TW202241929A - FimH突變體、其組成物及其用途 - Google Patents

FimH突變體、其組成物及其用途 Download PDF

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Abstract

描述了包含FimH凝集素結構域之多肽,該FimH凝集素結構域包含導致該FimH凝集素結構域呈對甘露糖低親和力的組態之至少一個胺基酸突變。進一步描述了包含此類多肽之藥物組成物和藉由投與該多肽在有需要的受試者中刺激免疫響應之方法。

Description

FimH突變體、其組成物及其用途
本發明關於醫學微生物學和疫苗領域。具體而言,本發明關於包含FimH凝集素結構域之多肽,該FimH凝集素結構域包含導致該FimH凝集素結構域呈對甘露糖具有低親和力的組態之至少一個胺基酸突變並且在投與於受試者後誘導高水平的抗體介導的對大腸桿菌(E. coli)向膀胱上皮細胞黏附之抑制作用。此外,本發明關於包含此類多肽之組成物,並關於藉由投與免疫性多肽在有需要的受試者中刺激免疫響應之方法。
造成腸外感染的大腸桿菌菌株已經被稱為腸外病原性大腸桿菌(ExPEC)。ExPEC係在門診、長期護理和醫院環境中引起腸外感染的最常見的腸道革蘭氏陰性生物。由大腸桿菌引起的典型腸外感染包括尿路感染(UTI)、菌血症和敗血症。大腸桿菌係嚴重敗血症之主要原因並且會導致高發病率和高死亡率。
與腸桿菌科(Enterobacteriaceae)之其他成員一樣,ExPEC產生有助於向黏膜上皮表面附著的I型繖毛。該等I型繖毛係從腸桿菌科之表面成員發出的毛髮狀結構。I型繖毛之主要組分係FimA重複次單元,其呈右手螺旋排列以形成長度大約為1 μm且直徑大約為7 nm的具有中心軸孔之細絲。連同作為主要次單元之FimA一起,繖毛細絲還含有作為次要蛋白質次單元之FimF、FimG和FimH。次要蛋白質次單元FimH係甘露聚糖結合黏附素,其促進I型繖毛細菌黏附到真核細胞表面上的含甘露糖之醣蛋白上,並且代表與各種靶標(包括甘露聚糖和纖連蛋白)結合的蛋白質家族。免疫電子顯微術研究已經揭示,FimH策略性地位於I型繖毛之遠端,在那裡它似乎與FimG複合,從而形成柔性原纖維結構,並且沿細絲以不同的間隔縱向定位。
已證實FimH黏附素蛋白在針對UTI的各種臨床前模型中用作疫苗時誘導了保護(Langermann S等人, 1997, Science [科學], 276:607-611;Langermann S, 等人, 2000, J Infect Dis [傳染病雜誌], 181:774-778;O’Brien VP等人, 2016, Nat Microbiol [自然微生物學], 2:16196)。
已經證實,在大腸桿菌感染期間,與甘露糖基化受體結合的黏附素FimH之凝集素結構域可以呈兩種不同的組態:對甘露糖低親和力(緊張)組態和對甘露糖高親和力(伸長/鬆弛)組態(Kalas等人,2017, Sci Adv [科學進展] 10; 3(2))。低親和力組態促進細菌運動和新組織之定殖。高親和力組態確保在尿液排泄之機械力下緊密的細菌黏附。此外,證實針對低親和力變體的抗體會阻斷細菌與尿路上皮細胞之結合並減少膀胱中的CFU計數(Tchesnokoca, 2011 Infect Immun. [傳染與免疫] 79(10):3895-904;Kisiela, 2013 Proc Natl Acad Sci [美國國家科學院院刊], 19; 110(47):19089-94)。
WO 02102974描述了許多FimH突變體,它們全部在分子之峽區中包含胺基酸修飾。具體地,WO 02102974描述了其中在結合口袋中的甘露糖相互作用殘基發生了突變之變體。選擇這個突變位置係因為它會保持FimH突變體呈更開放的組態,並因而暴露出野生型蛋白質中難以接近的表位。然而,到目前為止,據我們所知,該等突變體中還沒有一個被進一步作為疫苗候選物進行研究。在臨床試驗中,僅使用了野生型FimH。
因此,在本領域中仍然需要能夠誘導針對由大腸桿菌引起的細菌感染的高度抑制性抗體之疫苗。
在第一方面,本發明提供了一種多肽,該多肽包含在與SEQ ID NO: 1之胺基酸序列中的位置71相對應的位置處包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸之FimH凝集素結構域。
在第二方面,本發明提供了一種多肽,該多肽包含根據第一方面的FimH凝集素結構域,其中該多肽在與SEQ ID NO: 1之胺基酸序列中的位置144相對應的位置處進一步包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸。
在第三方面,本發明提供了一種編碼根據本發明之多肽之多核苷酸。
在第四方面,本發明提供了一種包含根據本發明之多核苷酸之載體。
在第五方面,本發明提供了一種包含根據本發明之多核苷酸或載體之宿主細胞。
在第六方面,本發明提供了一種包含根據本發明之多肽、多核苷酸、或載體之藥物組成物。
在第七方面,本發明提供了用於在誘導針對腸桿菌科細菌的免疫響應中使用的根據本發明之多肽、根據本發明之多核苷酸、根據本發明之載體或根據本發明之藥物組成物。本發明進一步關於一種用於治療或預防有需要的受試者的腸桿菌相關病症之方法,該方法包括投與有效量的根據本發明之多肽、根據本發明之多核苷酸、根據本發明之載體或根據本發明之藥物組成物。
在第八方面,本發明進一步提供了一種用於產生多肽之方法,該方法包括從含有本發明之多核苷酸和/或本發明之載體之重組細胞表現該多肽,視需要地該方法進一步包括回收該多肽,然後視需要地將該多肽配製成該多肽之藥物組成物。
本發明提供了包含FimH凝集素結構域之新型多肽,其中該FimH凝集素結構域「鎖定」在對甘露糖具有低親和力之群組態,在本文中也稱為「低親和力組態」。本發明部分地基於以下觀察:呈甘露糖低親和力組態的FimH抗原能夠誘導可抑制甘露糖苷介導的黏附之抗體。該等抗體具有高度抑制性並且在預防或治療細菌感染方面具有增強的作用。在本文中發現具有F71Y突變的FimH凝集素結構域具有期望特性的令人驚訝的良好組合,該組合例如使其非常適合用於針對UTI的疫苗中,例如以預防或減少復發性UTI。
因此,在第一方面,本發明提供了一種多肽,較佳的是免疫性多肽,該多肽包含FimH凝集素結構域,該FimH凝集素結構域在與SEQ ID NO: 1之參考胺基酸序列中的位置71相對應的位置處包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸。
在第二方面,本發明進一步提供了一種多肽,較佳的是免疫性多肽,該多肽包含FimH凝集素結構域,該FimH凝集素結構域在與SEQ ID NO: 1之參考胺基酸序列中的位置71和144分別相對應的兩個位置處包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸。該「雙突變體」保持鎖定於低親和力組態並且因此同樣能夠誘導可抑制甘露糖苷介導的黏附之抗體。除誘導該等抑制性抗體之外,本文還發現FimH凝集素結構域之F71Y和F144V雙突變體不能切換回使該雙突變體具有令人驚訝的高穩定性之高親和力組態。這種不能切換回高親和力組態之特性係非常理想的,該特性使該雙突變體非常適合例如用於針對UTI的疫苗中,例如以預防或減少復發性UTI,因為它尤其確保了不需要另外的品質或穩定性控制來測試組態在儲存期間或在其他儲存或使用條件下是否穩定。
如本文所用之胺基酸位置71和144分別係指SEQ ID NO: 1之FimH凝集素結構域之參考胺基酸序列中的位置71和144。在除SEQ ID NO: 1之外的本發明之胺基酸序列中,較佳的是,胺基酸位置71和144存在於分別對應於SEQ ID NO: 1中的位置71和144(在序列排比中,較佳的是在使用默認設置的ClustalW(1.83)序列排比中)的其他胺基酸之位置。技術者將知道如何使用如上文所定義的胺基酸序列排比演算法來鑒定除SEQ ID NO: 1之外的FimH凝集素結構域胺基酸序列中的相應胺基酸位置。
貫穿本申請,包含在與SEQ ID NO: 1之胺基酸序列中的位置71相對應的位置處包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸之FimH凝集素結構域的本發明之多肽將在本文中被稱為「FimH(F71mut)」。類似地,包含在與SEQ ID NO: 1之胺基酸序列中的位置71和144分別相對應的兩個位置處包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸之FimH凝集素結構域的本發明之多肽將在本文中被稱為「FimH(F71mut/F144mut)」。
在某些實施方式中,FimH(F71mut)在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處包含選自酪胺酸(Y)和色胺酸(W)之群組的胺基酸。
在某些實施方式中,FimH(F71mut)在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處包含酪胺酸(Y)。
在某些實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處包含選自由以下組成之群組的胺基酸:纈胺酸(V)、異亮胺酸(I)、亮胺酸(L)、甘胺酸(G)、甲硫胺酸(M)和丙胺酸(A)。
在某些實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處包含纈胺酸(V)。
在某些實施方式中,FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域中的至少一個具有與SEQ ID NO: 1具有至少約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性之胺基酸序列。
在一個實施方式中,FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)包含導致FimH凝集素結構域呈甘露糖低親和力組態之至少一個突變。在一個實施方式中,FimH(F71mut)已經在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處突變。在一個實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)已經在與SEQ ID NO: 1之位置71和144相對應的位置處突變。
在這個背景下,如使用表面電漿子共振測量的,例如在實例2中所規定的條件下,對甘露糖具有低親和力的FimH凝集素結構域在本文中定義為以至少1000 nM或更高的解離常數(K D)結合甘露糖苷配位基之FimH凝集素結構域。在相同的條件下,對甘露糖具有高親和力的FimH凝集素結構域在本文中定義為以100 nM或更低的K D結合甘露糖苷配位基之FimH凝集素結構域;通常野生型FimH歸類在這個分類下。在該等條件下,具有在100 nM與1000 nM之間的K D之FimH凝集素結構域在本文中稱為對甘露糖具有中等親和力。
在這個背景下,術語「突變體」、「突變」、「突變的」或「取代」、「取代的」意指與相應的親本分子相比,在指示的位置存在另一種胺基酸,這裡親本分子係包含在位置71和144處具有F的FimH凝集素結構域之多肽。此類親本分子可以作為多肽或以編碼此類多肽之核酸之形式物理存在,但是也可以僅在電腦中或在紙上作為胺基酸序列或編碼該胺基酸序列之相應核酸序列存在。因此,例如,如果蛋白質係從已經合成使其編碼突變或取代的核酸表現的,即使編碼相應親本分子之核酸實際上最初不是在該過程中製備的,例如當核酸分子已經完全藉由化學合成製備時,在這個背景下也認為存在突變或取代。
較佳的是,該突變係單個胺基酸殘基之取代。該突變較佳的是分別係與SEQ ID NO: 1之位置71和144中至少一個相對應的胺基酸殘基之取代。較佳的是,該突變係在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處由另一個胺基酸取代苯丙胺酸(F)。較佳的是,本發明之多肽在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處進一步包含由另一個胺基酸取代苯丙胺酸(F)。在FimH(F71mut)中,與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置較佳的是被選自由酪胺酸(Y)和色胺酸(W)組成之群組的胺基酸取代。在一個較佳的實施方式中,FimH(F71mut)在位置71處包含將苯丙胺酸(F)取代為酪胺酸(Y)。在某些實施方式中,FimH(F71mut)係在位置71處包含酪胺酸之非天然存在的多肽。在某些實施方式中,FimH(F71mut)在位置71處具有酪胺酸而不是天然存在的苯丙胺酸(稱為「FimH(F71Y)」)。在某些實施方式中,FimH(F71mut)在位置71處具有酪胺酸而不是除苯丙胺酸之外的其他天然存在的胺基酸(‘FimH(x71Y)’,其中x將是親本分子中除苯丙胺酸或酪胺酸之外的胺基酸)。
