специфичного посттранскрипционного расщепления и полиаденилирования (Birnstiel et al., 1985, Cell, 41, 349; Proudfoot & Whitelaw, 1988, "Termination and 3' end processing of eukaryotic RNA", In "Transcription and splicing", ed; B.D.Hames & D.M.Glover; Proudfoot, 1989, Trends Bio-chem. Sci., 14, 105). Эти последовательности обеспечивают транскрипцию мРНК, которая затем может быть транслирована в полипептид, кодируемый исходной ДНК. Примерами сигналов терминации транскрипции и полиаденилирования являются те мотивы, которые происходят из генома вируса SV40 (Sambrook et al., 1989, "Expression of cloned genes in cultured mammalian cells". In "Molecular Cloning: A Laboratory Manual").Typically, transcription termination and polyadenyl sequences recognized by mammalian cells are regulatory segments located on the 3 ′ side of the stop codon: i.e., together with promoter elements, they are motifs flanking the coding sequence. The 3'-end of mature mRNA is formed by site-specific post-transcriptional cleavage and polyadenylation (Birnstiel et al., 1985, Cell, 41, 349; Proudfoot & Whitelaw, 1988, "Termination and 3 'end processing of eukaryotic RNA", In " Transcription and splicing ", ed; BDHames &DMGlover; Proudfoot, 1989, Trends Bio-chem. Sci., 14, 105). These sequences provide for transcription of mRNA, which can then be translated into a polypeptide encoded by the original DNA. Examples of transcription termination and polyadenylation termination signals are those motifs that originate from the SV40 virus genome (Sambrook et al., 1989, "Expression of cloned genes in cultured mammalian cells". In "Molecular Cloning: A Laboratory Manual").

Обычно описанные выше компоненты, включая промотор, полиадениловый сигнал и сайт терминации транскрипции, включают одновременно в состав экспрессирующих конструкций. Энхансеры, интроны, включающие функциональные донорные и акцепторные сайты сплайсинга, и лидерные последовательности могут быть также включены в экспрессирующую конструкцию, если это является желательным. Экспрессирующие конструкции часто поддерживаются в виде репликона, такого как внехромосомный элемент (например, плазмиды), способный стабильно сохраняться в организме хозяина, таком как клетка млекопитающего или бактерия. Репликационные системы млекопитающих включают те системы, которые являются производными от вирусов животных, для реплицирования которых необходимо участие трансрегулирующих факторов. Например, плазмиды, включающие репликационные системы паповавирусов, таких как вирус обезьян SV40 (Gluzman, 1981, Cell, 23, 175), или полиомавирусов, реплицируются в исключительно большом числе копий в присутствии подходящего вирусного Т-антигена. Дополнительными примерами репликонов для клеток млекопитающих являются те, которые происходят от бычьего папилломавируса и вируса Эпштейна-Барр. Кроме того, такой репликон может нести две репликационные системы, что тем самым обеспечивает возможность поддержания их, например, в клетках млекопитающих с целью экспрессии и в прокариотических клетках с целью клонирования и амплифицирования. Примеры таких бифункциональных векторов для млекопитающих/бактерий включают конструкции рМТ2 (Kaufman et al., 1989, Mol. Cell. Biol., 9, 946) и рНЕВО (Shimizu et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 1074).Typically, the components described above, including the promoter, polyadenyl signal, and transcription termination site, are simultaneously included in expression constructs. Enhancers, introns, including functional donor and acceptor splicing sites, and leader sequences may also be included in the expression construct, if desired. Expression constructs are often maintained as a replicon, such as an extrachromosomal element (e.g., plasmid), which can stably remain in the host organism, such as a mammalian cell or bacterium. Mammalian replication systems include those derived from animal viruses that require the participation of trans-regulatory factors to replicate. For example, plasmids including the replication systems of papovaviruses, such as the SV40 monkey virus (Gluzman, 1981, Cell, 23, 175), or poliomaviruses, replicate in an extremely large number of copies in the presence of a suitable viral T-antigen. Additional examples of replicons for mammalian cells are those derived from bovine papillomavirus and Epstein-Barr virus. In addition, such a replicon can carry two replication systems, thereby providing the ability to maintain them, for example, in mammalian cells for expression and in prokaryotic cells for cloning and amplification. Examples of such bifunctional vectors for mammals / bacteria include pMT2 constructs (Kaufman et al., 1989, Mol. Cell. Biol., 9, 946) and pHEBO (Shimizu et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 1074 )

Выбор используемых процедур трансформации зависит от вида организма-хозяина, который будет трансформироваться. Способы внесения гетерологичных полинуклеотидов в клетки млекопитающих хорошо известны в данной области техники: они включают опосредуемую декстраном трансфекцию, преципитацию фосфатом кальция, опосредуемую полибреном трансфекцию, слияние протопластов, электропорацию, инкапсуляцию полинуклеотида(ов) в липосомы и прямое микроинъецирование ДНК в ядра клеток-мишеней.The choice of transformation procedures used depends on the type of host organism that will be transformed. Methods for introducing heterologous polynucleotides into mammalian cells are well known in the art: they include dextran-mediated transfection, precipitation of calcium phosphate, polybrene-mediated transfection, protoplast fusion, electroporation, encapsulation of polynucleotide (s) into liposomes and direct DNA microinjection.

Линии клеток млекопитающих, пригодные в качестве хозяев для целей экспрессии, хорошо известны и включают большое число иммортализованных клеточных линий, доступных из Американской коллекции типовых культур (АТСС), включая, но тем самым не исчерпываясь, клетки яичника китайского хомячка (СНО), клетки HeLa человека, клетки почек новорожденных хомячков (ВНК), клетки почки зеленой мартышки (COS), клетки гепатоклеточной карциномы человека (например, HepG2) и множество других клеточных линий.Mammalian cell lines suitable as hosts for expression are well known and include a large number of immortalized cell lines available from the American Type Culture Collection (ATCC), including but not limited to Chinese hamster ovary (CHO) cells, HeLa cells human cells, neonatal hamster kidney cells (BHK), green monkey kidney (COS) cells, human hepatocytic carcinoma cells (e.g., HepG2), and many other cell lines.

2. Бакуловирусные системы2. Baculovirus systems

Полинуклеотид, кодирующий белок, также может быть встроен в подходящий экспрессирующий вектор для клеток насекомых: его функциональным образом соединяют с регуляторными элементами в составе такого вектора. При конструировании вектора используются методики, хорошо известные в данной области техники. В целом, компоненты экспрессионной системы включают собственно вектор для переноса, обычно являющийся бактериальной плазмидой, который включает и фрагмент бакуловирусного генома, и стандартный рестрикционный сайт, предназначенный для встраивания гетерологичного гена или генов, которые будут экспрессироваться; бакуловирус дикого типа, характеризующийся сходством последовательности с бакуловирусо-специфичным фрагментом вектора для переноса (это обеспечивает гомологичную рекомбинацию гетерологичного гена в бакуловирусном геноме); и подходящие клетки-хозяева насекомого и культуральную среду.A polynucleotide encoding a protein can also be integrated into a suitable expression vector for insect cells: it is functionally combined with regulatory elements within such a vector. When constructing a vector, techniques are used that are well known in the art. In General, the components of the expression system include the actual vector for transfer, usually a bacterial plasmid, which includes a fragment of the baculovirus genome, and a standard restriction site for the insertion of a heterologous gene or genes that will be expressed; wild-type baculovirus, characterized by sequence similarity with a baculovirus-specific fragment of the transfer vector (this ensures homologous recombination of the heterologous gene in the baculovirus genome); and suitable insect host cells and culture medium.

После внесения последовательности ДНК, кодирующей конкретный белок, в состав вектора для переноса, этот вектор и вирусный геном дикого типа используют для трансфекции в клетку-хозяин насекомого, в которой вектор и вирусный геном могут рекомбинировать. Упакованный рекомбинантный вирус экспрессируется, а рекомбинантные бляшки могут быть идентифицированы и очищены. Материалы и методы формирования экспрессионных систем "бакуловирус/клетки насекомых" доступны в виде специальных наборов на коммерческой основе, например, помимо прочего, от фирмы Invitrogen (Сан-Диего, США): набор реактивов "МахВас". Эти методики в целом известны специалистам в данной области техники и полно охарактеризованы в руководстве Саммерса и Смита (Summers & Smith, 1987, Texas Agricult. Exper. Stat. Bull., N 1555) (здесь и далее цитируется как "Summers & Smith").After the DNA sequence encoding the specific protein is introduced into the transfer vector, this vector and the wild-type viral genome are used to transfect into an insect host cell in which the vector and the viral genome can recombine. The packaged recombinant virus is expressed, and recombinant plaques can be identified and purified. Materials and methods for the formation of expression systems "baculovirus / insect cells" are available in the form of special kits on a commercial basis, for example, inter alia, from the company Invitrogen (San Diego, USA): the set of reagents "MahVas". These techniques are generally known to those skilled in the art and are fully described in the Summers & Smith manual (Summers & Smith, 1987, Texas Agricult. Exper. Stat. Bull., N 1555) (hereinafter referred to as "Summers & Smith") .

Перед встраиванием последовательности ДНК, кодирующей белок, в состав бакуловирусного генома, описанные выше компоненты, включая промотор, лидерный сегмент (если он является желательным), представляющую интерес кодирующую последовательность и сайт терминации транскрипции, обычно компонуют в промежуточную конструкцию (вектор для переноса). Такая конструкция может включать в своем составе единственный ген и функционально присоединенные к нему регуляторные элементы; или множественные гены, каждый из которых имеет "собственный" набор функционально присоединенных регуляторных элементов; или множественные гены, находящиеся под контролем одних и тех же регуляторных элементов. Промежуточные перемежающиеся конструкции часто поддерживаются в виде репликона, такого как внехромосомный элемент (например, плазмида), способного стабильно сохраняться в организме-хозяине, таком как бактерия. Такой репликон должен включать репликационную систему, что тем самым обеспечит поддержание в подходящем организме-хозяине с целью клонирования и амплифицирования.Before embedding a DNA coding sequence for a protein in the baculovirus genome, the components described above, including the promoter, the leader segment (if desired), the coding sequence of interest, and the transcription termination site are usually arranged in an intermediate construct (transfer vector). Such a design may include a single gene and regulatory elements functionally attached to it; or multiple genes, each of which has its own set of functionally attached regulatory elements; or multiple genes under the control of the same regulatory elements. Intermediate interleaved constructs are often maintained in the form of a replicon, such as an extrachromosomal element (eg, a plasmid), which can stably remain in the host organism, such as a bacterium. Such a replicon should include a replication system, thereby ensuring maintenance in a suitable host for the purpose of cloning and amplification.

В настоящее время наиболее распространенным вектором для переноса с целью внесения чужеродных генов в AcNPV является рАс373. Также могут быть сформированы и многие другие векторы, известные специалистам в данной области техники. Они включают, например, pVL985 (в котором изменяется старт-кодон гена полигедрина с ATG на АТТ и который вносит клонирующий BamHI-сайт в 32 парах нуклеотидов ниже кодона АТТ: см. Luckow & Summers, 1989, Virology, 17, 31.Currently, the most common transfer vector for introducing foreign genes into AcNPV is pAC373. Many other vectors known to those skilled in the art can also be formed. These include, for example, pVL985 (which changes the start codon of the polyhedrin gene from ATG to ATT and which introduces a BamHI cloning site at 32 nucleotides below the ATT codon: see Luckow & Summers, 1989, Virology, 17, 31.

Обычно используемая плазмида также включает сигнал полиаденилирования гена полигедрина (Miller et al., 1988, Ann. Rev. Microbiol., 42, 177) и прокариотический ген резистентности к ампициллину (аmр) и точку начала репликации, необходимые для отбора и воспроизведения в клетках E.coli.A commonly used plasmid also includes the polyadenylation signal of the polyhedrin gene (Miller et al., 1988, Ann. Rev. Microbiol., 42, 177) and the prokaryotic ampicillin resistance gene (amp) and the origin of replication necessary for selection and reproduction in E cells .coli.

Бакуловирусные трансфекционные векторы обычно включают бакуловирусный промотор. Бакуловирусный промотор - это любая последовательность ДНК, способная связываться с бакуловирусной РНК-полимеразой и инициировать транскрипцию кодирующей последовательности (например, структурного гена) в направлении 5'- 3' с образованием мРНК. Промотор должен включать сайт инициации транскрипции, который обычно помещают проксимально по отношению к 5'-концу кодирующей последовательности.Baculovirus transfection vectors typically include a baculovirus promoter. A baculovirus promoter is any DNA sequence capable of binding to baculovirus RNA polymerase and initiating transcription of a coding sequence (e.g., a structural gene) in the 5'-3 'direction to form mRNA. The promoter should include a transcription initiation site, which is usually placed proximal to the 5'-end of the coding sequence.

Этот участок инициации транскрипции обычно включает сайт связывания РНК-полимеразы и собственно сайт инициации транскрипции. Бакуловирусный трансфекционный вектор также может включать второй домен, определяемый как "энхансер", который, если присутствует, обычно находится дистальнее структурного гена. Экспрессия может быть либо индуцибельной, либо конститутивной.This transcription initiation site typically includes an RNA polymerase binding site and a transcription initiation site itself. The baculovirus transfection vector may also include a second domain, defined as an “enhancer," which, if present, is usually located distal to the structural gene. Expression can be either inducible or constitutive.

Структурные гены, интенсивно транскрибируемые на поздних этапах вирусного инфекционного цикла, позволяют выделить конкретно применимые промоторные последовательности. Примерами являются последовательности, производные от гена, кодирующего вирусный белок - полигедрин (Friesen et al., 1986, "The Regulation of Baculovirus Gene Expression", In "The Molecular Biology of Baculoviruses", ed. W.Doerfler; европейские патентные публикации №№127839 и 155476), и гена, кодирующего белок р10 (Vlak et al., 1988, J. Gen. Virol., 69, 765).Structural genes intensively transcribed in the late stages of the viral infectious cycle allow us to isolate specifically applicable promoter sequences. Examples are sequences derived from a gene encoding a viral protein polyhedrine (Friesen et al., 1986, "The Regulation of Baculovirus Gene Expression", In "The Molecular Biology of Baculoviruses", ed. W.Doerfler; European Patent Publications No. 127839 and 155476), and a gene encoding the p10 protein (Vlak et al., 1988, J. Gen. Virol., 69, 765).

ДНК, кодирующая подходящие сигнальные последовательности, может быть производной от генов, кодирующих секретируемые белки насекомых или бакуловирусов, такие как ген полигедрина бакуловируса (Carbonell et al., 1988, Gene, 73, 409). С другой стороны, при том, что сигналы посттрансляционных модификаций в клетках млекопитающих (таких как отщепление сигнального сегмента, протеолитическое расщепление и фосфорилирование), по-видимому, распознаются и клетками насекомых, а сигналы, необходимые для секреции и ядерной аккумуляции, также, по-видимому, консервативны в клетках позвоночных и беспозвоночных животных, для обеспечения секреции у насекомых также могут быть использованы лидерные сегменты, не связанные происхождением с насекомыми, такие как те, которые являются производными от генов, кодирующих α-интерферон человека (Maeda et al., 1985, Nature, 315, 592), рилизинг-фактор гастрина человека (Lebacq-Verheyden et al., 1988, Mol. Cell. Biol., 8, 3129), интерлейкин-2 человека (Smith et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 8404), интерлейкин-3 мыши (Miyajima et al., 1987, Gene, 58, 273).DNA encoding suitable signal sequences can be derived from genes encoding secreted insect or baculovirus proteins, such as the baculovirus polyhedrin gene (Carbonell et al., 1988, Gene, 73, 409). On the other hand, while the signals of post-translational modifications in mammalian cells (such as cleavage of the signal segment, proteolytic cleavage and phosphorylation) are apparently recognized by insect cells, the signals necessary for secretion and nuclear accumulation also Apparently, they are conservative in the cells of vertebrate and invertebrate animals; leader segments that are not related to the origin of insects, such as those that are derived from genes encoding human α-interferon (Maeda et al., 1985, Nature, 315, 592), human gastrin releasing factor (Lebacq-Verheyden et al., 1988, Mol. Cell. Biol., 8, 3129) human interleukin-2 (Smith et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 8404), mouse interleukin-3 (Miyajima et al., 1987, Gene, 58, 273).

Рекомбинантный полипептид или полипротеин может быть экспрессирован внутриклеточно или, если он экспрессируется с участием специальных регуляторных последовательностей, он может секретироваться. Эффективная внутриклеточная экспрессия нехимерных углеродных белков обычно требует наличия гетерологичных генов, которые в идеале включают короткую лидерную последовательность, включающую подходящие сигналы инициации трансляции, предшествующие старт-кодону ATG. Если желательно, остаток метионина с N-конца может быть отщеплен от зрелого белка путем инкубации in vitro с цианогенбромидом.A recombinant polypeptide or polyprotein can be expressed intracellularly or, if expressed with the participation of special regulatory sequences, it can be secreted. Effective intracellular expression of non-chimeric carbon proteins usually requires heterologous genes, which ideally include a short leader sequence including suitable translation initiation signals prior to the ATG start codon. If desired, the N-terminal methionine residue can be cleaved from the mature protein by in vitro incubation with cyanogen bromide.

С другой стороны, рекомбинантные полипротеины или белки, которые нативно не являются секретируемыми, могут быть секретированы из клеток насекомых путем создания химерных молекул ДНК, которые бы кодировали химерный белок, включающий лидерный сегмент, который обеспечивает секрецию белка, чужеродного для насекомых. Сегмент лидерной последовательности обычно кодирует сигнальный пептид, состоящий из гидрофобных аминокислот, который контролируют перемещение белка в эндоплазматический ретикулюм.On the other hand, recombinant polyproteins or proteins that are not natively secreted can be secreted from insect cells by creating chimeric DNA molecules that encode a chimeric protein comprising a leader segment that secures the secretion of a protein foreign to insects. The leader sequence segment usually encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids that control the movement of the protein into the endoplasmic reticulum.

После встраивания последовательности ДНК и (или) гена, кодирующего экспрессионный продукт, являющийся предшественником конкретного белка, клетку-хозяина насекомого одновременно трансформируют гетерологичной ДНК вектора для переноса и геномной ДНК бакуловируса дикого типа - обычно применяются котрансфекционные методы. Промотор и последовательность терминации транскрипции данной конструкции обычно должны включать сегмент бакуловирусного генома длиной 2-5 тысяч пар нуклеотидов. Способы внесения гетерологичной ДНК по желаемому сайту в состав бакуловируса известны в данной области техники (см. Summers & Smith, цит. выше; Ju et al., 1987; Smith et al., 1983, Mol. Cell. Biol., 3, 2156; Luckow & Summers, 1989). Например, встраивание может быть произведено внутрь гена, такого как ген полигедрина, для чего используется гомологичная двойная рекомбинация; также встраивание может быть осуществлено по рестрикционному ферментному сайту, искусственно созданному в пределах желательного бакуловирусного гена (Miller et al., 1989, BioEssays, 4, 91). Последовательность ДНК, в случае, когда она клонируется в участок гена полигедрина экспрессирующего вектора, фланкируется с обеих сторон (5' и 3') последовательностями, характерными для гена полигедрина и помещается ниже полигедринового промотора.After embedding the DNA sequence and / or the gene encoding the expression product, which is the precursor of a specific protein, the insect host cell is simultaneously transformed with the heterologous DNA vector of the transfer and wild-type baculovirus genomic DNA - cotransfection methods are usually used. The promoter and transcription termination sequence of this construct usually should include a segment of the baculovirus genome with a length of 2-5 thousand pairs of nucleotides. Methods for introducing heterologous DNA at a desired site into a baculovirus are known in the art (see Summers & Smith, cit. Above; Ju et al., 1987; Smith et al., 1983, Mol. Cell. Biol., 3, 2156 ; Luckow & Summers, 1989). For example, embedding can be done inside a gene, such as the polyhedrin gene, for which homologous double recombination is used; embedding can also be carried out at a restriction enzyme site artificially created within the desired baculovirus gene (Miller et al., 1989, BioEssays, 4, 91). The DNA sequence, in the case when it is cloned into a region of the polyhedrin gene of the expression vector, is flanked on both sides (5 'and 3') by the sequences characteristic of the polyhedrin gene and placed below the polyhedrin promoter.

Заново сформированный бакуловирусный экспрессирующий вектор последовательно упаковывается в инфекционный рекомбинантный бакуловирус. Гомологичная рекомбинация происходит с низкой частотой (от примерно 1% до примерно 5%): следовательно, подавляющее большинство продуцируемых котрансгрануляцией вирусов представляет вирус дикого типа. Это означает, что необходим специальный подход для идентификации рекомбинантных вирусов. Преимуществом данной экспрессирующей системы является возможность визуального скрининга, позволяющего выявлять рекомбинантные вирусы. Белок полигедрин, характерный для природных вирусов, вырабатывается в очень большом количестве в ядрах инфицированных клеток на поздних этапах цикла вирусной инфекции. Накапливаемый белок полигедрин образует включенные тельца, которые также содержат встроенные в них частицы. Эти включенные тельца размером до 15 мкм обусловливают значительное преломление света: это придает им яркое свечение, которое может быть легко визуализовано в обычном световом микроскопе. В клетках, инфицированных рекомбинантным вирусом, включенные тельца отсутствуют. Для выявления рекомбинантных вирусов и вирусов дикого типа трансфекционный надосадочный слой вносят на монослойную культуру клеток насекомых с применением методик, хорошо известных специалистам в данной области техники. А именно бляшки подвергают анализу под световым микроскопом с целью выявления присутствия (как признака вируса дикого типа) или отсутствия (как признака рекомбинантного вируса) включенных телец ("Current Protocols in Microbiology", Vol.2, eds. Ausubel et al., раздел 16.8 (Supp.10, 1990); Summers & Smith, цит. выше; Miller et al., 1989).The newly formed baculovirus expression vector is sequentially packaged in an infectious recombinant baculovirus. Homologous recombination occurs at a low frequency (from about 1% to about 5%): therefore, the vast majority of viruses produced by co-transgranulation is wild-type. This means that a special approach is needed to identify recombinant viruses. An advantage of this expression system is the possibility of visual screening to detect recombinant viruses. The polyhedrin protein, characteristic of natural viruses, is produced in very large quantities in the nuclei of infected cells in the late stages of the viral infection cycle. The accumulated polyhedrine protein forms incorporated bodies, which also contain particles embedded in them. These included bodies up to 15 microns in size cause a significant refraction of light: this gives them a bright glow that can be easily visualized in a conventional light microscope. In cells infected with a recombinant virus, the included bodies are absent. To detect recombinant viruses and wild-type viruses, a transfection supernatant is applied to a monolayer culture of insect cells using techniques well known to those skilled in the art. Namely, plaques are analyzed under a light microscope to detect the presence (as a sign of a wild-type virus) or absence (as a sign of a recombinant virus) of the included bodies ("Current Protocols in Microbiology", Vol.2, eds. Ausubel et al., Section 16.8 (Supp.10, 1990); Summers & Smith, cited above; Miller et al., 1989).

Рекомбинантные бакуловирусные экспрессирующие векторы были сконструированы с целью инфицирования в различные типы клеток насекомых. Например, помимо прочего, рекомбинантные бакуловирусы были сформированы для: комара Aedes aegypti, совки Autographa californica, тутового шелкопряда Bombyx mori, дрозофилы Drosophila melanogaster, Spodoptera frugiperda и совки Trichoplusia ni (патентная заявка WO 89/046699; Carbonell et al., 1985, J. Virol., 56, 153; Wright, 1986, Nature, 321, 718; Smith et al., 1983, Mol. Cell. Biol., 3, 2156; как обзор см. Fraser et al., 1989, In Vitro Cell. Develop. Biol., 25, 225).Recombinant baculovirus expression vectors were designed to infect various types of insect cells. For example, among other things, recombinant baculoviruses were formed for: Aedes aegypti mosquito, Autographa californica scoops, Bombyx mori silkworm, Drosophila melanogaster, Dodophtera frugiperda and Trichoplusia ni scoops (patent application WO 89/04 al6699; Virol., 56, 153; Wright, 1986, Nature, 321, 718; Smith et al., 1983, Mol. Cell. Biol., 3, 2156; for a review, see Fraser et al., 1989, In Vitro Cell . Develop. Biol., 25, 225).

Клетки и культуральные среды доступны на коммерческой основе как для прямой, так и химерной экспрессии гетерологичных полипептидов в бакуловирусной экспрессирующей системе; технология культивирования клеток в целом хорошо известна специалистам в данной области техники (см., например, Summers & Smith, цит. выше).Cells and culture media are available commercially for both direct and chimeric expression of heterologous polypeptides in a baculovirus expression system; cell culture technology as a whole is well known to those skilled in the art (see, for example, Summers & Smith, cit. above).

Модифицированные клетки насекомых затем могут быть выращены в подходящей питательной среде, которая обеспечит стабильное поддержание плазмиды, присутствующей в модифицированном насекомом-хозяине. В случае, когда экспрессирующий продукт находится под контролем индуцибельных регуляторов, организм-хозяин может быть выращен при очень высоких плотностях с индукцией экспрессии. С другой стороны, когда экспрессия является конститутивной, искомый продукт будет постоянно экспрессироваться в культуральную среду, а питательная среда при этом может непрерывно циркулировать - это позволяет выделять искомый представляющий интерес продукт и пополнять истощаемую питательную среду. Этот продукт может быть очищен с помощью таких методик, как хроматография, например, ВЭЖХ, аффинная хроматография, ион-обменная хроматография и т.п.; электрофорез; центрифугирование в градиенте плотности; экстракция из раствора; или подобное. Если необходимо, этот продукт может быть подвергнут дополнительной очистке, чтобы обеспечить существенное удаление любых белков насекомого, которые также являются секретируемыми в культуральную среду или образуются в результате лизиса клеток насекомого, в результате чего обеспечивается получение продукта, который по сути является свободным от дебриса хозяев, например, белков, липидов и полисахаридов.The modified insect cells can then be grown in a suitable nutrient medium that will provide stable maintenance of the plasmid present in the modified insect host. In the case where the expression product is under the control of inducible regulators, the host organism can be grown at very high densities with expression induction. On the other hand, when expression is constitutive, the desired product will be constantly expressed in the culture medium, and the nutrient medium can be continuously circulated - this allows you to highlight the desired product of interest and replenish the depleted nutrient medium. This product can be purified using techniques such as chromatography, for example, HPLC, affinity chromatography, ion exchange chromatography and the like; electrophoresis; density gradient centrifugation; extraction from solution; or the like. If necessary, this product can be further purified to ensure substantial removal of any insect proteins that are also secreted into the culture medium or are formed as a result of lysis of insect cells, resulting in a product that is essentially free of debris from the hosts, for example, proteins, lipids and polysaccharides.

С целью обеспечения экспрессии белка рекомбинантные клетки-хозяева, производные от полученных трансформантов, инкубируют в условиях, которые обеспечивают экспрессию последовательности, кодирующей рекомбинантный белок. Эти условия могут варьироваться в зависимости от выбранной клетки-хозяина. Однако такие условия легко могут быть подобраны специалистом в данной области техники на основе известных научных данных.In order to ensure protein expression, recombinant host cells derived from the obtained transformants are incubated under conditions that allow expression of the sequence encoding the recombinant protein. These conditions may vary depending on the selected host cell. However, such conditions can easily be selected by a person skilled in the art based on known scientific data.

3. Растительные системы3. Plant systems

В данной области техники известны многочисленные генетические экспрессионные системы, основанные на растительных клетках и цельных растениях. Примеры таких генетических экспрессионных растительных систем можно найти в патентах США №№5693506, 5659122 и 5608143. Дополнительные примеры генетической экспрессии в культивируемых растительных клетках описаны Ценком (Zenk, 1991, Phytochemistry, 30, 3861-3863). Описания сигнальных пептидов растительных белков можно найти, в дополнение к указанным выше источникам, в работах Vaulcombe et al., 1987, Mol. Gen. Genet., 209, 33-40; Chandler et al., 1984, Plant Mol. Biol., 3, 407-418; Rogers et al., 1985, J. Biol. Chem., 260, 3731-3738; Rothstein et al., 1987, Gene, 55, 353-356; Whittier et al., 1987, Nucl. Acids Res., 15, 2515-2535; Wirsel et al., 1989, Mol. Microbiol., 3, 3-14; Yu et al., 1992, Gene, 112, 247-253. Описание параметров регуляции экспрессии растительных генов с участием фитогормонов, гибберелловой кислоты и секретируемых ферментов, индуцируемых гибберелловой кислотой, можно найти в монографии R.L.Jones & J.MacMillin, 1984, "Gibberellins", In "Advanced Plant Physiology", ed. M.B. Wilkins, Pitman Publ. Ltd, London, pp.21-52. Материалы, описывающие другие гены, регулируемые с участием метаболических механизмов: Sheen, 1990, Plant Cell, 2, 1027-1038; Maas et al., 1990, EMBO J., 9, 3447-3452; Benkel & Hickey, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 1337-1339.Numerous genetic expression systems based on plant cells and whole plants are known in the art. Examples of such genetic expression plant systems can be found in US patents Nos. 5693506, 5659122 and 5608143. Additional examples of genetic expression in cultured plant cells are described by Zenk (Zenk, 1991, Phytochemistry, 30, 3861-3863). Descriptions of the signal peptides of plant proteins can be found, in addition to the above sources, in Vaulcombe et al., 1987, Mol. Gen. Genet., 209, 33-40; Chandler et al., 1984, Plant Mol. Biol., 3, 407-418; Rogers et al., 1985, J. Biol. Chem., 260, 3731-3738; Rothstein et al., 1987, Gene, 55, 353-356; Whittier et al., 1987, Nucl. Acids Res., 15, 2515-2535; Wirsel et al., 1989, Mol. Microbiol., 3, 3-14; Yu et al., 1992, Gene, 112, 247-253. A description of the parameters for regulating the expression of plant genes involving phytohormones, gibberellic acid, and secreted enzymes induced by gibberellic acid can be found in the monograph by R. L. Jones & J. MacMillin, 1984, "Gibberellins", In "Advanced Plant Physiology", ed. M.B. Wilkins, Pitman Publ. Ltd, London, pp. 21-52. Materials describing other genes regulated by metabolic mechanisms: Sheen, 1990, Plant Cell, 2, 1027-1038; Maas et al., 1990, EMBO J., 9, 3447-3452; Benkel & Hickey, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 1337-1339.

Обычно с использованием методологий, известных в данной области техники, желательная полинуклеотидная последовательность встраивается в состав экспрессионной кассеты, включающей генетические регуляторные элементы, сконструированные для функционирования в растениях. Экспрессионную кассету встраивали в желательный экспрессирующий вектор вместе с последовательностями, расположенными выше и ниже экспрессионной кассеты подходящими для экспрессии в растении-хозяине. Сопутствующие последовательности могут иметь плазмидное или вирусное происхождение и обеспечивать необходимые характеристики вектору, которые обеспечат векторам способность переносить ДНК из исходного организма-хозяина, используемого для клонирования, такого как бактерия, в желательное растение-хозяин. Базовая бифункциональная ("бактериально-растительная") векторная конструкция предпочтительно должна обеспечивать широкий круг хозяев, включать прокариотическую точку начала репликации, прокариотический селективный маркер и, в варианте с трансформацией бактерий Agrobacterium, последовательности Т-ДНК, что позволит осуществлять перенос генов на основе трансформации с помощью Agrobacterium. Когда идентификация гетерологичного гена затруднена, данная конструкция должна предпочтительно также включать селективный маркер, пригодный для выявления того, была ли трансформирована растительная клетка. Обзор по селективным маркерам, например, членам семейства grass, можно найти в статье Wilmink & Dons, 1993, Plant Mol. Biol. Reptr., 11(2):165-185.Typically, using methodologies known in the art, the desired polynucleotide sequence is integrated into an expression cassette comprising genetic regulatory elements designed to function in plants. The expression cassette was inserted into the desired expression vector along with sequences located above and below the expression cassette suitable for expression in the host plant. The concomitant sequences may be of plasmid or viral origin and provide the necessary characteristics for the vector, which will provide the vectors with the ability to transfer DNA from the original host organism used for cloning, such as a bacterium, to the desired host plant. The basic bifunctional ("bacterial-plant") vector construct should preferably provide a wide range of hosts, include a prokaryotic origin of replication, a prokaryotic selective marker, and, in the variant with the transformation of Agrobacterium bacteria, a T-DNA sequence that allows gene transfer based on transformation with using Agrobacterium. When identification of a heterologous gene is difficult, this construct should preferably also include a selectable marker suitable for detecting whether a plant cell has been transformed. A review of selective markers, for example, members of the grass family, can be found in Wilmink & Dons, 1993, Plant Mol. Biol. Reptr., 11 (2): 165-185.

Последовательности, пригодные для обеспечения интеграции гетерологичной последовательности в геном растения, также рекомендованы. Они могут включать транспозонные последовательности и подобное, которые связаны с процессами гомологичной рекомбинации, равно как и Ti-последовательности, которые обусловливают случайное встраивание гетерологичной экспрессионной кассеты в растительный геном. Подходящие прокариотические селективные маркеры включают признаки резистентности к антибиотикам, таким как ампициллин или тетрациклин. Другие последовательности ДНК, кодирующие дополнительные функции, также могут входить в состав вектора, будучи известными в данной области техники.Sequences suitable for ensuring the integration of a heterologous sequence into the plant genome are also recommended. These may include transposon sequences and the like, which are associated with homologous recombination processes, as well as Ti sequences, which cause the heterologous expression cassettes to be accidentally inserted into the plant genome. Suitable prokaryotic selective markers include signs of resistance to antibiotics such as ampicillin or tetracycline. Other DNA sequences encoding additional functions may also be part of the vector, being known in the art.

Молекулы нуклеиновых кислот по настоящему изобретению могут быть включены в состав экспрессионной кассеты, предназначенной для обеспечения экспрессии представляющего интерес белка (белков). Обычно используется единственная экспрессионная кассета, хотя возможно использование двух или большего числа таких кассет. Рекомбинантная экспрессионная кассета должна включать в дополнение к последовательности, кодирующей гетерологичный белок, следующие элементы: промоторный сегмент, 5'-нетранслируемые последовательности растительного генома, инициирующий кодон, присутствие или отсутствие которого зависит от того, имеется ли он в составе анализируемого структурного гена, и сайты терминации транскрипции и трансляции. Уникальные сайты узнавания рестриктазами по 5'- и 3'-концам данной кассеты обеспечивают удобное встраивание в состав предварительно действующего вектора.The nucleic acid molecules of the present invention can be incorporated into an expression cassette designed to allow expression of the protein (s) of interest. Usually a single expression cassette is used, although two or more such cassettes can be used. The recombinant expression cassette must include, in addition to the sequence encoding the heterologous protein, the following elements: the promoter segment, 5'-untranslated sequences of the plant genome, the initiation codon, the presence or absence of which depends on whether it is present in the analyzed structural gene, and sites termination of transcription and translation. Unique restriction enzyme recognition sites at the 5'- and 3'-ends of this cassette provide convenient embedding into a pre-acting vector.

Гетерологичная кодирующая последовательность может быть связана с любым белком по настоящему изобретению. Последовательность, кодирующая интересующий белок, будет кодировать сигнальный сегмент, который обеспечит процессинг и перемещение белка, если это необходимо, и, как правило, должна быть лишена любой последовательности, которая могла бы обусловливать связывание желательного белка по настоящему изобретению с мембраной. При том, что в большинстве случаев участок инициации транскрипции будет предназначен для гена, который экспрессируется и транслоцируется в процессе прорастания, путем использования сигнального сегмента, обеспечивающего перемещение, можно также обеспечить перемещение желательного белка. В этом случае представляющий интерес белок (белки) будет перенесен из клеток, в которых он был экспрессирован: следовательно, он может быть эффективно собран. Обычно секреция в семенах обеспечивается из алейроновой области или щиткового эпителия в эндосперм семени. Хотя нет конкретной необходимости в секреции белка из клеток, в которых он вырабатывался, такой подход облегчает выделение и очистку рекомбинантного белка.The heterologous coding sequence may be associated with any protein of the present invention. A sequence encoding a protein of interest will encode a signal segment that will process and move the protein, if necessary, and typically should be devoid of any sequence that could cause binding of the desired protein of the present invention to the membrane. While in most cases the transcription initiation site will be for a gene that is expressed and translocated during germination, by using a signal segment that allows for movement, the desired protein can also be moved. In this case, the protein (s) of interest will be transferred from the cells in which it has been expressed: therefore, it can be efficiently assembled. Usually, secretion in the seeds is provided from the aleuron region or corymbal epithelium into the endosperm of the seed. Although there is no specific need for the secretion of protein from the cells in which it was produced, this approach facilitates the isolation and purification of the recombinant protein.