在一個實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在與SEQ ID NO: 1之位置71和144相對應的位置處包含突變。位置71處的突變較佳的是如本文所述之取代。位置144處的突變較佳的是與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的胺基酸殘基之取代。較佳的是,該突變係在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處的苯丙胺酸(F)胺基酸殘基之取代。較佳的是,位置144處的胺基酸被選自由以下組成之群組的胺基酸取代:纈胺酸(V)、異亮胺酸(I)、亮胺酸(L)、甘胺酸(G)、甲硫胺酸(M)和丙胺酸(A)。在一個較佳的實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在位置144處包含將苯丙胺酸(F)取代為纈胺酸(V)。
在某些實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)係在位置71處包含酪胺酸且在位置144處包含纈胺酸之非天然存在的多肽。在某些實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在位置71處具有酪胺酸而不是天然存在的苯丙胺酸並且在位置144處具有纈胺酸而不是天然存在的苯丙胺酸。在某些實施方式中,FimH(F71mut/F144mut)在位置71處具有酪胺酸而不是除苯丙胺酸之外的其他天然存在的胺基酸並且在位置144處具有纈胺酸而不是除苯丙胺酸之外的其他天然存在的胺基酸。
全長FimH(FimH FL)由兩個結構域組成:N端凝集素結構域(FimH LD)藉由短四肽環連接子連接至C端菌毛蛋白結構域(FimH PD)。在本發明之某些實施方式中,包含根據本發明之FimH凝集素結構域之多肽不包含FimH菌毛蛋白結構域。在本發明之另一個實施方式中,包含根據本發明之FimH凝集素結構域之多肽進一步包含FimH菌毛蛋白結構域。在一個實施方式中,FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)係全長FimH多肽,其中該FimH凝集素結構域包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸序列。在本發明之某些實施方式中,包含根據本發明之FimH凝集素結構域之多肽係融合至另一多肽的FimH凝集素結構域之融合多肽,該其他多肽可為任何感興趣的多肽,並且這既不需要與FimH相關也不需要在本質上與FimH相關。在某些實施方式中,包含本發明之FimH凝集素結構域的多肽係進一步包含FimH菌毛蛋白結構域並且另外包含另一多肽之融合多肽,該其他多肽可為任何感興趣的多肽,並且這既不需要與FimH相關也不需要在本質上與FimH相關。本發明之融合多肽還可以例如用作用於疫苗接種目的免疫原。
在一個實施方式中,FimH FL多肽包含與SEQ ID NO: 2具有至少約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性之胺基酸序列,由此,較佳的是位置71或71和144包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸殘基。在某些實施方式中,FimH FL多肽可以包含具有SEQ ID NO: 2之序列,除了如本文所述之F71Y和視需要地F144V取代。在另一個實施方式中,多肽係與SEQ ID NO: 4具有至少約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性或較佳的是至少具有其胺基酸22-300之FimH FL,由此,位置71或71和144包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸殘基。在某些實施方式中,FimH FL多肽可以包含具有SEQ ID NO: 4或至少其胺基酸22-300之序列,除了如本文所述之F71Y和/或F144V取代。
在某些實施方式中,FimH FL多肽包含與如US6,737,063(以其全文併入本文)中所述之SEQ ID NO: 23-45和55具有至少約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性之胺基酸序列,由此,位置71或71和144包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸殘基。
FimH多肽在大腸桿菌之各種菌株之間高度保守,並且它們在各種革蘭氏陰性細菌之間也高度保守。而且,菌株之間發生的胺基酸變化通常發生在相似的胺基酸位置。由於大腸桿菌菌株之間FimH之高度保守,來自一種菌株的FimH多肽能夠誘導抑制或預防其他大腸桿菌菌株藉由FimH凝集素與細胞結合的抗體響應和/或提供針對其他大腸桿菌引起的感染之保護和/或治療。因此,在一個實施方式中,FimH FL多肽包含與SEQ ID NO: 5具有至少約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性或較佳的是至少具有其胺基酸22-300之胺基酸序列,由此,位置71或71和144包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸殘基。在某些實施方式中,FimH FL多肽可以包含具有SEQ ID NO: 5或至少其胺基酸22-300之序列,除了如本文所述之F71Y取代和視需要地F144V取代。在另一個實施方式中,FimH FL多肽包含與SEQ ID NO: 6具有至少約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性之胺基酸序列,由此,位置71或71和144包含如上文分別針對FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)定義的胺基酸殘基。在某些實施方式中,FimH FL多肽可以包含具有SEQ ID NO: 6之序列,除了如本文所述之F71Y取代和視需要地F144V取代。
在某些實施方式中,FimH較佳的是大腸桿菌FimH。
如本文所用,術語「周質伴侶」定義為位於細菌周質中的,能夠藉由識別一個共同的結合表位(或多個表位)與多種伴侶結合蛋白形成複合物之蛋白。伴侶充當模板,從細菌細胞輸出到周質的蛋白依靠該等模板折疊成它們的天然組態。伴侶結合蛋白與伴侶之締合還用以保護結合蛋白免受定位於周質內的蛋白酶之降解,增加其在水溶液中的溶解度,並導致其依次正確地併入組裝繖毛中。伴侶蛋白係革蘭氏陰性細菌中的一類蛋白,它們藉由介導菌毛之組裝而參與此類組裝,但並未併入該結構中。FimC係FimH之周質伴侶蛋白。用於在本發明中使用的FimC多肽具有與SEQ ID NO: 3具有至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或約100%序列同一性之胺基酸序列。在某些實施方式中,FimC多肽具有與如US 6,737,063(以其全文併入本文)中所述之SEQ ID NO: 29具有至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或約100%序列同一性之胺基酸序列。FimC和FimH之非共價複合物稱為FimCH。
因此,在另一方面,本發明提供了一種複合物,該複合物包含:多肽,該多肽包含如本文所定義的FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)並且進一步包含FimH菌毛蛋白結構域或如本文所定義的全長FimH;以及如本文所定義的FimC多肽。
在本發明之一個實施方式中,FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域係進一步包含FimH菌毛蛋白結構域的多肽之一部分,該多肽與FimC複合形成FimCH複合物。
本申請之發明人已經創建了具有不同胺基酸變化的幾種FimH凝集素結構域變體,並且在各種測定中測試了它們的效率(參見實例)。
本文所述之FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)兩者都能夠形成FimCH複合物。
在一個實施方式中,FimH(F71mut)和FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域係與SEQ ID NO: 2具有至少約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性的FimH FL多肽之一部分,該FimH FL多肽視需要地與FimC多肽複合形成FimCH複合物。最終形式的FimH FL多肽(即成熟FimH FL多肽)通常不包括訊息肽,例如顯示為SEQ ID NO: 4和5之胺基酸1-21,即SEQ ID NO: 4或SEQ ID NO: 5之成熟FimH FL多肽應理解為包括該等序列之胺基酸22-300,而通常缺少其胺基酸1-21。為了重組產生FimH FL多肽,有用的是在重組宿主細胞中編碼包括訊息肽之成熟FimH FL多肽,以經由導致多肽周質定位(有時稱為「周質表現」)之通用分泌途徑跨內(細胞質)膜運輸,但在作為分離形式並且例如用於藥物組成物中的最終的成熟FimH FL多肽中,由於表現該多肽之重組細胞進行加工,訊息肽通常不再存在。
在一個實施方式中,FimCH複合物包含FimC蛋白和FimH蛋白,或由FimC蛋白和FimH蛋白組成,該FimC蛋白與SEQ ID NO: 3具有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、或至少約99%或100%序列同一性,該FimH蛋白包含如上文所定義的FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域。在某些實施方式中,FimCH複合物包含FimC蛋白和FimH蛋白或FimH FL蛋白,或由FimC蛋白和FimH蛋白或FimH FL蛋白組成,該FimC蛋白與SEQ ID NO: 3具有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、或至少約99%或100%序列同一性,該FimH蛋白或FimH FL蛋白包含如上文所定義的FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域,由此該FimH FL蛋白較佳的是包含F92取代(例如,在仍然包括訊息肽之SEQ ID NO: 4或5中)。視需要地,FimCH複合物包含FimC蛋白和FimH蛋白或全長FimH蛋白,或由FimC蛋白和FimH蛋白或全長FimH蛋白組成,該FimC蛋白與SEQ ID NO: 3具有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、或至少約99%或100%序列同一性,該FimH蛋白在凝集素結構域中包含F71(Y)和F144(V)取代,該全長FimH蛋白包含F92(Y)和F165(V)取代(例如,在仍然包括訊息肽之SEQ ID NO: 4或5中)。
在仍將包括訊息肽之全長FimH中,胺基酸位置92與FimH凝集素結構域中的胺基酸位置71相對應,胺基酸位置165與FimH凝集素結構域中的胺基酸位置144相對應。技術者將知道如何使用如上文所定義的胺基酸序列排比演算法來鑒定全長FimH胺基酸序列中以及FimH凝集素結構域胺基酸序列中的相應胺基酸位置。
在一個實施方式中,包含大腸桿菌伴侶FimC之複合物和包含FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)之多肽可以藉由從重組細胞中一起共表現包含FimH(F71mut)或包含FimH(F71mut/F144mut)之多肽與FimC來形成。
在一個實施方式中,FimCH複合物包含源於一種細菌菌株之FimC,而FimH源於不同的細菌菌株。在另一個實施方式中,FimCH複合物包含均源於相同細菌菌株之FimC和FimH。在某些實施方式中,FimH或FimC或FimH和FimC兩者可為並非來自於自然界中存在的實際細菌分離株之人工序列,例如它們也可以基於一致序列或天然分離株之組合。
在一個實施方式中,FimCH複合物包含至少一種包含His標籤之多肽。在一個實施方式中,如本文所述之全長FimH包含His標籤,或者如本文所述之FimC包含His標籤。較佳的是,在FimCH複合物中,FimC包含His標籤。如本文所用之His標籤係一段組胺酸(His)殘基,例如六個His殘基,其可以添加在內部或較佳的是添加在蛋白質之N端或C端。此類標籤具有易於純化的熟知用途。
在另一方面,本發明關於編碼如上文所定義的包含FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)凝集素結構域的多肽之多核苷酸。該多核苷酸的前面可為與之可操作地連接的啟動子。在某些實施方式中,啟動子對於FimH編碼序列係內源的。在某些實施方式中,啟動子係驅動腸桿菌科細菌中的FimH表現的內源啟動子。在其他實施方式中,啟動子與FimH編碼序列係異源的,例如使用技術者已知的用於重組表現系統中的強啟動子。例如,包含誘導型Lac啟動子之pET-DUET載體可以用於本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之表現,和/或用於FimC多肽之表現。在誘導型啟動子(如Lac啟動子或Tac啟動子)的情況下,IPTG可用於誘導表現。較佳的是,多核苷酸從其天然環境中分離。在某些實施方式中,本發明提供了根據本發明之分離的多核苷酸。多肽可為重組的、合成的或人工多核苷酸。多核苷酸可為任何形式的核酸,例如DNA或RNA,較佳的是DNA。多核苷酸可以包含在天然存在的編碼FimH之多核苷酸中不存在的一或多個核苷酸。較佳的是,該多核苷酸在其5’末端和/或3'末端具有在天然存在的編碼FimH之多核苷酸中不存在的一或多個核苷酸。所編碼的成熟FimC和/或FimH之序列前面可以較佳的是在相應多核苷酸所編碼的多肽中的訊息肽,並且訊息肽可以分別係FimC和/或FimH多肽之內源訊息肽(即對於該等蛋白質而言如同在自然界中存在的訊息肽),或它們可為異源訊息肽,即來自其他蛋白質的訊息肽或合成訊息肽。訊息肽可用於周質表現,但是通常被裂解掉並且不分別存在於最終產生和純化的FimC和/或FimH中。
在另一方面,本發明關於包含編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽的多核苷酸之載體。在某些實施方式中,載體係質體或病毒載體,較佳的是質體。載體較佳的是呈DNA的形式,例如DNA質體。在某些實施方式中,載體包含與啟動子可操作地連接的本發明之多核苷酸,這意味著多核苷酸受啟動子之控制。啟動子可以位於編碼本發明之多肽的多核苷酸之上游,例如在質體中的表現盒中。
在又另一方面,本發明關於包含編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽的多核苷酸之宿主細胞或如本文所述之載體。編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸可以藉由常見的分子生物學方法引入細胞。此類核酸可為染色體外的,例如在質體或其他載體上,或者此類核酸可以被整合到宿主細胞之基因組中。較佳的是編碼蛋白質之核酸可操作地偶合到驅動核酸在宿主細胞中表現的序列上,如偶合到啟動子。啟動子可為組成型啟動子或者它可為活性可以被調節的啟動子,例如在某些條件(例如溫度變化或細胞中某些化學物質或蛋白質之存在)下被遏制或誘導,所有該等同樣都是本領域眾所周知的。
宿主細胞可為分離的細胞。宿主細胞可以在培養基中(例如在培養容器如生物反應器中)培養。細胞可為任何微生物的、原核或真核細胞,該等細胞適合用於編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽的多核苷酸之表現。較佳的是,宿主細胞係細菌宿主細胞。較佳的是,細菌宿主細胞係革蘭氏陰性細菌細胞。較佳的是,宿主細胞選自大腸桿菌和克留氏菌屬( Klebsiella)。較佳的是,宿主細胞係大腸桿菌。
如果要求和/或如果需要,可以藉由添加藥學上可接受的載劑將本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽或編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸併入藥物活性混合物中。
因此,在另一方面,本發明還提供了一種組成物,較佳的是藥物組成物,該組成物包含本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽或編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸。
本發明之(藥物)組成物可以包含任何藥學上可接受的賦形劑,包括載劑、填充劑、防腐劑、增溶劑和/或稀釋劑。鹽水溶液和右旋糖水溶液以及甘油溶液也可以用作液體載劑,特別是對於可注射溶液而言。適合的賦形劑包括澱粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、明膠、麥芽、米、麵粉、白堊、矽膠、硬脂酸鈉、單硬脂酸甘油酯、滑石、氯化鈉、脫脂乳粉、甘油、丙烯、二醇、水、乙醇等。適合的藥物載劑之實例係已知的並且例如在教科書和手冊中描述。
在某些實施方式中,本發明之組成物另外包含一或多種緩衝液,例如Tris緩衝鹽水、磷酸鹽緩衝液、HEPES或蔗糖磷酸鹽麩胺酸鹽緩衝液。
在某些實施方式中,本發明之組成物另外包含一或多種鹽,例如Tris-鹽酸鹽、氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、磷酸鈉、麩胺酸一鈉和鋁鹽(例如,氫氧化鋁、磷酸鋁、硫酸鋁鉀、或此類鋁鹽之混合物)。
本發明之組成物可以用於在向其投與該組成物的宿主中引發免疫響應,即具有免疫性。因此,本發明之組成物可以用作針對由腸桿菌科細菌引起的感染,較佳的是針對由克留氏菌屬或大腸桿菌,更較佳的是大腸桿菌引起的感染的疫苗,並且因此可以視需要地包含適合在疫苗中使用的任何其他組分。例如,疫苗組成物之另一視需要組分係如本文所述之佐劑。
在某些實施方式中,本發明之組成物另外包含防腐劑,如苯酚、氯化苯索寧、2-苯氧基乙醇或硫柳汞。在一個具體的實施方式中,本發明之(藥物)組成物包含0.001%至0.01%的防腐劑。在其他實施方式中,本發明之(藥物)組成物不包含防腐劑。
在某些實施方式中,本發明之組成物配製成適合投與於受試者的預期途徑。例如,本發明之組成物可以配製成適合於皮下、胃腸外、口服、皮內、經皮、結腸直腸、腹膜內、陰道內或直腸投與。在一個實施方式中,該藥物組成物可以配製用於靜脈內、口服、經頰、腹膜內、鼻內、氣管內、皮下、肌內、局部、皮內、經皮或肺部投與,較佳的是肌內投與。
本發明之組成物可以與用於投與的說明書一起包括在容器、包裝、或分配器中。
在某些實施方式中,可以在使用前儲存本發明之組成物,例如,組成物可以冷凍儲存(例如,在約-20°C或在約-70°C);儲存在冷藏條件下(例如,在約2°C-8°C,例如約4°C);或儲存在室溫下。
在一個實施方式中,本發明之藥物組成物進一步包含佐劑。如本文所用,術語「佐劑」係指當與本發明之組成物結合或作為其一部分投與時增大、增強和/或促進FimH的免疫響應,但是當該佐劑化合物單獨投與時,並不產生對軛合物和/或FimH的免疫響應之化合物。佐劑可以藉由若干機制增強免疫響應,該等機制包括例如淋巴球募集、B細胞和/或T細胞的刺激以及抗原呈現細胞之刺激。
在某些實施方式中,本發明之藥物組成物包含佐劑或與佐劑組合投與。用於與本發明組成物組合投與之佐劑可以在投與免疫性組成物之前、同時或之後投與。在某些實施方式中,FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)和佐劑以單一組成物的形式投與。
在其他實施方式中,本發明之藥物組成物不包含佐劑,且不與佐劑組合投與。
佐劑之具體實例包括但不限於鋁鹽(明礬)(如氫氧化鋁、磷酸鋁、硫酸鋁和氧化鋁,包括包含明礬的奈米顆粒或奈米明礬(nanoalum)配製物)、磷酸鈣(例如Masson JD等人, 2017, Expert Rev Vaccines [疫苗專家評論] 16:289-299)、單磷醯基脂質A(MPL)或3-脫-O-醯化單磷醯基脂質A(3D-MPL)(參見例如,英國專利GB 2220211、EP 0971739、EP 1194166、US 6491919)、AS01、AS02、AS03和AS04(全部為葛蘭素史克公司(GlaxoSmithKline);對於AS04參見例如EP 1126876、US 7357936,對於AS02參見例如EP 0671948、EP 0761231、US 5750110)、咪唑并吡啶化合物(參見WO 2007/109812)、咪唑并喹口咢啉化合物(參見WO 2007/109813)、δ-菊糖(例如Petrovsky N和PD Cooper, 2015, Vaccine [疫苗] 33:5920-5926)、STING活化合成環狀二核苷酸(例如US 20150056224)、卵磷脂與卡波姆均聚物之組合(例如US 6676958)和皂苷如Quil A和QS21(參見例如Zhu D和W Tuo, 2016, Nat Prod Chem Res [天然產物化學研究] 3:e113(doi:10.4172/2329-6836.1000e113),視需要地與QS7組合(參見Kensil等人, 於Vaccine Design: The Subunit and Adjuvant Approach [疫苗設計:次單元和佐劑方法]中(Powell和Newman編輯, Plenum Press, NY [紐約普萊紐姆出版社], 1995);US 5,057,540)。在一些實施方式中,佐劑係弗氏佐劑(完全或不完全)。在某些實施方式中,佐劑包含Quil-A,如可從邦泰公司(Brenntag)(現禾大公司(Croda))或英威傑公司(Invivogen)商購獲得。QuilA含有來自皂樹Molina樹的皂苷之水可提取部分。該等皂苷屬於三萜皂苷的組,該等三萜皂苷具有共同的三萜主鏈結構。已知皂苷誘導對T依賴性抗原以及T非依賴性抗原的強佐劑響應,以及強細胞毒性CD8+淋巴球響應,並且增強對黏膜抗原的響應。它們還可以與膽固醇和磷脂組合,以形成免疫刺激複合物(ISCOM),其中QuilA佐劑可以活化對來自不同起源的廣泛抗原之抗體介導的免疫響應和細胞介導的免疫響應兩者。在某些實施方式中,佐劑係AS01,較佳的是AS01B。S01係含有MPL(3-O-去醯基-4'-單磷醯基脂質A)、QS21(皂樹Molina,級分21)和脂質體之佐劑體系。在某些實施方式中,AS01係可商購的(GSK)或可以如藉由引用併入本文的WO 96/33739中所述進行製備。某些佐劑包含乳液,該等乳液係兩種不混溶流體(例如油和水)之混合物,其中一種作為小液滴懸浮在另一種內部,並且藉由界面活性劑穩定。水包油乳液具有形成連續相、圍繞小油滴的水,而油包水乳液具有形成連續相的油。某些乳液包含角鯊烯(一種可代謝的油)。某些佐劑包含嵌段共聚物,該等嵌段共聚物係當兩種單體聚集在一起並形成重複單元之嵌段時形成的共聚物。包含嵌段共聚物、角鯊烯和微粒穩定劑之油包水乳液之實例係TiterMax®,其可以從西格瑪-奧德里奇公司(Sigma-Aldrich)商購獲得。視需要地,乳液可以與其他免疫刺激組分(如TLR4促效劑)組合或包含其他免疫刺激組分。某些佐劑係也用於MF59(參見例如EP 0399843、US 6299884、US 6451325)和AS03中的水包油乳液(如角鯊烯或花生油),視需要地與免疫刺激劑如單磷醯基脂質A和/或QS21組合(如在AS02中)(參見Stoute等人, 1997, N. Engl. J. Med. [新英格蘭醫學雜誌] 336, 86-91)。佐劑之其他實例係含有免疫刺激劑如MPL和QS21之脂質體,如在AS01E和AS01B中(例如US 2011/0206758)。佐劑之其他實例係CpG和咪唑并喹啉(如咪喹莫特和R848)。參見例如,Reed G等人, 2013, Nature Med [自然醫學], 19:1597-1608。
在某些實施方式中,佐劑包含皂苷,較佳的是從皂樹獲得的皂苷之水可提取部分。在某些實施方式中,佐劑包含QS-21。
在某些實施方式中,佐劑含有toll樣受體4(TLR4)促效劑。TLR4促效劑係本領域中熟知的,參見例如Ireton GC和SG Reed, 2013, Expert Rev Vaccines [疫苗專家評論] 12:793-807。在某些實施方式中,佐劑係包含脂質A或其類似物或衍生物之TLR4促效劑。
佐劑(例如包括TLR4促效劑)可以按各種方式配製在例如乳液如油包水(w/o)乳液或水包油(o/w)乳液(實例是MF59、AS03)、穩定(奈米)乳液(SE)、脂質懸浮液、脂質體、(聚合物)奈米顆粒、病毒顆粒、明礬吸附的水性配製物(AF)等中,代表用於佐劑中的免疫調節分子和/或用於免疫原的各種遞送系統(參見例如Reed等人, 2013, 同上;Alving CR等人, 2012, Curr Opin Immunol [免疫學當前觀點] 24:310-315)。
免疫刺激性TLR4促效劑可以視需要地與其他免疫調節組分組合,該等免疫調節組分如皂苷(例如QuilA、QS7、QS21、基質M、Iscoms、Iscomatrix等)、鋁鹽、其他TLR的活化劑(例如咪唑并喹啉、鞭毛蛋白、CpG、dsRNA類似物等)以及類似物質(參見例如Reed等人, 2013, 同上)。