Поскольку окончательная экспрессия желательного генного продукта должна происходить в эукариотической клетке, желательным является определить, не содержит ли любой из участков клонированного гена последовательности, которые могли быть утрачены в виде интронов под действием механизма сплайсинга, свойственного организму-хозяину. Если они есть, то с применением метода направленного (сайт-специфичного) мутагенеза такой "интронный" участок может быть изменен таким образом, чтобы исключить утрату части генетического материала из-за наличия ложно-интронных сигналов (Reed & Maniatis, 1985, Cell, 41, 95-105).Since the final expression of the desired gene product must occur in a eukaryotic cell, it is desirable to determine if any of the sections of the cloned gene contains sequences that could be lost as introns by the splicing mechanism of the host organism. If they are, then using the method of directed (site-specific) mutagenesis, such an “intron” region can be changed in such a way as to exclude the loss of part of the genetic material due to the presence of false-intron signals (Reed & Maniatis, 1985, Cell, 41 95-105).

Вектор может быть микроинъецирован в клетки растений с использованием микропипеток, что обеспечит механический перенос рекомбинантной ДНК (Crossway, 1985, Mol. Gen. Genet., 202, 179-185). Генетический материал может быть также перенесен в растительные клетки с использованием полиэтиленгликоля (Krens et al., 1982, Nature, 296, 72-74). Другим способом внесения сегментов нуклеиновых кислот является высокоскоростное баллистическое внесение мелких частиц ("снарядов"), внутри которых или на поверхности которых находится нуклеиновая кислота (Klein et al., 1987, Nature, 327, 70-73; Knudsen & Muller, 1991, Planta, 185, 330-336 - в этих работах описывается применение метода бомбардировки частицами эндосперма ячменя с целью получения трансгенных растений ячменя). Еще одним способом внесения может быть слияние протопластов с другими компонентами, такими как миниклетки, клетки, лизосомы или иные способные участвовать в слиянии с протопластами тельца, имеющие липидную поверхность (Fraley et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 1859-1863).The vector can be microinjected into plant cells using micropipettes, which will provide mechanical transfer of recombinant DNA (Crossway, 1985, Mol. Gen. Genet., 202, 179-185). Genetic material can also be transferred to plant cells using polyethylene glycol (Krens et al., 1982, Nature, 296, 72-74). Another method for introducing nucleic acid segments is through high-speed ballistic insertion of small particles (“shells”) inside or on the surface of which nucleic acid is located (Klein et al., 1987, Nature, 327, 70-73; Knudsen & Muller, 1991, Planta , 185, 330-336 - these works describe the application of the method of particle bombardment of barley endosperm with the aim of obtaining transgenic barley plants). Another method of incorporation may be fusion of protoplasts with other components, such as minicells, cells, lysosomes, or others capable of participating in fusion with protoplasts of the body having a lipid surface (Fraley et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 1859-1863).

Вектор также может быть внесен в растительные клетки с применением электропорации (Fromm et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 5824). В этой методике протопласты растений подвергают электропорации в присутствии плазмид, включающих генную конструкцию. Электрические импульсы, характеризующиеся высоким значением напряженности электрического поля, обратимо "продырявливают" биологические мембраны, обеспечивая тем самым проникновение плазмид внутрь. Электропорированные растительные протопласты восстанавливают свою клеточную стенку, делятся и образуют каллюсы.The vector can also be introduced into plant cells using electroporation (Fromm et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 5824). In this technique, plant protoplasts are electroporated in the presence of plasmids including the gene construct. Electrical impulses, characterized by a high electric field strength, reversibly “perforate” biological membranes, thereby ensuring the penetration of plasmids inside. Electroporated plant protoplasts restore their cell wall, divide and form calluses.

Все растения, из которых могут быть выделены протопласты с последующим культивированием и получением цельных регенерированных растений, могут быть трансформированы в соответствии с настоящим изобретением таким образом, чтобы были получены цельные растения, несущие перенесенный ген. Известно, что практически все растения могут быть регенерированы из культивируемых клеток или тканей, включая, но тем самым не ограничиваясь, все основные виды сахарного тростника, сахарной свеклы, хлопчатника, фруктовых и других деревьев, бобовых растений и овощных культур. Некоторыми подходящими растениями, например, являются виды родов Fragaria (земляника), Lotus (лядвенец), Medicago (люцерна), Onobrychis (эспарцет), Trifolium (клевер), Trigonella (пажитник), Vigna (вигна), Citrus (цитрусы), Linum (лен), Geranium (герань), Manihot (маниок), Daucus (морковь), Arabidopsis (резуховидка), Brassica (капуста, брюква, репа), Raphanus (редька), Sinapis (горчица), Atropa (красавка-беладонна), Capsicum (овощной перец), Datura (дурман), Hyoscyamus (белена), Lycopersion (помидор), Nicotiana (табак), Solanum (паслен), Petunia (петуния), Digitalis (росичка), Majorana (майоран), Cichorium (цикорий), Helianthus (подсолнечник), Lactuca (латук), Вrоmus (костер), Asparagus (спаржа), Antirrhinum (львиный зев), Hererocallis, Nemesia, Pelargonium (пеларгония), Panicum (просо), Pennisetum (американское просо), Ranunculus (лютик), Senecio (крестовник), Salpiglossis, Cucumis (огурец, дыня), Browaalia, Glycine (соя), Lolium (плевел), Zea (кукуруза), Triticum (пшеница), Sorghum (сорго) и Datura.All plants from which protoplasts can be isolated, followed by cultivation and production of whole regenerated plants, can be transformed in accordance with the present invention so that whole plants carrying the transferred gene are obtained. It is known that almost all plants can be regenerated from cultured cells or tissues, including, but not limited to, all major types of sugarcane, sugar beets, cotton, fruit and other trees, legumes and vegetables. Some suitable plants, for example, are the species of the genera Fragaria (strawberry), Lotus (lamb), Medicago (alfalfa), Onobrychis (sainfoin), Trifolium (clover), Trigonella (fenugreek), Vigna (vigna), Citrus (citrus), Linum (flax), Geranium (geranium), Manihot (cassava), Daucus (carrots), Arabidopsis (cucurbita), Brassica (cabbage, rutabaga, turnip), Raphanus (radish), Sinapis (mustard), Atropa (belladonna belladonna), Capsicum (vegetable pepper), Datura (datura), Hyoscyamus (belena), Lycopersion (tomato), Nicotiana (tobacco), Solanum (nightshade), Petunia (petunia), Digitalis (dewdrop), Majorana (marjoram), Cichorium (chicory) , Helianthus (sunflower), Lactuca (lettuce), Bromus (bonfire), Asparagus (asparagus), Antirrhinum (snapdragon), Hererocallis, Nemesia, Pelargonium (pelargonium), Panicum (millet), Pennisetum (American millet), Ranunculus (buttercup), Senecio (godson), Salpiglossis, Cucumis (cucumber, cantaloupe, melon) Growaine, Brow ), Lolium (chaff), Zea (corn), Triticum (wheat), Sorghum (sorghum) and Datura.

Способы регенерации варьируются в зависимости от вида растения, но в целом всегда вначале получают суспензию трансформированных протопластов, несущих копии гетерологичного гена. Потом формируют каллюсные ткани, в которых побеги могут быть индуцированы с последующим формированием корешков. С другой стороны, в суспензии протопластов может быть индуцировано образование эмбрионов. Эти эмбрионы прорастают как и обычные эмбрионы, образуя растения. Культуральные среды обычно должны содержать различные аминокислоты и гормоны, такие как ауксин и цитокины. Также предпочтительным является добавление глутаминовой кислоты и пролина в культуральную среду, особенно для таких видов, как кукуруза и люцерна. Побеги и корешки в норме развиваются одновременно. Эффективность регенерации будет зависеть от культуральной среды, генотипа растения и от параметров конкретной культуры. Если эти три переменных находятся под контролем, то регенерация оказывается воспроизводимой и повторяемой.Regeneration methods vary depending on the type of plant, but in general, always first get a suspension of transformed protoplasts carrying copies of a heterologous gene. Then callus tissue is formed, in which shoots can be induced with the subsequent formation of roots. On the other hand, embryo formation can be induced in a protoplast suspension. These embryos germinate like ordinary embryos, forming plants. Culture media should usually contain various amino acids and hormones, such as auxin and cytokines. It is also preferred to add glutamic acid and proline to the culture medium, especially for species such as corn and alfalfa. Shoots and roots normally develop simultaneously. The efficiency of regeneration will depend on the culture medium, the genotype of the plant and on the parameters of a particular culture. If these three variables are under control, then regeneration is reproducible and repeatable.

В некоторых системах культивирования растительных клеток желательный белок по настоящему изобретению может выделяться сам или, с другой стороны, такой белок может быть экстрагирован из цельного растения. В тех случаях, когда желательный белок по настоящему изобретению секретируется в культуральную среду, он может быть собран. С другой стороны, эмбрионы и "полусемена" с удаленной эмбриональной частью или другие растительные ткани могут быть механически измельчены с целью выделения секретируемого белка из клеток и тканей. Полученная смесь может быть суспендирована в буферном растворе с целью повторного выделения растворимых белков. Стандартные методы выделения и очистки белков могут быть использованы для очистки рекомбинантного белка. Параметры времени, температуры, рН, содержания кислорода и объема могут быть доведены с помощью рутинных процедур с целью оптимизации экспрессии и выделения гетерологичного белка.In some plant cell culture systems, the desired protein of the present invention can be isolated on its own, or, on the other hand, such a protein can be extracted from a whole plant. In those cases where the desired protein of the present invention is secreted into the culture medium, it can be collected. Alternatively, embryos and half-seeds with the removed embryonic part or other plant tissues may be mechanically ground to isolate secreted protein from cells and tissues. The resulting mixture can be suspended in a buffer solution to re-isolate soluble proteins. Standard methods for the isolation and purification of proteins can be used to purify recombinant protein. The parameters of time, temperature, pH, oxygen content and volume can be adjusted using routine procedures to optimize expression and isolation of a heterologous protein.

4. Бактериальные системы4. Bacterial systems

Методики экспрессии в бактериальных клетках хорошо известны. Бактериальным промотором является любая последовательность. ДНК, способная обеспечивать связывание бактериальной РНК-полимеразы и инициирование транскрипции нижерасположенной (в направлении 3') кодирующей последовательности (например, структурного гена) с образованием мРНК. В промоторе должен присутствовать сайт инициации транскрипции, который обычно располагают проксимально по отношению к 5'-концу кодирующей последовательности. Этот сайт инициации транскрипции обычно включает сайт связывания РНК-полимеразы и собственно сайт инициации транскрипции. Бактериальный промотор также может включать второй домен, называемый "оператором", который может перекрываться с соседним сайтом связывания РНК-полимеразы, с которого начинается синтез РНК. Оператор обеспечивает негативно регулируемую (т.е. индуцибельную) транскрипцию: ген-репрессорный белок может связываться на этом операторе, тем самым подавляя транскрипцию конкретного гена. Конститутивная экспрессия может иметь место в отсутствие негативных регуляторных элементов, таких как оператор. Кроме того, позитивная регуляция может обеспечиваться последовательностью связывания ген-активирующего белка, который: если присутствует, находится проксимально (с 5'-стороны) по отношению к сайту связывания РНК-полимеразы. Примером ген-активирующего белка является катаболический активатор (CAP), который является помощником инициации транскрипции lac-оперона в геноме кишечной палочки Escherichia coli (E.coli) (Raibaud et al., 1984, Annu. Rev. Genet., 18, 173). Таким образом, регуляция экспрессии может быть негативной или позитивной, тем самым усиливия или ослабляя транскрипцию.Methods of expression in bacterial cells are well known. A bacterial promoter is any sequence. DNA capable of binding bacterial RNA polymerase and initiating transcription of the downstream (in the 3 'direction) coding sequence (e.g., structural gene) to form mRNA. The promoter should contain a transcription initiation site, which is usually proximal to the 5'-end of the coding sequence. This transcription initiation site typically includes an RNA polymerase binding site and a transcription initiation site itself. The bacterial promoter may also include a second domain called an “operator” that can overlap with an adjacent RNA polymerase binding site from which RNA synthesis begins. An operator provides negatively regulated (i.e., inducible) transcription: a repressor gene can bind to this operator, thereby inhibiting the transcription of a particular gene. Constitutive expression may occur in the absence of negative regulatory elements, such as an operator. In addition, positive regulation can be ensured by the sequence of binding of the gene-activating protein, which: if present, is located proximally (from the 5'-side) with respect to the binding site of the RNA polymerase. An example of a gene-activating protein is a catabolic activator (CAP), which is a helper to initiate transcription of the lac operon in the Escherichia coli Escherichia coli genome (E. coli) (Raibaud et al., 1984, Annu. Rev. Genet., 18, 173) . Thus, the regulation of expression can be negative or positive, thereby enhancing or weakening transcription.

Последовательности, кодирующие ферменты метаболического пути, представляют конкретно применимые промоторные последовательности. Примерами являются промоторные последовательности, производные от генов, кодирующих ферменты, участвующие в метаболизме сахаров, таких как галактоза, лактоза (lac) (Chang et al., 1977, Nature 198, 1056) и мальтоза. Дополнительными примерами являются промоторные последовательности, производные от биосинтетических ферментов, таких как ферменты биосинтеза триптофана (trp) (Goeddel et al., 1980, Nucl. Acids Res., 8, 4057; Yelverton et al., 1981, Nucl. Acids Res., 9, 731; патент США №4738921; европейские патентные заявки ЕР А-0036776 и ЕР А-0121775). Промоторная система g-лаотамазы (blа) (Weissmann, 1981, "The cloning of interferon and other mistakes". In "Interferon 3", ed. I.Gresser) и промоторные системы PL λ-бактериофага (Shimatake et al., 1981, Nature, 292,128) и фага Т5 (патент США №4689406) также могут использоваться в качестве промоторных последовательностей.Sequences encoding metabolic pathway enzymes represent specifically useful promoter sequences. Examples are promoter sequences derived from genes encoding enzymes involved in the metabolism of sugars such as galactose, lactose (lac) (Chang et al., 1977, Nature 198, 1056) and maltose. Further examples are promoter sequences derived from biosynthetic enzymes such as tryptophan biosynthesis enzymes (trp) (Goeddel et al., 1980, Nucl. Acids Res., 8, 4057; Yelverton et al., 1981, Nucl. Acids Res., 9, 731; U.S. Patent No. 4,738,921; European Patent Applications EP A-0036776 and EP A-0121775). The promoter system of g-laotamase (blа) (Weissmann, 1981, "The cloning of interferon and other errors". In "Interferon 3", ed. I. Gresser) and the promoter systems of PL λ-bacteriophage (Shimatake et al., 1981, Nature, 292.128) and T5 phage (US Pat. No. 4,689,406) can also be used as promoter sequences.

Кроме того, синтетические промоторы, которые не встречаются в природе, также могут функционировать в качестве бактериальных промоторов. Например, последовательности активации транскрипции одного из бактериальных или бактериофаговых промоторов могут быть соединены с оперонными последовательностями другого бактериального или бактериофагового промотора, в результате чего образуется синтетический гибридный промотор (патент США №4551433). Например, промотор tac является гибридным промотором trp-lac, состоящий из последовательностей промотора trp и промотора lac, которые находятся под контролем репрессора lac (Amann et al., 1983, Gene, 25, 167; de Boer et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 21).In addition, synthetic promoters that are not found in nature can also function as bacterial promoters. For example, transcription activation sequences of one of the bacterial or bacteriophage promoters can be linked to the operon sequences of another bacterial or bacteriophage promoter, resulting in the formation of a synthetic hybrid promoter (US patent No. 4551433). For example, the tac promoter is a trp-lac hybrid promoter consisting of the sequences of the trp promoter and the lac promoter, which are controlled by the lac repressor (Amann et al., 1983, Gene, 25, 167; de Boer et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 21).

Далее, бактериальный промотор может включать естественно встречающиеся промоторы небактериального происхождения, которые обладают способностью связывать бактериальную РНК-полимеразу и инициировать транскрипцию. Естественно встречающийся промотор небактериального происхождения также может быть соединен с совместимой РНК-полимеразой с обеспечением высокого уровня экспрессии некоторых генов в прокариотических клетках. Система "РНК-полимераза/промотор" бактериофага Т7 является примером объединенной промоторной системы (Studier et al., 1986, J. Mol. Biol., 189, 113; Tabor et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 1074). Кроме того, гибридный промотор также может состоять из бактериофагового промотора и операторного сегмента E.coli (ЕРО-А-0267851).Further, the bacterial promoter may include naturally occurring promoters of non-bacterial origin that have the ability to bind bacterial RNA polymerase and initiate transcription. A naturally occurring promoter of non-bacterial origin can also be coupled with compatible RNA polymerase to provide a high level of expression of certain genes in prokaryotic cells. The RNA polymerase / promoter system of the T7 bacteriophage is an example of an integrated promoter system (Studier et al., 1986, J. Mol. Biol., 189, 113; Tabor et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 1074). In addition, the hybrid promoter may also consist of a bacteriophage promoter and an E. coli operator segment (EPO-A-0267851).

В дополнение к функциональной промоторной последовательности сайт эффективного связывания на рибосоме также применим для обеспечения экспрессии чужеродных генов в прокариотических клетках. У E.coli сайт связывания на рибосоме называют последовательностью Шайна-Дальгарно (SD): она включает старт-кодон ATG и последовательность из 3-9 нуклеотидов, расположенную в 3-11 нуклеотидах выше от старт-кодона (Shine et al., 1975, Nature, 254, 34). Последовательность SD, как считается, способствует связыванию мРНК на рибосоме за счет спаривания оснований в составе последовательности SD и 3'-конце 163-рРНК E.coli (Steitz et al., 1979, "Genetic signals and nucleotide sequences in messenger RNA", In "Biological Regulation and Development: Gene Expression", ed. R.F.Goldberger). Для экспрессии эукариотических генов и прокариотических генов используется "слабый" сайт связывания на рибосоме (Sambrook et al., 1989, "Expression of cloned genes in Escherichia coli". In "Molecular Cloning: A Laboratory Manual").In addition to the functional promoter sequence, the efficient binding site on the ribosome is also useful for providing expression of foreign genes in prokaryotic cells. In E. coli, the ribosome binding site is called the Shine-Dalgarno (SD) sequence: it includes the ATG start codon and a sequence of 3-9 nucleotides located 3-11 nucleotides above the start codon (Shine et al., 1975, Nature, 254, 34). The SD sequence is thought to promote mRNA binding on the ribosome by base pairing as part of the SD sequence and the 3 ′ end of E. coli 163-rRNA (Steitz et al., 1979, “Genetic signals and nucleotide sequences in messenger RNA”, In "Biological Regulation and Development: Gene Expression", ed. RFGoldberger). A “weak” ribosome binding site is used to express eukaryotic genes and prokaryotic genes (Sambrook et al., 1989, “Expression of cloned genes in Escherichia coli.” In “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”).

Молекула ДНК может быть экспрессирована внутриклеточно. Промоторная последовательность может быть напрямую присоединена к этой молекуле ДНК: в этом случае первая аминокислота с N-конца всегда должна быть метионином, который кодируется старт-кодоном ATG. Если желательно, метионин с N-конца может быть отщеплен от белка путем инкубации in vitro с цианогенбромидом или путем инкубации in vivo или in vitro с бактериальным ферментом - N-терминальной метионинпептидазой (европейская патентная заявка ЕРО-А-0219237).A DNA molecule can be expressed intracellularly. The promoter sequence can be directly attached to this DNA molecule: in this case, the first amino acid from the N-terminus must always be methionine, which is encoded by the ATG start codon. If desired, N-terminal methionine can be cleaved from the protein by in vitro incubation with cyanogen bromide or by in vivo or in vitro incubation with the bacterial enzyme N-terminal methionine peptidase (European patent application EPO-A-0219237).

Химерные белки являются альтернативным способом контроля экспрессии. Обычно последовательность ДНК, кодирующая N-концевой участок эндогенного бактериального белка или другого стабильного белка, сливают с 5'-концом гетерологичных кодирующих последовательностей. В результате экспрессии такая конструкция приводит к образованию химеры (гибрида) двух аминокислотных последовательностей. Например, клеточный ген бактериофага λ может быть соединен по своему 5'-концу с чужеродным геном с последующей экспрессией в бактериях. Получаемый в результате химерный белок предпочтительно сохраняет в своем составе сайт для процессинга с участием фермента (фактор Ха), в результате чего происходит отщепление фагового белка от продукта чужеродного гена (Nagai et al., 1984, Nature, 309, 810). Химерные белки также могут быть сформированы с использованием последовательностей генов lacZ (Jia et al., 1987, Gene, 60, 197), trpE (Allen et al., 1987, J. Biotechnol., 5, 93; Makoff et al., 1989, J. Gen. Microbiol., 135, 11) и Chey (европейская патентная заявка ЕР-А-0324647). Последовательность ДНК в районе соединения двух аминокислотных последовательностей может кодировать сайт расщепления, а может и не кодировать его. Другим примером является химерный белок убихитин. Такой химерный белок формируется таким образом, что в пределах собственно убихитинового сегмента предпочтительно сохранялся сайт-мишень для фермента процессинга (например, специфичной по процессингу убихитина протеазы), необходимая для отщепления убихитина от чужеродного белка. С применением такого подхода могут быть выделены нативные чужеродные белки (Miller et al., 1989, Bio/Technol., 7, 698).Chimeric proteins are an alternative way to control expression. Typically, a DNA sequence encoding the N-terminal portion of an endogenous bacterial protein or other stable protein is fused to the 5'-end of the heterologous coding sequences. As a result of expression, this design leads to the formation of a chimera (hybrid) of two amino acid sequences. For example, the bacteriophage λ cell gene λ can be fused at its 5 ′ end to a foreign gene, followed by expression in bacteria. The resulting chimeric protein preferably retains an enzymatic processing site (factor XA), resulting in cleavage of the phage protein from the foreign gene product (Nagai et al., 1984, Nature, 309, 810). Chimeric proteins can also be formed using lacZ gene sequences (Jia et al., 1987, Gene, 60, 197), trpE (Allen et al., 1987, J. Biotechnol., 5, 93; Makoff et al., 1989 , J. Gen. Microbiol., 135, 11) and Chey (European Patent Application EP-A-0324647). The DNA sequence at the junction of two amino acid sequences may or may not encode a cleavage site. Another example is the chimeric protein ubiquitin. Such a chimeric protein is formed in such a way that within the actual ubiquitin segment the target site for the processing enzyme (for example, specific for the processing of ubiquitin protease), which is necessary for the cleavage of ubiquitin from a foreign protein, is preferably preserved. Using this approach, native foreign proteins can be isolated (Miller et al., 1989, Bio / Technol., 7, 698).

С другой стороны, чужеродные белки также могут быть секретированы клетками вследствие создания химерных молекул ДНК, которые бы кодировали химерный белок, включающий пептидный фрагмент сигнальной последовательности, обеспечивающий секрецию чужеродного белка бактериальными клетками (патент США №4336336). Фрагмент сигнальной последовательности обычно кодирует сигнальный пептид, состоящий из гидрофобных аминокислот, которые обеспечивают секрецию белка из клетки. Этот белок секретируется либо в культуральную среду (в вариантах с грамположительными бактериями), либо в периплазматическое пространство, расположенное между внутренней и внешней мембранами клетки (грамотрицательной бактерии). Предпочтительно присутствуют сайты процессинга, которые могут быть расщеплены либо in vivo, либо in vitro на участке между фрагментом сигнального пептида и продукта чужеродного гена.On the other hand, foreign proteins can also be secreted by cells due to the creation of chimeric DNA molecules that would encode a chimeric protein comprising a peptide fragment of a signal sequence that secrets the foreign protein by bacterial cells (US Patent No. 4,336,336). A signal sequence fragment typically encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids that secrete protein from the cell. This protein is secreted either into the culture medium (in variants with gram-positive bacteria) or into the periplasmic space located between the inner and outer membranes of the cell (gram-negative bacteria). Preferably, processing sites are present that can be cleaved either in vivo or in vitro in the region between the signal peptide fragment and the foreign gene product.

ДНК, кодирующая подходящие сигнальные последовательности, может являться производной от генов, кодирующих секретируемые бактериальные белки, таких как ген белка внешней мембраны E.coli (ompA) (Masui et al., 1983, In "Experimental Manipulation of Gene Expression"; Ghrayeb et al., 1984, EMBO J., 3, 2437) и сигнальная последовательность гена phoA, кодирующего щелочную фосфатазу E.coli (Oka et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 7212). В качестве дополнительного примера можно привести сигнальную последовательность гена α-амилазы различных штаммов палочек рода Bacillus, которая может быть использована для обеспечения секреции гетерологичных белков из клеток сенной палочки B.subtilis (Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 5582; европейская патентная заявка ЕР-А-0244042).DNA encoding suitable signal sequences may be derived from genes encoding secreted bacterial proteins, such as the E. coli outer membrane protein gene (ompA) (Masui et al., 1983, In "Experimental Manipulation of Gene Expression"; Ghrayeb et al ., 1984, EMBO J., 3, 2437) and the signal sequence of the phoA gene encoding the alkaline phosphatase of E. coli (Oka et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 7212). An additional example is the signal sequence of the α-amylase gene of various Bacillus rods, which can be used to secrete heterologous proteins from B. subtilis cells (Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 5582; European Patent Application EP-A-0244042).

Обычно последовательности терминации транскрипции, распознаваемые бактериями, представлены регуляторными сегментами, находящимися с 3'-стороны от стоп-кодона: соответственно, наряду с промотором они фланкируют конкретную кодирующую последовательность. Эти последовательности обеспечивают транскрипцию мРНК, которая затем может быть транслирована в полипептид, кодируемый этим участком ДНК. Последовательности терминации транскрипции нередко включают последовательности ДНК, состоящие примерно из 50 нуклеотидов, способных образовывать выпетленные структуры, которые и обеспечивают терминацию транскрипции. Примерами являются последовательности терминации транскрипции, производные от генов, имеющих сильные промоторы, таких как ген trp E.coli, равно как и другие биосинтетические гены.Typically, transcription termination sequences recognized by bacteria are represented by regulatory segments located on the 3'-side of the stop codon: accordingly, along with the promoter, they flank the specific coding sequence. These sequences provide for mRNA transcription, which can then be translated into the polypeptide encoded by this DNA region. Transcription termination sequences often include DNA sequences of approximately 50 nucleotides capable of forming knitted structures that provide transcription termination. Examples are transcription termination sequences derived from genes having strong promoters, such as the E. coli trp gene, as well as other biosynthetic genes.

Обычно описанные выше компоненты, включая промотор, сигнальную последовательность (при желании), рассматриваемая кодирующая последовательность и последовательность терминации транскрипции встраиваются вместе в экспрессирующие конструкции. Экспрессирующие конструкции часто поддерживаются в составе репликона, такого как внехромосомный элемент (например, плазмида), способного стабильно сохраняться в организме-хозяине, таком как бактерия. Такой репликон должен включать репликационную систему, которая бы обеспечивала ему способность сохраняться в прокариотическом организме, предназначенном либо для экспрессии, либо для клонирования и амплификации. Кроме того, репликон может быть либо высококопийной, либо низкокопийной плазмидой. Высококопийная плазмида должна в принципе характеризоваться числом копий от примерно 5 до примерно 200, а обычно от примерно 10 до примерно 150. Организм-хозяин, несущий высококопийную плазмиду, предпочтительно должен нести по крайней мере примерно 10 плазмид, а более предпочтительно - по крайней мере примерно 20 плазмид. И высококопийные, и низкокопийные плазмиды могут быть отобраны на основе того влияния, которое оказывает вектор и чужеродный белок на организм-хозяин.Typically, the components described above, including the promoter, the signal sequence (if desired), the coding sequence in question, and the transcription termination sequence are integrated into expression constructs. Expression constructs are often maintained as part of a replicon, such as an extrachromosomal element (e.g., a plasmid) capable of stably remaining in a host organism, such as a bacterium. Such a replicon should include a replication system that would ensure its ability to remain in a prokaryotic organism, designed either for expression or for cloning and amplification. In addition, the replicon can be either a high copy or low copy plasmid. The high copy plasmid should in principle have a copy number of from about 5 to about 200, and usually from about 10 to about 150. The host organism carrying the high copy plasmid should preferably carry at least about 10 plasmids, and more preferably at least about 20 plasmids. Both high copy and low copy plasmids can be selected based on the influence that the vector and the foreign protein have on the host organism.

С другой стороны, экспрессирующие конструкции могут быть интегрированы в состав бактериального генома с использованием интеграционного вектора. Интеграционные векторы обычно включают в своем составе по крайней мере одну последовательность, являющуюся гомологичной участку бактериальной хромосомы: это обеспечивает вектору возможность интегрироваться. Как считается, интеграция обусловливается рекомбинацией между гомологичными ДНК в составе вектора и бактериальной хромосомы. Например, интеграционные векторы, сконструированные на основе ДНК различных штаммов Bacillus, интегрируются в. хромосому Bacillus (европейская патентная заявка ЕР-А-0127328). Интеграционные векторы также могут включать фаговые или транспозонные последовательности.Alternatively, expression constructs can be integrated into the bacterial genome using an integration vector. Integration vectors usually include at least one sequence that is homologous to the site of the bacterial chromosome: this provides the vector with the ability to integrate. It is believed that integration is due to recombination between homologous DNA in the vector and the bacterial chromosome. For example, integration vectors constructed from the DNA of various Bacillus strains are integrated into. Bacillus chromosome (European patent application EP-A-0127328). Integration vectors may also include phage or transposon sequences.

Обычно внехромосомные и интеграционные экспрессирующие конструкции могут включать в себя селективные маркеры, обеспечивающие отбор трансформированных бактериальных штаммов. Селективные маркеры могут быть экспрессированы в бактериальном организме-хозяине и могут включать гены, которые делают бактерии резистентными к лекарственным препаратам, таким как ампициллин, хлорамфеникол, эритромицин, канамицин (неомицин) и тетрациклин (Davies et al., 1978, Annu. Rev. Microbiol., 32, 469). Селективные маркеры также могут включать биосинтетические гены, такие как гены ферментов, вовлеченных в биосинтез гистидина, триптофана и лейцина.Typically, extrachromosomal and integration expression constructs may include selective markers allowing selection of transformed bacterial strains. Selective markers can be expressed in a bacterial host and can include genes that make bacteria resistant to drugs, such as ampicillin, chloramphenicol, erythromycin, kanamycin (neomycin) and tetracycline (Davies et al., 1978, Annu. Rev. Microbiol ., 32, 469). Selective markers may also include biosynthetic genes, such as genes for enzymes involved in the biosynthesis of histidine, tryptophan and leucine.

С другой стороны, некоторые из описанных выше компонентов могут быть включены вместе друг с другом в трансформационные векторы. Трансформационные векторы обычно включают селективный маркер, который либо сохраняется в репликоне, либо преобразуются в интегрирующий вектор в соответствии с описанным выше.On the other hand, some of the components described above can be included together with each other in transformation vectors. Transformation vectors typically include a selectable marker that is either stored in a replicon or converted to an integrating vector as described above.

Экспрессирующие и трансформирующие векторы (либо внехромосомные или интегрирующие векторы) были сконструированы с целью трансформации многих видов бактерий. Например, экспрессирующие векторы были созданы, помимо прочего, для следующих видов бактерий: сенная палочка Bacillus subtilis (Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 5582; европейские патентные заявки ЕР-А-0036259 и ЕР-А-0063953; международная патентная заявка WO 84/04541), кишечная палочка Escherichia coli (Shimatake et al., 1981, Nature, 292, 128; Amann et al., 1985, Gene, 40, 183; Studier et al., 1986, J. Mol. Biol., 189, 113; европейские патентные заявки ЕР-А-0036776, ЕР-А-0136829 и ЕР-А-0136907), стрептококки Streptococcus cremoris (Powell et al., 1988, Appl. Environ. Microbiol., 54, 655), Streptococcus lividans (Powell et al., 1988, Appl. Environ. Microbiol., 54, 655), стрептомицет Streptomyces lividans (патент США №4745056).Expression and transforming vectors (either extrachromosomal or integrating vectors) were designed to transform many types of bacteria. For example, expression vectors were created, inter alia, for the following bacterial species: Bacillus subtilis hay bacillus (Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 5582; European patent applications EP-A-0036259 and EP-A-0063953; international patent application WO 84/04541), Escherichia coli E. coli (Shimatake et al., 1981, Nature, 292, 128; Amann et al., 1985, Gene, 40, 183; Studier et al. , 1986, J. Mol. Biol., 189, 113; European patent applications EP-A-0036776, EP-A-0136829 and EP-A-0136907), Streptococcus cremoris (Powell et al., 1988, Appl. Environ . Microbiol., 54, 655), Streptococcus lividans (Powell et al., 1988, Appl. Environ. Microbiol., 54, 655), Streptomyces lividans streptomycetes (US patent No. 4745056).

Способы внесения экзогенной ДНК в бактериальные организмы-хозяева хорошо известны в науке и обычно включают либо трансформацию бактерий, обработанных хлористым кальцием или другими агентами, такими как двухвалентные катионы и диметилсульфоксид. ДНК также может быть внесена в бактериальные клетки методом электропорации. Трансформационные процедуры обычно варьируются в зависимости от вида бактерии, который предстоит трансформировать: см., например, Masson et al., 1989, FEMS Microbiol. Lett., 60, 273; Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 5582; европейские патентные заявки ЕР-А-0036259 и ЕР-А-0063953; международная патентная заявка WO 84/04541 (бактерии рода Bacillus), Miller et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 856; Wang et al., 1990, J. Bacteriol., 172, 949 (бактерии рода Campylobacter), Cohen et al., 1973, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110; Dower et al., 1988, Nucl. Acids Res., 16, 6127; Kushner, 1978, "An improved method for transformation of Escherichia coli with ColEl-derived plasmids". In "Genetic Engineering: Proc. Intern. Symp. Genet. on Engineering", eds. H.W.Boyer & S.Nicosia; Mandel et al., 1970, J. Mol. Biol., 53, 159; Taketo, 1988, Biochim. Biophys. Acta, 949, 318 (Escherichia), Chassy et al., 1987, FEMS Microbiol. Lett., 44, 173 (молочные бактерии рода Lactobacillus), Fiedler et al., 1988, Anal. Biochem., 170, 38 (псевдомонады рода Pseudomonas), Augustin et al., 1990, FEMS Microbiol. Lett., 66, 203 (бактерии рода Staphylococcus), Barany et al., 1980, J. Bacteriol., 144, 698; Harlander, 1987, "Transformation of Streptococcus lactis by electroporation", In "Streptococcal Genetics", eds. J.Ferretti & R.Curtiss III; Perry et al., 1981, Infect. Immunol., 32, 1295; Powell et al., 1988, Appl. Environ. Microbiol., 54, 655; Somkuti et al., 1987, Proc. 4th European Congr. Biotechnol., 1, 412 (бактерии рода Streptococcus).Methods for introducing exogenous DNA into host bacterial organisms are well known in the art and usually involve either transforming bacteria treated with calcium chloride or other agents such as divalent cations and dimethyl sulfoxide. DNA can also be introduced into bacterial cells by electroporation. Transformation procedures usually vary depending on the type of bacterium to be transformed: see, for example, Masson et al., 1989, FEMS Microbiol. Lett., 60, 273; Palva et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 5582; European patent applications EP-A-0036259 and EP-A-0063953; international patent application WO 84/04541 (bacteria of the genus Bacillus), Miller et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 856; Wang et al., 1990, J. Bacteriol., 172, 949 (bacteria of the genus Campylobacter), Cohen et al., 1973, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69, 2110; Dower et al., 1988, Nucl. Acids Res., 16, 6127; Kushner, 1978, "An improved method for transformation of Escherichia coli with ColEl-derived plasmids." In "Genetic Engineering: Proc. Intern. Symp. Genet. On Engineering", eds. H. W. Boyer & S. Nicosia; Mandel et al., 1970, J. Mol. Biol., 53, 159; Taketo, 1988, Biochim. Biophys. Acta, 949, 318 (Escherichia), Chassy et al., 1987, FEMS Microbiol. Lett., 44, 173 (milk bacteria of the genus Lactobacillus), Fiedler et al., 1988, Anal. Biochem., 170, 38 (pseudomonads of the genus Pseudomonas), Augustin et al., 1990, FEMS Microbiol. Lett., 66, 203 (bacteria of the genus Staphylococcus), Barany et al., 1980, J. Bacteriol., 144, 698; Harlander, 1987, "Transformation of Streptococcus lactis by electroporation", In "Streptococcal Genetics", eds. J. Ferretti & R. Curtiss III; Perry et al., 1981, Infect. Immunol., 32, 1295; Powell et al., 1988, Appl. Environ. Microbiol., 54, 655; Somkuti et al., 1987, Proc. 4th European Congr. Biotechnol., 1, 412 (bacteria of the genus Streptococcus).