如本文所用,術語「脂質A」係指LPS分子之疏水性脂質部分,該疏水性脂質部分包含葡萄胺糖並且藉由酮苷鍵連接至LPS分子之內核中的酮基-去氧辛酮糖酸,其將LPS分子錨定在革蘭氏陰性細菌外膜之外葉中。關於LPS和脂質A結構的合成之概述,參見例如,Raetz, 1993, J. Bacteriology [細菌學雜誌] 175:5745-5753;Raetz CR和C Whitfield, 2002, Annu Rev Biochem [生物化學年評] 71:635-700;US 5,593,969和US 5,191,072。如本文所用之脂質A包括天然存在的脂質A、其混合物、類似物、衍生物和先質。該術語包括單糖,例如稱為脂質X的脂質A之先質;雙醣脂質A;七醯基脂質A;六醯基脂質A;五醯基脂質A;四醯基脂質A,例如脂質A之四醯基先質,稱為脂質IVA;去磷酸化脂A;單磷醯基脂質A;二磷醯脂質A,如來自大腸桿菌( Escherichia coli)和類球紅細菌( Rhodobacter sphaeroides)之脂質A。若干免疫活化脂質A結構含有6條醯基鏈。直接附接至葡萄胺糖糖之四條一級醯基鏈係通常長度在10至16個碳之間的3-羥基醯基鏈。兩條另外的醯基鏈通常附接至一級醯基鏈之3-羥基基團。例如,大腸桿菌脂質A通常具有四條附接至糖之C14 3-羥基醯基鏈,以及分別在2'和3'位置附接至一級醯基鏈的3-羥基基團之一個C12和一個C14。
如本文所用,術語「脂質A類似物或衍生物」係指類似於脂質A的結構和免疫活性、但不一定天然存在於自然界中之分子。脂質A類似物或衍生物可以修飾成例如縮短或縮合,和/或使其葡萄胺糖殘基被另一個胺糖殘基(例如半乳胺糖殘基)取代,以在還原端含有2-去氧-2-胺基葡糖酸代替葡萄胺糖-1-磷酸,在位置4'帶有半乳糖醛酸部分而不是磷酸。脂質A類似物或衍生物可以從分離自細菌的脂質A製備,例如藉由化學衍生;或化學合成,例如藉由首先確定較佳的脂質A之結構並且合成其類似物或衍生物。脂質A類似物或衍生物還可用作TLR4促效劑佐劑(參見,例如Gregg KA等人, 2017, MBio [分子生物學] 8, eDD492-17, doi: 10.1128/mBio.00492-17)。例如,脂質A類似物或衍生物可以藉由野生型脂質A分子之去醯化,例如藉由鹼處理而獲得。脂質A類似物或衍生物可以例如由分離自細菌的脂質A製備。此類分子也可以化學合成。脂質A類似物或衍生物之另一個實例子從細菌細胞分離的脂質A分子,該等細菌細胞具有參與脂質A生物合成和/或脂質A修飾的酶中的突變或缺失或插入。MPL和3D-MPL係經修飾以減弱脂質A毒性之脂質A類似物或衍生物。脂質A、MPL和3D-MPL具有糖主鏈,長脂肪酸鏈附接到該主鏈上,其中該主鏈含有糖苷鍵聯中的兩個6-碳糖以及4位置處的磷醯基部分。通常,五至八個長鏈脂肪酸(通常12-14個碳原子)附接至糖主鏈。由於天然來源的衍生,MPL或3D-MPL可以作為多種脂肪酸取代模式(例如七醯基、六醯基、五醯基等)之複合物或混合物存在,具有不同的脂肪酸長度。對於本文所述之一些其他脂質A類似物或衍生物也是如此,然而合成脂質A變體還可為限定的和均勻的。MPL及其製造例如在US 4,436,727中進行了描述。3D-MPL例如在US 4,912,094 B1中進行了描述,並且與MPL的不同之處在於選擇性去除與位置3處的還原端葡萄胺糖酯連接的3-羥基肉豆蔻酸醯基殘基(比較例如US 4,912,094 B1之第1列中的MPL對比第6列中的3D-MPL之結構)。在本領域中,通常使用3D-MPL,但是有時稱為MPL(例如,Ireton GC和SG Reed, 2013, 同上的表1中的第一結構,這種結構被稱為MPL®,但實際上描繪了3D-MPL的結構)。根據本發明之脂質A(類似物、衍生物)之實例包括MPL、3D-MPL、RC529(例如EP 1385541)、PET-脂質A、GLA(哌喃糖基脂質佐劑,一種合成的雙醣糖脂;例如US 20100310602、US 8722064)、SLA(例如Carter D等人, 2016, Clin Transl Immunology [臨床與轉化免疫學] 5:e108(doi: 10.1038/cti.2016.63))、PHAD(磷酸化的六醯基雙醣;其結構與GLA之結構相同)、3D-PHAD、3D-(6-醯基)-PHAD(3D(6A)-PHAD)(PHAD、3D-PHAD和3D(6A)PHAD係合成的脂質A變體,參見例如avantilipids.com/divisions/adjuvants,其還提供該等分子之結構)、E6020(CAS編號287180-63-6)、ONO4007、OM-174等。關於3D-MPL、RC529、PET-脂質A、GLA/PHAD、E6020、ONO4007和OM-174之示例性化學結構,參見例如Ireton GC和SG Reed, 2013,同上中的表1。關於SLA之結構,參見例如Reed SG等人, 2016, Curr Opin Immunol [免疫學當前觀點] 41:85-90中的圖1。在某些較佳的實施方式中,TLR4促效劑佐劑包含選自3D-MPL、GLA或SLA的脂質A類似物或衍生物。
包含脂質A類似物或衍生物之示例性佐劑包括GLA-LSQ(合成MPL [GLA]、QS21、脂質,配製為脂質體)、SLA-LSQ(合成MPL [SLA]、QS21、脂質,配製為脂質體)、GLA-SE(合成MPL [GLA],角鯊烯油/水乳液)、SLA-SE(合成MPL [SLA],角鯊烯油/水乳液)、SLA-奈米明礬(合成MPL [SLA],鋁鹽)、GLA-奈米明礬(合成MPL [GLA],鋁鹽)、SLA-AF(合成MPL [SLA],水性懸浮液)、GLA-AF(合成MPL [GLA],水性懸浮液)、SLA-明礬(合成MPL [SLA],鋁鹽)、GLA-明礬(合成MPL [GLA],鋁鹽)以及GSK ASxx系列佐劑中的幾種,包括AS01(MPL、QS21,脂質體)、AS02(MPL、QS21,油/水乳液)、AS25(MPL,油/水乳液)、AS04(MPL,鋁鹽)和AS15(MPL、QS21、CpG,脂質體)。參見例如,WO 2013/119856、WO 2006/116423、US 4,987,237、U.S. 4,436,727、US 4,877,611、US 4,866,034、US 4,912,094、US 4,987,237、US 5191072、US 5593969、US 6,759,241、US 9,017,698、US 9,149,521、US 9,149,522、US 9,415,097、US 9,415,101、US 9,504,743;Reed G, 等人, 2013, 同上;Johnson等人, 1999, J Med Chem [藥物化學雜誌], 42:4640-4649;以及Ulrich和Myers, 1995, Vaccine Design: The Subunit and Adjuvant Approach [疫苗設計:次單元和佐劑方法]; Powell和Newman編輯; Plenum: New York [紐約普萊紐姆出版社], 495-524。
非糖脂分子也可以用作TLR4促效劑佐劑,例如合成分子如新賽普酊(Neoseptin)-3或天然分子如LeIF,參見例如Reed SG等人, 2016, 同上。
在另一個方面,本發明關於用作藥物的本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽或編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸或本發明之藥物組成物。
在另一方面,本發明關於本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽、編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸或本文所述之藥物組成物作為用於誘導針對腸桿菌科之革蘭氏陰性細菌的免疫響應的藥物之用途。
如本文所用,術語「免疫原」或「免疫性」或「抗原」可互換用於描述單獨或連同佐劑一起投與給受者,或在展示媒介物上呈現時能夠誘導針對自身的免疫學響應之分子。
如本文所用,對抗原或組成物的「免疫學響應」或「免疫響應」係指在受試者中發展對該抗原或該組成物中存在的抗原之體液和/或細胞免疫響應。
在另一方面,本發明關於本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽、編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸或本文所述之藥物組成物,用於在誘導針對由腸桿菌科之革蘭氏陰性細菌引起的細菌感染的免疫響應中使用。在某些實施方式中,細菌感染由克留氏菌屬屬物種或大腸桿菌引起。在較佳的實施方式中,細菌感染由大腸桿菌引起。因此在一個實施方式中,本發明關於本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽、本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽或本文所述之藥物組成物作為用於誘導針對大腸桿菌或克留氏菌屬,較佳的是大腸桿菌的免疫響應的藥物之用途。
在較佳的實施方式中,由腸桿菌科之革蘭氏陰性細菌引起的細菌感染係大腸桿菌,例如ExPEC的感染,例如該感染可為尿路感染(UTI)。在一個實施方式中,本發明關於如本文所述之包含FimH凝集素結構域之多肽、如本文所述之多核苷酸或本文所述之藥物組成物,用於治療、預防或阻抑受試者中與UTI相關的症狀和/或後遺症。在某些實施方式中,所述UTI係rUTI。大腸桿菌係UTI和rUTI之主要病原體之一,係年輕女性和老年人中的重要醫療保健問題。因此,在較佳的實施方式中,細菌感染係由大腸桿菌引起的UTI或rUTI。
在一個實施方式中,本發明關於一種治療、預防或阻抑有需要的受試者中與腸桿菌相關病症有關的症狀和/或後遺症之方法。該方法包括向受試者投與有效量的本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽、編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸或本文所述之藥物組成物。較佳的是,投與誘導在治療或預防腸桿菌相關病症方面有效的免疫響應。較佳的是,腸桿菌相關病狀係泌尿生殖道感染,更特別地是UTI或rUTI。
本發明還關於本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽、編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸或本文所述之藥物組成物用於製造用於治療、預防或阻抑由腸桿菌科之革蘭氏陰性細菌引起的細菌感染,較佳的是由大腸桿菌引起的細菌感染的藥物之用途。更較佳的是,細菌感染係由大腸桿菌引起的UTI或復發性UTI(rUTI)。
本發明進一步關於一種產生本發明之多肽之方法,該方法包括培養重組細胞,該重組細胞含有編碼本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之多核苷酸和/或如本文所述之載體,其中培養在有利於多肽產生的條件下發生。
在某些實施方式中,該方法進一步包括回收多肽,視需要地隨後將多肽配製成藥物組成物。
較佳的是,在用於產生本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)多肽之方法中使用大腸桿菌細胞,例如大腸桿菌BL21衍生細胞(derivative)。
多肽之回收較佳的是包括純化和/或分離步驟,該步驟可以使用本領域公知的常規蛋白質純化方法進行。此類方法可以例如包括硫酸銨或乙醇沈澱、酸提取、陰離子和/或陽離子交換層析法、磷酸纖維素層析法、疏水相互作用層析法、親和層析法、氫氧磷灰石層析法和/或凝集素層析法。
此類純化和/或分離之典型實例可以利用針對蛋白質或針對作為蛋白質結構之一部分表現的His標籤或可裂解前導序列或尾之抗體。在某些實施方式中,本文所述之多肽包含有His標籤,並藉由如IMAC親和純化的方法純化。在某些實施方式中,本文所述之多肽不包含His標籤,在此類情況下,可藉由層析法,例如離子交換層析法(IEX)、疏水相互作用層析法(HIC)和/或粒徑排阻層析法進行純化。 定義
在背景和整個說明書中引用或描述了各種出版物、文章和專利;該等參考文獻中的每一篇藉由引用以其全文併入本文。包括在本說明書中的對文件、法案、材料、裝置、製品等的討論係出於提供本發明之背景之目的。這種討論不承認任何或所有該等事項形成關於所揭露或要求保護的任何發明的先前技術之一部分。
除非另外定義,否則本文使用的所有技術和科學術語具有本發明所屬領域之熟悉該項技術者通常理解的相同含義。否則,本文引用的某些術語具有如說明書中闡述的含義。本文引用的所有專利、公開的專利申請和出版物如同完全列出一樣藉由引用併入本文。必須注意,除非上下文另外明確規定,否則如本文和所附申請專利範圍中所使用,單數形式「一個/一種(a/an)」和「該」包括複數指示物。
在本說明書和隨後的申請專利範圍全篇,除非上下文另有要求,否則詞語「包含(comprise)」,以及變型如「comprises」和「comprising」應當被理解為暗指包括所陳述的整數或步驟或者多個整數或步驟的組,但不排除任何其他整數或步驟或者多個整數或步驟的組。當在本文中使用時,術語「包含(comprising)」可以被術語「含有(containing)」或「包括(including)」替代或者當在本文中使用時有時被術語「具有(having)」替代。