5. Экспрессия в дрожжах5. Expression in yeast

Дрожжевые экспрессирующие системы также хорошо известны специалистам в данной области техники. Дрожжевым промотором является любая последовательность ДНК, способная связывать дрожжевую РНК-полимеразу и инициировать транскрипцию нижерасположенного (в 3'-сторону) кодирующей последовательности (например, структурного гена) с образованием мРНК. Промотор должен включать участок инициации транскрипции, который обычно помещают проксимально по отношению к 5'-концу кодирующей последовательности. Этот участок инициации транскрипции обычно включает сайт связывания РНК-полимеразы (т.е. "бокс ТАТА") и собственно сайт инициации транскрипции. Дрожжевой промотор также может включать второй домен, называемый "верхней активаторной последовательностью" (UAS), которая, когда присутствует, обычно располагается дистально по отношению к структурному гену. Сегмент UAS обеспечивает регулируемую (индуцибельную) экспрессию. Конститутивная экспрессия имеет место в случае отсутствия сегмента UAS. Регулируемая экспрессия может быть либо позитивной, либо негативной, что тем самым либо усиливает, либо ослабляет транскрипцию.Yeast expression systems are also well known to those skilled in the art. A yeast promoter is any DNA sequence that can bind yeast RNA polymerase and initiate transcription of the downstream (3'-side) coding sequence (for example, a structural gene) to form mRNA. The promoter should include a transcription initiation site, which is usually placed proximal to the 5'-end of the coding sequence. This transcription initiation site typically includes an RNA polymerase binding site (ie, a “TATA box”) and a transcription initiation site itself. The yeast promoter may also include a second domain called the “Upper Activator Sequence” (UAS), which, when present, is usually located distally to the structural gene. The UAS segment provides regulated (inducible) expression. Constitutive expression occurs in the absence of a UAS segment. Regulated expression can be either positive or negative, which thereby either enhances or weakens transcription.

Дрожжи - это организм-ферментер, характеризующийся активным метаболизмом: поэтому последовательности, кодирующие ферменты метаболических путей, представляют собой особенно перспективные промоторные последовательности. Примерами являются алкогольдегидрогеназа (ADH) (европейская патентная заявка ЕР-А-0284044), енолаза, глюкокиназа, глюкозо-6-фосфатизомераза, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAP или GAPDH), гексокиназа, фосфофруктокиназа, 3-фосфоглицератмутаза и пируваткиназа (РУК) (европейская патентная ЕРО-А-0329203). Дрожжевой ген РНО5, кодирующий кислую фосфатазу, также представляет применимые промоторные последовательности (Myanohara et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 1).Yeast is a fermenter organism characterized by an active metabolism: therefore, sequences encoding the enzymes of the metabolic pathways are particularly promising promoter sequences. Examples are alcohol dehydrogenase (ADH) (European patent application EP-A-0284044), enolase, glucokinase, glucose-6-phosphatisomerase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAP or GAPDH), hexokinase, phosphofructokinase and phosphofructokinase 3, (European Patent EPO-A-0329203). The yeast gene PHO5 encoding acid phosphatase also represents applicable promoter sequences (Myanohara et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 1).

Кроме того, синтетические промоторы, которые не встречаются в природе, также могут функционировать в качестве дрожжевых промоторов. Например, последовательности UAS одного дрожжевого промотора могут быть соединены с участком активации транскрипции другого дрожжевого промотора, в результате чего получают синтетический гибридный промотор.In addition, synthetic promoters that are not found in nature can also function as yeast promoters. For example, the UAS sequences of one yeast promoter can be linked to the transcriptional activation site of another yeast promoter, resulting in a synthetic hybrid promoter.

Примерами таких гибридных промоторов являются регуляторная последовательность гена ADH, соединенная с участком активации транскрипции гена GAP (патенты США №№4876197 и 4880734). Другие примеры гибридных промоторов включают промоторы, которые включают регуляторные последовательности из состава генов ADH2, GAL4, GAL10 или ОRРНО5, сочетанные с участками активации транскрипции генов, кодирующих гликолитические ферменты, такие как гены GAP или РуК (европейская патентная заявка ЕР-А-0164556). Далее, дрожжевой промотор может включать естественно встречающиеся промоторы недрожжевого происхождения, характеризующиеся способностью связывать дрожжевую РНК-полимеразу и инициировать транскрипцию. Примерами таких промоторов являются, помимо прочего, элементы, описанные у Cohen et al., 1980, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 77, 1078; Henikoff et al., 1981, Nature, 283, 835; Hollenberg et al., 1981, Curr. Topics Microbiol. Immunol., 96, 119; Hollenberg et al., 1979, "The Expression of Bacterial Antibiotic Resistance Genes in the Yeast Saccharomyces cerevisiae", In "Plasmids of Medical, Environmental and Commercial Importance", eds. K.N.Timmis & A.Punler; Mercerau-Puigalon et al., 1980, Gene, 11, 163; Panthier et al., 1980, Curr. Genet., 2, 109).Examples of such hybrid promoters are the regulatory sequence of the ADH gene linked to the GAP gene transcription activation site (US Pat. Nos. 4,876,197 and 4,880,734). Other examples of hybrid promoters include promoters that include regulatory sequences from the ADH2, GAL4, GAL10 or ORPHO5 genes combined with transcription activation sites of genes encoding glycolytic enzymes, such as GAP or Ruk genes (European patent application EP-A-0164556). Further, the yeast promoter may include naturally occurring promoters of non-yeast origin, characterized by the ability to bind yeast RNA polymerase and initiate transcription. Examples of such promoters include, but are not limited to, the elements described by Cohen et al., 1980, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 77, 1078; Henikoff et al., 1981, Nature, 283, 835; Hollenberg et al., 1981, Curr. Topics Microbiol. Immunol., 96, 119; Hollenberg et al., 1979, "The Expression of Bacterial Antibiotic Resistance Genes in the Yeast Saccharomyces cerevisiae", In "Plasmids of Medical, Environmental and Commercial Importance", eds. K.N. Timmis & A. Punler; Mercerau-Puigalon et al., 1980, Gene, 11, 163; Panthier et al., 1980, Curr. Genet., 2, 109).

Молекула ДНК может быть экспрессирована внутри клеток дрожжей. Промоторная последовательность может быть напрямую присоединена к молекуле ДНК: в этом случае первая аминокислота с N-конца рекомбинантного белка всегда должна быть метионином, который кодируется старт-кодоном ATG. Если желательно, метионин с N-конца белка может быть отщеплен in vitro путем инкубации с цианогенбромидом.A DNA molecule can be expressed within yeast cells. The promoter sequence can be directly attached to the DNA molecule: in this case, the first amino acid from the N-terminus of the recombinant protein should always be methionine, which is encoded by the ATG start codon. If desired, methionine from the N-terminus of the protein can be cleaved in vitro by incubation with cyanogen bromide.

Химерные белки представляют альтернативный подход для дрожжевых экспрессирующих систем в той же степени, что и для экспрессионных систем клеток млекопитающих, бакуловирусов и бактерий. Обычно последовательность ДНК, кодирующая N-концевую часть эндогенного дрожжевого белка или другого стабильного белка, сливают с 5'-концом гетерологичной кодирующей последовательности. После экспрессии такая конструкция будет обусловливать образование химеры (гибрида) двух аминокислотных последовательностей. Например, гены дрожжевой или человеческой супероксиддисмутазы (SOD) могут быть соединены с 5'-концом чужеродного гена с последующей экспрессией в дрожжах. Последовательность ДНК в области соединения двух аминокислотных последовательностей может кодировать расщепляемый сайт, а может и не кодировать его: см., например, европейскую патентную заявку ЕР А-0196056. Другим примером является химерный убихитиновый белок. Такой химерный белок конструируют таким образом, чтобы предпочтительно убихитиновый сегмент сохранял сайт-мишень для фермента процессинга (например, специфичной для процессинга убихитина протеазы), обусловливающего отщепление убихитина от чужеродного белка. С применением данного метода, следовательно, могут быть выделены нативные чужеродные белки (см., например, международную патентную заявку WO 88/024066).Chimeric proteins represent an alternative approach for yeast expression systems to the same extent as for expression systems of mammalian cells, baculoviruses and bacteria. Typically, a DNA sequence encoding the N-terminal portion of an endogenous yeast protein or other stable protein is fused to the 5 ′ end of a heterologous coding sequence. After expression, this design will cause the formation of a chimera (hybrid) of two amino acid sequences. For example, yeast or human superoxide dismutase (SOD) genes can be linked to the 5'-end of a foreign gene, followed by expression in yeast. The DNA sequence in the region where two amino acid sequences are joined may or may not encode a cleavable site: see, for example, European patent application EP A-0196056. Another example is the chimeric ubiquitin protein. Such a chimeric protein is designed in such a way that preferably the ubiquitin segment retains the target site for the processing enzyme (for example, specific for the processing of ubiquitin protease), causing the cleavage of ubiquitin from a foreign protein. Using this method, therefore, native foreign proteins can be isolated (see, for example, international patent application WO 88/024066).

С другой стороны, чужеродные белки могут также быть секретированы из клетки в питательную среду путем создания химерных молекул ДНК, которые бы кодировали химерный белок, включающий последовательность лидерного сегмента, который обеспечивает секрецию чужеродного белка из дрожжевой клетки. Предпочтительно должны присутствовать кодируемые сайты процессинга, расположенные между лидерным сегментом и чужеродным геном, которые бы могли быть расщеплены in vivo или in vitro последовательность. Лидерный сегмент обычно кодирует сигнальный пептид, состоящий из гидрофобных аминокислот, который обеспечивает секрецию данного белка из клетки.On the other hand, foreign proteins can also be secreted from the cell into the nutrient medium by creating chimeric DNA molecules that encode a chimeric protein comprising a leader segment sequence that secrets the foreign protein from the yeast cell. Preferably, encoded processing sites located between the leader segment and the foreign gene should be present, which could be cleaved in vivo or in vitro sequence. The leader segment usually encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids, which secures the secretion of this protein from the cell.

ДНК, кодирующие подходящие сигнальные последовательности, могут быть производными от генов, кодирующих секретируемые дрожжевые белки, таких как ген инвертазы дрожжей (европейская патентная заявка ЕР-А-0012873; JPO 62096086) и ген А-фактора (патент США №4588684). С другой стороны, существуют лидерные сегменты недрожжевого происхождения, такие как лидерный сегмент гена интерферона, которые также обеспечивают секрецию в дрожжах (европейская патентная заявка ЕР-А-0060057).DNAs encoding suitable signal sequences can be derived from genes encoding secreted yeast proteins, such as the yeast invertase gene (European patent application EP-A-0012873; JPO 62096086) and the A-factor gene (US patent No. 4588684). On the other hand, there are leader segments of non-yeast origin, such as the leader segment of the interferon gene, which also provide secretion in yeast (European patent application EP-A-0060057).

Предпочтительным классом обеспечивающих секрецию лидерных сегментов являются те лидеры, которые используют фрагменты гена α-фактора, в составе которого имеется и "пре" сигнальная последовательность и "про" сегмент. Такие варианты фрагментов α-фактора, которые могут быть использованы, являются полноразмерным препролидером α-фактора (примерно 83 аминокислотных остатка), равно как и укороченные варианты сигнальных сегментов α-фактора (обычно от примерно 25 до примерно 50 аминокислотных остатков) (патенты США №№4546083 и 4870008; европейская патентная заявка ЕР- А-0324274). Дополнительными лидерными сегментами, основывающимися на лидере α-фактора, которые обеспечивают секрецию, являются гибридные α-факторные лидерные сегменты, собранные таким образом, что препоследовательности происходят от первого дрожжевого α-фактора, а пропоследовательности - от второго дрожжевого α-фактора (см., например, международную патентную заявку WO 89/02463).The preferred class of secreting leader segments are those leaders who use fragments of the α-factor gene, which contains both the “pre” signal sequence and the “pro” segment. Such variants of the α-factor fragments that can be used are a full-sized α-factor preprolider (about 83 amino acid residues), as well as shortened variants of the α-factor signal segments (usually from about 25 to about 50 amino acid residues) (US Pat. No. 4546083 and 4870008; European patent application EP-A-0324274). Additional leader segments based on the α-factor leader, which provide secretion, are hybrid α-factor leader segments, assembled in such a way that the subsequences come from the first yeast α-factor, and the subsequences from the second yeast α-factor (see, for example, international patent application WO 89/02463).

Обычно последовательности терминации транскрипции, распознаваемые дрожжами, представлены регуляторными сегментами, расположенными с 3'-стороны по отношению к трансляционному стоп-кодону: т.е. они наряду с промотором фланкируют кодирующую последовательность. Эти последовательности обеспечивают транскрипцию мРНК, которая может быть затем транслирована в полипептид, кодируемый данной ДНК. Примерами последовательности терминации транскрипции и других распознаваемых дрожжами терминирующих последовательностей являются те элементы, которые входят в состав генов, кодирующих гликолитические ферменты.Typically, the transcription termination sequences recognized by the yeast are represented by regulatory segments located on the 3 ′ side with respect to the translational stop codon: i.e. they along with the promoter flank the coding sequence. These sequences provide for mRNA transcription, which can then be translated into the polypeptide encoded by the DNA. Examples of transcription termination sequences and other yeast-recognized termination sequences are those elements that are part of genes encoding glycolytic enzymes.

Обычно описанные выше компоненты, включая промотор, лидер (если он желателен), интересующую кодирующую последовательность и последовательность терминации транскрипции, вносят друг с другом в экспрессирующие конструкции. Экспрессирующие конструкции часто поддерживаются в виде репликона, такого как внехромосомный элемент (например, плазмида), способный стабильно существовать в организме-хозяине, таком как дрожжи или бактерия. Такой репликон может включать две репликационные системы: это обеспечит поддержание, например, в дрожжах с целью экспрессии и в прокариотическом хозяине с целью клонирования и амплификации. Примерами таких бифункциональных бактериально-дрожжевых векторов являются YEp24 (Botstein et al., 1979, Gene 8, 17-24), pCl/1 (Brake et al., 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 4642-4646) и YRpl7 (Stinchcomb et al., 1982, J. Mol. Biol., 158, 157). Кроме того, репликон может являться либо высококопийной, либо низкокопийной плазмидой. Высокопийная плазмида в принципе будет характеризоваться наличием числа копий от примерно 5 до примерно 200, а обычно от примерно 10 до примерно 150. Клетка-хозяин, несущая высококопийную плазмиду, предпочтительно должна нести по крайней мере примерно 10 и более предпочтительно по крайней мере примерно 20 копий. Присутствие высококопийного или низкокопийного вектора может быть отселектировано исходя из того влияния, которое оказывает такой вектор и чужеродный белок на организм-хозяин (см., например. Brake et al., цит. выше).Typically, the components described above, including the promoter, the leader (if desired), the coding sequence of interest and the transcription termination sequence, are introduced into expression constructs with each other. Expression constructs are often maintained in the form of a replicon, such as an extrachromosomal element (e.g., a plasmid) that can stably exist in a host organism, such as a yeast or bacterium. Such a replicon can include two replication systems: this will ensure maintenance, for example, in yeast for expression and in a prokaryotic host for cloning and amplification. Examples of such bifunctional bacterial yeast vectors are YEp24 (Botstein et al., 1979, Gene 8, 17-24), pCl / 1 (Brake et al., 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 4642- 4646) and YRpl7 (Stinchcomb et al., 1982, J. Mol. Biol., 158, 157). In addition, the replicon can be either a high copy or low copy plasmid. A high-copy plasmid will in principle have a copy number of from about 5 to about 200, and usually from about 10 to about 150. A host cell carrying a high-copy plasmid should preferably carry at least about 10, and more preferably at least about 20 copies . The presence of a high copy or low copy vector can be selected based on the effect that such a vector and a foreign protein have on the host organism (see, for example, Brake et al., Cited above).

С другой стороны, экспрессирующие конструкции могут быть интегрированы в состав дрожжевого генома с использованием интегрирующего вектора. Обычно интегрирующие векторы включают по крайней мере одну последовательность, гомологичную участку дрожжевой хромосомы, который и обеспечивает интеграцию этого вектора, а предпочтительно включает две гомологичные последовательности, фланкирующие экспрессирующую конструкцию. Предположительно интеграция является следствием рекомбинации между гомологичными ДНК вектора и дрожжевой хромосомы (Orr-Weaver et al., 1983, Meth. Enzymol., 101, 228-245). Интегрирующий вектор может быть направлен в конкретный локус дрожжей путем выбора соответствующей гомологичной последовательности, включаемой в состав этого вектора (см. Orr-Weaver et al., цит. выше). Одна или большее число экспрессирующих конструкций могут интегрироваться так, что, возможно, обусловят снижение уровня выработки рекомбинантного белка (Rine et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 6750). Хромосомные последовательности, включаемые в состав данного вектора, могут находиться в нем либо в виде единственного сегмента вектора, который обусловливает интеграцию всего вектора, или в виде двух сегментов, которые гомологичны соседним сегментам хромосомы и фланкируют экспрессирующую конструкцию вектора, приводя к стабильной интеграции только экспрессирующей конструкции.On the other hand, expression constructs can be integrated into the yeast genome using an integrating vector. Typically, integrating vectors include at least one sequence homologous to the region of the yeast chromosome, which ensures the integration of this vector, and preferably includes two homologous sequences flanking the expression construct. Integration is thought to result from recombination between the homologous DNA of the vector and the yeast chromosome (Orr-Weaver et al., 1983, Meth. Enzymol., 101, 228-245). The integrating vector can be directed to a specific yeast locus by selecting the appropriate homologous sequence to be included in this vector (see Orr-Weaver et al., Cited above). One or more expression constructs can be integrated so that they are likely to result in a decrease in the production of recombinant protein (Rine et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 6750). The chromosomal sequences included in the composition of this vector can either be in the form of a single segment of the vector, which determines the integration of the entire vector, or in the form of two segments that are homologous to adjacent segments of the chromosome and flank the expression construct of the vector, leading to stable integration of only the expression construct .

Обычно внехромосомные и интегрирующие экспрессирующие конструкции могут нести селективные маркеры, обеспечивающие отбор дрожжевых штаммов, которые были трансформированы. Селективными маркерами могут являться биосинтетические гены, которые будут экспрессироваться в клетках-хозяевах дрожжей, такие как ADE2, HIS4, LEU2, TRP1, а также гены резистентности ALG7 и G418, которые обеспечивают резистентность клеток дрожжей, соответственно, к туникамицину и G418. Кроме того, подходящий селективный маркер также может придавать дрожжам способность расти в присутствии токсичных веществ, таких как ионы металлов. Например, присутствии гена CUP1 обеспечивает дрожжам рост в присутствии ионов меди (Butt et al., 1987, Microbiol. Rev., 51, 351).Typically, extrachromosomal and integrating expression constructs can carry selective markers that allow selection of yeast strains that have been transformed. Selective markers may be biosynthetic genes that will be expressed in yeast host cells, such as ADE2, HIS4, LEU2, TRP1, as well as ALG7 and G418 resistance genes that provide yeast resistance to tunicamycin and G418, respectively. In addition, a suitable selective marker can also give the yeast the ability to grow in the presence of toxic substances, such as metal ions. For example, the presence of the CUP1 gene provides yeast growth in the presence of copper ions (Butt et al., 1987, Microbiol. Rev., 51, 351).

С другой стороны, некоторые из описанных выше компонентов могут быть включены вместе друг с другом в состав трансформирующих векторов. Трансформирующие векторы обычно включают селективный маркер, который либо поддерживается в виде репликона, либо преобразуется в интегрирующий вектор в соответствии с описанным выше.On the other hand, some of the components described above can be included together with each other in the composition of transforming vectors. Transforming vectors typically include a selectable marker that is either maintained as a replicon or converted to an integrating vector as described above.

Экспрессирующие и трансформирующие векторы (в виде либо внехромосомных репликонов, либо интегрирующих векторов) были сконструированы для трансформации многих видов дрожжей. Например, экспрессирующие векторы были сконструированы, помимо прочего, для следующих видов дрожжей: Candida albicans (Kurtz et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 142), Candida maltosa (Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141), Hansenula polymorpha (Gleeson et al., 1986, J. Gen. Microbiol., 132, 3459; Roggenkamp et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 202, 302), Kluyveromyces fragilis (Das et al., 1984, J. Bacteriol., 158, 1165), Kluyveromyces lactis (De Louvencourt et al., 1983, J. Bacteriol., 154, 737; Van den Berg et al., 1990, Bio/Technol., 8, 135), Pichia guillerimondii (Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141), Pichia pastoris (Cregg et al., 1985, Mol. Cell. Biol., 5, 3376; патенты США №№4837148 и 4929555), Saccharomyces cerevisiae (Hinnen et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929; Ito et al., 1983, J. Bacteriol., 153, 163), Schizosaccharomyces pombe (Beach & Nurse, 1981, Nature, 300, 706) и Yarrowia lipolytica (Davidow et al., 1985, Curr. Genet., 10, 39; Gaillardin et al., 1985, Curr. Genet., 10, 49).Expression and transforming vectors (in the form of either extrachromosomal replicons or integrating vectors) were designed to transform many types of yeast. For example, expression vectors were designed, inter alia, for the following yeast species: Candida albicans (Kurtz et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 142), Candida maltosa (Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141), Hansenula polymorpha (Gleeson et al., 1986, J. Gen. Microbiol., 132, 3459; Roggenkamp et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 202, 302), Kluyveromyces fragilis (Das et al., 1984, J. Bacteriol., 158, 1165), Kluyveromyces lactis (De Louvencourt et al., 1983, J. Bacteriol., 154, 737; Van den Berg et al., 1990, Bio / Technol ., 8, 135), Pichia guillerimondii (Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141), Pichia pastoris (Cregg et al., 1985, Mol. Cell. Biol., 5, 3376; patents USA No. 4837148 and 4929555), Saccharomyces cerevisiae (Hinnen et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929; Ito et al., 1983, J. Bacteriol., 153, 163), Schizosaccharomyces pombe (Beach & Nurse , 1981, Nature, 300, 706) and Yarrowia lipolytica (Davidow et al., 1985, Curr. Genet., 10, 39; Gaillardin et al., 1985, Curr. Genet., 10, 49).

Способы внесения экзогенной ДНК в дрожжевые клетки-хозяева хорошо известны в науке и обычно включают трансформацию либо сферопластов, либо интактных дрожжевых клеток, обработанных щелочными катионами. Процедуры трансформации обычно варьируются в зависимости от вида дрожжей, трансформация которого осуществляется: см., например, Kurtz et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 142; Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141 (Candida); Gleeson et al., 1986, J. Gen. Microbiol., 132, 3459; Roggenkamp et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 202, 302 (Hansenula); Das et al., 1984, J. Bacteriol., 158, 1165; De Louvencourt et al., 1983, J. Bacteriol., 154, 1165; Van den Berg et al., 1990, Bio/Technol., 8, 135 (Kluyveromyces); Cregg et al., 1985, Mol. Cell. Biol., 5, 3376; Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141; патенты США №№4837148 и 4929555 (Pichia); Hinnen et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929; Ito et al., 1983, J. Bacteriol., 153, 163 (Saccharomyces); Beach & Nurse, 1981, Nature, 300, 706 (Schizosaccharomyces); Davidow et al., 1985, Curr. Genet., 10, 39; Gaillardin et al., 1985, Curr. Genet., 10, 49 (Yarrowia).Methods for introducing exogenous DNA into yeast host cells are well known in the art and typically involve the transformation of either spheroplasts or intact yeast cells treated with alkaline cations. Transformation procedures usually vary depending on the type of yeast whose transformation is carried out: see, for example, Kurtz et al., 1986, Mol. Cell. Biol., 6, 142; Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141 (Candida); Gleeson et al., 1986, J. Gen. Microbiol., 132, 3459; Roggenkamp et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 202, 302 (Hansenula); Das et al., 1984, J. Bacteriol., 158, 1165; De Louvencourt et al., 1983, J. Bacteriol., 154, 1165; Van den Berg et al., 1990, Bio / Technol., 8, 135 (Kluyveromyces); Cregg et al., 1985, Mol. Cell. Biol., 5, 3376; Kunze et al., 1985, J. Basic Microbiol., 25, 141; U.S. Patent Nos. 4,837,148 and 4,929,555 (Pichia); Hinnen et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 1929; Ito et al., 1983, J. Bacteriol., 153, 163 (Saccharomyces); Beach & Nurse, 1981, Nature, 300, 706 (Schizosaccharomyces); Davidow et al., 1985, Curr. Genet., 10, 39; Gaillardin et al., 1985, Curr. Genet., 10, 49 (Yarrowia).

АнтителаAntibodies

По использованию в данном тексте термин "антитело" обозначает полипептид или группу полипептидов, включающие по крайней мере один антиген-связывающий сайт. Понятие "антиген-связывающий сайт" обозначает пространственную структуру, параметры поверхности и распределение заряда у которой комплементарны параметрам эпитопа антигена: это обеспечивает процесс связывания антитела с соответствующим антигеном. Под понятием "антитело" понимаются, например, антитела позвоночных животных, химерные антитела, гибридные антитела, гуманизованные антитела, измененные антитела, моновалентные антитела, белки Fab и монодоменные антитела.As used in this text, the term "antibody" refers to a polypeptide or group of polypeptides comprising at least one antigen-binding site. The term "antigen-binding site" refers to the spatial structure, surface parameters and charge distribution in which are complementary to the parameters of the antigen epitope: this provides the process of binding of the antibody to the corresponding antigen. By the term “antibody” is meant, for example, vertebrate antibodies, chimeric antibodies, hybrid antibodies, humanized antibodies, altered antibodies, monovalent antibodies, Fab proteins and monodomain antibodies.

Антитела, специфичные в отношении белков по настоящему изобретению, используются для проведения аффинной хроматографии, иммунологических тестов и выявления и идентификации белков нейссерий.Antibodies specific for the proteins of the present invention are used for affinity chromatography, immunological tests and the identification and identification of proteins of the neisseries.

Антитела, специфичные в отношении белков по настоящему изобретению, как поликлональные, так и моноклональные, могут быть получены с применением стандартных методов. В целом, белок, во-первых, используется для иммунизации подходящего животного, предпочтительно мыши, крысы, кролика или козы. Кролики и козы являются предпочтительными объектами для получения поликлональных сывороток благодаря получаемому значительному объему сыворотки крови, а также доступности антикроличьих и антикозьих антител. Иммунизацию обычно проводят путем перемешивания или эмульгирования конкретного белка в солевом (физиологическом) растворе, предпочтительно с адъювантом, таким как полный адъювант Фройнда, с последующим инъецированием полученной смеси или эмульсии парентеральным путем (обычно путем подкожной или внутримышечной инъекции). Обычно достаточными дозами являются по 50-200 мкг за одну инъекцию. Иммунизацию обычно бустируют (т.е. повторяют) через 2-6 недель путем одной или нескольких дополнительных инъекций белка в солевом растворе, предпочтительно с включением неполного адъюванта Фройнда. Также антитела могут быть получены альтернативным путем с помощью иммунизации in vitro с применением известных в данной области техники методов, которые с точки зрения целей настоящего изобретения могут быть эквивалентными методам иммунизации in vivo. Поликлональные антисыворотки получают путем отбора крови у иммунизованных животных в стеклянную или пластиковую емкость с последующей инкубацией крови при 25°С в течение 1 часа и затем инкубацией при 4°С в течение 2-18 часов. Сыворотку затем выделяют центрифугированием (например, при 1000 g в течение 10 минут). У кроликов за один отбор проб может быть взято 20-50 кубиков крови.Antibodies specific for the proteins of the present invention, both polyclonal and monoclonal, can be obtained using standard methods. In general, a protein is firstly used to immunize a suitable animal, preferably a mouse, rat, rabbit or goat. Rabbits and goats are the preferred objects for obtaining polyclonal sera due to the significant volume of blood serum obtained, as well as the availability of anti-rabbit and anti-goat antibodies. Immunization is usually carried out by mixing or emulsifying a particular protein in saline (physiological) solution, preferably with an adjuvant, such as Freund's complete adjuvant, followed by injection of the resulting mixture or emulsion parenterally (usually by subcutaneous or intramuscular injection). Usually, 50-200 micrograms per injection are sufficient doses. Immunization is usually boosted (i.e., repeated) after 2-6 weeks by one or more additional injections of the protein in saline, preferably with the inclusion of an incomplete Freund adjuvant. Antibodies can also be obtained in an alternative way using in vitro immunization using methods known in the art which, from the point of view of the objectives of the present invention, may be equivalent to in vivo immunization methods. Polyclonal antisera are obtained by taking blood from immunized animals in a glass or plastic container, followed by incubation of blood at 25 ° C for 1 hour and then incubation at 4 ° C for 2-18 hours. The serum is then isolated by centrifugation (for example, at 1000 g for 10 minutes). In rabbits, 20-50 blood cubes can be taken in one sampling.

Моноклональные антитела получают с использованием стандартного метода Колера-Мильштейна (Kohler & Milstein, 1975, Nature, 256, 495-496) или его модификаций. Обычно в соответствии с описанным выше иммунизуют мышей или крыс.Monoclonal antibodies are obtained using the standard Kohler-Milstein method (Kohler & Milstein, 1975, Nature, 256, 495-496) or its modifications. Typically, mice or rats are immunized as described above.

Однако, в отличие от отбора крови у животных с целью получения сыворотки, удаляют селезенку (и, необязательно, несколько крупных лимфатических узлов) и растворяют до единой клетки. Если это является желательным, клетки селезенки могут быть подвергнуты скринингу (после удаления неспецифических адгезивных клеток) путем нанесения клеточной суспензии на планшет или в отдельную планшетную лунку, покрытые белком-антигеном. В-лимфоциты, экспрессирующие связанный с мембраной иммуноглобулин, специфичный в отношении тестируемого антигена, связывается на планшете таким образом, что с остатком суспензии не смывается с планшета. Затем проводят слияние полученных в результате В-лимфоцитов или же всех растворенных спленоцитов с миеломными клетками, в результате чего образуются гибридомы, которые затем культивируют в селективной среде (например, в среде HAT, содержащей гипоксантин, аминоптерин и тимидин). Полученные в результате гибридомы высевают в ограниченном разведении и тестируют на выработку антител, которые специфическим образом связываются с использовавшимся для иммунизации антигеном (и которые не связываются с посторонними антигенами). Отобранные гибридомы, секретирующие моноклональные антитела (mAb), затем культивируют либо in vitro (например, в ферментерах для полых волокон или стеклянных емкостей для тканевых культур), либо in vivo (в асцитной жидкости у мышей).However, unlike taking blood from animals to obtain serum, the spleen (and, optionally, several large lymph nodes) is removed and dissolved into a single cell. If desired, spleen cells can be screened (after removal of non-specific adhesive cells) by applying the cell suspension to a plate or to a separate plate well coated with an antigen protein. B lymphocytes expressing a membrane-bound immunoglobulin specific for the test antigen binds on the plate in such a way that it does not wash off the remainder of the suspension from the plate. Then, the resulting B-lymphocytes or all dissolved splenocytes are fused with myeloma cells, resulting in the formation of hybridomas, which are then cultured in selective medium (for example, in HAT medium containing hypoxanthine, aminopterin and thymidine). The resulting hybridomas are seeded in limited dilution and tested for the production of antibodies that specifically bind to the antigen used for immunization (and which do not bind to extraneous antigens). Selected monoclonal antibody-secreting hybridomas (mAb) are then cultured either in vitro (for example, in hollow fiber fermenters or glass tissue culture containers) or in vivo (in ascites fluid in mice).

Если желательно, антитела (как поликлональные, так и моноклональные) могут быть помечены с применением стандартных методов. Подходящими метками являются флуорофоры, хромофоры, радиоактивные атомы (в частности, 32P и 125I), электронно-плотные реагенты, ферменты и лиганды, для которых известны партнеры по связыванию. Ферменты обычно выявляют по их каталитической активности. Например, пероксидазу хрена обычно выявляют по ее способности превращать 3,3',5,5'-тетраметилбензидин в синий пигмент, количественно оцениваемый на спектрофотометре. Термин "специфичные партнеры по связыванию" обозначает белок, способный связывать молекулу-лиганд, проявляя при этом высокий уровень специфичности, как, например, в случае с антигеном и специфичным в отношении него моноклональным антителом. Другими примерами специфичных партнеров по связыванию являются биотин и авидин (или стрептавидин), иммуноглобулин-G и А-белок, а также многочисленные пары рецепторов и их лигандов, известных в данной области техники. Должно быть понятно, что приведенное выше описание не претендует на классификацию различных маркеров с разделением их на какие-либо классы, поскольку одна и та же метка может быть использована в различных режимах. Например, изотоп 125I может служить в качестве радиоактивной метки или в качестве электронно-плотного агента. Пероксидаза хрена может являться и ферментом, или антигеном для моноклонального антитела. Кроме того, можно для достижения желаемого эффекта сочетать различные метки. Например, mAb и авидин в одинаковой степени нуждаются в мечении в связи с настоящим изобретением: следовательно, можно пометить mAb биотином и выявлять его присутствие с использованием авидина, помеченного, в свою очередь, изотопом 125I или с помощью антиавидинового моноклонального антитела, помеченного пероксидазой хрена. Другие варианты и возможности будут очевидны специалистам в данной области техники и в масштабе настоящего изобретения рассматриваются как эквивалентные.If desired, antibodies (both polyclonal and monoclonal) can be labeled using standard methods. Suitable labels include fluorophores, chromophores, radioactive atoms (in particular 32 P and 125 I), electron-dense reagents, enzymes and ligands for which binding partners are known. Enzymes are usually detected by their catalytic activity. For example, horseradish peroxidase is usually detected by its ability to convert 3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine into a blue pigment, quantified on a spectrophotometer. The term "specific binding partners" refers to a protein capable of binding a ligand molecule, while exhibiting a high level of specificity, as, for example, in the case of an antigen and a monoclonal antibody specific for it. Other examples of specific binding partners are biotin and avidin (or streptavidin), immunoglobulin-G and A-protein, as well as numerous pairs of receptors and their ligands known in the art. It should be clear that the above description does not pretend to classify different markers with dividing them into any classes, since the same label can be used in different modes. For example, the 125 I isotope can serve as a radioactive label or as an electron-dense agent. Horseradish peroxidase can be either an enzyme or an antigen for a monoclonal antibody. In addition, various labels can be combined to achieve the desired effect. For example, mAb and avidin equally need labeling in connection with the present invention: therefore, it is possible to label the mAb with biotin and detect its presence using avidin labeled in turn with the 125 I isotope or with the anti-avidin monoclonal antibody labeled with horseradish peroxidase . Other options and possibilities will be apparent to those skilled in the art and are considered equivalent in the scope of the present invention.

Фармацевтические композицииPharmaceutical Compositions

Фармацевтические композиции могут содержать полипептиды, антитела или нуклеиновые кислоты по настоящему изобретению. Эти фармацевтические композиции должны содержать терапевтически эффективное количество полипептидов, антител или полинуклеотидов, заявленных настоящим изобретением.The pharmaceutical compositions may contain the polypeptides, antibodies or nucleic acids of the present invention. These pharmaceutical compositions should contain a therapeutically effective amount of the polypeptides, antibodies or polynucleotides of the invention.

Термин "терапевтически эффективное количество" по использованию в данном тексте обозначает количество терапевтического средства, предназначенного для лечения, облегчения симптомов или профилактики конкретного заболевания или состояния или обеспечения проявления выявляемого лечебного или профилактического эффекта. Такой эффект может быть выявлен, например, по уровням химических маркеров или антигенов. Лечебные эффекты также включают снижение физических симптомов, таких как понижение температуры тела. Точное эффективное количество в отношении конкретного индивидуума будет зависеть от веса тела и состояния здоровья, от природы и степени выраженности болезненного состояния, а также от типов лекарственных средств или их сочетаний, выбранных для лечения. Следовательно, отсутствует необходимость в изначальном точном определении эффективного количества. Однако эффективное количество для конкретной ситуации может быть определено с помощью рутинных экспериментов: такой подход находится в области компетенции лечащего врача.The term “therapeutically effective amount” as used herein means an amount of a therapeutic agent for treating, alleviating symptoms or preventing a particular disease or condition, or for providing a detectable therapeutic or prophylactic effect. Such an effect can be detected, for example, by the levels of chemical markers or antigens. Therapeutic effects also include a decrease in physical symptoms, such as a decrease in body temperature. The exact effective amount for a particular individual will depend on body weight and state of health, on the nature and severity of the disease state, as well as on the types of drugs or their combinations selected for treatment. Therefore, there is no need for an initial accurate determination of the effective amount. However, the effective amount for a particular situation can be determined using routine experiments: this approach is within the competence of the attending physician.

Для целей настоящего изобретения эффективная доза должна находиться в пределах от примерно 0,01 мг/кг до 50 мг/кг или от 0,05 мг/кг до примерно 10 мг/кг конструкции ДНК в приложении к конкретному индивидууму, которому она будет введена.For the purposes of the present invention, an effective dose should be in the range of from about 0.01 mg / kg to 50 mg / kg, or from 0.05 mg / kg to about 10 mg / kg of the DNA construct in the application to the particular individual to whom it will be administered.

Фармацевтическая композиция также может содержать фармацевтически приемлемый носитель. Термин "фармацевтически приемлемый носитель" обозначает носитель, используемый для введения лекарственного средства, такого как антитела или полипептид, гены или другие лекарственные средства. Данный термин обозначает любой фармацевтический носитель, который сам по себе не индуцирует выработки антител, опасных для индивидуума, получающего фармацевтическую композицию, т.е. который может быть введен без обусловливания токсичности. Подходящими носителями могут быть крупные, медленно метаболизируемые макромолекулы, такие как белки, полисахариды, полимолочные кислоты, полигликолевые кислоты, полимерные аминокислоты, аминокислотные сополимеры и инактивированные вирусные частицы. Такие носители хорошо известны специалистам в данной области техники.The pharmaceutical composition may also contain a pharmaceutically acceptable carrier. The term “pharmaceutically acceptable carrier” means a carrier used to administer a drug, such as an antibody or polypeptide, genes, or other drugs. This term refers to any pharmaceutical carrier that does not, by itself, induce the production of antibodies that are harmful to the individual receiving the pharmaceutical composition, i.e. which can be administered without causing toxicity. Suitable carriers can be large, slowly metabolized macromolecules, such as proteins, polysaccharides, polylactic acids, polyglycolic acids, polymeric amino acids, amino acid copolymers and inactivated viral particles. Such carriers are well known to those skilled in the art.

Могут быть использованы фармацевтически приемлемые соли: например, соли неорганических кислот, такие как гидрохлориды, гидробромиды, фосфаты, сульфаты и подобное, или соли органических кислот, такие как ацетаты, пропионаты, малонаты, бензоаты и подобное. Детальное обсуждение фармацевтически приемлемых наполнителей доступно в справочнике Remington's Pharmaceutical Sciences (Mack Publ. Co., NJ, 1991).Pharmaceutically acceptable salts may be used: for example, salts of inorganic acids such as hydrochlorides, hydrobromides, phosphates, sulfates and the like, or salts of organic acids such as acetates, propionates, malonates, benzoates and the like. A detailed discussion of pharmaceutically acceptable excipients is available in Remington's Pharmaceutical Sciences (Mack Publ. Co., NJ, 1991).

Фармацевтически приемлемые носители в составе терапевтических композиций могут содержать жидкости, такие как вода, солевой раствор, глицерин и этиловый спирт. Кроме того, в таких составах могут присутствовать вспомогательные наполнители, такие как смачивающие или эмульгирующие агенты, буферные компоненты, используемые для регуляции рН, и подобное. Обычно терапевтические композиции приготавливают в виде составов для инъекций в виде либо растворов, либо суспензий; твердые формы, пригодные для растворения или суспендирования с получением жидких наполнителей перед проведением инъекций, также могут быть приготовлены. Также в определение фармацевтически приемлемого носителя включается липосома.Pharmaceutically acceptable carriers in the therapeutic compositions may contain liquids such as water, saline, glycerol and ethyl alcohol. In addition, excipients such as wetting or emulsifying agents, buffering agents used to adjust pH, and the like may be present in such formulations. Typically, therapeutic compositions are formulated for injection in the form of either solutions or suspensions; solid forms suitable for dissolution or suspension to form liquid excipients prior to injection may also be prepared. A liposome is also included in the definition of a pharmaceutically acceptable carrier.

Способы доставкиDelivery methods

После приготовления фармацевтических композиций по настоящему изобретению они могут быть введены напрямую пациенту. Пациентами, лечение которых проводится, могут быть животные; в частности, лечение может проводиться в отношении человека.After preparing the pharmaceutical compositions of the present invention, they can be administered directly to the patient. The patients being treated may be animals; in particular, treatment may be carried out in relation to a person.

Прямая доставка композиций в принципе должна осуществляться с помощью инъекций - подкожных, внутрибрюшинных, внутривенных или внутримышечных, - или путем доставки во внутритканевые области. Также композиции могут быть введены через повреждение (рану). Другие пути введения включают пероральное и внутрилегочное, в виде суппозиториев и трансдермальное или чрезкожное введение (см., например, международную патентную заявку WO 98/20734), с помощью игл, "генных ружей" или гипоспрэев. Дозировки могут включать в себя введения однократными или многократными дозами.Direct delivery of compositions should, in principle, be achieved by injection — subcutaneous, intraperitoneal, intravenous or intramuscular — or by delivery to the interstitial region. Also, compositions may be administered through damage (wound). Other routes of administration include oral and intrapulmonary, in the form of suppositories, and transdermal or transdermal administration (see, for example, international patent application WO 98/20734), using needles, "gene guns" or hypospray. Dosages may include single or multiple doses.

ВакциныVaccines

Вакцины в соответствии с настоящим изобретением могут быть либо профилактическими (т.е. для предотвращения заражения), либо лечебными (т.е. лечить уже имеющее место заболевание).Vaccines in accordance with the present invention can be either prophylactic (i.e., to prevent infection) or therapeutic (i.e., treat an existing disease).

Такие вакцины включают иммунизующий антиген (антигены), иммуноген (иммуногены), полипептид (полипептиды), белок (белки) или нуклеиновую кислоту, обычно в сочетании с "фармацевтически приемлемыми носителями", которыми являются любые носители, которые сами по себе не индуцируют выработку антител, опасных для индивидуума, получающего данную композицию. Подходящими носителями обычно являются крупные, медленно метаболизируемые макромолекулы, такие как белки, полисахариды, полимолочные кислоты, полигликолевые кислоты, полимерные аминокислоты, аминокислотные сополимеры, липидные агрегации (такие как масляные капли или липосомы) и инактивированные вирусные частицы. Такие носители хорошо известны специалистам в данной области техники. Кроме того, эти носители могут функционировать в качестве иммуностимуляторов ("адъювантов"). Более того, антиген или иммуноген может быть соединен с бактериальным анатоксином, таким как дифтерийный анатоксин, столбнячный анатоксин, холерный анатоксин, анатоксин Н.pylori и других патогенов.Such vaccines include an immunizing antigen (s), an immunogen (s), a polypeptide (s), a protein (s) or a nucleic acid, usually in combination with “pharmaceutically acceptable carriers”, which are any carriers that do not themselves induce antibody production dangerous to the individual receiving this composition. Suitable carriers are typically large, slowly metabolized macromolecules, such as proteins, polysaccharides, polylactic acids, polyglycolic acids, polymeric amino acids, amino acid copolymers, lipid aggregations (such as oil drops or liposomes) and inactivated viral particles. Such carriers are well known to those skilled in the art. In addition, these carriers can function as immunostimulants (“adjuvants”). Moreover, the antigen or immunogen can be combined with a bacterial toxoid, such as diphtheria toxoid, tetanus toxoid, cholera toxoid, toxoid H. pylori and other pathogens.

Предпочтительными адъювантами, предназначенными для усиления эффективности конкретной композиции, являются, тем самым не ограничиваясь: (1) соли алюминия, такие как гидрооксид алюминия, фосфат алюминия, сульфат алюминия и т.п.; (2) эмульсионные водомасляные препараты (вместе с другими специфичными иммуностимуляторами, такими как мурамиловые пептиды [см. ниже], или компоненты бактериальных клеточных стенок, или без них), такие как, например, (а) препарат MF59™ (заявка WO 90/14837; глава 10 в книге "Vaccine design: the subunit and adjuvant approach", eds. Powell & Newman, Plenum Press, 1995), содержащий 5% сквалена, 0,5% Твин-80 и 0,5% Span-85 (необязательно включающие различные количества МТР-РЕ [см. ниже], хотя это и не является необходимым), приготавливаемый в виде субмикронных частиц с использованием микродиспергатора, такого как микродиспергатор модели 110Y (Microfluidics, Newton, MA); (b) препарат SAF, содержащий 10% сквалана, 0,4% Твин-80, 5% заблокированного полимера L121 и треонил-MDP (см. ниже) либо микродиспергированный в субмикронную эмульсию, либо перемешанный с получением эмульсии с более крупными частицами, и (с) адъювантная система Ribi™ (Ribi Immunochem, Hamilton, MT), содержащая 2% сквалена, 0,2% Твин-80 и один или более компонентов бактериальных клеточных стенок, представленных группой, включающей монофосфориллипид-А (MPL), димиколаттрегалозу (TDM) и препарат скелета клеточных стенок (CWS), предпочтительно MPL+CWS (Detox™); (3) сапониновые адъюванты, такие как Stimulon™ (Cambridge Bioscience, Worcester, MA) могут быть использованы, равно как и сформированные на их основе частицы, такие как ISCOM (иммуностимулирующие комплексы); (4) полный адъювант Фройнда (CFA) и неполный адъювант Фройнда (IFA); (5) цитокины, такие как интерлейкины (например, IL-1, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-12 и др.), интерфероны (например, γ-интерферон), колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), фактор некроза опухолей TNF) и др.; и (6) другие вещества и соединения, которые действуют как иммуностимуляторы, обеспечивающие усиление эффективности данной композиции. Предпочтительными являются соли алюминия и препарат MF59™.Preferred adjuvants intended to enhance the effectiveness of a particular composition are, but are not limited to: (1) aluminum salts such as aluminum hydroxide, aluminum phosphate, aluminum sulfate, and the like; (2) emulsion water-oil preparations (together with other specific immunostimulants, such as muramyl peptides [see below], or components of bacterial cell walls, with or without them), such as, for example, (a) MF59 ™ preparation (application WO 90 / 14837; chapter 10 in Vaccine design: the subunit and adjuvant approach, eds. Powell & Newman, Plenum Press, 1995) containing 5% squalene, 0.5% Tween-80, and 0.5% Span-85 ( optionally including various amounts of MTP-PE [see below], although this is not necessary) prepared in the form of submicron particles using a microdisperser, such ak mikrodispergator Model 110Y (Microfluidics, Newton, MA); (b) an SAF preparation containing 10% squalane, 0.4% Tween-80, 5% blocked polymer L121 and threonyl-MDP (see below) either microdispersed in a submicron emulsion or mixed to form an emulsion with larger particles, and (c) an adjuvant Ribi ™ system (Ribi Immunochem, Hamilton, MT) containing 2% squalene, 0.2% Tween-80 and one or more components of the bacterial cell walls represented by a group comprising monophosphoryl lipid-A (MPL), dimicolattrehalose ( TDM) and cell wall skeleton preparation (CWS), preferably MPL + CWS (Detox ™); (3) saponin adjuvants such as Stimulon ™ (Cambridge Bioscience, Worcester, MA) can be used, as well as particles formed on their basis, such as ISCOM (immunostimulatory complexes); (4) Freund's complete adjuvant (CFA) and Freund's incomplete adjuvant (IFA); (5) cytokines, such as interleukins (e.g., IL-1, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-12, etc.), interferons (e.g., γ-interferon ), colony-stimulating macrophage factor (M-CSF), tumor necrosis factor TNF), etc .; and (6) other substances and compounds that act as immunostimulants that enhance the effectiveness of this composition. Preferred are aluminum salts and the preparation MF59 ™.

Как указывалось выше, мурамиловые пептиды включают, тем самым не исчерпываясь, N-ацетилмурамил-L-треонил-D-изоглутамин (треонил-MDP), N-ацетилнормурамил-L-аланил-D-изоглутамин (нор-MDP), N-ацетилмурамил-L-аланил-D-изоглутаминил-L-аланин-2-(1'-2'-дипальмитоил-sn-глицеро-3-гидроксифосфорилокси)-этиламин (МТР-РЕ) и т.п.As indicated above, muramyl peptides include, but are not limited to, N-acetylmuramyl-L-threonyl-D-isoglutamine (threonyl-MDP), N-acetylnormuramyl-L-alanyl-D-isoglutamine (nor-MDP), N-acetylmuramyl -L-alanyl-D-isoglutaminyl-L-alanine-2- (1'-2'-dipalmitoyl-sn-glycero-3-hydroxyphosphoryloxy) ethylamine (MTP-PE) and the like.

Иммуногенные композиции (например, иммунизующий антиген, или иммуноген, или полипептид, или белок, или нуклеиновая кислота вместе с фармацевтически приемлемым носителем и адъювантом) обычно должны содержать растворители, такие как вода, солевой раствор, глицерин, этанол и т.п. Кроме того, в такие наполнители могут включаться вспомогательные компоненты, такие как смачивающие или эмульгирующие компоненты, буферные компоненты, используемые для контроля рН, и подобное.Immunogenic compositions (e.g., an immunizing antigen, or an immunogen, or a polypeptide, or a protein, or a nucleic acid together with a pharmaceutically acceptable carrier and adjuvant) should usually contain solvents such as water, saline, glycerol, ethanol and the like. In addition, auxiliary components such as wetting or emulsifying components, buffer components used to control pH, and the like may be included in such excipients.

Обычно иммуногенные композиции приготавливают в виде препаратов для инъекций, либо в виде жидких растворов или суспензий; также могут быть приготовлены твердые формы, или суспензий в жидких наполнителях непосредственно перед проведением инъекций. Также препарат может быть эмульгирован или инкапсулирован в липосомах с целью усиления адъювантного эффекта, что обсуждалось выше при рассмотрении фармацевтически приемлемых носителей.Typically, immunogenic compositions are prepared as injectables or as liquid solutions or suspensions; solid forms, or suspensions in liquid excipients, immediately prior to injection can also be prepared. Also, the drug can be emulsified or encapsulated in liposomes in order to enhance the adjuvant effect, which was discussed above when considering pharmaceutically acceptable carriers.

Иммуногенные композиции, используемые в качестве вакцины, содержат иммунологически эффективное количество антигенных или иммуногенных полипептидов, равно как и любые другие из отмечавшихся выше компонентов, если в этом есть необходимость. Под "иммунологически эффективным количеством" понимается введение такого количества субъекту либо в виде единственной дозы, либо в виде серии доз, чем достигается эффективное лечение или профилактика. Это количество варьируется в зависимости от здоровья и физического состояния конкретного субъекта, лечение которого проводится, таксономической группы, к которой субъект относится (например, нечеловекообразные обезьяны, приматы в целом и т.п.), способности индивидуальной иммунной системы синтезировать антитела, желательный уровень защиты, состав вакцины, оценки конкретной ситуации лечащим врачом и других связанных факторов. Предполагается, что анализируемое количество должно попадать в достаточно широкий диапазон, который может быть количественно определен с помощью рутинных способов.The immunogenic compositions used as a vaccine contain an immunologically effective amount of antigenic or immunogenic polypeptides, as well as any other of the above components, if necessary. By "immunologically effective amount" is meant the administration of such an amount to a subject, either as a single dose or as a series of doses, thereby achieving effective treatment or prevention. This amount varies depending on the health and physical condition of the particular subject being treated, the taxonomic group to which the subject belongs (for example, inhuman monkeys, primates in general, etc.), the ability of an individual immune system to synthesize antibodies, the desired level of protection , the composition of the vaccine, the assessment of a specific situation by the attending physician and other related factors. It is assumed that the analyzed amount should fall in a fairly wide range, which can be quantified using routine methods.

Иммуногенные композиции стандартно вводятся по парентеральному пути, например, с помощью инъекций - подкожных, внутримышечных или трансдермальных ("через кожу") (например, международная патентная заявка WO 98/20734). Дополнительные препараты, пригодные для других путей введения, представляют препараты для перорального и внутрилегочного введения, суппозитории и трансдермальные препараты. Дозировки могут быть составлены одинарными дозами или множественными дозами. Вакцина может быть введена вместе с другими иммунорегуляторными агентами.Immunogenic compositions are routinely administered via the parenteral route, for example, by injection - subcutaneous, intramuscular or transdermal (“through the skin”) (for example, international patent application WO 98/20734). Additional formulations suitable for other routes of administration are oral and intrapulmonary formulations, suppositories, and transdermal formulations. Dosages may be in single doses or in multiple doses. The vaccine can be administered along with other immunoregulatory agents.

В качестве альтернативы вакцине, основанной на белковом компоненте, может быть применена ДНК-вакцинация (см., например, Robinson & Torres, 1997, Seminars in Immunol., 9, 271-283; Donnelly et al., 1997, Annu. Rev. Immunol., 15, 617-648; см. ниже в данном тексте).As an alternative to a protein-based vaccine, DNA vaccination can be used (see, for example, Robinson & Torres, 1997, Seminars in Immunol., 9, 271-283; Donnelly et al., 1997, Annu. Rev. Immunol., 15, 617-648; see below in this text).

Приспособления для доставки геновGene Delivery Devices

Генотерапевтические приспособления, предназначенные для доставки конструкций, несущих кодирующую последовательность терапевтического значения по настоящему изобретению, которая предназначена для доставки млекопитающему, в организме которого должна происходить ее экспрессия, могут быть введены либо локально, либо системно. Эти конструкции могут основываться на вирусных или невирусных векторных подходах, осуществляемых в моделях in vivo или ex vivo. Экспрессия такой кодирующей последовательности может быть индуцирована с использованием эндогенных промоторов млекопитающих или гетерологичных промоторов. Экспрессия кодирующей последовательности in vivo может носить как конститутивный, так и индуцибельный (регулируемый) характер.Gene therapy devices designed to deliver constructs bearing the coding sequence of a therapeutic value of the present invention, which is intended to be delivered to a mammal in which it is to be expressed, can be administered either locally or systemically. These constructs may be based on viral or non-viral vector approaches implemented in in vivo or ex vivo models. Expression of such a coding sequence can be induced using mammalian endogenous promoters or heterologous promoters. In vivo expression of the coding sequence can be either constitutive or inducible (regulated) in nature.

Настоящее изобретение включает ген-доставочные системы, способные экспрессировать представляемые нуклеотидные последовательности. Такая ген-доставочная система предпочтительно основывается на вирусном векторе и, что более предпочтительно, на ретровирусном, аденовирусном, аденородственном (AAV) вирусном, герпесвирусном и альфавирусном векторе. Вирусный вектор также может быть астровирусом, корона-вирусом, ортомиксовирусом, паповавирусом, парамиксовирусом, парвовирусом, пикорнавирусом, поксвирусом или тогавирусом: как обзоры, см. Jolly, 1994, Cancer Gene Therapy, 1, 51-64; Kimura, 1994, Hum. Gene Therapy, 5, 845-852; Connelly, 1995, Hum. Gene Therapy, 6, 185-193; Kaplitt, 1994, Nature Genet., 6, 148-153.The present invention includes gene delivery systems capable of expressing representative nucleotide sequences. Such a delivery gene system is preferably based on a viral vector and, more preferably, a retroviral, adenovirus, adenovirus (AAV) viral, herpes virus and alphavirus vector. The viral vector may also be astrovirus, corona virus, orthomyxovirus, papovavirus, paramyxovirus, parvovirus, picornavirus, poxvirus or togavirus: for reviews, see Jolly, 1994, Cancer Gene Therapy, 1, 51-64; Kimura, 1994, Hum. Gene Therapy, 5, 845-852; Connelly, 1995, Hum. Gene Therapy, 6, 185-193; Kaplitt, 1994, Nature Genet., 6, 148-153.

Ретровирусные векторы хорошо известны в данной области техники, и заявители считают, что любой ретровирусный генотерапевтический вектор применим в связи с настоящим изобретением, включая ретровирусы типов В, С и D, ксенотропные ретровирусы (например, штаммы NZB-X1, NZB-X2 и NZB9-1 [см. (О'Neill, 1985, J. Virol., 53, 160]), политропные ретровирусы, например, MCF и MCF-MLV (см. Kelly, 1983, J. Virol., 45, 291), спумавирусы и лентивирусы; см. "RNA Tumor Viruses", 2d ed., Cold Spring Harbor Lab., 1985.Retroviral vectors are well known in the art, and applicants believe that any retroviral gene therapy vector is applicable in connection with the present invention, including type B, C and D retroviruses, xenotropic retroviruses (e.g., NZB-X1, NZB-X2 and NZB9- strains 1 [see (O'Neill, 1985, J. Virol., 53, 160]), polytropic retroviruses, for example, MCF and MCF-MLV (see Kelly, 1983, J. Virol., 45, 291), spumaviruses and lentiviruses; see "RNA Tumor Viruses", 2d ed., Cold Spring Harbor Lab., 1985.

Фрагменты ретровирусного генотерапевтического вектора могут происходить от различных ретровирусов. Например, входящие в состав ретровирусного вектора длинные концевые повторы (LTR) могут происходить от вируса саркомы мышей, сайт связывания тРНК - от вируса саркомы Рауса, "упаковочный сигнал" - от вируса лейкоза мышей, а сайт начала репликации второй цепи - от вируса лейкоза птиц.Fragments of a retroviral gene therapy vector may be derived from various retroviruses. For example, the long terminal repeats (LTRs) included in the retroviral vector can come from the mouse sarcoma virus, the tRNA binding site from the Routh sarcoma virus, the “packaging signal” from the mouse leukemia virus, and the second-chain replication start site from the bird leukemia virus .

Эти рекомбинантные ретровирусные векторы могут быть использованы для создания компетентных по трансдукции ретровирусных векторных частиц, что достигается путем внесения их в подходящую "упаковочную клеточную линию" (см. патент США №5591624). Ретровирусные векторы могут быть сконструированы с целью обеспечения сайт-специфичной интеграции в пределах ДНК клетки-хозяина, что достигается включением химерного интегразного фермента в состав вирусной частицы (см. международную патентную заявку WO 96/37626). Предпочтительно, чтобы такой рекомбинантный вирусный вектор являлся рекомбинантным вирусом, дефектным по репликации.These recombinant retroviral vectors can be used to create transduction competent retroviral vector particles, which is achieved by introducing them into a suitable "packaging cell line" (see US patent No. 5591624). Retroviral vectors can be designed to provide site-specific integration within the host cell DNA, which is achieved by the inclusion of a chimeric integrase enzyme in the viral particle (see international patent application WO 96/37626). Preferably, such a recombinant viral vector is a replication defective recombinant virus.

"Упаковочные клеточные линии", пригодные для использования для описанных выше ретровирусных векторов, хорошо известны в данной области техники, они могут быть легко созданы (см. международные патентные заявки WO 95/30763 и WO 92/05266) и могут быть использованы для создания продукционных клеточных линий (также называемых "векторными клеточными линиями", или "VCL"), необходимых для выработки рекомбинантных векторных частиц. Предпочтительно упаковочные клеточные линии формируют из родительских человеческих клеток (например, клеток линии НТ1080) или родительских клеточных линий норки, в которых исключена инактивация сыворотки человека."Packaging cell lines" suitable for use with the retroviral vectors described above are well known in the art and can be easily created (see international patent applications WO 95/30763 and WO 92/05266) and can be used to create production cell lines (also called "vector cell lines", or "VCL") necessary for the production of recombinant vector particles. Preferably, packaging cell lines are formed from parental human cells (e.g., HT1080 cell line) or parental mink cell lines in which inactivation of human serum is excluded.

Предпочтительными ретровирусами, пригодными для конструирования ретровирусных генотерапевтических векторов, являются вирус лейкоза птиц, вирус лейкоза крупного рогатого скота, вирус лейкоза мышей, вирус индукции фокусов в клетках норки, вирус саркомы мыши, вирус ретикулоэндотелиоза и вирус саркомы Рауса. Конкретно предпочтительными вирусами лейкоза мышей являются штаммы 4070А и 1504А (Hartley & Rowe, 1976, J. Virol., 19, 19-25), вирус саркомы Абельсона (АТСС №VR-999), вирус саркомы Фройнда (АТСС №VR-245), вирусы сарком Грэффи и Гросса (АТСС №VR-590), вирусы сарком Кирстена, Харви и Раушера (АТСС №VR-998) и вирус лейкоза мышей Молони (АТСС №VR-190). Эти ретровирусы могут быть получены из депозитарных коллекций, таких как Американская коллекция типовых культур ("АТСС"), находящаяся в Роквилле (штат Мэриленд), или выделены из известных источников с применением стандартных методик.Preferred retroviruses suitable for constructing retroviral gene therapy vectors are avian leukemia virus, cattle leukemia virus, mouse leukemia virus, mink cell induction virus, mouse sarcoma virus, reticuloendotheliosis virus and Routh sarcoma virus. Specifically preferred mouse leukemia viruses are strains 4070A and 1504A (Hartley & Rowe, 1976, J. Virol., 19, 19-25), Abelson sarcoma virus (ATCC No. VR-999), Freund sarcoma virus (ATCC No. VR-245) , Graffi and Gross sarcoma viruses (ATCC No. VR-590), Kirsten, Harvey and Rauscher sarcoma viruses (ATCC No. VR-998), and Moloni mouse leukemia virus (ATCC No. VR-190). These retroviruses can be obtained from depository collections such as the American Type Culture Collection (“ATCC”) located in Rockville, Maryland, or isolated from known sources using standard techniques.

Примерами известных ретровирусных генотерапевтических векторов, применимыми в объеме настоящего изобретения, являются те векторы, которые описаны в патентных заявках - британской GB 2200651, европейских ЕР 0415731, ЕР 0345242, ЕР 0334301, международных WO 89/02468, WO 89/05349, WO 89/09271, WO 90/02806, WO 90/07936, WO 94/03622, WO 93/25698, WO 93/25234, WO 93/11230, WO 93/10218, WO 91/02805, WO 91/02825, WO 95/07994, патентах США №№5219740, 4405712, 4861719, 4980289, 4777127, 5591624; см. также Vile, 1993, Cancer Res., 53, 3860-3864; Vile, 1993, Cancer Res., 53, 962-967; Ram, 1993, Cancer Res., 53, 83-88; Takamiya, 1992, J.Neurosci. Res., 33, 493-503; Baba, 1993, J.Neurosurgery, 79, 729-735; Mann, 1983, Cell, 33, 153; Cane, 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 6349; Milter, 1990, Hum. Gene Therapy, 1.Examples of known retroviral gene therapy vectors applicable within the scope of the present invention are those vectors described in patent applications - British GB 2200651, European EP 0415731, EP 0345242, EP 0334301, international WO 89/02468, WO 89/05349, WO 89 / 09271, WO 90/02806, WO 90/07936, WO 94/03622, WO 93/25698, WO 93/25234, WO 93/11230, WO 93/10218, WO 91/02805, WO 91/02825, WO 95 / 07994, U.S. Patent Nos. 5219740, 4405712, 4861719, 4980289, 4777127, 5591624; see also Vile, 1993, Cancer Res., 53, 3860-3864; Vile, 1993, Cancer Res., 53, 962-967; Ram, 1993, Cancer Res., 53, 83-88; Takamiya, 1992, J. Neurosci. Res., 33, 493-503; Baba, 1993, J. Neurosurgery, 79, 729-735; Mann, 1983, Cell, 33, 153; Cane, 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81,6349; Milter, 1990, Hum. Gene Therapy, 1.

Вирусы для генотерапии, основанные на аденовирусах человека, также хорошо известны в науке и применимы в связи с настоящим изобретением: см., например, Berkner, 1988, Biotechniques, 6, 616 и Rosenfeld, 1991, Science, 252, 431, а также международные патентные заявки WO 93/07283, WO 93/06223 и WO 93/07282. Примерами известных аденовирусных генотерапевтических векторов, применимых для целей осуществления настоящего изобретения, являются те векторы, которые описаны в цитировавшихся выше источниках и в международных патентных заявках WO 94/12649, WO 93/03769, WO 93/19191, WO 94/28938, WO 95/11984, WO 95/00655, WO 95/27071, WO 95/29993, WO 95/34671, WO 96/05320, WO 94/08026, WO 94/11506, WO 93/06223, WO 94/24299, WO 95/14102, WO 95/24297, WO 95/02697, WO 94/28152, WO 94/24299, WO 95/09241, WO 95/25807, WO 95/05835, WO 94/18922 и WO 95/09654. С другой стороны, может быть применено внесение ДНК, соединенной с убитым аденовирусом, описанное у Curiel, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 147-154. Ген-доставочные системы по настоящему изобретению также могут основываться на адено-ассоциированных вирусах (AAV). Предпочтительными примерами таких векторов в связи с их использованием по настоящему изобретению являются векторы, основанные на штамме AAV-2, заявленные Сриваставой (Srivastava) в международной патентной заявке WO 93/09239. Наиболее предпочтительные AAV-векторы включают два инвертированных концевых повтора из генома AAV, в которых нативные D-последовательности модифицированы путем нуклеотидных замен таким образом, чтобы по крайней мере пять нативных нуклеотидов и вплоть до 18 нативных нуклеотидов, а предпочтительно по крайней мере 10 нативных нуклеотидов и вплоть до 18 нативных нуклеотидов, а наиболее предпочтительно 10 нативных нуклеотидов сохраняются, а остальные нуклеотиды из состава D-последовательности делегируют или заменяют на ненативные нуклеотиды.Viruses for gene therapy based on human adenoviruses are also well known in science and are applicable in connection with the present invention: see, for example, Berkner, 1988, Biotechniques, 6, 616 and Rosenfeld, 1991, Science, 252, 431, as well as international patent applications WO 93/07283, WO 93/06223 and WO 93/07282. Examples of known adenoviral gene therapy vectors applicable for the purposes of implementing the present invention are those vectors described in the sources cited above and in international patent applications WO 94/12649, WO 93/03769, WO 93/19191, WO 94/28938, WO 95 / 11984, WO 95/00655, WO 95/27071, WO 95/29993, WO 95/34671, WO 96/05320, WO 94/08026, WO 94/11506, WO 93/06223, WO 94/24299, WO 95 / 14102, WO 95/24297, WO 95/02697, WO 94/28152, WO 94/24299, WO 95/09241, WO 95/25807, WO 95/05835, WO 94/18922 and WO 95/09654. Alternatively, the introduction of DNA coupled to the killed adenovirus described in Curiel, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 147-154. Gene delivery systems of the present invention can also be based on adeno-associated viruses (AAV). Preferred examples of such vectors in connection with their use of the present invention are vectors based on the AAV-2 strain claimed by Srivastava in the international patent application WO 93/09239. Most preferred AAV vectors include two inverted terminal repeats from the AAV genome in which the native D sequences are modified by nucleotide substitutions so that at least five native nucleotides and up to 18 native nucleotides, and preferably at least 10 native nucleotides and up to 18 native nucleotides, and most preferably 10 native nucleotides are retained, and the remaining nucleotides from the D-sequence are delegated or replaced with non-native nucleotides.

Нативные D-последовательности из состава инвертированных концевых повторов AAV являются 20-нуклеотидными мотивами, имеющимися в каждом терминальном концевом повторе AAV (т.е. имеется один такой мотив в каждом концевом участке), которые не участвуют в образовании HP. Ненативный заменяющий нуклеотид может быть любым нуклеотидом, помимо нуклеотида, имеющегося в составе нативной D-последовательности в том же положении. Другими применимыми примерами векторов на основе вирусов AAV являются штаммы pWP-19 и pWN-1: оба они описаны у Nahreini, 1993, Gene, 124, 257-262. Другим примером такого AAV-вектора является вектор psub201 (см. Samulski, 1987, J. Virol., 61, 3096). Другим примером AAV-вектора является вектор Double-D-ITR. Конструирование вектора Double-D-ITR описано в патенте США №5478745. Другими векторами являются векторы, заявленные Carter в патенте США №4797368 и Muzyczka в патенте США №5139941, а также Chartejee в патенте США №5474935 и Kotin в международной заявке WO 94/288157. Еще одним примером AAV-вектора, применимого в связи с настоящим изобретением, является конструкция SSV9AFABTKneo: она включает энхансер AFP и промотор гена альбумина и обеспечивает экспрессию преимущественно в печени. Ее структура и конструирование описаны у Su, 1996, Hum. Gene Therapy, 7, 463-470. Еще ряд AAV-векторов для генотерапии описан в патентах США №№5354678, 5173414, 5139941 и 5252479.Native D sequences from the composition of the inverted terminal AAV repeats are 20 nucleotide motifs present in each terminal AAV repeat repeat (i.e., there is one such motif in each terminal region) that are not involved in the formation of HP. A non-native replacement nucleotide can be any nucleotide other than the nucleotide present in the native D sequence at the same position. Other applicable examples of AAV virus-based vectors are pWP-19 and pWN-1 strains: both are described by Nahreini, 1993, Gene, 124, 257-262. Another example of such an AAV vector is the psub201 vector (see Samulski, 1987, J. Virol., 61, 3096). Another example of an AAV vector is the Double-D-ITR vector. The construction of the Double-D-ITR vector is described in US patent No. 5478745. Other vectors are those claimed by Carter in US Pat. No. 4,797,368 and Muzyczka in US Pat. No. 5,139,941, as well as Chartejee in US Pat. No. 5,474,935 and Kotin in International Application WO 94/288157. Another example of an AAV vector useful in connection with the present invention is the SSV9AFABTKneo construct: it includes an AFP enhancer and an albumin gene promoter and provides expression primarily in the liver. Its structure and construction are described in Su, 1996, Hum. Gene Therapy, 7, 463-470. A number of AAV vectors for gene therapy are described in US patent No. 5354678, 5173414, 5139941 and 5252479.