當在本文中使用時,「由……組成」不包括未在申請專利範圍要素中指定的任何要素、步驟或成分。當在本文中使用時,「基本上由……組成」並不排除不會實質性地影響申請專利範圍之基本和新穎特徵的材料或步驟。無論何時本文在本發明之一個方面或實施方式的上下文中使用時,前述術語包含(comprising)、含有(containing)、包括(including)和具有(having)中的任一種可以被術語「由……組成(consisting of)」或「基本上由……組成」替代以改變本揭露之範圍。
如本文所用,多個引用的要素之間的連接術語「和/或」應被理解為涵蓋單獨的和組合的選項兩者。例如,當兩種要素由和/或連接時,第一選項係指在不具有第二要素的情況下第一要素之適用性。第二選項係指在沒有第一要素的情況下第二要素之適用性。第三選項係指第一要素和第二要素一起的適用性。該等選項中的任一種應被理解為落入該含義內,因此滿足如本文所用之術語「和/或」之要求。該等選項中的多於一種之同時適用性也應被理解為落入該含義內,因此滿足術語「和/或」之要求。
如本文所用,術語「藥學上可接受的載劑」係指不會干擾根據本發明之組成物之有效性或根據本發明之組成物之生物活性之無毒材料。「藥學上可接受的載劑」可以包括任何賦形劑、稀釋劑、填充劑、鹽、緩衝液、穩定劑、增溶劑、油、脂質、含脂質的囊泡、微球、脂質體封裝物或本領域中熟知的用於藥物配製物中的其他材料。應理解,藥學上可接受的載劑之特徵將取決於特定應用之投與途徑。根據特定實施方式,鑒於本揭露,適合用於疫苗的任何藥學上可接受的載劑均可用於本發明中。合適的賦形劑包括但不限於無菌水、鹽水、右旋糖、甘油、乙醇等以及它們的組合,以及穩定劑,例如人血清白蛋白(HSA)或其他適合的蛋白質和還原糖。
如本文所用,術語「有效量」係指在受試者中引發所希望的生物或藥物反應的活性成分或組分之量。關於所闡述之目的,有效量可以根據經驗並且以常規方式來確定。例如,體外測定可以視需要地用於幫助鑒定最佳劑量範圍。
如本文所用,「受試者」或「患者」意指將或已經藉由根據本發明之實施方式之方法或組成物疫苗接種的任何動物,較佳的是哺乳動物,最較佳的是人。如本文所用之術語「哺乳動物」涵蓋任何哺乳動物。哺乳動物之實例包括但不限於牛、馬、綿羊、豬、貓、狗、小鼠、大鼠、兔、天竺鼠、猴、人等,最較佳的是人。在某些實施方式中,受試者係成人。如本文所用,術語「成人」係指18歲或以上的人。在某些實施方式中,受試者小於18歲,例如0-18歲,例如9-18歲,或12-18歲。在某些實施方式中,受試者係約18歲至約50歲的人類受試者。在某些實施方式中,受試者係約50歲至約100歲的人,例如約50-85歲、60-80歲、50歲或以上、55歲或以上、60歲或以上、65歲或以上、70歲或以上、75歲或以上、80歲或以上、85歲或以上的人。在其一些實施方式中,受試者不大於85歲,不大於80歲,不大於75歲。在某些實施方式中,人類受試者係男性。在某些實施方式中,人類受試者係女性。
如本文所用,「UTI」意指腎臟、膀胱、輸尿管或尿道之感染。UTI之症狀可包括以下的一或多種:排尿時的灼熱感,頻繁或強烈的排尿衝動,膀胱排空不完全,尿液外觀和/或氣味異常,尿液中白血球升高,感到疲倦或發抖,感覺迷失,發燒或發冷,背部、小腹、骨盆或膀胱不適、疼痛或壓迫。然而,在一些患者中,症狀可能不存在或非特異性。UTI之後遺症可包括系統性併發症,如侵襲性疾病和敗血症。在某些實施方式中,UTI在臨床和/或微生物學上記錄,例如用尿細菌培養和/或分子或其他方法證實。在某些實施方式中,受試者係先前已經患有或目前患有UTI之人類受試者。在某些實施方式中,受試者在過去兩年、過去一年或過去6個月內患有UTI。在某些實施方式中,受試者已經患有或目前患有復發性UTI(rUTI)。如本文所用之「rUTI」意指六個月內至少兩次感染或一年內至少三次UTI。在某些實施方式中,投與了本發明之FimH(F71mut)或FimH(F71mut/F144mut)、本發明之FimCH複合物、本發明之融合多肽或本發明之組成物的受試者在過去兩年、過去一年或過去六個月內已經遭受了至少兩次UTI。在某些實施方式中,受試者已經遭受了複雜的UTI。如本文所用,「複雜的UTI」意指與如泌尿生殖道之結構或功能異常或潛在疾病之存在等狀況相關的UTI。在某些實施方式中,UTI導致尿液中白血球數量升高或其他尿液異常。在某些實施方式中,患有UTI的受試者尿液中具有許多細菌,即,尿液不是無菌的,例如細菌細胞計數為至少約10個細胞/mL,至少約100個細胞/mL,至少約10 3個細胞/mL,例如至少約10 4個細胞/mL,例如至少約10 5個細胞/mL。
如本文所用,對抗原或組成物的「免疫學響應」或「免疫響應」係指在受試者中發展對該抗原或該組成物中存在的抗原之體液和/或細胞免疫響應。
除非另外指明,否則在一系列要素前面的術語「至少」應被理解為指該系列中的每一個要素。
詞語「約」或「大約」在與數值結合使用時(例如約10),較佳的是意指該值可為給定值(為10)多或少該值的10%,較佳的是多或少該值的5%。
術語「同源性」、「序列同一性」等在本文可互換使用。序列同一性在本文中定義為藉由序列比較所確定的兩個或更多個胺基酸(多肽或蛋白質)序列或者兩個或更多個核酸(多核苷酸)序列之間的關係。在本領域中,「同一性」還意指視情況而定,藉由胺基酸或核酸序列串之間的匹配而確定的此類序列之間的序列相關性程度。兩個胺基酸序列之間的「相似性」係藉由將一個多肽之胺基酸序列及其保守性胺基酸取代物與第二個多肽之序列進行比較來確定的。可以藉由已知方法容易地計算「同一性」和「相似性」。
可以根據兩個序列之長度,使用全域或局部排比演算法藉由排比兩個肽或兩個核苷酸序列來確定「序列同一性」和「序列相似性」。較佳的是使用全域排比演算法(例如Needleman Wunsch)對相似長度的序列進行排比,該全域排比演算法最佳地在整個長度上排比序列,而較佳的是使用局部排比演算法(例如Smith Waterman)對長度大不相同的序列進行排比。當序列(例如,藉由程式GAP或BESTFIT使用預設參數進行最佳排比時)至少共有某一最小百分比的序列同一性(定義如下)時,則可以將序列稱為「基本上相同」或「基本上相似」。GAP使用Needleman和Wunsch全域排比演算法在兩個序列之整個長度(全長)上排比兩個序列,從而將匹配數最大化並且將空位數最小化。全域排比適合在兩個序列具有相似長度時,用於確定序列同一性。通常,使用GAP默認參數,空位產生罰分 = 50(核苷酸)/8(蛋白質),空位延伸罰分 = 3(核苷酸)/2(蛋白質)。對於核苷酸,使用的默認得分矩陣係nwsgapdna,而對於蛋白質,使用的默認得分矩陣係Blosum62(Henikoff和Henikoff, 1992, PNAS [美國國家科學院院刊] 89, 915-919)。序列排比和百分比序列同一性之得分可以使用以下進行確定:使用電腦程式確定,如GCG Wisconsin套裝軟體,10.3版(可從阿塞勒德公司(Accelrys Inc.)獲得,加利福尼亞州聖地牙哥斯克蘭頓路(Scranton Road, San Diego, CA)9685,92121-3752 USA),或使用開源軟體,如EmbossWIN 2.10.0版中的程式「needle」(使用全域Needleman Wunsch演算法)或「water」(使用局部Smith Waterman演算法),使用與上述GAP相同的參數,或使用默認設置(兩者對於「needle」和「water」而言並且兩者對於蛋白質和DNA排比而言,默認空位開放罰分為10.0且默認空位延伸罰分為0.5;默認得分矩陣對於蛋白質而言係Blosum62,而對於DNA而言係DNAFull)。當序列的總體長度大不相同時,較佳的是局部排比,如使用Smith Smith Waterman演算法的那些。
替代性地,可以使用如FASTA、BLAST等演算法,藉由針對公共數據庫進行搜索來確定相似性或同一性百分比。因此,本發明之核酸和蛋白質序列可以進一步用作「查詢序列」以針對公共數據庫進行搜索,以例如鑒定其他家族成員或相關序列。可以使用Altschul等人(1990) J. Mol. Biol. [分子生物學雜誌] 215:403—10之BLASTn和BLASTx程式(2.0版)進行此類搜索。BLAST核苷酸搜索可以用NBLAST程式進行,得分 = 100,字長 = 12,以獲得與本發明之核酸分子同源的核苷酸序列。BLAST蛋白質搜索可以用BLASTx程式進行,得分 = 50,字長 = 3,以獲得與本發明之蛋白質分子同源的胺基酸序列。為了獲得用於比較目的的空位排比,可以如Altschul等人, (1997) Nucleic Acids Res. [核酸研究] 25(17):3389-3402中所述,利用空位BLAST。利用BLAST和空位BLAST程式時,可以使用各程式(例如,BLASTx和BLASTn)之默認參數。參見http://www.ncbi.nlm.nih.gov/上國家生物技術資訊中心之主頁。 序列描述[ 1] 序列
描述 序列 SEQ ID NO.
FimH LD序列(FimH LD23-10) FACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPAVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGVAIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTG 1
FimHt序列 FACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPAVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGVAIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTGGCDVSARDVTVTLPDYPGSVPIPLTVYCAKSQNLGYYLSGTTADAGNSIFTNTASFSPAQGVGVQLTRNGTIIPANNTVSLGAVGTSAVSLGLTANYARTGGQVTAGNVQSIIGVTFVYQ 2
FimC全長 GVALGATRVIYPAGQKQVQLAVTNNDENSTYLIQSWVENADGVKDGRFIVTPPLFAMKGKKENTLRILDATNNQLPQDRESLFWMNVKAIPSMDKSKLTENTLQLAIISRIKLYYRPAKLALPPDQAAEKLRFRRSANSLTLINPTPYYLTVTELNAGARVLENALVPPMGESTVKLPSDAGSNITYRTINDYGALTPKMTGVME 3
FimH 23-10(全長)序列之實例 MKRVITLFAVLLMGWSVNAWSFACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPAVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGVAIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTGGCDVSARDVTVTLPDYPGSVPIPLTVYCAKSQNLGYYLSGTTADAGNSIFTNTASFSPAQGVGVQLTRNGTIIPANNTVSLGAVGTSAVSLGLTANYARTGGQVTAGNVQSIIGVTFVYQ 4
US 6,500,434之SEQ ID NO: 2(示例全長FimH序列) MKRVITLFAVLLMGWSVNAWSFACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPVVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGVAIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTGGCDVSARDVTVTLPDYRGSVPIPLTVYCAKSQNLGYYLSGTHADAGNSIFTNTASFSPAQGVGVQLTRNGTIIPANNTVSLGAVGTSAVSLGLTANYARTGGQVTAGNVQSIIGVTFVTQ 5
US 6,737,063之SEQ ID NO: 29 (在N端具有截短的示例FimH序列) FACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPVVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGLVIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTGGCDVSARDVTVTLPDYRGSVPIPLTVYCAKSQNLGYYLSGTHADAGNSIFTNTASFSPAQGVGVQLTRNGTIIPTNNTVSLGAVGTSAVSLGLTANYARTGGQVTAGNVQSIIGVTFVYQ 6
FimH LD序列之實例 FACKTANGTAIPIGGGSANVYVNLAPVVNVGQNLVVDLSTQIFCHNDYPETITDYVTLQRGSAYGGVLSNFSGTVKYSGSSYPFPTTSETPRVVYNSRTDKPWPVALYLTPVSSAGGLVIKAGSLIAVLILRQTNNYNSDDFQFVWNIYANNDVVVPTGG 7
FimH多肽的序列之其他實例在US 6,737,063中有描述,例如其中的SEQ ID NO: 23-45或55中的任何一個,該等全部藉由引用併入本文。 實例
本發明之以下實例係為了進一步說明本發明之性質。應當理解,以下實例不限制本發明,並且本發明之範圍由所附申請專利範圍確定。
為了瞭解FimH組態變化對疫苗功效之影響,設計了幾種含有可能將蛋白質鎖定在低親和力狀態的不同突變的FimH變體,目的在於鑒定誘導能夠減少細菌向膀胱的黏附和定殖的功能性抗體之改善的FimH變體。為了優化找到合適的FimH凝集素結構域變體之機會,選擇具有不同預測作用模式之變體。將先前描述的突變體FimH_Q133K和FimH_R60P以及野生型(WT)FimH作為對照。 實例 1 誘導抑制性抗體之能力
已經證實針對呈低親和力組態的FimH產生的抗體能夠阻斷細菌細胞並減少膀胱中的菌落形成。因此作為第一步驟,藉由使用黏附抑制測定(AIA),我們評價了由鎖定於低親和力組態的FimH的不同變體誘導的抗體之功能性。 材料和方法 FimH 設計與表現
使用用於在周質中表現的異源訊息序列和用於使用固定化金屬親和層析法(IMAC)進行親和純化的FimC上的C端His標籤,使FimC和FimH在pET-DUET或pET-22b載體中表現。使用IPTG誘導表現,提取蛋白質並使用IMAC純化法(塔隆(Talon))純化。 免疫作用
Wistar大鼠在第0、7、10和18天接受了4次肌內(i.m.)免疫作用與非弗氏佐劑組合的不同的FimH變體(每種變體60 μg/劑)(Speedy大鼠28天模型,歐基公司)。如下所述,在第0天(免疫作用前)和第28天(免疫作用後)藉由黏附抑制測定(AIA)研究血清抗體之功能性。 黏附抑制測定( AIA
用異硫氰酸螢光素(FITC)標記細菌(大腸桿菌菌株J96)。將標記的細菌與膀胱尿路上皮細胞(5637細胞系)一起在37°C下孵育1 h。藉由流動式細胞分析術測量附著細菌之%。為了評價血清抑制,將細菌先與血清樣本在37°C孵育30分鐘,並且然後與5637細胞混合。 ELISA
將96孔板用1 ug/mL的FimH包被過夜。在洗滌後,將包被的孔與封閉緩衝液[磷酸鹽緩衝鹽水(PBS) + 2%牛血清白蛋白(BSA)]一起在室溫下孵育1小時。在用PBS + 0.05%吐溫20洗滌後,將血清添加至板中,然後將該等板在室溫下孵育1小時。在洗滌後,將在含有2% BSA的PBS中稀釋的與山葵過氧化物酶軛合的山羊抗大鼠抗體添加至各孔中,在室溫下保持1小時。在最終洗滌後,用四甲基聯苯胺底物使反應物顯影。用1M磷酸終止反應,並測量450 nm處的吸光度。 結果
基於4-參數邏輯(4PL)迴歸模型,將血清抗體抑制滴定量計算為半最大抑制濃度(IC50)。另外,藉由ELISA評價由不同的FimH變體誘導的血清抗體水平(總IgG)。基於使用4PL非線性迴歸模型進行分析的6步重複滴定曲線,計算IC50滴定量(定義為半最大有效濃度)。
在初步實驗中,測試了幾種不同的FimH變體的誘導抑制性抗體之能力。正如在圖1A中可見的,變體FimH(F71Y)、FimH(F144V)誘導最高水平的功能性抗體。FimH(F144V)變體先前描述於EP專利申請案號20152217(於2020年1月16日以楊森製藥有限公司(Janssen Pharmaceuticals, Inc)的名義提交),其藉由引用併入本文。然而,FimH(F71Y)將誘導類似高水平的抑制性抗體,這在本發明之前係令人驚訝且完全不可預測的。
為了證實初步結果,用大量動物重複了AIA測定,在該實驗中,證實了FimH(F71Y)和FimH(F144V)均能夠可靠地誘導高水平的抑制性抗體(圖1B)。
FimH(F71Y)和FimH(F144V)變體似乎藉由不同的誘導結合口袋的組態變化之機制鎖定於低親和力組態。FimH(F71Y)變體中的取代防止殘基折疊成使緊張狀態更有利的疏水口袋(放鬆狀態),然而在FimH(F144V)變體中,取代的位置相對靠近於使低親和力組態穩定的甘露糖結合口袋。因為這兩種不同的機制導致了低親和力狀態的組態變化,我們猜想包含F71Y和F144V取代兩者的凝集素結構域能夠甚至更加穩定地鎖定於低親和力組態,這將為那類的FimH變體提供額外的優勢。為了檢驗這個猜想,我們創造了FimH雙突變體,該FimH雙突變體包含在其凝集素結構域(FimH(F71Y/F144V))中的F71Y和F144V取代兩者。正如在圖1B中可見的,FimH(F71Y/F144V)同樣能夠誘導高水平的抑制性抗體。
基於該等結果,選擇FimH(F71Y)和FimH(F71Y/F144V)作為首要候選物。如下所述,進一步分析他們的特徵。 實例 2設計新型變體 - SPR 數據 SPR
為了深入瞭解FimH凝集素結構域變體與正庚基-α-D-哌喃甘露糖苷配位基的相互作用之結合親和力和動力學,進行了表面電漿子共振(SPR)測量。簡言之,將FimH變體滴定到甘露糖苷配位基5表面(Rabbani S等人, J Biol. Chem. [生物化學雜誌], 2018, 293(5):1835-1849),其在HBS-N(0.01 M HEPES(pH 7.4)、0.15 M NaCl、3 mM EDTA、0.05%界面活性劑P20)中的最高濃度為3 μM或10 μM。使用單循環動力學進樣法進樣0.12 μM至10 μM或0.036 μM至3.0 μM的蛋白質。 結果
先前描述的突變體FimH_Q133K和FimH_R60P在結合口袋中的甘露糖相互作用殘基中具有突變。預計該等突變會直接影響與甘露糖的結合相互作用。將該等突變體作為陽性對照。連同雙突變體R60P_Q133K以檢查潛在的增強作用。另外,將野生型(WT)FimH凝集素結構域作為陰性對照。
使用SPR評估變體與甘露糖結合的親和力。表2中呈現了結果。正如所期望的,在FimH之甘露糖苷結合口袋中具有突變(Q133K和R60P_Q133K)的凝集素結構域變體完全不與甘露糖苷結合。正如所期望的,R60P突變體對甘露糖苷顯示出低親和力。
儘管能夠誘導高水平的抑制性抗體,包含F71Y取代的變體仍對甘露糖苷顯示出某種親和力,這表明該突變未完全消除對甘露糖苷的結合。在包含F144V取代的FimH凝集素結構域變體中,完全消除了對甘露糖苷的結合(如先前針對單個F144V突變體在EP專利申請案號20152217(於2020年1月16日以楊森製藥有限公司的名義提交)中揭露的,其藉由引用併入本文)。在包含F71Y和F144V兩者的突變體中,也完全消除了對甘露糖苷的結合。 [ 2] FimH LD變體與甘露糖苷之親和力測量
變體 親和力 *
F144V 沒有結合
F71Y 低親和力
F144V/F71Y 沒有結合
R60P 低親和力
R60P-Q133K 沒有結合
Q133K 沒有結合
FimH_LD野生型 高親和力
* 低親和力 K D 1000 nM ;中親和力 K D100-1000 nM 之間;高親和力 K D 100 nM 實例 3結合經表徵的抑制性 mAb 475 926 之能力
FimH之凝集素結構域中的突變可導致在引發強烈的功能性免疫響應方面至關重要的表位,如存在於FimH結合口袋中的表位之損失。為了確保藉由本文所述之突變不損害結合口袋之完整性,評估了單株抗體(mAb)mAb475和mAb926與突變的FimH凝集素結構域之結合。mAb475和mAb926識別FimH凝集素結構域上FimH的甘露糖結合口袋中重疊但不同的表位(Kisiela等人,2013和2015)。 結果
突變的FimH凝集素結構域先前已在WO 02102974中有描述。WO 02102974描述了大多數未指定突變的廣泛的可能突變列表(在長約159個胺基酸的FimH凝集素結構域中提出了65個可能的突變位點)。然而,WO 02102974指出在位置54、133或135處具有胺基酸取代的FimH凝集素結構域係最有前景的候選物,明確提到FimH_Q133K係高度較佳的選擇。因此,非常令人驚訝的是功能性mAb475不識別FimH-23-10_Q133K,指出了結合口袋之完整性問題(表3)。相比之下,FimH(F71Y)和FimH(F144V)兩者均被mAb475和mAb926兩者識別,這表明結合口袋仍然非常完好(表3)。FimH(F71Y/F144V)雙突變體也仍然被兩種抗體識別,這表明在該雙突變體中結合口袋也仍然完好(表3)。 [ 3] 結合經表徵的抑制性mAb 475和926之能力
變體 結合口袋之完整性
mAb 475 mAb 926
F144V 結合 結合
F71Y 結合 結合
F71Y/F144V 結合 結合
R60P 結合 結合
R60P-Q133K 沒有結合 結合
Q133K 沒有結合 結合
FimH_LD野生型 結合 結合
實例 4藉由 NMR FimH 凝集素結構域變體的組態狀態分析
在不存在和存在正庚基-α-D-哌喃甘露糖苷配位基時,測量了均勻地經 15N-標記的FimH LD變體(如向生長培養基中添加 15N的方法部分所述產生)的 1H, 15N異核單量子相干核磁共振(HSQC NMR)光譜,以在基於殘基水平上評估結構之差異。將蛋白質濃縮至150 µM並在20 mM磷酸鹽緩衝液(pH 7.4,含有7%-10% D 2O)中測量。將正庚基-α-D-哌喃甘露糖苷配位基溶解在D 2O中並且逐步添加到蛋白質中,直至10倍的莫耳過量。將每個樣本之譜與可公開獲得的參考譜對比(Rabbani S等人, J Biol. Chem. [生物化學雜誌], 2018, 293(5):1835-1849)。 結果
分析了FimH變體FimH(F71Y)、FimH(F144V)和FimH(F71Y/F144V)在存在甘露糖苷配位基時保持低親和力組態之能力。在不存在配位基時,當對已知表示高親和力狀態的殘基之化學位移進行比較時,所有三種變體處於低親和力組態(Rabbani S等人, J Biol. Chem. [生物化學雜誌], 2018, 293(5):1835-1849)。相比之下,在不存在甘露糖苷配位基時,FimH LD23-10野生型鎖定於高親和力組態。然而,在存在配位基時,FimH(F71Y)和FimH(F144V)切換回高親和力組態,而FimH (F71Y/F144V)保持低親和力組態,例如,在向FimH(F71Y/F144V)中添加配位基後未觀察到化學位移(圖2和表4)。 [ 4] 藉由NMR測量的選定胺基酸殘基的化學位移之表格表示。
Figure 02_image001
除兩個未知的殘基(不同於K12野生型)之外,FimH LD23-10野生型被認為在無配位基的情況下已經處於高親和力(H)組態。單個突變體變體F71Y和F144V在無配位基的時處於低親和力(L)組態但是在存在配位基時切換到H組態,然而雙突變體變體F71Y/F144V即使在存在配位基時仍保持在L組態。對於用於疫苗的藥物組成物而言,這種不能切換回高親和力組態的特性使FimH(F71Y/F144V)尤其具有吸引力,因為它例如確保了不需要另外的品質或穩定性控制來測試組態在儲存期間或在其他儲存條件下是否穩定。另外,不能切換回高親和力組態的特性允許使用FimH(F71Y/F144V)作為研究工具來研究作用機制或以獲得組態知識,並且它允許FimH(F71Y/F144V)用於生成具有有用的研究、診斷和可能的藥物應用的特定抗體。
因此,作為結論,在所有測試的FimH變體中,FimH(F71Y)、FimH(F144V)和FimH(F71Y/F144V)能夠誘導最高水平的功能性抑制性抗體同時保持FimH結合口袋之完好。FimH(F71Y/F144V)有完全消除與甘露糖苷的結合之另外的優勢和即使在存在配位基時保持鎖定於低親和力組態之另外的優勢。
[圖1] 由不同FimH變體誘導的抗體之功能性。Wistar大鼠在第0、7、10和18天接受4次肌內免疫作用60 ug/劑的與非弗氏佐劑組合的不同FimH變體(Speedy大鼠模型,歐基公司(Eurogentec))。在第0天(免疫作用前)以及第28天(免疫作用後)獲得血清樣本。
A) 用各種FimH變體(在圖下方指示)進行的初始實驗。基於12步稀釋曲線上擬合的4參數邏輯迴歸模型,計算抑制性抗體滴定量(IC50)。數據表示每組2隻動物的重複血清樣本之平均值。
B) 用FimH突變體F144V、F71Y、和F144V/F71Y雙突變體進行的單獨的實驗。基於6步稀釋曲線上擬合的4參數邏輯迴歸模型,計算抑制性抗體滴定量(IC50)。圖示出了以一式兩份和GMT(幾何平均滴定量)± 95% CI(信賴區間)測量的血清樣本之免疫作用前和免疫作用後的單獨IC50滴定量。LOD:檢測極限。