Векторы для генотерапии в соответствии с настоящим изобретением также включают векторы на основе герпесвируса. Наиболее приемлемыми и предпочтительными примерами являются векторы на основе простого герпесвируса, включающие последовательность, которая кодирует полипептид тимидинкиназу, такие как те векторы, которые описаны в патенте США №5288641 и европейской заявке ЕР 0176170 (Roizman). Дополнительными примерами векторов на основе простого герпесвируса являются HFEM/ICP6-LacZ, раскрытые в WO 95/04139 (Wistar Institute), pHSVlac, описанный у Geller, 1988, Science, 241, 1667-1669 и в международных патентных завяках WO 90/09441 и WO 92/07945; вектор HSV Us3::pgC-lacZ, описанный у Fink, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 11-19, и вектор HSV 7134, 2-RH-105 и GAL4, описанные в европейской заявке ЕР 0453242 (Breakefield), а также те, которые внесены в коллекцию АТСС под депозитарными №№АТСС VR-977 и АТСС VR-260.The vectors for gene therapy in accordance with the present invention also include herpesvirus-based vectors. The most acceptable and preferred examples are herpes simplex vectors, comprising a sequence that encodes a thymidine kinase polypeptide, such as those described in US Pat. No. 5,288,641 and European Application EP 0176170 (Roizman). Further examples of herpes simplex vectors are HFEM / ICP6-LacZ disclosed in WO 95/04139 (Wistar Institute), pHSVlac described in Geller, 1988, Science, 241, 1667-1669 and in international patent applications WO 90/09441 and WO 92/07945; HSV vector Us3 :: pgC-lacZ described by Fink, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 11-19, and the vector HSV 7134, 2-RH-105 and GAL4, described in European application EP 0453242 (Breakefield), as well as those that are included in the ATCC collection under depositary No.ATCC VR-977 and ATCC VR-260.

Также представляются генотерапевтические векторы на основе альфавирусов, которые могут быть использованы в связи с настоящим изобретением. Предпочтительными являются векторы на основе альфавируса Sindbis. Тогавирусы, вирус Semliki Forest (АТСС VR-67; АТСС VR-1247), вирус Миддлберга (АТСС VR-370), вирус реки росс (АТСС VR-373; АТСС VR-1246), вирус венесуэльского энцефалита лошадей (АТСС VR-923; АТСС VR-1250; АТСС VR-1249; АТСС VR-532) и те тогавирусы, которые описаны в патентах США №№5091309 и 5217879 и в международной патентной заявке WO 92/10578. Более конкретно, применимы альфавирусные векторы, которые описаны в заявке на патент США №08/405627 от 15 марта 1995 г., в международных патентных заявках WO 94/21792, WO 92/10578 и WO 95/07994 и в патентах США №№5217879 и 5091309. Такие альфавирусы могут быть доступны из депозитариев и коллекций, таких как коллекция АТСС, находящаяся в Роквилле (штат Мэриленд), или выделены из известных источников с применением стандартных методов. Предпочтительно должны использоваться альфавирусные векторы, характеризующиеся пониженной цитотоксичностью (см. USSN №08/679640).Alphavirus-based gene therapy vectors that can be used in connection with the present invention are also provided. Sindbis alphavirus vectors are preferred. Togaviruses, Semliki Forest virus (ATCC VR-67; ATCC VR-1247), Middleberg virus (ATCC VR-370), Ross River virus (ATCC VR-373; ATCC VR-1246), Venezuelan horse encephalitis virus (ATCC VR-923 ; ATCC VR-1250; ATCC VR-1249; ATCC VR-532) and those togaviruses as described in US patents Nos. 5091309 and 5217879 and in international patent application WO 92/10578. More specifically, alphavirus vectors are used, which are described in US patent application No. 08/405627 of March 15, 1995, in international patent applications WO 94/21792, WO 92/10578 and WO 95/07994 and in US patent No. 5217879 and 5091309. Such alphaviruses may be available from depositories and collections, such as the ATCC collection located in Rockville, Maryland, or isolated from known sources using standard methods. Alphavirus vectors characterized by reduced cytotoxicity should preferably be used (see USSN No. 08/679640).

ДНК-векторные системы, такие как эукариотические экспрессионные системы, также могут быть использованы для экспрессии нуклеиновых кислот по настоящему изобретению: см. международную патентную заявку WO 95/07994, в которой имеется подробное описание эукариотических экспрессионных систем. Предпочтительно эукариотические экспрессионные системы по настоящему изобретению основываются на альфавирусных векторах, а наиболее предпочтительно - на векторе, в основе которого находится геном вируса Sindbis.DNA vector systems, such as eukaryotic expression systems, can also be used for expression of nucleic acids of the present invention: see international patent application WO 95/07994 for a detailed description of eukaryotic expression systems. Preferably, the eukaryotic expression systems of the present invention are based on alphavirus vectors, and most preferably on a vector based on the Sindbis virus genome.

Другие вирусные векторы, пригодные для использования с точки зрения практики настоящего изобретения, включают те векторы, которые являются производными от полиовирусов, например, АТСС VR-58 и тех, которые описаны у Evans, 1989, Nature, 385 и Sabin, 1973, J. Biol. Standart., 1, 115; от риновирусов, например, АТСС VR-1110 и тех, которые описаны у Arnold, 1990, J. Cell. Biochem., L401; от поксвирусов, таких как канареечный поксивирус и вирус коровьей оспы, например, ATCC VR-111 и АТСС VR-2010 и те, которые описаны у Fisher-Hoch, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 317; Flexner, 1989, Ann. N.Y.Acad. Sci., 569, 86; Flexner, 1990, Vaccine, 8, 17; в патентах США №№4603112 и 4769330 и международной патентной заявке WO 89/01973; от вируса обезьян SV40, например, АТСС VR-305 и те, которые описаны у Mulligan, 1979, Nature, 277, 108 и Madzak, 1992, J. Gen. Virol., 73, 1533; от вируса гриппа, например, АТСС VR-797 и рекомбинантных вирусов гриппа, которые использовались в методиках обратной генетики в соответствии с описанием патента США №5166057 и у Enami, 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 3802-3805; Enami & Palese, 1991, J. Virol., 65, 2711-2713 и Luytjes, 1989, Cell, 59, 110 (см. также McMichael, 1983, New England J. Med., 309, 13 и Yap, 1978, Nature, 273, 238 и Nature, 1979, 277, 108); от вируса иммунодефицита человека в соответствии с описанным в ЕР 0386882 и у Buchschacher, 1992, J. Virol., 66, 2731; от вируса кори, например, АТСС VR-67 и АТСС VR-1247 и тех, которые описаны в ЕР 0440219; от ауравирусов, например, АТСС VR-368; от вируса Bebaru, например, АТСС VR-600 и АТСС VR-1240; от вируса Cabassou, например, АТСС VR-922; от вируса Chikungunya, например, АТСС VR-64 и АТСС VR-1241; от вируса Форт-Морган, например, АТСС VR-924; от вируса Getah, например АТСС VR-369 и АТСС VR-1243; от кызылгачского вируса, например, АТСС VR-927; от вируса Мауаrо, например, АТСС VR-66; от вируса Mucambo, например, АТСС VR-580 и АТСС VR-1244; от вируса Ndumu, например АТСС VR-371; от вируса Pixuna, например, АТСС VR-372 и АТСС VR-1245; от вируса Tonate, например, АТСС VR-925; от вируса Triniti, например, АТСС VR-469; от вируса Una, например, АТСС VR-374; от вируса Whataroa, например, АТСС VR-926; от вируса Y-62-33, например, АТСС VR-375; от вируса O'Nyong (вируса восточного энцефалита), например, АТСС VR-65 и АТСС VR-1242; от вируса западного энцефалита, например, АТСС VR-70, АТСС VR-1251, АТСС VR-622 и АТСС VR-1252; и от коронавирусов, например АТСС VR-740 и тех, которые описаны у Hamre, 1966, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 121, 190.Other viral vectors suitable for use in the practice of the present invention include those derived from polioviruses, for example ATCC VR-58 and those described by Evans, 1989, Nature, 385 and Sabin, 1973, J. Biol. Standart., 1, 115; from rhinoviruses, for example ATCC VR-1110 and those described by Arnold, 1990, J. Cell. Biochem., L401; from poxviruses such as canary poxivirus and vaccinia virus, for example ATCC VR-111 and ATCC VR-2010 and those described by Fisher-Hoch, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 317; Flexner, 1989, Ann. N.Y. Acad. Sci., 569, 86; Flexner, 1990, Vaccine, 8, 17; U.S. Patent Nos. 4,602,112 and 4,769,330 and International Patent Application WO 89/01973; from the SV40 monkey virus, for example ATCC VR-305 and those described by Mulligan, 1979, Nature, 277, 108 and Madzak, 1992, J. Gen. Virol., 73, 1533; from influenza virus, for example, ATCC VR-797 and recombinant influenza viruses, which were used in reverse genetics methods in accordance with the description of US patent No. 5166057 and Enami, 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 3802-3805; Enami & Palese, 1991, J. Virol., 65, 2711-2713 and Luytjes, 1989, Cell, 59, 110 (see also McMichael, 1983, New England J. Med., 309, 13 and Yap, 1978, Nature , 273, 238 and Nature, 1979, 277, 108); from human immunodeficiency virus as described in EP 0386882 and Buchschacher, 1992, J. Virol., 66, 2731; from measles virus, for example, ATCC VR-67 and ATCC VR-1247 and those described in EP 0440219; from auraviruses, for example, ATCC VR-368; from Bebaru virus, for example, ATCC VR-600 and ATCC VR-1240; Cabassou virus, for example ATCC VR-922; Chikungunya virus, for example ATCC VR-64 and ATCC VR-1241; from Fort Morgan virus, for example, ATCC VR-924; from Getah virus, for example ATCC VR-369 and ATCC VR-1243; from the Kyzylgach virus, for example, ATCC VR-927; Mauro virus, for example ATCC VR-66; from the Mucambo virus, for example, ATCC VR-580 and ATCC VR-1244; from Ndumu virus, for example ATCC VR-371; from Pixuna virus, for example ATCC VR-372 and ATCC VR-1245; from Tonate virus, for example, ATCC VR-925; from Triniti virus, for example, ATCC VR-469; from Una virus, for example, ATCC VR-374; from Whataroa virus, for example, ATCC VR-926; from the virus Y-62-33, for example, ATCC VR-375; from O'Nyong virus (eastern encephalitis virus), for example, ATCC VR-65 and ATCC VR-1242; from Western encephalitis virus, for example, ATCC VR-70, ATCC VR-1251, ATCC VR-622 and ATCC VR-1252; and from coronaviruses, for example ATCC VR-740 and those described by Hamre, 1966, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 121, 190.

Доставка композиций по настоящему изобретению в клетки не ограничивается использованием описанных выше вирусных векторов. Могут быть также применены и другие доставочные методы и среды, такие как, например, нуклеотидные экспрессирующие векторы с поликатионно-упакованной ДНК, соединенные или не соединенные с убитым аденовирусом: см., например, заявку на патент США №08/366787, поданную 30 декабря 1994 года и Curiel, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 147-154; ДНК, соединенная с лигандом: см., например, Wu, 1989, J. Biol. Chem., 264, 16985-16987; доставочные системы-клетки для эукариотических клеток: см., например, патентную заявку США №08/240030, поданную 9 мая 1994 года, и патентную заявку США №08/404796; депонирования светополимеризующегося гидрогелевого материала; применение "ручного генного ружья" в соответствии с описанным в патенте США №5149655; использование ионизирующих излучений в соответствии с описанным в патенте США №5206152 и международной патентной заявке WO 92/11033; применение "нейтрализации заряда нуклеотида" или слияния с клеточной мембраной. Кроме того, подобные подходы описаны у Philip, 1994, Mol. Cell. Biol., 14, 2411-2418 и у Woffendin, 1994, Proc. Natt. Acad. Sci. USA, 91, 1581-1585.The delivery of the compositions of the present invention to cells is not limited to the use of the viral vectors described above. Other delivery methods and media may also be used, such as, for example, nucleotide expression vectors with polycation-packed DNA, whether or not coupled to killed adenovirus: see, for example, U.S. Patent Application No. 08/366787, filed December 30 1994 and Curiel, 1992, Hum. Gene Therapy, 3, 147-154; DNA linked to a ligand: see, for example, Wu, 1989, J. Biol. Chem., 264, 16985-16987; delivery system-cells for eukaryotic cells: see, for example, US patent application No. 08/240030, filed May 9, 1994, and US patent application No. 08/404796; depositing light-curing hydrogel material; the use of a "hand-held gene gun" as described in US Pat. No. 5,149,655; the use of ionizing radiation in accordance with described in US patent No. 5206152 and international patent application WO 92/11033; the use of "nucleotide charge neutralization" or fusion with the cell membrane. In addition, similar approaches are described in Philip, 1994, Mol. Cell. Biol., 14, 2411-2418 and Woffendin, 1994, Proc. Natt. Acad. Sci. USA, 91, 1581-1585.

Может быть применен метод доставки генов частицами: см., например, заявку на патент США №60/023867. Вкратце, последовательность может быть встроена в состав стандартных векторов, в составе которых имеются обычные регуляторные последовательности, обеспечивающие высокоинтенсивную экспрессию; затем проводят инкубацию с синтетической ген-доставочной молекулой, такой как полимерные ДНК-связывающие катионы, например, полилизин, протамин и альбумин, связанные с лигандами, маркирующими клетки, такие как асиалооросомукоид, в соответствии с описанным у Wu & Wu, 1987, J. Biol. Chem., 262, 4429-4432, или инсулин в соответствии с описанным у Hucked, 1990, Biochem. Pharmacol., 40, 253-263, или галактоза в соответствии с описанным у Plank, 1992, Bioconjugate Chem., 3, 533-539, или лактоза, или трансферрин.Particle gene delivery may be used: see, for example, US Patent Application No. 60/023867. Briefly, the sequence can be integrated into standard vectors, which contain the usual regulatory sequences that provide high-intensity expression; they are then incubated with a synthetic gene delivery molecule, such as polymeric DNA-binding cations, for example, polylysine, protamine and albumin, associated with ligands marking cells, such as asialorosomcoid, as described in Wu & Wu, 1987, J. Biol. Chem., 262, 4429-4432, or insulin as described by Hucked, 1990, Biochem. Pharmacol., 40, 253-263, or galactose as described by Plank, 1992, Bioconjugate Chem., 3, 533-539, or lactose, or transferrin.

Также может быть использована открытая ("голая") ДНК. Примерами методов внесения открытой ДНК являются те приемы, которые описаны в международной патентной заявке WO 90/11092 и в патенте США №5580859. Эффективность поглощения может быть повышена с использованием шариков из латекса, которые разрушаются в биологической среде. ДНК, загруженная в шарики из латекса, эффективно доставляются в клетки в результате эндоцитоза, который инициируется этими шариками. Данный способ может быть улучшен путем обработки шариков с целью повышения гидрофобности, что тем самым облегчает разрушение эндосомы и выход данной ДНК в цитоплазму.Open (naked) DNA can also be used. Examples of methods for introducing open DNA are those techniques that are described in international patent application WO 90/11092 and in US patent No. 5580859. The absorption efficiency can be improved by using latex beads, which are destroyed in the biological environment. DNA loaded into latex beads is efficiently delivered to cells as a result of endocytosis, which is initiated by these beads. This method can be improved by treating the beads to increase hydrophobicity, thereby facilitating the destruction of the endosome and the release of this DNA into the cytoplasm.

Липосомы, которые могут быть использованы в качестве ген-доставочных систем, описаны в патенте США №5422120, в международных патентных заявках WO 95/13796, WO 94/23697 и WO 91/14445 и ЕР 524968. В соответствии с описанным в американской патентной заявке №60/023867 невирусным способом доставки, нуклеотидные последовательности, кодирующие полипептид, могут быть встроены в стандартные векторы, которые включают обычные регуляторные последовательности, обеспечивающие интенсивную экспрессию, с последующей инкубацией с синтетической ген-доставочной молекулой, такой как полимерные ДНК-связывающие катионы, например, полилизин, протамин и альбумин, связанные с лигандами, маркирующими клетки, такие как асиалооросомукоид, инсулин, галактоза, лактоза или трансферрин. В других доставочных системах липосомы используются с целью инкапсуляции ДНК, несущей конкретный ген под контролем тканеспецифичных или убихитозно активных (т.е. не зависящих от типа ткани) промоторов. Другими невирусными доствочными системами являются механические доставочные системы, такие как те, которые используются в способе, описанном у Woffendin et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 11581-11585. Более того, кодирующая последовательность и продукт ее экспрессии могут быть доставлены путем депонирования светополимеризующихся гидрогелевых материалов. Могут быть использованы другие стандартные способы доставки генов, включающих кодирующие последовательности, например, которые основываются на применении "ручного генного ружья" в соответствии с описанным в патенте США №5149655, на применении ионизирующих излучений, обеспечивающих активацию переносимых генов, в соответствии с описанным в патенте США №5206152 и международной патентной заявке WO 92/11033.Liposomes that can be used as gene delivery systems are described in US Pat. No. 5,421,220, in international patent applications WO 95/13796, WO 94/23697 and WO 91/14445 and EP 524968. As described in US Patent Application No. 60/023867 non-viral delivery method, the nucleotide sequences encoding the polypeptide can be inserted into standard vectors, which include the usual regulatory sequences that provide intense expression, followed by incubation with a synthetic gene-delivery molecule, such as polymeric DNA-binding cations, for example, polylysine, protamine and albumin, associated with ligands marking cells, such as asialorosomcoid, insulin, galactose, lactose or transferrin. In other delivery systems, liposomes are used to encapsulate DNA that carries a particular gene under the control of tissue-specific or ubiquitously active (i.e., tissue-independent) promoters. Other non-viral delivery systems are mechanical delivery systems, such as those used in the method described by Woffendin et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 11581-11585. Moreover, the coding sequence and its expression product can be delivered by deposition of light curing hydrogel materials. Other standard gene delivery methods may be used, including coding sequences, for example, based on the use of a “hand-held gene gun” as described in US Pat. No. 5,149,655, on the use of ionizing radiation to enable the transfer of genes as described in the patent. US No. 5206152 and international patent application WO 92/11033.

Примерами липосомных и поликатионных ген-доставочных систем являются те системы, которые описаны в патентах США №№5422120 и 4762915, в международных патентных заявках WO 95/13796, WO 94/23697 и WO 91/14445, в ЕР 0524968 и у Stryer, 1975, "Biochemistry", ed. W.H.Freeman, San Francisco, pp. 236-240; Szoka, 1980, Biochem. Biophys. Acta, 600, 1; Bayer, 1979, Biochem. Biophys. Acta, 550, 464; Rivnay, 1987, Meth. Enzymol., 149, 116; Wang, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7851; Plant, 1989, Anal. Biochem., 176, 420.Examples of liposomal and polycationic gene delivery systems are those systems that are described in US Pat. , "Biochemistry", ed. W.H. Freeman, San Francisco, pp. 236-240; Szoka, 1980, Biochem. Biophys. Acta, 600, 1; Bayer, 1979, Biochem. Biophys. Acta, 550, 464; Rivnay, 1987, Meth. Enzymol., 149, 116; Wang, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7851; Plant, 1989, Anal. Biochem., 176, 420.

Полинуклеотидная композиция может включать терапевтически эффективное количество генотерапевтической системы в соответствии с термином, определенным выше. Для целей настоящего изобретения эффективная доза должна находиться в пределах от примерно 0,01 мг/кг до 50 мг/кг или от 0,05 мг/кг до примерно 10 мг/кг ДНК-конструкций в приложении к индивидууму, которому они вводятся.The polynucleotide composition may include a therapeutically effective amount of a gene therapy system in accordance with the term defined above. For the purposes of the present invention, an effective dose should be in the range of from about 0.01 mg / kg to 50 mg / kg, or from 0.05 mg / kg to about 10 mg / kg of DNA constructs as applied to the individual to whom they are being administered.

Способы доставкиDelivery methods

После включения в фармацевтическую композицию такие полинуклеотидные композиции по настоящему изобретению могут быть (1) напрямую введены пациенту; (2) доставлены ex vivo в клетки, производные от этого пациента; или (3) использованы для экспрессии рекомбинантных белков in vitro. Субъектами, которым будут вводиться такие композиции, могут быть млекопитающие или птицы. Также лечение может быть проведено в отношении людей.Once included in a pharmaceutical composition, such polynucleotide compositions of the present invention can be (1) directly administered to a patient; (2) delivered ex vivo to cells derived from this patient; or (3) used for expression of recombinant proteins in vitro. The subjects to which such compositions will be administered may be mammals or birds. Also, treatment can be given for people.

Прямое введение композиций в принципе должно осуществляться путем инъекций - подкожных, внутрибрюшинных, внутривенных или внутримышечных, - или же они должны вводиться во внутритканевые пространства. Также эти композиции могут быть введены в повреждения (раны). Другими путями введения являются пероральное и внутрилегочное введение, использование суппозиториев, а также трансдермальное введение и введение "через кожу" (см., например, международную патентную заявку WO 98/20734), или введение с использованием игл, "генных ружей" или гипоспрэев. Дозировки могут быть составлены однократными или многократными дозами.Direct administration of the compositions should in principle be by injection - subcutaneous, intraperitoneal, intravenous or intramuscular - or they must be introduced into the interstitial spaces. Also, these compositions can be introduced into injuries (wounds). Other routes of administration are oral and intrapulmonary administration, the use of suppositories, as well as transdermal administration and administration “through the skin” (see, for example, international patent application WO 98/20734), or administration using needles, “gene guns” or hyposprays. Dosages may be in single or multiple doses.

Способы введения ех vivo с последующей реимплантацией трансформированных клеток субъекту хорошо известны в данной области техники и описаны, например, в международной патентной заявке WO 93/14778. Примерами клеток, применимых для введения в варианте ex vivo, являются, например, стволовые клетки, в частности, кроветворные клетки, лимфатические клетки, макрофаги, дендритные клетки или опухолевые клетки.Methods for administering ex vivo followed by reimplantation of transformed cells to a subject are well known in the art and are described, for example, in international patent application WO 93/14778. Examples of cells useful for ex vivo administration are, for example, stem cells, in particular hematopoietic cells, lymphatic cells, macrophages, dendritic cells or tumor cells.

В целом, доставка нуклеиновых кислот в вариантах применения ех vivo и in vitro может быть осуществлена с помощью, например, таких процедур: трансфекция, опосредуемая декстраном, преципитация с фосфатом кальция, трансфекция с полибреном, слияние протопластов, электропорация, инкапсуляция полинуклеотида (полинуклеотидов) в липосомы и прямое микроинъецирование ДНК в ядра - все эти способы хорошо известны в науке.In general, delivery of nucleic acids in ex vivo and in vitro applications can be carried out using, for example, the following procedures: transfection mediated by dextran, precipitation with calcium phosphate, transfection with polybrene, fusion of protoplasts, electroporation, encapsulation of polynucleotide (polynucleotides) into liposomes and direct microinjection of DNA into nuclei - all of these methods are well known in science.

Фармацевтические композиции, содержащие полинуклеотиды и полипептидыPharmaceutical compositions containing polynucleotides and polypeptides

В дополнение к фармацевтически приемлемым носителям и солям, которые были описаны выше, могут быть использованы следующие вспомогательные компоненты, включаемые в композиции, содержащие полинуклеотид и (или) полипептид.In addition to the pharmaceutically acceptable carriers and salts that have been described above, the following auxiliary components can be used that are included in compositions containing a polynucleotide and / or polypeptide.

А. ПолипептидыA. Polypeptides

Одним из примеров являются полипептиды, которые, тем самым не ограничиваясь, включают: асиалооросомукоид (ASOR); трансферрин; асиалогликопротеины; антитела; фрагменты антител; ферритин; интерлейкины; интерфероны; колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF), колоние-стимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), фактор стволовых клеток и эритропоэтин. Также могут быть использованы вирусные антигены, такие как оболочечные белки. Также могут быть использованы белки других патогенных организмов, такие как 17-аминокислотный пептид малярийного плазмодия стадии круглого спорозоита, известный в качестве RII.One example is polypeptides, which, without limitation, include: asialorosomucoid (ASOR); transferrin; asialoglycoproteins; antibodies; antibody fragments; ferritin; interleukins; interferons; granulocyte and macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), macrophage colony stimulating factor (M-CSF), stem cell factor and erythropoietin. Viral antigens such as enveloped proteins may also be used. Can also be used proteins of other pathogenic organisms, such as the 17-amino acid peptide of the malarial plasmodium round sporozoite stage, known as RII.

В. Гормоны, витамины и т.п.B. Hormones, vitamins, etc.

Другие группы соединений, которые могут быть включены в состав, включают, например, гормоны, стероиды, андрогены, эстрогены, тироидный гормон или витамины, например, фолиевую кислоту.Other groups of compounds that may be included include, for example, hormones, steroids, androgens, estrogens, thyroid hormone or vitamins, for example, folic acid.

С. Полиалкилены, полисахариды и т.п.C. Polyalkylene, polysaccharides, etc.

Также полиалкиленгликоль может быть включен вместе с желаемыми полинуклеотидами или полипептидами. В предпочтительном варианте полиалкиленгликолем является полиэтиленгликоль. Кроме того, в состав могут быть включены моно-, ди- или полисахариды. В предпочтительном варианте этого аспекта полисахаридом является декстран или DEAE-декстран. Также могут быть использованы хитозан и поли(лактид-когликолид).Also, polyalkylene glycol may be included along with the desired polynucleotides or polypeptides. In a preferred embodiment, the polyalkylene glycol is polyethylene glycol. In addition, mono-, di- or polysaccharides may be included. In a preferred embodiment of this aspect, the polysaccharide is dextran or DEAE-dextran. Chitosan and poly (lactide-co-glycolide) may also be used.

D. Липиды и липосомыD. Lipids and liposomes

Желательные полинуклеотиды или полипептиды могут быть инкапсулированы в липиды или запакованы в липосомы перед доставкой их субъекту или производные от него клетки.The desired polynucleotides or polypeptides can be encapsulated in lipids or packaged in liposomes before delivery to a subject or cells derived from it.

Липидную инкапсуляцию обычно осуществляют с использованием липосом, которые способны стабильно связывать или включать внутрь себя нуклеиновую кислоту. Соотношение упакованного полинуклеотида и липидного материала может варьироваться, но в принципе близко к 1:1 (мг ДНК к мкмоль липида), или же количество липида несколько выше. По использованию липосом для целей доставки нуклеиновых кислот в качестве обзора см. Hug & Sleight, 1991, Biochim. Biophys. Acta, 1097, 1-17; Straubinger, 1983, Meth. Enzymol., 101, 512-527.Lipid encapsulation is usually carried out using liposomes that are capable of stably binding or incorporating nucleic acid. The ratio of the packaged polynucleotide to the lipid material may vary, but in principle is close to 1: 1 (mg of DNA to μmol of lipid), or the amount of lipid is slightly higher. For the use of liposomes for nucleic acid delivery, see Hug & Sleight, 1991, Biochim for a review. Biophys. Acta, 1097, 1-17; Straubinger, 1983, Meth. Enzymol., 101, 512-527.

Липосомные препараты для применения по настоящему изобретению включают катионные (т.е. положительно заряженные), анионные (т.е. отрицательно заряженные) и нейтральные препараты. Катионные липосомы, как было показано, обеспечивают внутриклеточную доставку плазмидной ДНК (Felgner, 1987, Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 84, 7413-7416), мРНК (Malone, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 6077-6081) и очищенные транскрипционные факторы (Debs, 1990, J. Biol. Chem., 265, 10189-10192), сохраняющие свою функиональность.Liposome preparations for use in the present invention include cationic (i.e., positively charged), anionic (i.e., negatively charged) and neutral preparations. Cationic liposomes have been shown to provide intracellular delivery of plasmid DNA (Felgner, 1987, Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 84, 7413-7416), mRNA (Malone, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 6077-6081) and purified transcription factors (Debs, 1990, J. Biol. Chem., 265, 10189-10192), which retain their funcionality.

Катионные липосомы являются легкодоступными. Например, N-[1,2,3-диолеилокси)пропил]-N,N,N-триэтиламмонийные (DOTMA) липосомы доступны под торговой маркой "Липофектин" от фирмы Gibco BRL (Grand Island, NY) (см. также Felgner, цит. выше). Другими доступными на коммерческой основе липосомами являются трансфектаты (DDAB/DOPE) и DOTAP/DOPE (Boehringer). Другие катионные липосомы могут быть приготовлены из легкодоступных материалов с использованием методик, хорошо известных в данной области техники: см., например, Szoka, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 4194-4198; а синтез ДОТАР (1,2-бис(олеоилокси)-3-(триметиламмоний)пропановых) липосом описан в международной патентной заявке WO 90/11092.Cationic liposomes are readily available. For example, N- [1,2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-triethylammonium (DOTMA) liposomes are available under the trade name "Lipofectin" from Gibco BRL (Grand Island, NY) (see also Felgner, cit. above). Other commercially available liposomes are transfectants (DDAB / DOPE) and DOTAP / DOPE (Boehringer). Other cationic liposomes can be prepared from readily available materials using techniques well known in the art: see, for example, Szoka, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 4194-4198; and the synthesis of DOTAR (1,2-bis (oleoyloxy) -3- (trimethylammonium) propane) liposomes is described in international patent application WO 90/11092.

Сходным образом легкодоступными являются анионные и нейтральные липосомы, такие как получаемые от фирмы Avanti Polar Lipids (Birmingham, AL), или могут быть легко получены с использованием легкодоступных материалов. Такие материалы включают, помимо прочего, фосфатидилхолин, холестерин, фосфатидилэтаноламин, диолеилфосфатидилхолин (DOPC), диолеил-фосфатидилглицерин (DOPG), диолеилфосфатидилэтаноламин (DOPE). Эти материалы также могут быть смешаны с исходными материалами DOTMA и DOTAP в подходящих отношениях. Способы приготовления липосом с использованием этих материалов хорошо известны в науке.Similarly, anionic and neutral liposomes, such as those obtained from Avanti Polar Lipids (Birmingham, AL), or can be readily prepared using readily available materials, are readily available. Such materials include, but are not limited to, phosphatidylcholine, cholesterol, phosphatidylethanolamine, dioleylphosphatidylcholine (DOPC), dioleylphosphatidylglycerol (DOPG), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE). These materials can also be mixed with DOTMA and DOTAP starting materials in suitable ratios. Methods for preparing liposomes using these materials are well known in the art.

Липосомы могут включать многослойные пузырьки (MLV), маленькие однослойные пузырьки (SUV) или крупные однослойные пузырьки (LUV). Различные комплексы липосом и нуклеиновых кислот формируют с применением методов, хорошо известных в данной области техники: см., например, Straubinger, 1983, Meth. Immunol., 101, 512-527; Szoka, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 4194-4198; Papahadjopoulos, 1975, Biochim. Biophys. Acta, 394, 483; Wilson, 1979, Cell, 17, 77; Deamer & Bangham, 1976, Biochim. Biophys. Acta, 443, 629; Ostro, 1977, Biochem. Biophys. Res. Commun., 76, 836; Fraley, 1979, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 3348; Enoch & Strittmatter, 1979, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 145; Fraley, 1980, J. Biol. Chem., 255, 10431; Szoka & Papahadjopoulos, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 145; Schaefer-Ridder, 1982, Science, 215, 166.Liposomes may include multilayer vesicles (MLV), small unilamellar vesicles (SUV), or large unilamellar vesicles (LUV). Various complexes of liposomes and nucleic acids are formed using methods well known in the art: see, for example, Straubinger, 1983, Meth. Immunol., 101, 512-527; Szoka, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 4194-4198; Papahadjopoulos, 1975, Biochim. Biophys. Acta, 394, 483; Wilson, 1979, Cell, 17, 77; Deamer & Bangham, 1976, Biochim. Biophys. Acta, 443, 629; Ostro, 1977, Biochem. Biophys. Res. Commun., 76, 836; Fraley 1979, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 3348; Enoch & Strittmatter, 1979, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 145; Fraley, 1980, J. Biol. Chem., 255, 10431; Szoka & Papahadjopoulos, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 145; Schaefer-Ridder, 1982, Science, 215, 166.

Е. ЛипопротеиныE. Lipoproteins

Кроме того, липопротеины могут быть сочетаны с полинуклеотидом или полипептидом, предназначенным к доставке. Примерами липопротеинов, которые могут быть использованы, являются: хиломикроны, HDL, IDL, LDL и VLDL. Также могут быть использованы мутанты, фрагменты и химеры этих белков. Также могут быть использованы модификации встречающихся в природе липопротеинов, такие как ацетилированные LDL. Эти липопротеины могут обеспечивать доставку полинуклеотидов к конкретным клеткам, экспрессирующим рецепторы липопротеинов. Предпочтительно, чтобы в случае включения в композицию липопротеинов наряду с предназначенным для доставки полинуклеотидом, другие лиганды, обеспечивающие направленную доставку к мишеням, не включались в состав такой композиции.In addition, lipoproteins can be combined with a polynucleotide or polypeptide for delivery. Examples of lipoproteins that can be used are: chylomicrons, HDL, IDL, LDL and VLDL. Mutants, fragments, and chimeras of these proteins may also be used. Modifications of naturally occurring lipoproteins, such as acetylated LDL, may also be used. These lipoproteins can deliver polynucleotides to specific cells expressing lipoprotein receptors. Preferably, if lipoproteins are included in the composition along with the polynucleotide intended for delivery, other ligands that provide targeted delivery to the targets are not included in the composition.

Встречающиеся в природе липопротеины состоят из липидной и белковой составляющих. Белковый компонент известен под названием "апопротеина". В настоящее время были выделены и идентифицированы апопротеины А, В, С, D и Е. По крайней мере в двух из этих классов имеются по несколько белков, которые обозначаются римскими цифрами: AI, AII, AIV; CI, СII, CIII.Naturally occurring lipoproteins are composed of lipid and protein constituents. The protein component is known as "apoprotein." At present, apoproteins A, B, C, D, and E have been isolated and identified. At least two of these classes have several proteins, which are indicated by Roman numerals: AI, AII, AIV; CI, CII, CIII.

В составе липопротеина может присутствовать более одного апопротеина. Например, встречающиеся в естественных условиях хиломикроны включают апопротеины А, В, С и Е, причем с течением времени они утрачивают апопротеин-А и приобретают апопротеины С и Е. В состав VLDL входят апопротеины А, В, С и Е, в состав LDL - апопротеин-В, а в состав HDL входят апопротеины А, С и Е.Lipoprotein may contain more than one apoprotein. For example, naturally occurring chylomicrons include apoproteins A, B, C and E, and over time they lose apoprotein-A and acquire apoproteins C and E. VLDL contains apoproteins A, B, C and E, LDL contains apoprotein-B, and the composition of HDL includes apoproteins A, C and E.

Аминокислотный состав этих апопротеинов известен и описан, например, у Breslow, 1985, Annu. Rev. Biochem., 54, 699; Law, 1986, Adv. Exp. Med. Biol., 151, 162; Chen, 1986, J. Biol. Chem., 261, 12918; Kane, 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 2465; Utermann, 1984, Hum. Genet., 65, 232.The amino acid composition of these apoproteins is known and described, for example, in Breslow, 1985, Annu. Rev. Biochem., 54, 699; Law, 1986, Adv. Exp. Med. Biol., 151, 162; Chen, 1986, J. Biol. Chem., 261, 12918; Kane, 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 2465; Utermann, 1984, Hum. Genet., 65, 232.

В состав липопротеинов входят различные липиды, включая триглицериды, холестерин (свободный или в виде эфиров) и фосфолипиды. Состав липидов варьируется во встречающихся в естественных условиях липопротеинах. Например, хиломикроны в основном включают триглицериды. Более подробное описание липидного состава встречающихся в естественных условиях липопротеинов можно найти, например, в 128-м томе журнала "Methods in Enzymology" (1986). Состав липидов подбирается таким образом, чтобы соответствовать конформации апопротеину, обеспечивая тем самым активность по связыванию на соответствующем рецепторе. Состав липидов также может быть подобран так, чтобы облегчить гидрофобное взаимодействие и связывание с молекулой, связывающей полинуклеотид.The composition of lipoproteins includes various lipids, including triglycerides, cholesterol (free or in the form of esters) and phospholipids. The composition of lipids varies in naturally occurring lipoproteins. For example, chylomicrons mainly include triglycerides. A more detailed description of the lipid composition of naturally occurring lipoproteins can be found, for example, in the 128th volume of the journal Methods in Enzymology (1986). The lipid composition is selected in such a way as to correspond to the conformation of apoprotein, thereby ensuring binding activity at the corresponding receptor. The composition of lipids can also be selected so as to facilitate hydrophobic interaction and binding to a molecule that binds a polynucleotide.

Встречающиеся в естественных условиях липопротеины могут, например, быть выделены из сыворотки крови путем ультрацентрифугирования. Некоторые способы описаны в "Меthods in Enzymology (цит. выше) и у Pitas, 1980, J. Biochem., 255, 5454-5460 и Mahey, 1979, J. Clin. Invest., 64, 743-750. Липопротеины также могут быть получены in vitro или с помощью рекомбинантных технологий путем экспрессии генов апопротеинов в желательной клетке-хозяине: см., например, Atkinson, 1986, Annu. Rev. Biophys. Chem., 15, 403 и Radding, 1958, Biochim. Biophys. Acta, 30, 443. Также липопротеины могут быть приобретены у коммерческих дистрибьюторов, таких как Biomedical Technologies Inc. (Stoughton, MA, США). Дополнительное описание липопротеинов может быть найдено у Zuckermann et al. в заявке PCT/US 97/14465.Naturally occurring lipoproteins can, for example, be isolated from blood serum by ultracentrifugation. Some methods are described in Methods in Enzymology (cited above) and Pitas, 1980, J. Biochem., 255, 5454-5460 and Mahey, 1979, J. Clin. Invest., 64, 743-750. Lipoproteins can also be obtained in vitro or by recombinant techniques by expressing apoprotein genes in a desired host cell: see, for example, Atkinson, 1986, Annu. Rev. Biophys. Chem., 15, 403 and Radding, 1958, Biochim. Biophys. Acta 30, 443. Lipoproteins can also be obtained from commercial distributors such as Biomedical Technologies Inc. (Stoughton, MA, USA). Further description of lipoproteins can be found from Zuckermann et al. In PCT / US 97/14465.

F. Поликатионные компонентыF. Polycationic components

В состав композиции, включающей желательный полинуклеотид или полипептид, доставка которого предполагается, могут быть включены поликатионные агенты с липопротеином или без него.The composition comprising the desired polynucleotide or polypeptide whose delivery is contemplated may include polycationic agents with or without lipoprotein.

Обычно поликатионные компоненты характеризуются общим положительным зарядом при физиологических значениях рН и способны нейтрализовывать электрический заряд нуклеиновых кислот, что должно облегчить доставку к желательному месту. Эти компоненты могут применяться как in vitro и ex vivo, так и in vivo. Поликатионные компоненты могут быть использованы для доставки нуклеиновых кислот прижизненно пациентам путем внутримышечного, подкожного введения и т.п.Typically, polycationic components are characterized by a common positive charge at physiological pH values and are able to neutralize the electrical charge of nucleic acids, which should facilitate delivery to the desired location. These components can be used both in vitro and ex vivo, and in vivo. Polycationic components can be used for the delivery of nucleic acids intravitally to patients by intramuscular, subcutaneous injection, etc.

Следующие полипептиды являются примерами применимых поликатионных компонентов: полилизин, полиаргинин, полиорнитин и протамин. Другими примерами являются гистоны, протамины, сывороточный человеческий альбумин, ДНК-связывающие белки, негистоновые хромосомные белки, капсидные белки ДНК-вирусов, таких как вирус Х174; транскрипционные факторы также включают участки связывания ДНК и поэтому они также могут быть использованы в качестве агентов, конденсирующих нуклеиновую кислоту. Вкратце, базовый домен, на котором связывается ДНК, входит в состав таких транскрипционных факторов, как С/СЕВР, c-jun, c-fos, АР-1, АР-2, АР-3, CPF, Prot-1, Sp-1, Oct-1, Oct-2, CREP и TFIID.The following polypeptides are examples of useful polycationic components: polylysine, polyarginine, polyornithine and protamine. Other examples are histones, protamines, serum human albumin, DNA-binding proteins, non-histone chromosomal proteins, capsid proteins of DNA viruses, such as X174 virus; transcription factors also include DNA binding sites and therefore they can also be used as nucleic acid condensing agents. Briefly, the base domain on which DNA binds is part of transcription factors such as C / CEBP, c-jun, c-fos, AP-1, AP-2, AP-3, CPF, Prot-1, Sp- 1, Oct-1, Oct-2, CREP and TFIID.

Органическими поликатионными компонентами являются спермин, спермидин и путресцин.Organic polycationic components are spermine, spermidine and putrescine.

Размеры и физические свойства поликатионного компонента могут быть экстраполированы, исходя из приведенного выше перечня с целью конструирования других поликатионных компонентов полипептидной природы или с целью создания синтетических поликатионных компонентов.The dimensions and physical properties of the polycationic component can be extrapolated based on the above list with the aim of constructing other polycationic components of a polypeptide nature or with the aim of creating synthetic polycationic components.

Синтетические поликатионные компоненты, которые являются применимыми, включают, например, DEAE-декстран и полибрен. Липофектин™ и липофектамин™ являются мономерами, которые образуют поликатионные комплексы в случае их комбинирования с полинуклеотидами/полипептидами.Synthetic polycationic components that are applicable include, for example, DEAE-dextran and polybrene. Lipofectin ™ and lipofectamine ™ are monomers that form polycationic complexes when combined with polynucleotides / polypeptides.

Иммунологические диагностические тестыImmunological diagnostic tests

Антигены нейссерий по настоящему изобретению могут быть использованы в иммунологических тестах, нацеленных на определение уровней антител (или, с другой стороны, антитела к антигенам нейссерий могут быть использованы для определения уровней антигенов). Иммунологические тесты, базирующиеся на точно определенных рекомбинантных антигенах, могут быть разработаны с целью замены инвазивных диагностических тестов. Антитела к белкам нейссерий могут быть выявлены в составе биологических образцов, таких как, например, кровь или сыворотка крови. Разработка подобных иммунологических тестов является объектом многочисленных модификаций, и широкий их круг известен в данной области техники. Прописи этих иммунологических тестов могут быть основаны, например, на тестах с конкурентным связыванием или прямой реакции, или принципе "сэндвича". В этих протоколах также, например, могут быть использованы твердые подложки или иммунопреципитация. Во многих тестах используются меченые антитело или полипептид; метки могут быть, например, флуоресцентными, хемилюминесцентными, радиоактивными молекулами или молекулами красителя. Также известны тесты, в которых применяется амплификация сигналов на основе соответствующего зонда: примерами в этом случае являются тесты, в которых используются биотин и авидин, а также ферментно-меченные и опосредованные иммунологические тесты, такие как ТИФА (твердофазный иммуноферментный анализ).Neusserie antigens of the present invention can be used in immunological tests aimed at determining antibody levels (or, on the other hand, antibodies to neysseria antigens can be used to determine antigen levels). Immunological tests based on well-defined recombinant antigens can be developed to replace invasive diagnostic tests. Antibodies to neisseria proteins can be detected as part of biological samples, such as, for example, blood or blood serum. The development of such immunological tests is the subject of numerous modifications, and a wide range of them is known in the art. The formulations of these immunological tests can be based, for example, on tests with competitive binding or direct reaction, or the principle of "sandwich". For example, solid supports or immunoprecipitation can also be used in these protocols. Many tests use a labeled antibody or polypeptide; labels can be, for example, fluorescent, chemiluminescent, radioactive molecules or dye molecules. Tests are also known that use amplification of signals based on the corresponding probe: examples in this case are tests that use biotin and avidin, as well as enzyme-labeled and indirect immunological tests, such as TIFA (enzyme-linked immunosorbent assay).

Наборы реактивов, применимые для иммунодиагностики, включающие подходящие помеченные реагенты, формируют путем упаковки подходящих материалов, включая композиции по настоящему изобретению, в пригодные контейнеры, наряду с другими материалами и реагентами (например, подходящими буферами, растворами солей и т.п.), необходимыми для проведения конкурентного теста, равно как и необходимый набор информативных инструкций.Reagent kits suitable for immunodiagnostics, including suitable labeled reagents, are formed by packaging suitable materials, including the compositions of the present invention, in suitable containers, along with other materials and reagents (e.g., suitable buffers, salt solutions, etc.) necessary to conduct a competitive test, as well as the necessary set of informative instructions.

Гибридизация нуклеиновых кислотNucleic Acid Hybridization

Термин "гибридизация" обозначает связывание двух нуклеотидных последовательностей друг с другом с помощью водородных связей. Обычно одну из этих последовательностей фиксируют на твердой подложке, а другая находится в растворе в свободном состоянии. Затем обеспечивают контакт между этими двумя последовательностями в таких условиях, которые благоприятствуют образованию водородных связей. Факторами, которые влияют на образование таких связей, являются: тип и количество растворителя; температура реакции; продолжительность гибридизации; перемешивание; присутствие компонентов, которые бы предотвращали неспецифическое связывание находящейся в жидкой фазе последовательности с твердой подложкой (раствор Денхардта или реактив BLOTTO); концентрация последовательностей; применение соединений, которые способны увеличивать скорость связывания последовательностей (декстрансульфат или полиэтиленгликоль); и жесткость условий промывки после гибридизации (см. Sambrook et al., цит. выше, том 2, глава 9, стр.9.47-9.57).The term "hybridization" means the binding of two nucleotide sequences to each other via hydrogen bonds. Typically, one of these sequences is fixed on a solid support, and the other is in solution in a free state. Then provide contact between the two sequences under conditions that favor the formation of hydrogen bonds. Factors that influence the formation of such bonds are: type and amount of solvent; reaction temperature; hybridization duration; stirring the presence of components that would prevent nonspecific binding of the liquid phase sequence to a solid support (Denhardt's solution or BLOTTO reagent); sequence concentration; the use of compounds that are capable of increasing the binding rate of sequences (dextran sulfate or polyethylene glycol); and the stringency of the washing conditions after hybridization (see Sambrook et al., cited above, volume 2, chapter 9, pages 9.47-9.57).

Под "жесткостью" понимаются условия проведения гибридизации, которые благоприятствуют связыванию очень сходных последовательностей в отличие от различающихся последовательностей.By "stiffness" is meant hybridization conditions that favor the binding of very similar sequences in contrast to different sequences.

Например, сочетание температуры и концентрации солей должно выбираться таким образом, чтобы оно было на 120-200°С ниже рассчетной температуры диссоциации (Тm) анализируемого гибрида. Параметры температуры и концентрации солей могут быть, как правило, определены эмпирическим путем в предварительных экспериментах, в которых образцы геномной ДНК, иммобилизованной на фильтрах, гибридизуют с анализируемой последовательностью и затем промывают в условиях различной степени жесткости (см. Sambrook et al., стр.9.50).For example, the combination of temperature and salt concentration should be selected so that it is 120-200 ° C lower than the calculated dissociation temperature (T m ) of the analyzed hybrid. The temperature and salt concentration parameters can, as a rule, be determined empirically in preliminary experiments in which samples of genomic DNA immobilized on filters are hybridized with the analyzed sequence and then washed under conditions of varying degrees of hardness (see Sambrook et al., P. 9.50).

Переменные, которые необходимо учитывать при осуществлении, например, Саузерн-блоттинга, это: (1) сложность структуры ДНК, которая будет подвергнута блоттингу, и (2) уровень гомологии зонда и выявляемых последовательностей. Общее количество исследуемого фрагмента (фрагментов) может варьироваться на порядок - от 0,1 до 1 мкг для плазмиды или фага или от 10-9 до 10-8 г для однокопийного гена из состава сложноорганизованного эукариотического генома. Для менее сложных полинуклеотидов могут быть использованы существенно менее продолжительные периоды времени блоттинга, гибридизации и экспозиции, меньшие количества исходных полинуклеотидов и меньшие специфические активности зондов. Например, однокопийный дрожжевой ген может быть выявлен при времени экспозиции всего 1 час при количестве исходной дрожжевой ДНК 1 мкг, блоттинге в течение 2 часов и гибридизации в течение 4-8 часов с зондом, имеющим активность 100 млн. имп./мин на 1 мкг. Для однокопийного гена млекопитающего консервативный подход будет начинаться с 10 мкг ДНК, блоттинга в течение ночи и гибридизации в течение ночи в присутствии 10% декстрансульфата с использованием зонда со специфической активностью свыше 100 млн. имп./мин на 1 мкг, в результате чего время экспозиции составит примерно 24 часа.The variables that need to be considered when performing, for example, Southern blotting, are: (1) the complexity of the DNA structure to be blotted, and (2) the level of homology of the probe and the detected sequences. The total amount of the studied fragment (s) can vary by an order of magnitude - from 0.1 to 1 μg for a plasmid or phage, or from 10 -9 to 10 -8 g for a single-copy gene from a complex eukaryotic genome. For less complex polynucleotides, substantially shorter blotting, hybridization, and exposure periods, smaller amounts of starting polynucleotides, and lower specific probe activities can be used. For example, a single-copy yeast gene can be detected with an exposure time of only 1 hour with the initial yeast DNA amount of 1 μg, blotting for 2 hours and hybridization for 4-8 hours with a probe having an activity of 100 million imp./min per 1 μg . For a single-copy mammalian gene, a conservative approach will start with 10 μg of DNA, blotting overnight and hybridization overnight in the presence of 10% dextransulfate using a probe with specific activity of over 100 million cpm per 1 μg, resulting in an exposure time will be approximately 24 hours.

Некоторые факторы могут влиять на температуру плавления (Тm) гибрида ДНК/ДНК, образующегося между зондом и анализируемым фрагментом, а следовательно, и на подходящие условия проведения гибридизации и промывки. Во многих случаях зонд не является на 100% гомологичным данному фрагменту. Другие обычно учитываемые переменные - это длина и общее содержание пары GC в гибридизующих последовательностях, а также ионная сила и содержание формамида в гибридизационном буфере. Влияние всех этих факторов может быть учтено с помощью единственного уравнения:Some factors may affect the melting temperature (T m ) of the DNA / DNA hybrid formed between the probe and the fragment to be analyzed, and therefore the appropriate conditions for hybridization and washing. In many cases, the probe is not 100% homologous to this fragment. Other commonly taken variables are the length and total content of the GC pair in the hybridizing sequences, as well as the ionic strength and the content of formamide in the hybridization buffer. The influence of all these factors can be taken into account using a single equation:

Тm=81+16,6·(log10Ci)+0,4·(% пары GC)-0,6·(% формамида)-600/n-1,5·(% ошибок),T m = 81 + 16.6 · (log 10 Ci) + 0.4 · (% GC pair) -0.6 · (% formamide) -600 / n-1.5 · (% error),

где Ci - концентрация солей (одновалентных ионов), а n - длина данного гибрида, выраженная в числе пар нуклеотидов (формула незначительно модифицирована по сравнению с опубликованным у Meinkoth & Wahl, 1984, Anal. Biochem., 138, 267-284).where Ci is the concentration of salts (monovalent ions), and n is the length of this hybrid, expressed as the number of nucleotide pairs (the formula is slightly modified compared to that published by Meinkoth & Wahl, 1984, Anal. Biochem., 138, 267-284).

При конструировании схемы гибридизационного эксперимента стандартным образом могут быть изменены некоторые факторы, влияющие на гибридизацию нуклеиновых кислот. Наиболее просты с точки зрения доведения до оптимума температура гибридизации и промывки и концентрация солей, используемая при промывке. При увеличении температуры, при которой проводится реакция гибридизация (т.е. жесткость реакции), становится менее вероятным то, что гибридизация произойдет между нуклеотидными цепями, которые негомолгичны, приводя к снижению фонового "шума". Если радиоактивно помеченный зонд не является полностью гомологичным иммобилизованному фрагменту (ситуация, обычная в анализе генных семейств и проведении экспериментов по межвидовой гибридизации), то температура гибридизации должна быть снижена - тогда фоновый "шум" возрастет. Температура промывки сходным образом влияет на интенсивность гибридизационного бэнда и уровень фона. Жесткость условий промывки также возрастает при снижении концентраций солей.When constructing a hybridization experiment scheme, in a standard manner, some factors affecting nucleic acid hybridization can be changed. The simplest from the point of view of optimizing the temperature of hybridization and washing and the concentration of salts used during washing. With an increase in the temperature at which the hybridization reaction is carried out (ie, the stiffness of the reaction), it becomes less likely that hybridization will occur between nucleotide chains that are non-homogeneous, leading to a decrease in background “noise”. If the radioactively labeled probe is not completely homologous to the immobilized fragment (the situation is usual in the analysis of gene families and in carrying out experiments on interspecific hybridization), then the hybridization temperature should be reduced — then the background “noise” will increase. The washing temperature similarly affects the intensity of the hybridization band and the background level. The rigidity of the washing conditions also increases with decreasing salt concentrations.

В целом, стандартными температурами гибридизации в присутствии 50% формамида являются 42°С для зонда, гомологичного фрагменту-мишени на 95-100%, 37°С при гомологии на уровне 90-95% и 32°С при уровне гомологии 85-90%. Для более низких уровней гомологии содержание формамида должно быть снижено с последующим соответствующим доведением температуры на основе вышеприведенного уравнения. Если уровень гомологии между зондом и фрагментом-мишенью неизвестен, то наиболее простым подходом является проведение эксперимента изначально с нежесткими условиями гибридизации и промывки.In general, the standard hybridization temperatures in the presence of 50% formamide are 42 ° C for a probe homologous to a target fragment of 95-100%, 37 ° C for a homology of 90-95% and 32 ° C for a homology level of 85-90% . For lower homology levels, the formamide content should be reduced, followed by appropriate temperature adjustments based on the above equation. If the level of homology between the probe and the target fragment is unknown, then the simplest approach is to conduct an experiment initially with non-stringent conditions of hybridization and washing.

Если после авторадиографического анализа оказываются интенсивными бэнды неспецифического связывания и уровень фонового "шума", то фильтр может быть промыт при высоком уровне жесткости и протестирован повторно. Если время, необходимое для экспозиции, делает данный подход непрактичным, то по несколько вариантов жесткости гибридизации и (или) промывки могут быть протестированы одновременно ("параллельно").If after autoradiographic analysis nonspecific binding bands and the level of background “noise” turn out to be intense, then the filter can be washed at a high level of stiffness and retested. If the time required for exposure makes this approach impractical, then several options for the rigidity of hybridization and / or washing can be tested simultaneously ("in parallel").

Тесты с нуклеотидными зондамиTests with nucleotide probes

В таких методах, как ПЦР, анализ с разветвленными ДНК-зондами и методики блоттинга, основанных на использовании нуклеотидных зондов в соответствии с настоящим изобретением, можно выявить кДНК или мРНК. Говорят, что зонд "гибридизует" с последовательностью по настоящему изобретению тогда, когда он образует дуплекс или двухцепочечный комплекс, который достаточно стабилен для того, чтобы быть выявленным.In methods such as PCR, branched DNA probe assays, and nucleotide probe blotting techniques in accordance with the present invention, cDNA or mRNA can be detected. The probe is said to “hybridize” to the sequence of the present invention when it forms a duplex or double-stranded complex that is stable enough to be detected.

Соответствующие нуклеотидные зонды должны гибридизовать и нуклеотидными последовательностями нейссерий по настоящему изобретению (включая и смысловую и несмысловую цепи). Хотя конкретную аминокислотную последовательность может кодировать множество различных нуклеотидных последовательностей, нативные последовательности нейссерий являются предпочтительными потому, что именно они действительно присутствуют в клетках этих организмов. мРНК представляет кодирующую последовательность, поэтому зонд должен быть комплементарен соответствующей кодирующей последовательности; одноцепочечная кДНК комплементарна мРНК, поэтому кДНК-зонд должен быть комплементарен некодирующей последовательности.The corresponding nucleotide probes must hybridize with the nucleotide sequences of the neisseries of the present invention (including both sense and non-sense strands). Although a particular amino acid sequence can encode many different nucleotide sequences, native neisseria sequences are preferred because they are actually present in the cells of these organisms. mRNA represents a coding sequence, therefore, the probe must be complementary to the corresponding coding sequence; single stranded cDNA is complementary to mRNA; therefore, a cDNA probe must be complementary to a non-coding sequence.

Нет необходимости в том, чтобы нуклеотидная последовательность зонда была идентична последовательности нейссерии (или ее комплементу) - некоторый уровень изменчивости последовательности и длины нуклеотидной последовательности может обусловить повышение чувствительности теста тогда, когда нуклеотидный зонд может образовывать дуплекс с нуклеотидами-мишенями, который может быть выявлен. Также нуклеотидный зонд может включать дополнительные нуклеотиды, которые призваны стабилизировать образующийся дуплекс. Дополнительная последовательность нейссерии может также выполнять вспомогательную роль метки, необходимой для выявления образовавшегося дуплекса. Например, некомплементарная нуклеотидная последовательность может быть присоединена к 5'-концу зонда, при том, что остальная последовательность данного зонда комплементарна последовательности нейссерии. С другой стороны, некомплементарные нуклеотиды или удлиняющие последовательности могут быть диспергированы по длине этого зонда с учетом того, что нуклеотидная последовательность данного зонда характеризуется существенным уровнем комплементарности по отношению к последовательности нейссерии, в результате чего будут обеспечены их гибридизация и образование ими дуплекса, который может быть выявлен.It is not necessary that the nucleotide sequence of the probe be identical to the sequence of the neisseria (or its complement) - a certain level of sequence variability and the length of the nucleotide sequence may increase the sensitivity of the test when the nucleotide probe can form a duplex with target nucleotides, which can be detected. Also, the nucleotide probe may include additional nucleotides, which are designed to stabilize the resulting duplex. The additional sequence of the neisseria can also fulfill the auxiliary role of the label, necessary to identify the resulting duplex. For example, a non-complementary nucleotide sequence can be attached to the 5'-end of the probe, while the rest of the sequence of this probe is complementary to the sequence of the neisseria. On the other hand, non-complementary nucleotides or extension sequences can be dispersed along the length of this probe, taking into account that the nucleotide sequence of this probe is characterized by a significant level of complementarity with respect to the neisseria sequence, as a result of which they will hybridize and form a duplex, which can be identified.

Точные длина и нуклеотидная последовательность зонда будут зависеть от условий проведения гибридизации, таких как температура, солевые условия и подобное. Например, для диагностического применения, в зависимости от сложности анализируемой нуклеотидной последовательности, нуклеотидный зонд обычно состоит по крайней мере из 10-20 нуклеотидов, предпочтительно из 15-25, а наиболее предпочтительно - по крайней мере из 30 нуклеотидов, хотя он может быть короче. Короткие затравки, как правило, требуют более низких температур для образования достаточно стабильных гибридных комплексов с матрицей.The exact length and nucleotide sequence of the probe will depend on hybridization conditions such as temperature, salt conditions and the like. For example, for diagnostic use, depending on the complexity of the nucleotide sequence being analyzed, a nucleotide probe usually consists of at least 10-20 nucleotides, preferably 15-25, and most preferably at least 30 nucleotides, although it may be shorter. Short seeds, as a rule, require lower temperatures for the formation of sufficiently stable hybrid complexes with the matrix.

Зонды могут быть сформированы с помощью процедур синтеза, например, с помощью триэфирного метода Маттеуччи с соавт. (Matteucci et al., 1981, J. Amer. Chem. Soc., 103, 3185) или в соответствии с Urdea et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 7461, или с использованием доступных на коммерческой основе автоматических синтезаторов олигонуклеотидов.Probes can be formed using synthesis procedures, for example, using the Matheucci ethereal triester method. (Matteucci et al., 1981, J. Amer. Chem. Soc., 103, 3185) or in accordance with Urdea et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 7461, or using commercially available automated oligonucleotide synthesizers.

Химическая природа зонда может быть выбрана исходя из конкретных предпочтений. Для некоторых путей применения предпочтительными являются ДНК или РНК. Для других вариантов применения могут быть внесены различные модификации: например, модификации осевой структуры, такие как фосфотиоаты или метилфосфонаты, могут быть использованы для увеличения времени полужизни in vivo, изменения уровня аффинности РНК, повышения резистентности к действию нуклеаз и т.п. (см., например, Agrawal & Iyer, 1995, Curr. Opinion Biotechnol., 6, 12-19; Agrawal, 1996, TIBTECH, 14, 376-387); также могут быть использованы такие аналоги, как пептиды нуклеиновых кислот (см., например, Соrey, 1997, TIBTECH, 15, 224-229; Buchardt et al., 1993, TIBTECH, 11, 384-386).The chemical nature of the probe can be selected based on specific preferences. For some uses, DNA or RNA is preferred. For other applications, various modifications can be made: for example, modifications of the axial structure, such as phosphothioates or methylphosphonates, can be used to increase the in vivo half-life, change the level of RNA affinity, increase the resistance to the action of nucleases, etc. (see, for example, Agrawal & Iyer, 1995, Curr. Opinion Biotechnol., 6, 12-19; Agrawal, 1996, TIBTECH, 14, 376-387); analogs such as nucleic acid peptides can also be used (see, for example, Corey, 1997, TIBTECH, 15, 224-229; Buchardt et al., 1993, TIBTECH, 11, 384-386).

С другой стороны, полимеразная цепная реакция (ПЦР) являются другим хорошо известным способом выявления небольших количеств нуклеиновых кислот-мишеней. Этот тест описан Муллисом с соавт. (Mullis et al., 1987, Meth. Enzymol., 155, 335-350) и в патентах США №№4683195 и 4683202. Два нуклеотида-"затравки" гибридизуют с нуклеиновыми кислотами-мишенями и используют для затравки реакции. Такие затравки могут включать последовательность, которая не гибридизует с последовательностью, предназначенной к амплификации мишени (или ее комплемента) с целью придания стабильности дуплексу или, например, с целью внесения стандартного рестрикционного сайта. Обычно такая последовательность должна фланкировать желаемую последовательность нейссерии.Polymerase chain reaction (PCR), on the other hand, is another well-known method for detecting small amounts of target nucleic acids. This test is described by Mullis et al. (Mullis et al., 1987, Meth. Enzymol., 155, 335-350) and in US Pat. Nos. 4,683,195 and 4,683,202. Two seed nucleotides are hybridized with target nucleic acids and used to seed the reaction. Such seeds can include a sequence that does not hybridize with a sequence designed to amplify a target (or its complement) to give stability to the duplex or, for example, to introduce a standard restriction site. Typically, such a sequence should flank the desired sequence of the neisseria.

Термостабильная полимераза создает копии нуклеотидных кислот-мишеней с затравок, используя при этом исходные нуклеиновые кислоты-мишени в качестве матрицы. После того, как такая полимераза обеспечивает появление некоего порогового количества нуклеиновых кислот-мишеней, они могут быть выявлены с применением более традиционных методов, таких как Саузерн-блоттинг. При использовании метода Саузерн-блоттинга помеченный зонд должен гибридизовать с последовательностью нейссерии (или с ее комплементом).Thermostable polymerase creates copies of nucleotide target acids from seed using the original target nucleic acid as a template. Once such a polymerase provides a certain threshold number of target nucleic acids, they can be detected using more traditional methods, such as Southern blotting. When using Southern blotting, the labeled probe should hybridize to the neisseria sequence (or its complement).

Также мРНК или кДНК могут быть выявлены с помощью традиционных методик блоттинга, описанных у Sambrook et al. (цит. выше). мРНК или кДНК, сформированные на матрице мРНК с помощью фермента полимеразы, могут быть очищены и разделены с помощью метода гель-электрофореза. Нуклеиновые кислоты в геле затем подвергают блоттингу на твердой подложке, такой как нитроцеллюлоза. Твердую подложку обрабатывают помеченным зондом и затем промывают с целью удаления любых негибридизовавших зондов. Далее выявляют полученные дуплексы, включающие помеченный зонд. Обычно такой зонд помечают с использованием радиоактивной составляющей.Also, mRNA or cDNA can be detected using traditional blotting techniques described by Sambrook et al. (cit. above). The mRNA or cDNA formed on the mRNA matrix using the polymerase enzyme can be purified and separated using gel electrophoresis. The nucleic acids in the gel are then blotted on a solid support such as nitrocellulose. The solid support is treated with a labeled probe and then washed to remove any non-hybridized probes. Next, the resulting duplexes are detected, including the labeled probe. Typically, such a probe is labeled using a radioactive component.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

На фиг.1-20 показаны данные биохимического анализа, полученные в нижеследующих примерах, а также данные секвенирования для кодирующих рамок ORF 37, 5, 2, 15, 22, 28, 32, 4, 61, 76, 89, 97, 106, 138, 23, 25, 27, 79, 85 и 132. M1 и М2 соответствуют маркерам молекулярной массы. Стрелки указывают на положение основного рекомбинантного продукта или (в методе Вестерн-блоттинга) положение основного иммунореактивного бэнда N.meningitidis. TP обозначает общий белковый экстракт N.meningitidis; OMV обозначает препарат внешней мембраны пузырька N.meningitidis. В описании теста на бактерицидность: знак ромба (◆) показывает преиммунные данные; знак треугольника (

Figure 00000001
) обозначает контрольные данные GST; кружок (•) показывает данные, полученные с рекомбинантным белком N.meningitidis. Компьютерный анализ показывает кривую гидрофильности (вверху), кривую антигенного индекса (в середине) и данные анализа AMPHI (внизу).Figure 1-20 shows the biochemical analysis data obtained in the following examples, as well as sequencing data for the ORF coding frame 37, 5, 2, 15, 22, 28, 32, 4, 61, 76, 89, 97, 106, 138, 23, 25, 27, 79, 85 and 132. M1 and M2 correspond to molecular weight markers. The arrows indicate the position of the main recombinant product or (in Western blotting) the position of the main immunoreactive band N.meningitidis. TP is the total protein extract of N.meningitidis; OMV stands for N.meningitidis vesicle outer membrane preparation. In the description of the bactericidal test: the diamond sign (◆) indicates preimmune data; triangle sign (
Figure 00000001
) denotes GST control data; the circle (•) shows the data obtained with the recombinant protein N.meningitidis. Computer analysis shows a hydrophilicity curve (above), an antigenic index curve (in the middle) and AMPHI analysis data (below).

Компьютерная программа АМРНI используется для предсказания расположения Т-клеточных эпитопов (Gao et al., 1989, J. Immunol., 143, 3007; Roberts et al., 1996, AIDS Res. Hum. Retroviruses, 12, 593; Quakyi et al., 1992, Scand. J. Immunol., suppl. 11, 9) и она доступна из пакета программ Protean фирмы DNASTAR Inc. (1228 S, Park str., Madison, WI 53715, США).The AMPHI computer program is used to predict the location of T-cell epitopes (Gao et al., 1989, J. Immunol., 143, 3007; Roberts et al., 1996, AIDS Res. Hum. Retroviruses, 12, 593; Quakyi et al. , 1992, Scand. J. Immunol., Suppl. 11, 9) and it is available from the Protean software package of DNASTAR Inc. (1228 S, Park str., Madison, WI 53715, USA).

ПримерыExamples

Нижеследующие примеры описывают нуклеотидные последовательности, которые были идентифицированы у N.meningitidis параллельно с предположительно кодируемыми ими продуктами трансляции, а также такие же последовательности N.gonorrhoeae. He все из приведенных нуклеотидных последовательностей являются полными: т.е. они кодируют меньше, чем полноразмерный белок дикого типа.The following examples describe the nucleotide sequences that were identified in N.meningitidis in parallel with the translation products that they supposedly encoded, as well as the same N..gonorrhoeae sequences. He all of the given nucleotide sequences are complete: i.e. they encode less than the full-sized wild-type protein.

Приведенные примеры в целом сформированы таким образом:The above examples are generally formed in this way:

- нуклеотидная последовательность, которая была идентифицирована у N.meningitidis (штамм В);- the nucleotide sequence that has been identified in N.meningitidis (strain B);

- продукт, предсказательно транслируемый с этой нуклеотидной последовательности;- a product predictably translated from this nucleotide sequence;

- данные компьютерного анализа продукта трансляции на основе сравнения имеющихся баз данных;- data from a computer analysis of the translation product based on a comparison of available databases;

- указания на соответствующие генные и белковые последовательности, идентифицированные у N.meningtidis (штамм А) и у N.gonorrhoeae;- indications of the corresponding gene and protein sequences identified in N.meningtidis (strain A) and N..gonorrhoeae;

- описание характеристик белков, которые указывают на то, что они могут обладать пригодной антигенностью;- a description of the characteristics of the proteins, which indicate that they may have suitable antigenicity;

- результаты биохимического анализа (экспрессия, очистка, ТИФА, FACS и т.п.).- results of biochemical analysis (expression, purification, TIFA, FACS, etc.).

Примеры обычно включают подробности, описывающие уровень идентичности между видами и штаммами. Белки, сходные по своей аминокислотной последовательности, сходны и по своим структуре и функциям, т.е. идентичность последовательностей зачастую указывает на единство происхождения в филогенезе. Сравнение аминокислотных последовательностей белков с известной функцией широко используется в качестве способа оценки предполагаемых функций белков с новой последовательностью, а также, как было подтверждено, оказывалось применимым для анализа полных геномов.Examples typically include details describing the level of identity between species and strains. Proteins that are similar in their amino acid sequence are similar in their structure and functions, i.e. sequence identity often indicates unity of origin in phylogenesis. Comparison of the amino acid sequences of proteins with a known function is widely used as a method for evaluating the putative functions of proteins with a new sequence, and it has also been proved to be applicable for the analysis of complete genomes.

Сравнение последовательностей проводили в системе NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) с использованием алгоритмов BLAST, BLAST2, BLASTn, BLASTp, tBLASTn, BLASTx & tBLASTx (также см., например, Altschul et al., 1997, "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucl. Acids Res., 25, 2289-3402). Поиски проводились по следующим программам полипептидных баз данных: неизбыточные последовательности GenBank+EMBL+DDBJ+PDB и GenBank+трансляции CDS+PDB+SwissProt+SPupdate+PIR.Comparison of sequences was performed in the NCBI system (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) using the algorithms BLAST, BLAST2, BLASTn, BLASTp, tBLASTn, BLASTx & tBLASTx (also see, for example, Altschul et al., 1997 , "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucl. Acids Res., 25, 2289-3402). Searches were performed using the following polypeptide database programs: non-redundant sequences GenBank + EMBL + DDBJ + PDB and GenBank + broadcasts CDS + PDB + SwissProt + SPupdate + PIR.

Для сравнения последовательностей менингококка и гонококка использовали алгоритм tBLASTx, http://www.genome.ou.edu/gono_blast.html. Также алгоритм FASTA использовали для сравнения открытых кодирующих рамок ORF (из GCG Wisconsin Package, версия 9.0).To compare the sequences of meningococcus and gonococcus, the tBLASTx algorithm, http://www.genome.ou.edu/gono_blast.html, was used. Also, the FASTA algorithm was used to compare the ORF open coding framework (from the GCG Wisconsin Package, version 9.0).

Пометки точками в составе нуклеотидных последовательностях (например, в положении 495 в последовательности SEQ ID NO 11) определяют нуклеотиды, которые были случайным образом внесены с целью поддержания кодирующей рамки. Таким же образом двойное подчеркивание соответствует удаленным нуклеотидам. Строчные буквы (например, в 496-м положении в SEQ ID NO 11) соответствуют неопределенностям, которые возникают при сопоставлении независимо проведенных реакций секвенирования (некоторые из нуклеотидных последовательностей в нижеследующих примерах являются результатом обобщения двух или большего числа экспериментов).Labeling with dots in the nucleotide sequences (for example, at position 495 in the sequence SEQ ID NO 11) identifies nucleotides that have been randomly inserted to maintain the coding frame. In the same way, double underlining corresponds to deleted nucleotides. Lower case letters (for example, at position 496 in SEQ ID NO 11) correspond to the uncertainties that arise when comparing independently conducted sequencing reactions (some of the nucleotide sequences in the following examples are the result of a generalization of two or more experiments).