[圖2] 藉由NMR光譜法測定的甘露糖苷配位基存在或不存在時不同的FimH凝集素結構域變體之組態狀態。左小圖示出了當未結合甘露糖苷配位基時(例如apo狀態),均勻地經 15N標記的FimH LD變體在低親和力狀態(L)下的 15N HSQC NMR譜,並且右小圖示出了當結合了甘露糖苷配位基時(例如配位基狀態),高親和力狀態(H)下的譜。在框中指示了在結合甘露糖苷配位基後發生化學位移的關鍵胺基酸殘基。除了殘基1號和2號之外,該等殘基已經從大腸桿菌K12之可公開獲得的NMR譜鑒定出來(Rabbani S等人, J Biol. Chem. [生物化學雜誌], 2018, 293(5):1835-1849),該等殘基對大腸桿菌23-10具有特異性,這表明與大腸桿菌K12之FimH LD相比,在apo狀態下,野生型FimH LD23-10蛋白具有輕微不同的組態。

          <![CDATA[<110>  美商詹森藥物公司(Janssen Pharmaceuticals, Inc.)]]>
          <![CDATA[<120>  FimH突變體、其組成物及其用途]]>
          <![CDATA[<130>  CRU6050]]>
          <![CDATA[<150>  EP21151126.6]]>
          <![CDATA[<151>  2021-01-12]]>
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          <![CDATA[<170>  PatentIn 3.5版]]>
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          <![CDATA[<212>  PRT]]>
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          Phe Ala Cys Lys Thr Ala Asn Gly Thr Ala Ile Pro Ile Gly Gly Gly 
          1               5                   10                  15      
          Ser Ala Asn Val Tyr Val Asn Leu Ala Pro Ala Val Asn Val Gly Gln 
                      20                  25                  30          
          Asn Leu Val Val Asp Leu Ser Thr Gln Ile Phe Cys His Asn Asp Tyr 
                  35                  40                  45              
          Pro Glu Thr Ile Thr Asp Tyr Val Thr Leu Gln Arg Gly Ser Ala Tyr 
              50                  55                  60                  
          Gly Gly Val Leu Ser Asn Phe Ser Gly Thr Val Lys Tyr Ser Gly Ser 
          65                  70                  75                  80  
          Ser Tyr Pro Phe Pro Thr Thr Ser Glu Thr Pro Arg Val Val Tyr Asn 
                          85                  90                  95      
          Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu Tyr Leu Thr Pro Val 
                      100                 105                 110         
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          Val Trp Asn Ile Tyr Ala Asn Asn Asp Val Val Val Pro Thr Gly 
          145                 150                 155                 
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          Phe Ala Cys Lys Thr Ala Asn Gly Thr Ala Ile Pro Ile Gly Gly Gly 
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          Ser Ala Asn Val Tyr Val Asn Leu Ala Pro Ala Val Asn Val Gly Gln 
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          Pro Glu Thr Ile Thr Asp Tyr Val Thr Leu Gln Arg Gly Ser Ala Tyr 
              50                  55                  60                  
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          65                  70                  75                  80  
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                          85                  90                  95      
          Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu Tyr Leu Thr Pro Val 
                      100                 105                 110         
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                  115                 120                 125             
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          Cys Asp Val Ser Ala Arg Asp Val Thr Val Thr Leu Pro Asp Tyr Pro 
                          165                 170                 175     
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                      180                 185                 190         
          Leu Gly Tyr Tyr Leu Ser Gly Thr Thr Ala Asp Ala Gly Asn Ser Ile 
                  195                 200                 205             
          Phe Thr Asn Thr Ala Ser Phe Ser Pro Ala Gln Gly Val Gly Val Gln 
              210                 215                 220                 
          Leu Thr Arg Asn Gly Thr Ile Ile Pro Ala Asn Asn Thr Val Ser Leu 
          225                 230                 235                 240 
          Gly Ala Val Gly Thr Ser Ala Val Ser Leu Gly Leu Thr Ala Asn Tyr 
                          245                 250                 255     
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                      20                  25                  30          
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                  35                  40                  45              
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          Leu Arg Ile Leu Asp Ala Thr Asn Asn Gln Leu Pro Gln Asp Arg Glu 
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          Arg Val Val Tyr Asn Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu 
                  115                 120                 125             
          Tyr Leu Thr Pro Val Ser Ser Ala Gly Gly Val Ala Ile Lys Ala Gly 
              130                 135                 140                 
          Ser Leu Ile Ala Val Leu Ile Leu Arg Gln Thr Asn Asn Tyr Asn Ser 
          145                 150                 155                 160 
          Asp Asp Phe Gln Phe Val Trp Asn Ile Tyr Ala Asn Asn Asp Val Val 
                          165                 170                 175     
          Val Pro Thr Gly Gly Cys Asp Val Ser Ala Arg Asp Val Thr Val Thr 
                      180                 185                 190         
          Leu Pro Asp Tyr Pro Gly Ser Val Pro Ile Pro Leu Thr Val Tyr Cys 
                  195                 200                 205             
          Ala Lys Ser Gln Asn Leu Gly Tyr Tyr Leu Ser Gly Thr Thr Ala Asp 
              210                 215                 220                 
          Ala Gly Asn Ser Ile Phe Thr Asn Thr Ala Ser Phe Ser Pro Ala Gln 
          225                 230                 235                 240 
          Gly Val Gly Val Gln Leu Thr Arg Asn Gly Thr Ile Ile Pro Ala Asn 