Нуклеотидные последовательности были просканированы во всех шести кодирующих рамках с целью предсказания присутствия гидрофобных доменов, для чего использовали алгоритм, основывающийся на статистических подходах Esposti et al., 1990, "Critical evaluation of the hydropathy of membrane proteins", Eur. J. Biochem., 190, 207-219). Эти домены представляют потенциальные трансмембранные участки или гидрофобные сигнальные (лидерные) сегменты.Nucleotide sequences were scanned in all six coding frames to predict the presence of hydrophobic domains, using an algorithm based on statistical approaches Esposti et al., 1990, "Critical evaluation of the hydropathy of membrane proteins", Eur. J. Biochem., 190, 207-219). These domains represent potential transmembrane regions or hydrophobic signal (leader) segments.

Открытые кодирующие рамки были предсказаны исходя из фрагментированных нуклеотидных последовательностей, для чего использовали программу ORFFINDER (NCBI).Open coding frames were predicted based on fragmented nucleotide sequences, for which the ORFFINDER (NCBI) program was used.

Подчеркивание аминокислотных последовательностей указывает на наличие вероятных трансмембранных доменов или сигнальных сегментов в составе кодирующей рамки ORF в соответствии с предсказаниями программы PSORT (http://www. psort.nibb.ac.jp). Функциональные домены также были предсказаны с помощью программы MOTIFS (GCG Wisconsin & PROSITE).The underlining of amino acid sequences indicates the presence of probable transmembrane domains or signal segments in the ORF coding frame in accordance with the predictions of the PSORT program (http: // www. Psort.nibb.ac.jp). Functional domains were also predicted using the MOTIFS program (GCG Wisconsin & PROSITE).

Различные тесты были использованы для оценки in vivo иммуногенности белков, идентифицированных в примерах. Например, белки могут быть экспрессированы рекомбинантным путем и затем использованы для скрининга сыворотки пациента методом иммуноблоттинга. Наличие позитивной реакции между белком и сывороткой пациента указывает на то, что у этого пациента ранее уже формировался иммунный ответ на анализируемый белок, т.е. данный белок является иммуногеном. Данный способ может быть использован для идентификации иммунодоминантных белков.Various tests have been used to evaluate in vivo immunogenicity of the proteins identified in the examples. For example, proteins can be expressed recombinantly and then used for screening patient serum by immunoblotting. The presence of a positive reaction between the protein and serum of the patient indicates that this patient has previously formed an immune response to the analyzed protein, i.e. this protein is an immunogen. This method can be used to identify immunodominant proteins.

Рекомбинантный белок также может быть стандартным образом использован для приготовления антител, например, у мышей. Они могут быть использованы для прямого подтверждения того, что белок локализован на поверхности клеток. Помеченное антитело (например, помеченное флуоресцентной меткой для использования в методе FACS) может быть проинкубировано с интактными бактериями - при этом присутствие метки на поверхности бактериальных клеток подтверждает такую локализацию соответствующего белка.Recombinant protein can also be used in a standard manner to prepare antibodies, for example, in mice. They can be used to directly confirm that the protein is localized on the surface of the cells. A labeled antibody (for example, labeled with a fluorescent label for use in the FACS method) can be incubated with intact bacteria - the presence of the label on the surface of bacterial cells confirms this localization of the corresponding protein.

В частности, следующие методы (от А до S) были использованы для экспрессии, очистки и биохимического анализа белков по настоящему изобретению.In particular, the following methods (A to S) were used for expression, purification and biochemical analysis of the proteins of the present invention.

A) Получение хромосомной ДНКA) Obtaining chromosomal DNA

Менингококков N.meningitidis штамма 2996 выращивали до экспоненциальной стадии роста в 100 мл культуральной среды GC, собирали с помощью центрифугирования и ресуспендировали в 5 мл буфера (20% сахарозы, 50 мМ Трис-HCl, 50 мМ EDTA - рН 8). Через 10 минут инкубации на льду бактерий лизировали добавлением 10 мл лизирующего раствора (50 мМ NaCl, 2% саркозила натрия, 50 мкг/мл протеиназы-К) и полученную суспензию инкубировали при 37°С в течение 2 часов. Проводили двукратную экстракцию фенолом (при уравновешивании в рН 8) и однократную экстракцию смесью хлороформа и изоамилового спирта (24:1). ДНК осаждали добавлением 0,3 М ацетата натрия и 2 объемов этилового спирта и затем собирали центрифугированием. Полученный сгусток промывали один раз 70%-ным этанолом и вновь растворяли в 4 мл буфера (10 мМ Трис-HCl, 1 мМ EDTA, рН 8). Концентрацию полученного препарата ДНК определяли по оптической плотности при 260 нм.Meningococci N.meningitidis strain 2996 was grown to an exponential stage of growth in 100 ml of GC culture medium, collected by centrifugation and resuspended in 5 ml of buffer (20% sucrose, 50 mM Tris-HCl, 50 mM EDTA - pH 8). After 10 minutes of incubation on ice, the bacteria were lysed by adding 10 ml of a lyse solution (50 mM NaCl, 2% sodium sarcosyl, 50 μg / ml proteinase-K) and the resulting suspension was incubated at 37 ° C for 2 hours. Twice extraction with phenol was carried out (when equilibrated in pH 8) and a single extraction with a mixture of chloroform and isoamyl alcohol (24: 1). DNA was precipitated by the addition of 0.3 M sodium acetate and 2 volumes of ethyl alcohol and then collected by centrifugation. The resulting clot was washed once with 70% ethanol and redissolved in 4 ml of buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8). The concentration of the obtained DNA preparation was determined by optical density at 260 nm.

B) Конструирование олигонуклеотидаB) Construction of the oligonucleotide

Синтетические олигонуклеотидные затравки были сконструированы на основе кодирующей последовательности каждой кодирующей рамки ORF с использованием (а) В-последовательности менингококка (если она доступна) или (b) A-последовательности гонококка/менингококка, адаптированной к предпочтению кодонов у менингококка (если это являлось необходимым). Любые предполагаемые сигнальные сегменты отбрасывались, для чего формируемые 5'-концевые амплификационные затравки соответствовали участку, расположенному сразу вслед за предполагаемым лидерным сегментом.Synthetic oligonucleotide primers were constructed based on the coding sequence of each ORF coding frame using (a) the meningococcus B sequence (if available) or (b) the gonococcus / meningococcus A sequence adapted to codon preference for meningococcus (if necessary) . Any putative signal segments were discarded, for which the generated 5'-end amplification seeds corresponded to the area immediately following the putative leader segment.

Для большинства рамок ORF прямые затравки (5') включали два сайта узнавания рестриктазами (BamHI/NdeI, BamHI/NheI или EcoRI/NheI, в зависимости от собственных рестрикционных параметров конкретного гена); обратные (3') затравки включали рестрикционный XhoI-сайт. Эта процедура была предпринята с целью направления клонирования каждого амплификационного продукта (соответствующего каждой кодирующей рамке ORF) в двух различных экспрессионных системах: pGEX-KG (с использованием рестрикционных сайтов либо BamHI/XhoI, либо EcoRI/XhoI) и рЕТ21b+ (с использованием рестрикционных сайтов либо NdeI/XhoI, либо NheI/XhoI).For most ORF frameworks, direct primers (5 ') included two restriction enzyme recognition sites (BamHI / NdeI, BamHI / NheI or EcoRI / NheI, depending on the intrinsic restriction parameters of a particular gene); back (3 ') seeds included the restriction XhoI site. This procedure was undertaken to direct the cloning of each amplification product (corresponding to each ORF coding frame) in two different expression systems: pGEX-KG (using restriction sites either BamHI / XhoI or EcoRI / XhoI) and pET21b + (using restriction sites or NdeI / XhoI, or NheI / XhoI).

Figure 00000002
Figure 00000002

Для рамок ORF 5, 15, 17, 19, 20, 22, 27, 28, 65 и 89 были проведены по две независимые реакции амплификации с целью клонирования каждой из ORF в каждой из двух экспрессионных систем. По две различные 5'-концевые затравки были использованы для каждой ORF, при том, что обратной затравкой была та же 3'-затравка, которая названа выше:For the ORF frames 5, 15, 17, 19, 20, 22, 27, 28, 65, and 89, two independent amplification reactions were performed to clone each of the ORFs in each of the two expression systems. Two different 5'-end seeds were used for each ORF, while the back-seed was the same 3'-seed as mentioned above:

Figure 00000003
Figure 00000003

Кодирующая рамка 76 была клонирована с использованием экспрессирующего вектора pTRC и экспрессирована в виде химеры с присоединенным по N-концу полигистидиновым "хвостом". В этом конкретном случае предполагаемый сигнальный сегмент включался в состав конечного продукта. Рестрикционные сайты NheI/BamHI были внесены с использованием таких затравок:The coding frame 76 was cloned using the pTRC expression vector and expressed as a chimera with an N-terminus attached to a polyhistidine tail. In this particular case, the intended signal segment was included in the final product. NheI / BamHI restriction sites were introduced using the following seeds:

Figure 00000004
Figure 00000004

Равно как включаются последовательности, узнаваемые рестриктазами, в состав затравок включаются и нуклеотиды, которые гибридизуют с последовательностью, которая должна быть амплифицирована. Число гибридизующих нуклеотидов зависело от температуры плавления полной затравки и определялось для каждой затравки с использованием таких формул:As well as sequences recognized by restrictase enzymes are included, nucleotides that hybridize with the sequence to be amplified are also included in the seeds. The number of hybridizing nucleotides depended on the melting temperature of the complete seed and was determined for each seed using the following formulas:

Tm=4·(G+C)+2 (А+Т) (хвостовой сегмент исключен),T m = 4 · (G + C) +2 (A + T) (tail segment excluded),

Тm=64,9+0,41·(% GC)-600/N (полная затравка).T m = 64.9 + 0.41 · (% GC) -600 / N (full seed).

Средняя температура плавления выбранных олигонуклеотидов составляла 65-70°С для полных олигонуклеотидов и 50-55°С для отдельных участков гибридизации.The average melting temperature of the selected oligonucleotides was 65-70 ° C for complete oligonucleotides and 50-55 ° C for individual hybridization sites.

В таблице 1 показаны прямые и обратные затравки, использовавшиеся для каждой реакции амплификации. В некоторых случаях необходимо отметить, что последовательность конкретной затравки не соответствует полностью последовательности кодирующей рамки. Когда проводили исходные реакции амплификации, полные 5'- и (или) 3'-последовательности не были известны для некоторых менингококковых ORF, хотя соответствующие последовательности были идентифицированы у гонококка. Для амплификации последовательности гонококков могли, следовательно, быть использованы в качестве основы для конструирования затравок, проводя в последовательности изменения, исходя из параметров предпочтения кодонов. В частности, были проведены такие изменения кодонов: АТА→АТТ; TCG→ТСТ; CAG→САА; AAG→ААА; GAG→GAA; CGA→CGC; CGG→CGC; GGG→GGC. Такие изменения отражены в табл. 1 путем выделения нуклеотидов курсивом. Должно быть понятно, что как только полная последовательность идентифицирована, данный описанный подход становится далее не нужным.Table 1 shows the forward and backward seeds used for each amplification reaction. In some cases, it should be noted that the sequence of a specific seed does not completely match the sequence of the coding frame. When the initial amplification reactions were carried out, the full 5 ′ and / or 3 ′ sequences were not known for some meningococcal ORFs, although the corresponding sequences were identified in gonococcus. For amplification of the sequence of gonococci could, therefore, be used as the basis for the design of seeds, carrying out changes in the sequence, based on the preferences of the codons. In particular, such codon changes were carried out: ATA → ATT; TCG → TST; CAG → CAA; AAG → AAA; GAG → GAA; CGA → CGC; CGG → CGC; GGG → GGC. Such changes are reflected in table. 1 by highlighting nucleotides in italics. It should be understood that once a complete sequence has been identified, this described approach becomes further unnecessary.

Олигонуклеотиды были синтезированы с использованием синтезатора ДНК/РНК модели 394 фирмы Perkin-Elmer, элюированы из колонок в 2 мл NH4OH и освобождены от защиты путем 5-часовой инкубации при 56°С. Эти олигонуклеотиды осаждали добавлением 0,3 М ацетата натрия и 2 объемов этанола. Образцы затем центрифугировали и сгустки ресуспендировали либо в 100 мкл, либо в 1 мл воды. Определяли оптическую плотность OD260 с использованием спектрофотометра Laiabda-Bio (Perkin-Elmer), оценивая тем самым концентрацию, которую затем доводили до 2-10 пкмоль/мкл.Oligonucleotides were synthesized using a Perkin-Elmer Model 394 DNA / RNA synthesizer, eluted from 2 ml NH 4 OH columns, and released from protection by 5-hour incubation at 56 ° C. These oligonucleotides were precipitated by the addition of 0.3 M sodium acetate and 2 volumes of ethanol. Samples were then centrifuged and clots resuspended in either 100 μl or 1 ml of water. The optical density OD 260 was determined using a Laiabda-Bio spectrophotometer (Perkin-Elmer), thereby evaluating the concentration, which was then adjusted to 2-10 pmol / μl.

С) АмплификацияC) Amplification

Стандартный протокол ПЦР был следующим: 50-200 нг геномной ДНК использовали в качестве матрицы в присутствии 20-40 мкМ каждого олигонуклеотида, 400-800 мкМ раствора смеси дезоксирибонуклеотидов (dNTP), 1 × ПЦР-буфера (включая 1,5 мМ MgCl2), 2,5 ед. ДНК-полимеразы TaqI (с использованием амплификатора AmpliTaQ Perkin-Elmer, Gibco Platinum; ДНК-полимеразы Pwo или Taq-полимеразы Tahara Shuzo).The standard PCR protocol was as follows: 50-200 ng of genomic DNA was used as a template in the presence of 20-40 μM of each oligonucleotide, 400-800 μM solution of a mixture of deoxyribonucleotides (dNTP), 1 × PCR buffer (including 1.5 mm MgCl 2 ) , 2.5 units TaqI DNA polymerase (using an AmpliTaQ Perkin-Elmer amplifier, Gibco Platinum; Pwo DNA polymerase or Tahara Shuzo Taq polymerase).

В некоторых случаях параметры ПЦР оптимизировали добавлением 10 мкл ДМСО или 50 мкл 2 М бетаина.In some cases, PCR parameters were optimized by adding 10 μl DMSO or 50 μl 2 M betaine.

После "горячего старта" (добавление полимеразы в смесь, преинкубируемую в течение 3 минут при температуре 95°С) каждый образец подвергался 2-этапной амплификации: первые 5 циклов проводили с использованием температуры гибридизации, определенной для олигонуклеотидов с исключенным из расчета "хвостом с рестрикционными сайтами", с последующими 30 циклами, проводившимися при температуре гибридизации, определенной для полноразмерных олигонуклеотидов. Все циклы завершали конечным 10-минутным этапом достройки цепи при 72°С.After a hot start (adding polymerase to a mixture incubated for 3 minutes at 95 ° C), each sample underwent 2-stage amplification: the first 5 cycles were performed using the hybridization temperature determined for oligonucleotides with a restriction tail excluded from the calculation sites, followed by 30 cycles carried out at a hybridization temperature determined for full-sized oligonucleotides. All cycles were completed with the final 10-minute stage of chain completion at 72 ° C.

Стандартные циклы были следующими:Standard cycles were as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

Продолжительность этапа достройки варьировалась в зависимости от длины кодирующей рамки ORF, амплификация которой осуществляется.The duration of the completion phase varied depending on the length of the ORF coding frame, the amplification of which is carried out.

Реакции амплификации проводили с использованием ген-амплификатора моделей 9600 либо 2400 (Perkin-Elmer). Для проверки результатов десятую часть амплификационного объема загружали в 1-1,5%-ный агарозный гель и размер каждого из продуктов амплификации сравнивали с молекулярной массой ДНК-маркера.Amplification reactions were carried out using the gene-amplifier models 9600 or 2400 (Perkin-Elmer). To verify the results, a tenth of the amplification volume was loaded into a 1-1.5% agarose gel and the size of each of the amplification products was compared with the molecular weight of the DNA marker.

Амплифицированную ДНК либо загружали напрямую в 1%-ный гель, либо сначала осаждали этиловым спиртом и ресуспендировали в подходящем объеме, который должен быть загружен в 1%-ный гель. Фрагмент ДНК, соответствующий правильному размеру бэнда, затем элюировали и очищали из геля с использованием набора реактивов Qiagen Gel Extraction Kit в соответствии с инструкциями производителя. Конечный объем фрагмента ДНК составлял 30 мкл или 50 мкл в воде или 10 мМ Трис, рН 8,5.The amplified DNA was either loaded directly into a 1% gel, or first precipitated with ethanol and resuspended in a suitable volume, which should be loaded into a 1% gel. The DNA fragment corresponding to the correct band size was then eluted and gel purified using the Qiagen Gel Extraction Kit in accordance with the manufacturer's instructions. The final volume of the DNA fragment was 30 μl or 50 μl in water or 10 mm Tris, pH 8.5.

D) Расщепление ПЦР-фрагментовD) Cleavage of PCR fragments

Очищенную ДНК, соответствующую амплифицированному фрагменту, разделяли на две аликвоты и подвергали двойному расщеплению рестриктазами:The purified DNA corresponding to the amplified fragment was divided into two aliquots and subjected to double digestion with restriction enzymes:

- NdeI/XhoI или NheI/XhoI для клонирования в состав рЕТ21b+ и дальнейшей экспрессии белка в виде С-концевой части химеры, включающей полигистидиновый "хвост";- NdeI / XhoI or NheI / XhoI for cloning into pET21b + and further expression of the protein in the form of the C-terminal part of the chimera, including polyhistidine tail;

- BamHI/XhoI или EcoRI/XhoI для клонирования в состав pGEX-KG и дальнейшей экспрессии белка в виде N-концевой части химеры GST;- BamHI / XhoI or EcoRI / XhoI for cloning into pGEX-KG and further expression of the protein as the N-terminal portion of the GST chimera;

- в варианте с кодирующей рамкой ORF76 NheI/BamHI для клонирования в состав вектора pTRC-HisA и дальнейшей экспрессии белка в виде N-концевой части химеры, включающей полигистидиновый "хвост";- in the variant with the coding frame ORF76 NheI / BamHI for cloning into the vector pTRC-HisA and further expression of the protein in the form of the N-terminal part of the chimera, including polyhistidine tail;

- EcoRI/PstI, EcoRI/SalI, SalI/PstI для клонирования в состав pGex-His и дальнейшей экспрессии белка в виде N-концевой части химеры, включающей полигистидиновый "хвост".- EcoRI / PstI, EcoRI / SalI, SalI / PstI for cloning into pGex-His and further expression of the protein in the form of the N-terminal part of the chimera, including polyhistidine tail.

Каждый очищенный ДНК-фрагмент инкубировали (при 37°С в течение 3 часов или в течение ночи) с 20 ед. каждой из рестриктаз (производства New England Biolabs) при конечном объеме либо 30 мкл, либо 40 мкл в присутствии подходящего буфера. Расщепленный продукт затем очищали с использованием набора реактивов QIAquick PCR purification kit в соответствии с инструкциями производителя и элюировали в конечный объем 30 мкл или 50 мкл либо в воде, либо в 10 мМ Трис-НСl (рН 8,5). Окончательная концентрация ДНК была определена с помощью электрофореза в 1%-ном агарозном геле в присутствии титрированного маркера молекулярной массы.Each purified DNA fragment was incubated (at 37 ° C for 3 hours or overnight) with 20 units. each of the restriction enzymes (manufactured by New England Biolabs) at a final volume of either 30 μl or 40 μl in the presence of a suitable buffer. The digested product was then purified using the QIAquick PCR purification kit in accordance with the manufacturer's instructions and eluted into a final volume of 30 μl or 50 μl either in water or in 10 mM Tris-Hcl (pH 8.5). The final DNA concentration was determined by electrophoresis on a 1% agarose gel in the presence of a titrated molecular weight marker.

Е) Обработка клонирующих векторов (рЕТ22В, pGEX-KG, pTRC-HisA, pGex-His)E) Processing of cloning vectors (pET22B, pGEX-KG, pTRC-HisA, pGex-His)

Двойной рестрикции подвергали 10 мкг плазмиды, используя по 50 ед. каждой рестриктазы в 200 мкл реакционного объема в присутствии подходящего буфера в течение ночи при инкубации при 37°С. После полной загрузки обработанного объема в 1%-ный агарозный гель бэнд, соответствующий расщепленному рестриктазами вектору, очищали из геля с использованием набора реактивов QIAquick Gel Extraction kit (Qiagen) и ДНК элюировали в 50 мкл в 10 мМ Трис-НСl (рН 8,5). Концентрацию ДНК оценивали путем измерения ОD260 каждого образца и доводили ее до 50 мкг/мл. По 1 мкл каждой плазмиды использовали в каждой процедуре клонирования.Double restriction was subjected to 10 μg of the plasmid, using 50 units. each restriction enzyme in 200 μl of reaction volume in the presence of a suitable buffer overnight during incubation at 37 ° C. After the treated volume was fully loaded into a 1% agarose gel, the band corresponding to the restriction enzyme digested vector was gel purified using the QIAquick Gel Extraction kit (Qiagen) and the DNA was eluted in 50 μl in 10 mM Tris-Hcl (pH 8.5 ) DNA concentration was evaluated by measuring the OD 260 of each sample and adjusted to 50 μg / ml. 1 μl of each plasmid was used in each cloning procedure.

Вектор pGEX-His является модифицированным вектором pGEX-2T, несущим участок, который кодирует шесть остатков гистидина, расположенный выше тромбинового сайта расщепления, и включающий множественные сайты клонирования из состава вектора pTRC99 (Pharmacia).The pGEX-His vector is a modified pGEX-2T vector carrying a region that encodes six histidine residues located above the thrombin cleavage site and including multiple cloning sites from the pTRC99 vector (Pharmacia).

F) КлонированиеF) Cloning

Фрагменты, соответствующие каждой кодирующей рамке, предварительно обработанные рестриктазами и очищенные, были лигированы и в состав рЕТ22b, и в состав pGEX-KG. При конечном объеме 20 мкл молярное отношение 3:1 фрагмента и вектора лигировали с использованием 0,5 мкл NEB ДНК-лигазы фага Т4 (400 ед./мкл) в присутствии буфера, предлагаемого производителем. Реакционную смесь инкубировали при комнатной температуре в течение 3 часов. В некоторых экспериментах лигирование осуществляли с использованием набора реактивов Rapid Ligation kit (Boehringer) в соответствии с инструкциями производителя.Fragments corresponding to each coding frame, pretreated with restriction enzymes and purified, were ligated into both pET22b and pGEX-KG. At a final volume of 20 μl, the molar ratio of 3: 1 of the fragment and vector was ligated using 0.5 μl of NEB T4 phage DNA ligase (400 units / μl) in the presence of a buffer proposed by the manufacturer. The reaction mixture was incubated at room temperature for 3 hours. In some experiments, ligation was performed using the Rapid Ligation kit (Boehringer) in accordance with the manufacturer's instructions.

С целью внесения рекомбинантной плазмиды в подходящий штамм, 100 мкл компетентных клеток E.coli (штамм DH5) инкубировали с лигазной реакцией в течение 40 минут на льду, затем при 37°С в течение 3 минут, затем, после добавления 800 мкл бульона LB, снова инкубировали при 37°С в течение 20 минут. Клетки затем центрифугировали при максимальной скорости вращения эппендорфовской микроцентрифуги и ресуспендировали приблизительно в 200 мкл надосадочной фракции. Полученную суспензию затем высевали на среду LB, содержащую ампициллин (100 мг/мл).In order to introduce a recombinant plasmid into a suitable strain, 100 μl of competent E. coli cells (strain DH5) were incubated with ligase reaction for 40 minutes on ice, then at 37 ° C for 3 minutes, then, after adding 800 μl of LB broth, again incubated at 37 ° C for 20 minutes. The cells were then centrifuged at maximum rotation speed of the Eppendorf microcentrifuge and resuspended in approximately 200 μl of the supernatant fraction. The resulting suspension was then plated on LB medium containing ampicillin (100 mg / ml).

Скрининг рекомбинантных колоний осуществляли путем выращивания пяти случайным образом отобранных колоний в течение ночи при 37°С либо в 2 мл (клоны pGEX или рТС), либо 5 мл (клоны рЕТ) бульона LB+100 мкг/мл ампициллина. Клетки затем пеллетировали и ДНК экстрагировали с использованием набора реактивов QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen) в соответствии с инструкциями производителя до конечного объема 30 мкл. По 5 мкл каждого отдельного минипрепарата (приблизительно 1 г) обрабатывали рестриктазами либо NdeI/XhoI, либо BamHI/XhoI и полный обработанный объем загружали в 1-1,5%-ный агарозный гель (в зависимости от ожидаемого размера вставки) наряду с маркером молекулярной массы (1Kb DNA Ladder, Gibco). Скрининг позитивных клонов был осуществлен по параметрам правильного размера искомой вставки.Recombinant colonies were screened by growing five randomly selected colonies overnight at 37 ° C in either 2 ml (pGEX or pTC clones) or 5 ml (pET clones) of LB broth + 100 μg / ml ampicillin. Cells were then pelletized and DNA was extracted using the QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen) according to the manufacturer's instructions to a final volume of 30 μl. 5 μl of each individual minidrug (approximately 1 g) was treated with restriction enzymes of either NdeI / XhoI or BamHI / XhoI and the entire treated volume was loaded into a 1-1.5% agarose gel (depending on the expected insert size) along with a molecular marker masses (1Kb DNA Ladder, Gibco). Positive clones were screened for the correct size of the desired insert.

Для клонирования кодирующих рамок ORF 110, 111, 113, 115, 119, 122, 125 и 130 дважды обработанные рестриктазами ПЦР-продукт лигировали в состав дважды обработанного рестриктазами вектора с использованием клонирующих EcoRI/PstI-сайтов, в случае с рамками ORF 115 и 127 - EcoRI/SalI-сайтов, а в случае с рамкой 122 - SalI/PstI-сайтов. После клонирования рекомбинантные плазмиды были внесены в клетки E.coli штамма W3110. Отдельные клоны культивировали в течение ночи при 37°С в L-бульоне с добавлением 50 мкл/мл ампициллина.To clone the ORF coding frames 110, 111, 113, 115, 119, 122, 125, and 130, the restriction enzyme-treated PCR product was ligated into a restriction-digested vector using EcoRI / PstI cloning sites, in the case of ORF frames 115 and 127 - EcoRI / SalI sites, and in the case of frame 122, SalI / PstI sites. After cloning, recombinant plasmids were introduced into E. coli cells of strain W3110. Individual clones were cultured overnight at 37 ° C in L-broth with the addition of 50 μl / ml ampicillin.

G) ЭкспрессияG) Expression

Каждую кодирующую рамку ORF, клонированную в состав экспрессирующего вектора, использовали для трансформации штамма, пригодного для экспрессии рекомбинантного белкового продукта. По 1 мкл каждой конструкции использовали для трансформации 30 мкл E.coli штамма BL21 (вектор pGEX), E.coli штамма ТОР10 (вектор pTRC) или E.coli штамма BL21-DE3 (вектор рЕТ) в соответствии с описанным выше. В случае с вектором pGEX-His тот же штамм кишечной палочки E.coli (W3110) использовали для исходного клонирования и экспрессии. Отдельные рекомбинантные колонии высевали в 2 мл культурального бульона LB с ампициллином (100 мкг/мл), инкубировали в течение ночи при 37°С, затем разводили в соотношении 1:30 в 20 мл LB с ампициллином (100 мкг/мл) в 100-мл колбах, проверяя при этом оптическую плотность OD600, которая должна составлять 0,1-0,15. Эти колбы инкубировали при 30°С в ротационном шейкере с водяной баней до тех пор, когда параметр оптической плотности укажет на выход культуры на экспоненциальную стадию роста, пригодную для индукции экспрессии (0,4-0,8 OD для векторов рЕТ и pTRC; 0,8-1 OD для векторов pGEX и pGEX-His). Для векторов рЕТ, pTRC и pGEX-His экспрессию белка индуцировали добавлением 1 мМ IPTG, в то время как в случае с вектором pGEX конечная концентрация IPTG составляла 0,2 мМ. Через 3 часа инкубации при 30°С конечную концентрацию образца проверяли по величине OD. С целью контроля экспрессии по 1 мл каждого образца удаляли, центрифугировали в микроцентрифуге, полученный сгусток ресуспендировали в фосфатно-солевом буфере (ФСБ) и анализировали методом SDS-электрофореза в 12%-ном ПААГ с окрашиванием кумасси голубым. Полный объем образца центрифугировали при 6000 g и полученный сгусток ресуспендировали в ФСБ для дальнейшего использования.Each ORF coding frame cloned into an expression vector was used to transform a strain suitable for expression of a recombinant protein product. 1 μl of each construct was used to transform 30 μl of E. coli strain BL21 (vector pGEX), E. coli strain TOP10 (vector pTRC) or E. coli strain BL21-DE3 (vector pET) as described above. In the case of the pGEX-His vector, the same E. coli E. coli strain (W3110) was used for the initial cloning and expression. Separate recombinant colonies were seeded in 2 ml of LB culture broth with ampicillin (100 μg / ml), incubated overnight at 37 ° C, then diluted 1:30 in 20 ml of LB with ampicillin (100 μg / ml) in 100- ml flasks, while checking the optical density of OD 600 , which should be 0.1-0.15. These flasks were incubated at 30 ° C in a rotary shaker with a water bath until the optical density parameter indicated the culture's exit to an exponential growth stage suitable for expression induction (0.4-0.8 OD for pET and pTRC vectors; 0 , 8-1 OD for pGEX and pGEX-His vectors). For the pET, pTRC and pGEX-His vectors, protein expression was induced by the addition of 1 mM IPTG, while in the case of the pGEX vector, the final concentration of IPTG was 0.2 mM. After 3 hours of incubation at 30 ° C, the final concentration of the sample was checked by OD. In order to control expression, 1 ml of each sample was removed, centrifuged in a microcentrifuge, the resulting clot was resuspended in phosphate-buffered saline (PBS) and analyzed by SDS-electrophoresis in 12% PAG with Coomassie blue staining. The full volume of the sample was centrifuged at 6000 g and the resulting clot was resuspended in PBS for further use.

Н) Крупномасштабная очистка химерных GST-белковH) Large-scale purification of chimeric GST proteins

Отдельную колонию культивировали в течение ночи при 37°С в среде LB с ампициллином на агаровой пластине. Бактерии высевали в 20 мл LD с ампициллином в жидкой культуре в шейкере, содержащем водяную баню, и культивировали в течение ночи. Бактерий разводили 1:30 в объем 600 мл (свежая культуральная среда) и оставляли расти при оптимальной температуре (20-37°С) до достижения оптической плотности OD550 0,8-1. Экспрессию белка индуцировали добавлением 0,2 мМ IPTG с последующей 3-часовой инкубацией. Культуру центрифугировали при 8000 об/мин при 4°С. Надосадочную фракцию удаляли и сгусток бактериальных клеток ресуспендировали в 7,5 мл холодного фосфатно-солевого буфера. Клетки разрушали ультразвуком на льду в течение 30 секунд при мощности 40 Вт с использованием аппарата В-15 (Branson), дважды замораживали и растаивали и снова центрифугировали. Надосадочную фракцию собирали и перемешивали в 150 мкл глутатион-сефарозной-4В смолы (Pharmacia) (предварительно промытой в ФСБ) и инкубировали при комнатной температуре в течение 30 минут. Образец центрифугировали при 700 g в течение 5 минут при 4°С. Смолу промывали 2 раза в 10 мл холодного ФСБ в течение 10 минут, ресуспендировали в 1 мл холодного ФСБ и загружали на свободную колонку. Смолу промывали дважды в 2 мл холодного ФСБ до тех пор, как проточный материал достигал оптической плотности OD280 0,02-0,06. Химерный GST-белок элюировали добавлением 700 мкл холодного глутатион-элюционного буфера (10 мМ восстановленного глутатиона, 50 мМ Трис-НСl) и фракции собирали до достижения OD280 величины 0,1. По 21 мкл каждой фракции загружали в 12%-ный SDS-гель с использованием либо молекулярных стандартов для SDS-ПААГ от Biorad (M1) (200, 116,25, 97,4, 66,2, 45, 31, 21,5, 14,4, 6,5 кД), либо набора стандартов от Amersham (M2) (220, 66, 46, 30, 21,5, 14,3 кД). При том, что молекулярная масса GST составляет 26 кД, это значение следует прибавлять к значению молекулярной массы, определяемой для каждого химерного GST-включающего белка.A single colony was cultured overnight at 37 ° C in LB medium with ampicillin on an agar plate. Bacteria were plated in 20 ml of LD with ampicillin in a liquid culture in a shaker containing a water bath, and cultured overnight. Bacteria were diluted 1:30 into a volume of 600 ml (fresh culture medium) and allowed to grow at the optimum temperature (20-37 ° C) until an optical density of OD 550 0.8-1 was reached. Protein expression was induced by the addition of 0.2 mM IPTG followed by 3-hour incubation. The culture was centrifuged at 8000 rpm at 4 ° C. The supernatant was removed and the clot of bacterial cells resuspended in 7.5 ml of cold phosphate-saline buffer. Cells were sonicated on ice for 30 seconds at 40 W using a B-15 apparatus (Branson), frozen and melted twice and centrifuged again. The supernatant was collected and mixed in 150 μl of glutathione-sepharose-4B resin (Pharmacia) (previously washed in PBS) and incubated at room temperature for 30 minutes. The sample was centrifuged at 700 g for 5 minutes at 4 ° C. The resin was washed 2 times in 10 ml of cold FSB for 10 minutes, resuspended in 1 ml of cold FSB and loaded onto a free column. The resin was washed twice in 2 ml of cold FSB until the flow material reached an optical density of OD 280 0.02-0.06. The chimeric GST protein was eluted by adding 700 μl of cold glutathione elution buffer (10 mM reduced glutathione, 50 mM Tris-Hcl) and fractions were collected until OD 280 reached 0.1. 21 μl of each fraction was loaded into a 12% SDS gel using either molecular standards for SDS-PAGE from Biorad (M1) (200, 116.25, 97.4, 66.2, 45, 31, 21.5 , 14.4, 6.5 kD), or a set of standards from Amersham (M2) (220, 66, 46, 30, 21.5, 14.3 kD). While the molecular weight of the GST is 26 kD, this value should be added to the molecular weight determined for each chimeric GST-including protein.

I) Анализ растворимости His-химер (кодирующие рамки 111-129)I) Solubility analysis of His-chimeras (coding frames 111-129)

Для анализа растворимости His-химерных продуктов экспрессии сгустки 3-мл культур ресуспендировали в буфере Ml (500 мкл ФСБ - рН 7,2). Добавляли 25 мкл лизоцима и бактерии инкубировали в течение 15 минут при 4°С. Полученные сгустки облучали ультразвуком в течение 30 секунд при мощности 40 Вт с использованием ультразвуковой установки Branson В-15, дважды замораживали и растаивали и затем вновь разделяли на сгусток и надосадочную фракцию с помощью центрифугирования. Надосадочную фракцию отбирали и оставшийся сгусток ресуспендировали в буфере М2 (8 М мочевины, 0,5 М NaCl, 20 мМ имидазола и 0,1 М NаН2РO4) и инкубировали в течение 3-4 часов при 4°С. После центрифугирования надосадочную фракцию отбирали и сгусток ресуспендировали в буфере М3 (6 М гуанидин-HCl, 0,5 М NaCl, 20 мМ имидазола и 0,1 М NaH2PO4) в течение ночи при 4°С. Надосадочные фракции на каждом из этих этапов анализировали методом электрофореза в SDS-ПААГ.To analyze the solubility of His-chimeric expression products, clots of 3 ml cultures were resuspended in Ml buffer (500 μl PBS - pH 7.2). 25 μl of lysozyme was added and bacteria were incubated for 15 minutes at 4 ° C. The resulting clots were irradiated with ultrasound for 30 seconds at a power of 40 W using a Branson B-15 ultrasonic apparatus, frozen and melted twice, and then again separated into a clot and supernatant by centrifugation. The supernatant was collected and the remaining clot was resuspended in M2 buffer (8 M urea, 0.5 M NaCl, 20 mm imidazole and 0.1 M NaH 2 PO 4 ) and incubated for 3-4 hours at 4 ° C. After centrifugation, the supernatant was collected and the clot was resuspended in M3 buffer (6 M guanidine-HCl, 0.5 M NaCl, 20 mM imidazole and 0.1 M NaH 2 PO 4 ) overnight at 4 ° C. The supernatant fractions at each of these steps were analyzed by electrophoresis in SDS-PAGE.

Белки, экспрессируемые рамками ORF 113, 119 и 120, как было установлено, растворимы в фосфатно-солевом буфере, в то время как продукты рамок ORF 111, 122, 126 и 129 требуют для растворения мочевину, а продукты рамок ORF 125 и 127-гуанидинхлорида.Proteins expressed by frames ORF 113, 119 and 120 have been found to be soluble in phosphate buffered saline, while products from frames ORF 111, 122, 126 and 129 require urea to dissolve, and products from frames ORF 125 and 127-guanidinochloride .

J) Крупномасштабная очистка His-химерJ) Large-scale purification of His-chimeras

Отдельную колонию культивировали на протяжении ночи при 37°С в среде LB с ампициллином на агаровой пластине. Бактерии высевали в жидкую культуру по 20 мл в среде LB с ампициллином и инкубировали в течение ночи в шейкере с водяной баней. Бактерии разводили 1:30 в 600 мл свежей среды и оставляли расти при оптимальной температуре (20-37°С) до плотности QD550 0,6-0,8. Экспрессию белка индуцировали добавлением 1 мМ IPTG и культуру далее инкубировали в течение трех часов. Затем культуру центрифугировали при 8000 об/мин при 4°С, удаляли надосадочный слой и бактериальный сгусток ресуспендировали в 7,5 мл либо (1) холодного буфера А (300 мМ NaCl, 50 мМ фосфатного буфера, 10 мМ имидазола - рН 8) для растворимых белков, либо (2) буфера В (8 М мочевины, 10 мМ Трис-HCl, 100 мМ фосфатного буфера - рН 8,8) для нерастворимых белков.A single colony was cultured overnight at 37 ° C in LB medium with ampicillin on an agar plate. Bacteria were sown in liquid culture of 20 ml in LB medium with ampicillin and incubated overnight in a shaker with a water bath. Bacteria were diluted 1:30 in 600 ml of fresh medium and allowed to grow at the optimum temperature (20-37 ° C) to a density of QD 550 of 0.6-0.8. Protein expression was induced by the addition of 1 mM IPTG and the culture was further incubated for three hours. The culture was then centrifuged at 8000 rpm at 4 ° C, the supernatant was removed and the bacterial clot was resuspended in 7.5 ml of either (1) cold buffer A (300 mm NaCl, 50 mm phosphate buffer, 10 mm imidazole - pH 8) for soluble proteins, or (2) buffer B (8 M urea, 10 mm Tris-HCl, 100 mm phosphate buffer - pH 8.8) for insoluble proteins.

Клетки разрушали ультразвуком на льду в течение 30 секунд при мощности 40 Вт с использованием ультразвуковой установки Branson В-15, дважды замораживали, растаивали и вновь центрифугировали.Cells were destroyed by ultrasound on ice for 30 seconds at a power of 40 W using a Branson B-15 ultrasonic apparatus, frozen twice, melted and centrifuged again.

В случае с нерастворимыми белками надосадочный слой хранили при -20°С, в то время как сгустки ресуспендировали в 2 мл буфера С (6 М гуанидингидрохлорида, 100 мМ фосфатного буфера, 10 мМ Трис-НСl - рН 7,5) и обрабатывали в гомогенизаторе в течение 10 циклов. Полученный продукт центрифугировали при 13000 об/мин в течение 40 минут.In the case of insoluble proteins, the supernatant was stored at -20 ° C, while the clots were resuspended in 2 ml of buffer C (6 M guanidine hydrochloride, 100 mM phosphate buffer, 10 mM Tris-Hcl pH 7.5) and processed in a homogenizer for 10 cycles. The resulting product was centrifuged at 13,000 rpm for 40 minutes.

Надосадочные фракции отбирали и смешивали с 150 мкл никель-содержащей (Ni2+) смолы (Pharmacia) (предварительно промытой буфером А или буфером В) и инкубировали при комнатной температуре при тщательном перемешивании в течение 30 минут. Образец центрифугировали при 700 g в течение 5 минут при 4°С. Смолу дважды промывали в 10 мл буфера А или В в течение 10 минут, ресуспендировали в 1 мл буфера А или В и загружали на свободную колонку. Смолу промывали либо (1) в 2 мл холодного буфера А при 4°С, либо (2) при комнатной температуре в 2 мл буфера В до тех пор, пока протекающий материал не достигнет оптической плотности OD280 0,02-0,06.The supernatant fractions were collected and mixed with 150 μl of Nickel-containing (Ni 2+ ) resin (Pharmacia) (pre-washed with buffer A or buffer B) and incubated at room temperature with thorough stirring for 30 minutes. The sample was centrifuged at 700 g for 5 minutes at 4 ° C. The resin was washed twice in 10 ml of buffer A or B for 10 minutes, resuspended in 1 ml of buffer A or B and loaded onto a free column. The resin was washed either (1) in 2 ml of cold buffer A at 4 ° C, or (2) at room temperature in 2 ml of buffer B until the flowing material reaches an optical density of OD 280 0.02-0.06.

Смолу промывали либо в (1) 2 мл холодного буфера с 20 мМ имидазола (300 мМ NaCl, 50 мМ фосфатного буфера, 20 мМ имидазола - рН 8), либо в (2) буфере D (8 М мочевины, 10 мМ Трис-HCl, 100 мМ фосфатного буфера - рН 6,3) до тех пор, пока протекающий материал не достигнет оптической плотности OD280 0,02-0,06. Химерный His-белок элюировали добавлением 700 мкл либо (1) холодного элюционного буфера А (300 мМ NaCl, 50 мМ фосфатного буфера, 250 мМ имидазола - рН 8), либо (2) элюционного буфера В (8 М мочевины, 10 мМ Трис-HCl, 100 мМ фосфатного буфера - рН 4,5) и полученные фракции отбирали до плотности OD280=0,1. По 21 мкл каждой фракции загружали в 12%-ный SDS-гель.The resin was washed either in (1) 2 ml cold buffer with 20 mM imidazole (300 mM NaCl, 50 mM phosphate buffer, 20 mM imidazole pH 8), or in (2) D buffer (8 M urea, 10 mM Tris-HCl , 100 mM phosphate buffer - pH 6.3) until the flowing material reaches an optical density of OD 280 0.02-0.06. The chimeric His protein was eluted by adding 700 μl of either (1) cold elution buffer A (300 mM NaCl, 50 mM phosphate buffer, 250 mM imidazole — pH 8), or (2) elution buffer B (8 M urea, 10 mM Tris- HCl, 100 mM phosphate buffer, pH 4.5) and the resulting fractions were taken to a density of OD 280 = 0.1. 21 μl of each fraction was loaded into a 12% SDS gel.

К) Ренатурация His-химерных белковK) Renaturation of His-chimeric proteins

К денатурированными белкам добавляли 10% глицерина. Белки затем разбавляли до концентрации 20 мкг/мл с использованием диализного буфера I (10% глицерина, 0,5 М аргинина, 50 мМ фосфатного буфера, 5 мМ восстановленного глутатиона, 0,5 мМ окисленного глутатиона, 2 М мочевины - рН 8,8) и диализовали против того же самого буфера при 4°С в течение 12-14 часов. Далее этот белок диализовали против диализного буфера II (10% глицерина, 0,5 М аргинина, 50 мМ фосфатного буфера, 5 мМ восстановленного глутатиона, 0,5 мМ окисленного глутатиона - рН 8,8) в течение 12-14 часов при 4°С. Концентрацию белка определяли с использованием следующей формулой:10% glycerol was added to the denatured proteins. The proteins were then diluted to a concentration of 20 μg / ml using dialysis buffer I (10% glycerol, 0.5 M arginine, 50 mM phosphate buffer, 5 mM reduced glutathione, 0.5 mM oxidized glutathione, 2 M urea - pH 8.8 ) and dialyzed against the same buffer at 4 ° C for 12-14 hours. Then this protein was dialyzed against dialysis buffer II (10% glycerol, 0.5 M arginine, 50 mM phosphate buffer, 5 mM reduced glutathione, 0.5 mM oxidized glutathione - pH 8.8) for 12-14 hours at 4 ° FROM. Protein concentration was determined using the following formula:

Белок (мг/мл)=(1,55×OD280)-(0,76×OD260).Protein (mg / ml) = (1.55 × OD 280 ) - (0.76 × OD 260 ).

L) Крупномасштабная очистка His-химеры (кодирующие рамки ORF 111-129)L) Large-scale purification of His chimera (coding frame ORF 111-129)

По 500 мл бактериальных культур инкубировали и химерные белки получали растворимыми в буферах M1, M2 или М3, для чего использовали описанные выше протоколы. Неочищенный экстракт бактерий загружали на суперскоростную колонку Ni-NTA (Quiagen), уравновешенную буфером M1, M2 или М3, в зависимости от того, в каком из этих буферов растворяется химерный белок. Несвязанный материал элюировали промывкой колонки тем же самым буфером. Конкретный белок элюировали с использованием соответствующего буфера, содержащего 500 мМ имидазола, и диализовали против соответствующего буфера, в котором отсутствовал имидазол. После каждого протока колонки восстанавливали промывкой по крайней мере двумя объемами колонки 0,5 М едкого натра и повторным уравновешиванием перед следующим использованием.500 ml of bacterial cultures were incubated and chimeric proteins were obtained soluble in M1, M2 or M3 buffers, for which the protocols described above were used. The crude bacterial extract was loaded onto a super-fast Ni-NTA (Quiagen) column, equilibrated with M1, M2 or M3 buffer, depending on which of these buffers the chimeric protein was dissolved. Unbound material was eluted by washing the column with the same buffer. The particular protein was eluted using an appropriate buffer containing 500 mM imidazole and dialyzed against the corresponding buffer in which imidazole was absent. After each duct, columns were restored by washing with at least two column volumes of 0.5 M sodium hydroxide and re-equilibrating before next use.

М) Иммунизация мышейM) Immunization of mice

Для иммунизации мышей путем внутрибрюшинных инъекций использовали по 20 мкг каждого из очищенных белков. В случаях кодирующих рамок ORF 2, 4, 15, 22, 27, 28, 37, 76, 89 и 97, при иммунизации мышей линии BALB/c на 1-й, 21-й и 42-й дни в качестве адъюванта использовали гидрооксид алюминия, а иммунный ответ контролировали в образцах на 56-й день. В случае с кодирующими рамками ORF 44, 106 и 132 мышей линии CD1 иммунизовали в таком же протоколе. В случае с кодирующими рамками ORF 25 и 40 мышей CD1 иммунизовали в том же протоколе, заменив в качестве адъюванта гидрооксид алюминия на адъювант Фройнда; также отличием было то, что иммунный ответ контролировали на 42-й, а не на 56-й день. Сходным образом, в случаях кодирующих рамок ORF 23, 32, 38 и 79 мышей линии CD1 иммунизовали с адъювантом Фройнда, но иммунный ответ определяли на 49-й день.For immunization of mice by intraperitoneal injection, 20 μg of each of the purified proteins was used. In cases of the ORF coding frame 2, 4, 15, 22, 27, 28, 37, 76, 89, and 97, when immunizing BALB / c mice on days 1, 21, and 42, hydroxide was used as adjuvant aluminum, and the immune response was monitored in samples on day 56. In the case of the ORF coding frames, 44, 106 and 132 mice of the CD1 line were immunized in the same protocol. In the case of the ORF coding frames, 25 and 40 CD1 mice were immunized in the same protocol, replacing aluminum hydroxide with Freund's adjuvant as an adjuvant; also the difference was that the immune response was monitored on the 42nd, and not on the 56th day. Similarly, in the cases of the ORF coding frame 23, 32, 38, and 79, CD1 mice were immunized with Freund's adjuvant, but the immune response was determined on day 49.

N) Тест ТИФА (анализ сыворотки)N) TIFA test (serum analysis)

Декапсулированный штамм MenB M7 высевали на шоколадно-агаровые пластины и инкубировали в течение ночи при 37°С. Бактериальные колонии отбирали с агаровых пластин с использованием стерильной щетки и высевали в 7 мл культурального бульона Mueller-Hinton (Difco), содержащего 0,25 глюкозы.The decapsulated MenB M7 strain was plated on chocolate agar plates and incubated overnight at 37 ° C. Bacterial colonies were selected from agar plates using a sterile brush and plated in 7 ml of Mueller-Hinton (Difco) culture broth containing 0.25 glucose.

Рост бактерий контролировали каждые 30 минут по величине OD620. Бактерии оставляли расти до достижения оптической плотности OD 0,3-0,4. Культуры центрифугировали в течение 10 минут при 10000 об/мин. Надосадочную фракцию удаляли и бактерий промывали один раз фосфатно-солевым буфером, ресуспендировали в ФСБ, содержащем 0,025% формальдегида, и инкубировали в течение 2 часов при комнатной температуре и затем, помешивая, в течение ночи при 4°С. По 100 мкл бактериальных клеток добавляли в каждую лунку 96-луночного грейнерского планшета и инкубировали в течение ночи при 4°С. Затем лунки трижды промывали промывочным фосфатным Твин-буфером (0,1% Твин-20 в фосфатно-солевом буфере). В каждую лунку добавляли по 200 мкл насыщающего буфера (2,7% поливинилпирролидона-10 в воде) и планшеты инкубировали в течение 2 часов при 37°С. Лунки промывали три раза в ФСБ. В каждую лунку добавляли по 200 мкл разведенной сыворотки (дилюционный буфер: 1% бычьего сывороточного альбумина, 0,1% Твин-20, 0,1% NaN в ФСБ) и планшеты инкубировали в течение 90 минут при 37°С. Затем лунки трижды промывали в ФСБ. В каждую лунку добавляли по 100 мкл конъюгированной с пероксидазой хрена кроличьей антимышиной сыворотки (Dako), разведенной 1:2000 в дилюционном буфере, и планшеты инкубировали в течение 90 минут при 37°С. В каждую лунку добавляли по 100 мкл субстратного для пероксидазы хрена буфера (25 мл цитратного буфера - рН 5; 10 мг O-фенилдиамина и 10 мкл воды) и планшеты оставляли при комнатной температуре на 20 минут. В каждую лунку добавляли по 100 мкл серной кислоты и определяли OD490. Тест ТИФА оказывался позитивным тогда, когда величина OD490 в 2,5 раза превышала соответствующий параметр преиммунной сыворотки.Bacterial growth was monitored every 30 minutes with an OD of 620 . Bacteria were allowed to grow until an optical density of OD 0.3-0.4 was reached. The cultures were centrifuged for 10 minutes at 10,000 rpm. The supernatant was removed and the bacteria washed once with phosphate-buffered saline, resuspended in PBS containing 0.025% formaldehyde, and incubated for 2 hours at room temperature and then, stirring, overnight at 4 ° C. 100 μl of bacterial cells were added to each well of a 96-well graining plate and incubated overnight at 4 ° C. Then, the wells were washed three times with phosphate wash buffer (0.1% Tween-20 in phosphate-buffered saline). 200 μl of saturating buffer (2.7% polyvinylpyrrolidone-10 in water) was added to each well, and the plates were incubated for 2 hours at 37 ° C. Wells were washed three times in the FSB. 200 μl of diluted serum was added to each well (dilution buffer: 1% bovine serum albumin, 0.1% tween-20, 0.1% NaN in PBS) and the plates were incubated for 90 minutes at 37 ° C. Then the wells were washed three times in the FSB. 100 μl of horseradish peroxidase conjugated rabbit anti-mouse serum (Dako) diluted 1: 2000 in dilution buffer was added to each well, and the plates were incubated for 90 minutes at 37 ° C. 100 μl of horseradish peroxidase substrate buffer (25 ml of citrate buffer, pH 5; 10 mg of O-phenyldiamine and 10 μl of water) was added to each well and the plates were left at room temperature for 20 minutes. 100 μl of sulfuric acid was added to each well and OD 490 was determined. The TIFA test turned out to be positive when the value of OD 490 was 2.5 times higher than the corresponding parameter of pre-immune serum.

О) Процедура теста FACScan на связывание бактерийO) FACScan bacterial binding test procedure

Декапсулированный штамм MenB M7 высевали на шоколадно-агаровые пластины и инкубировали в течение ночи при 37°С. Бактериальные колонии собирали с агаровых пластин с помощью стерильной щетки и высевали в 4 пробирки, содержащие каждая по 8 мл культурального бульона Mueller-Hinton (Difco), содержащего 0,25% глюкозы. Рост бактерий контролировали каждые 30 минут по OD620. Бактерий оставляли расти до достижения оптической плотности величины 0,35-0,5. Культуры центрифугировали в течение 10 минут при 4000 об/мин. Надосадочную фракцию удаляли и сгусток ресуспендировали в блокировочном буфере (1% бычьего сывороточного альбумина, 0,4% NаN3) и центрифугировали в течение 5 минут при 4000 об/мин. Клетки ресуспендировали в блокировочном буфере до достижения ОD620 величины 0,07. В каждую лунку 96-луночного планшета Costar добавляли по 100 мкл бактериальных клеток. В каждую лунку добавляли по 100 мкл разведенной (1:200) сыворотки (в блокирующем буфере) и планшеты инкубировали в течение 2 часов при 4°С. Клетки центрифугировали в течение 5 минут при 4000 об/мин, отсасывали надосадочный слой и клетки промывали добавлением в каждую лунку по 200 мкл блокирующего буфера. В каждую лунку добавляли по 100 мкл козьего антимышиного антитела F(ab)2, конъюгированного с R-фикоэритрином и разведенного 1:100, и планшеты инкубировали в течение 1 часа при 4°С. Клетки осаждали центрифугированием при 4000 об/мин в течение 5 минут и промывали добавлением в каждую лунку по 200 мкл блокирующего буфера. Отсасывали надосадочный слой и клетки ресуспендировали в 200 мкл ФСБ на каждую лунку + 0,25% формальдегида. Образцы переносили в пробирки для FACS (сортировка клеток с возбуждаемой флуоресценцией) и считывали их. Условия проведения FACS-сканирования были следующими: FL1 - включен; FL2 и FL3 - выключены; FSC-H - пороговое значение 92; FSC РМТ - вольтаж Е-02; SSC РМТ - 474; прирост амплитуды - 7,1; FL-2 РМТ - 539; компенсационное значение - 0.The decapsulated MenB M7 strain was plated on chocolate agar plates and incubated overnight at 37 ° C. Bacterial colonies were collected from agar plates using a sterile brush and plated in 4 tubes each containing 8 ml of Mueller-Hinton (Difco) culture broth containing 0.25% glucose. Bacterial growth was monitored every 30 minutes according to OD 620 . Bacteria were allowed to grow until the optical density reached 0.35-0.5. The cultures were centrifuged for 10 minutes at 4000 rpm. The supernatant was removed and the clot resuspended in blocking buffer (1% bovine serum albumin, 0.4% NaN 3 ) and centrifuged for 5 minutes at 4000 rpm. Cells were resuspended in blocking buffer until an OD 620 of 0.07 was reached. 100 μl of bacterial cells were added to each well of a Costar 96-well plate. 100 μl of diluted (1: 200) serum (in blocking buffer) was added to each well and the plates were incubated for 2 hours at 4 ° C. The cells were centrifuged for 5 minutes at 4000 rpm, the supernatant was aspirated and the cells were washed by adding 200 μl of blocking buffer to each well. 100 μl of goat anti-mouse F (ab) 2 antibody conjugated with R-phycoerythrin and diluted 1: 100 was added to each well, and the plates were incubated for 1 hour at 4 ° C. Cells were pelleted by centrifugation at 4000 rpm for 5 minutes and washed by adding 200 μl of blocking buffer to each well. The supernatant was aspirated and the cells resuspended in 200 μl PBS per well + 0.25% formaldehyde. Samples were transferred to FACS tubes (sorted cells with excitation fluorescence) and read them. The conditions for the FACS scan were as follows: FL1 - on; FL2 and FL3 - off; FSC-H - threshold value of 92; FSC РМТ - voltage Е-02; SSC РМТ - 474; increase in amplitude - 7.1; FL-2 RMT - 539; the compensation value is 0.

Р) Получение OMVP) Obtaining OMV

Бактерии культивировали в течение ночи на пяти пластинах GC, собирали петлей и ресуспендировали в 10 мл 20 мМ Трис-НСl. Инактивацию нагреванием проводили в течение получаса при 56°С и бактериальные клетки разрушали ультразвуком в течение 10 минут на льду (50% нагрузки в цикле облучения, 50% выходной мощности). Неразрушенные клетки удаляли центрифугированием при 5000 g в течение 10 минут и полную фракцию клеточных оболочек выделяли центрифугированием при 50000 g в течение 75 минут при 4°С. Для экстрагирования цитоплазматических мембранных белков из неочищенной фракции внешних мембран полную фракцию ресуспендировали в 2%-ном саркозиле (Sigma) и инкубировали при комнатной температуре в течение 20 минут. Суспензию центрифугировали при 10000 g в течение 10 минут с целью удаления агрегатов, и надосадочную фракцию далее подвергали ультрацентрифугированию при 50000 g в течение 75 минут с получением сгустка внешних мембран. Внешние мембраны ресуспендировали в 10 мМ Трис-НСl (рН 8) и концентрацию белка определяли в тесте Bio-Rad Protein с использованием в качестве стандарта бычьего сывороточного альбумина.Bacteria were cultured overnight on five GC plates, looped and resuspended in 10 ml of 20 mM Tris-Hcl. Heat inactivation was carried out for half an hour at 56 ° C and the bacterial cells were destroyed by ultrasound for 10 minutes on ice (50% of the load in the irradiation cycle, 50% of the output power). Undamaged cells were removed by centrifugation at 5000 g for 10 minutes and the complete fraction of cell membranes was isolated by centrifugation at 50,000 g for 75 minutes at 4 ° C. To extract the cytoplasmic membrane proteins from the crude fraction of the outer membranes, the whole fraction was resuspended in 2% sarcosyl (Sigma) and incubated at room temperature for 20 minutes. The suspension was centrifuged at 10,000 g for 10 minutes to remove aggregates, and the supernatant was further ultracentrifuged at 50,000 g for 75 minutes to obtain a clot of external membranes. External membranes were resuspended in 10 mM Tris-Hcl (pH 8) and protein concentration was determined in the Bio-Rad Protein assay using bovine serum albumin as standard.

Q) Получение полных экстрактовQ) Preparation of complete extracts

Бактерии культивировали в течение ночи на пластинке GC, собирали петлей и ресуспендировали в 1 мл 20 мМ Трис-НСl. Инактивацию нагреванием осуществляли в течение 30 минут при 56°С.Bacteria were cultured overnight on a GC plate, harvested by loop, and resuspended in 1 ml of 20 mM Tris-Hcl. Inactivation by heating was carried out for 30 minutes at 56 ° C.

R) Вестерн-блоттингR) Western blotting

Очищенные белки (500 нг на дорожку), пузырьки внешней мембраны (5 мкг) и общие клеточные экстракты (25 мкг), производные от клеток штамма МеnВ-2996, загружали в 15%-ный полиакриламидный гель для SDS-электрофореза и переносили на нитроцеллюлозную мембрану. Перенос осуществляли в течение 2 часов при 150 мА при 4°С в специальном буфере (0,3% основного Трис, 1,44% глицина, 20% метанола). Мембраны насыщали путем инкубации в течение ночи при 4°С в насыщающем буфере (10% снятого молока, 0,1% Тритон Х-100 в ФСБ). Мембраны промывали дважды в промывочном буфере (3% снятого молока, 0,1% Тритон Х-100 в ФСБ) и инкубировали в течение 2 часов при 37°С с мышиной сывороткой, разведенной до 1:200 промывочным буфером. Мембраны промывали дважды и инкубировали в течение 90 минут с помеченным пероксидазой хрена антимышиным иммуноглобулином, разведенным до 1:2000. Мембраны промывали дважды 0,1% Тритона Х-100 в ФСБ и обрабатывали с использованием субстрата из набора реактивов Opti-4CN Substrate Kit (Bio-Rad). Реакцию останавливали добавлением воды.Purified proteins (500 ng per lane), external membrane vesicles (5 μg) and total cell extracts (25 μg) derived from cells of strain MenB-2996 were loaded into a 15% polyacrylamide gel for SDS electrophoresis and transferred onto a nitrocellulose membrane . The transfer was carried out for 2 hours at 150 mA at 4 ° C in a special buffer (0.3% basic Tris, 1.44% glycine, 20% methanol). The membranes were saturated by incubation overnight at 4 ° C in saturating buffer (10% skim milk, 0.1% Triton X-100 in PBS). The membranes were washed twice in wash buffer (3% skim milk, 0.1% Triton X-100 in PBS) and incubated for 2 hours at 37 ° C with mouse serum diluted to 1: 200 with wash buffer. Membranes were washed twice and incubated for 90 minutes with horseradish peroxidase labeled anti-mouse immunoglobulin diluted to 1: 2000. Membranes were washed twice with 0.1% Triton X-100 in PBS and processed using a substrate from the Opti-4CN Substrate Kit (Bio-Rad). The reaction was stopped by adding water.

S) Тест на бактерицидностьS) bactericidal test

Клетки штамма МС58 культивировали в течение ночи при 37°С на шоколадно-агаровых пластинах. По 5-7 колоний отбирали и использовали для высева в культуральный бульон Mueller-Hinton (7 мл). Суспензии инкубировали при 37°С в нутаторе и оставляли культивироваться до достижения OD620 величины 0,5-0,8. Каждую культуру разделяли на аликвоты в стерильных 1,5-мл эппендорфовских пробирках и центрифугировали в течение 20 минут при максимальной скорости микроцентрифуги. Полученный сгусток промывали один раз в буфере Гея (Gibco) и ресуспендировали в том же самом буфере до величины OD620 0,5, разводили в буфере Гея до 1:20000 и хранили при 25°С.Cells of strain MC58 were cultured overnight at 37 ° C on chocolate agar plates. 5-7 colonies were selected and used for plating in Mueller-Hinton culture broth (7 ml). Suspensions were incubated at 37 ° C in a nutrient and allowed to cultivate until reaching OD 620 of 0.5-0.8. Each culture was aliquoted in sterile 1.5 ml Eppendorf tubes and centrifuged for 20 minutes at maximum microcentrifuge speed. The resulting clot was washed once in a Gaia buffer (Gibco) and resuspended in the same buffer to an OD 620 value of 0.5, diluted in Gaia buffer to 1: 20,000 and stored at 25 ° C.

В каждую лунку 96-луночного планшета для культур тканей добавляли по 50 мкл буфера Гея в + 1% бычьего сывороточного альбумина. В каждую лунку добавляли по 25 мкл разведенной мышиной сыворотки (1:100 буфера Гея + 0,2% бычьего сывороточного альбумина) и планшет инкубировали при 4°С. В каждую лунку добавляли по 25 мкл охарактеризованной выше суспензии бактериальных клеток. В каждую лунку добавляли по 25 мкл либо инактивированного нагреванием (до 56°С на водяной бане в течение 30 минут), либо нормального комплемента крольчат. Немедленно вслед за добавлением комплемента крольчат по 22 мкл каждого образца (лунки) высевали на агаровые пластины Meuller-Hinton (время 0). 96-луночные планшеты инкубировали в течение 1 часа при 37°С при вращении и затем по 22 мкл каждого образца (лунки) высевали на агаровые пластины Mueller-Hinton (время 1). После инкубации в течение ночи подсчитывали колонии, соответствующие отрезкам времени 0 и 1 (часов).To each well of a 96-well tissue culture plate, 50 μl of Gaia buffer in + 1% bovine serum albumin was added. 25 μl of diluted mouse serum (1: 100 Gaia buffer + 0.2% bovine serum albumin) was added to each well and the plate was incubated at 4 ° C. 25 μl of the bacterial cell suspension described above was added to each well. 25 μl of either heat inactivated (up to 56 ° C in a water bath for 30 minutes) or normal rabbit complement was added to each well. Immediately following the addition of complement, rabbits were 22 μl of each sample (wells) plated on Meuller-Hinton agar plates (time 0). 96-well plates were incubated for 1 hour at 37 ° C. under rotation and then 22 μl of each sample (wells) were plated on Mueller-Hinton agar plates (time 1). After incubation overnight, colonies corresponding to time spans 0 and 1 (hours) were counted.

В таблице 2 обобщены данные по клонированию, экспрессии и очистке.Table 2 summarizes the data on cloning, expression and purification.

Примеры 1-104 приведены в конце текста.Examples 1-104 are given at the end of the text.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Claims (12)

1. Белок, включающий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:458, 460, 462, 464 и 466, соответствующий антигенному белку Neisseria mеningitidis и обладающий иммуногенными свойствами.1. A protein comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 458, 460, 462, 464 and 466, corresponding to the antigenic protein Neisseria meningitidis and having immunogenic properties. 2. Белок, характеризующийся 50%-ным или более высоким уровнем идентичности последовательности к белку, охарактеризованному в п.1, обладающий его антигенными свойствами.2. A protein characterized by a 50% or higher level of sequence identity to the protein described in claim 1, having its antigenic properties. 3. Белок, обладающий антигенными свойствами, включающий фрагмент белка, охарактеризованного в п.1.3. A protein having antigenic properties, including a fragment of the protein described in claim 1. 4. Антитело, полученное с помощью белка по любому из пп.1-3, которое связывается с белком по любому из пп.1-3.4. The antibody obtained using the protein according to any one of claims 1 to 3, which binds to a protein according to any one of claims 1 to 3. 5. Нуклеотидная последовательность, которая кодирует белок по любому из пп.1-3.5. The nucleotide sequence that encodes a protein according to any one of claims 1 to 3. 6. Нуклеотидная последовательность по п.5, выбранная из группы, состоящей из SEQ ID NO:457, 459, 461, 463 и 465.6. The nucleotide sequence according to claim 5, selected from the group consisting of SEQ ID NO: 457, 459, 461, 463 and 465. 7. Нуклеотидная последовательность, включающая фрагмент нуклеотидной последовательности, выбранной из группы SEQ ID NO:457, 459, 461, 463 или 465, кодирующий фрагмент белка Neisseria mеningitidis, обладающий антигенными свойствами.7. The nucleotide sequence comprising a fragment of a nucleotide sequence selected from the group of SEQ ID NO: 457, 459, 461, 463 or 465, encoding a fragment of a Neisseria meningitidis protein having antigenic properties. 8. Нуклеотидная последовательность, комплементарная нуклеотидной последовательности по любому из пп.5-7.8. The nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence according to any one of claims 5 to 7. 9. Нуклеотидная последовательность, используемая в качестве зонда, способная гибридизоваться с нуклеотидной последовательностью по любому из пп.5-8 в жестких условиях гибридизации, таких, как 65°С, в растворе 0,1×SSC, 0,5% SDS.9. The nucleotide sequence used as a probe, capable of hybridizing with the nucleotide sequence according to any one of claims 5 to 8 under stringent hybridization conditions, such as 65 ° C, in a solution of 0.1 × SSC, 0.5% SDS. 10. Фармацевтическая композиция для лечения или профилактики инфекции, обуславливаемой Neisseria mеningitidis, включающая в качестве активного ингредиента эффективное количество вещества, выбранного из группы, состоящей из (а) белка по любому из пп.1-3; (b) антитела по п.4 и (с) нуклеотидной последовательности по любому из пп.5-9, и фармацевтически приемлемый носитель.10. A pharmaceutical composition for treating or preventing an infection caused by Neisseria meningitidis, comprising as an active ingredient an effective amount of a substance selected from the group consisting of (a) a protein according to any one of claims 1 to 3; (b) an antibody according to claim 4 and (c) a nucleotide sequence according to any one of claims 5 to 9, and a pharmaceutically acceptable carrier. 11. Фармацевтическая композиция по п.10, отличающаяся тем, что является вакцинной или диагностической.11. The pharmaceutical composition according to claim 10, characterized in that it is a vaccine or diagnostic. 12. Фармацевтическая композиция по п.10, отличающаяся тем, что она используется для производства лекарственного средства для лечения или профилактики инфекции, обусловленной Neisseria mеningitidis.12. The pharmaceutical composition of claim 10, characterized in that it is used for the manufacture of a medicament for the treatment or prophylaxis of an infection caused by Neisseria meningitidis.
RU2000114245/13A 1997-12-10 1998-10-09 Protein corresponding to neisseria meningitidis antigen protein and eliciting immunogenic properties (variants), antibody binding with it, nucleotide sequence (variants) and pharmaceutical composition comprising thereof RU2232191C2 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9723516.2 1997-11-06
GB9724190.5 1997-11-14
GB9724386.9 1997-11-18
GB9725158.1 1997-11-27
GBGB9726147.3A GB9726147D0 (en) 1997-12-10 1997-12-10 Antigens
GB9726147.3 1997-12-10
GB9800759.4 1998-01-14
GB9819016.8 1998-09-01

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100847/13A Division RU2347813C2 (en) 1997-11-06 2004-01-08 Neisseria antigens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000114245A RU2000114245A (en) 2002-05-27
RU2232191C2 true RU2232191C2 (en) 2004-07-10

Family

ID=10823417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000114245/13A RU2232191C2 (en) 1997-12-10 1998-10-09 Protein corresponding to neisseria meningitidis antigen protein and eliciting immunogenic properties (variants), antibody binding with it, nucleotide sequence (variants) and pharmaceutical composition comprising thereof

Country Status (2)

Country Link
GB (1) GB9726147D0 (en)
RU (1) RU2232191C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450019C2 (en) * 2006-06-29 2012-05-10 Новартис Аг Neisseria meningitidis polypeptides

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323500A (en) * 2019-10-17 2020-06-23 蚌埠火鹤制药股份有限公司 Establishment method of HPLC fingerprint spectrum of hypericum japonicum granules

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЩЕЛКУНОВ С.Н. Конструирование гибридных молекул ДНК, Новосибирск, из-во "Наука", 1987, стр.205-224. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450019C2 (en) * 2006-06-29 2012-05-10 Новартис Аг Neisseria meningitidis polypeptides

Also Published As

Publication number Publication date
GB9726147D0 (en) 1998-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5102414B2 (en) Meningococcal antigens and compositions
ES2333071T3 (en) ANTIGENS OF NEISSERIA MENINGITIDIS.
RU2245366C2 (en) Neisseria antigen, nucleic acid encoding its, their applying
ES2278920T3 (en) GONOCOCIC PROTEINS AND NUCLEIC ACIDS.
US20070026021A1 (en) Neisseria meningitidis antigens and compositions
JP2004511201A (en) Neisseria genome sequences and methods of using them
JP2003527079A (en) Neisseria genome sequences and methods of their use
EP1801219A2 (en) Neisserial antigenic peptides
JP2004508801A5 (en)
JP2011015684A (en) Antigenic neisserial peptide
JP2013078340A (en) Antigenic meningococcal peptide
RU2232191C2 (en) Protein corresponding to neisseria meningitidis antigen protein and eliciting immunogenic properties (variants), antibody binding with it, nucleotide sequence (variants) and pharmaceutical composition comprising thereof
RU2347813C2 (en) Neisseria antigens
RU2233331C2 (en) Protein obtained from neisseria meningitidis showing antigen property, antibody, nucleic acid fragment (variants) and composition containing thereof
RU2343159C2 (en) Antigenes neisseria meningitidis
AU2012203235B2 (en) Neisseria meningitidis antigens and compositions

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131010