                          245                 250                 255     
          Asn Thr Val Ser Leu Gly Ala Val Gly Thr Ser Ala Val Ser Leu Gly 
                      260                 265                 270         
          Leu Thr Ala Asn Tyr Ala Arg Thr Gly Gly Gln Val Thr Ala Gly Asn 
                  275                 280                 285             
          Val Gln Ser Ile Ile Gly Val Thr Phe Val Tyr Gln 
              290                 295                 300 
          <![CDATA[<210>  5]]>
          <![CDATA[<211>  300]]>
          <![CDATA[<212>  PRT]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  US 6,500,434之SEQ ID NO: 2 - FimH]]>
          <![CDATA[<400>  5]]>
          Met Lys Arg Val Ile Thr Leu Phe Ala Val Leu Leu Met Gly Trp Ser 
          1               5                   10                  15      
          Val Asn Ala Trp Ser Phe Ala Cys Lys Thr Ala Asn Gly Thr Ala Ile 
                      20                  25                  30          
          Pro Ile Gly Gly Gly Ser Ala Asn Val Tyr Val Asn Leu Ala Pro Val 
                  35                  40                  45              
          Val Asn Val Gly Gln Asn Leu Val Val Asp Leu Ser Thr Gln Ile Phe 
              50                  55                  60                  
          Cys His Asn Asp Tyr Pro Glu Thr Ile Thr Asp Tyr Val Thr Leu Gln 
          65                  70                  75                  80  
          Arg Gly Ser Ala Tyr Gly Gly Val Leu Ser Asn Phe Ser Gly Thr Val 
                          85                  90                  95      
          Lys Tyr Ser Gly Ser Ser Tyr Pro Phe Pro Thr Thr Ser Glu Thr Pro 
                      100                 105                 110         
          Arg Val Val Tyr Asn Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu 
                  115                 120                 125             
          Tyr Leu Thr Pro Val Ser Ser Ala Gly Gly Val Ala Ile Lys Ala Gly 
              130                 135                 140                 
          Ser Leu Ile Ala Val Leu Ile Leu Arg Gln Thr Asn Asn Tyr Asn Ser 
          145                 150                 155                 160 
          Asp Asp Phe Gln Phe Val Trp Asn Ile Tyr Ala Asn Asn Asp Val Val 
                          165                 170                 175     
          Val Pro Thr Gly Gly Cys Asp Val Ser Ala Arg Asp Val Thr Val Thr 
                      180                 185                 190         
          Leu Pro Asp Tyr Arg Gly Ser Val Pro Ile Pro Leu Thr Val Tyr Cys 
                  195                 200                 205             
          Ala Lys Ser Gln Asn Leu Gly Tyr Tyr Leu Ser Gly Thr His Ala Asp 
              210                 215                 220                 
          Ala Gly Asn Ser Ile Phe Thr Asn Thr Ala Ser Phe Ser Pro Ala Gln 
          225                 230                 235                 240 
          Gly Val Gly Val Gln Leu Thr Arg Asn Gly Thr Ile Ile Pro Ala Asn 
                          245                 250                 255     
          Asn Thr Val Ser Leu Gly Ala Val Gly Thr Ser Ala Val Ser Leu Gly 
                      260                 265                 270         
          Leu Thr Ala Asn Tyr Ala Arg Thr Gly Gly Gln Val Thr Ala Gly Asn 
                  275                 280                 285             
          Val Gln Ser Ile Ile Gly Val Thr Phe Val Thr Gln 
              290                 295                 300 
          <![CDATA[<210>  6]]>
          <![CDATA[<211>  279]]>
          <![CDATA[<212>  PRT]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  在N端具有截短的FimH序列]]>
          <![CDATA[<400>  6]]>
          Phe Ala Cys Lys Thr Ala Asn Gly Thr Ala Ile Pro Ile Gly Gly Gly 
          1               5                   10                  15      
          Ser Ala Asn Val Tyr Val Asn Leu Ala Pro Val Val Asn Val Gly Gln 
                      20                  25                  30          
          Asn Leu Val Val Asp Leu Ser Thr Gln Ile Phe Cys His Asn Asp Tyr 
                  35                  40                  45              
          Pro Glu Thr Ile Thr Asp Tyr Val Thr Leu Gln Arg Gly Ser Ala Tyr 
              50                  55                  60                  
          Gly Gly Val Leu Ser Asn Phe Ser Gly Thr Val Lys Tyr Ser Gly Ser 
          65                  70                  75                  80  
          Ser Tyr Pro Phe Pro Thr Thr Ser Glu Thr Pro Arg Val Val Tyr Asn 
                          85                  90                  95      
          Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu Tyr Leu Thr Pro Val 
                      100                 105                 110         
          Ser Ser Ala Gly Gly Leu Val Ile Lys Ala Gly Ser Leu Ile Ala Val 
                  115                 120                 125             
          Leu Ile Leu Arg Gln Thr Asn Asn Tyr Asn Ser Asp Asp Phe Gln Phe 
              130                 135                 140                 
          Val Trp Asn Ile Tyr Ala Asn Asn Asp Val Val Val Pro Thr Gly Gly 
          145                 150                 155                 160 
          Cys Asp Val Ser Ala Arg Asp Val Thr Val Thr Leu Pro Asp Tyr Arg 
                          165                 170                 175     
          Gly Ser Val Pro Ile Pro Leu Thr Val Tyr Cys Ala Lys Ser Gln Asn 
                      180                 185                 190         
          Leu Gly Tyr Tyr Leu Ser Gly Thr His Ala Asp Ala Gly Asn Ser Ile 
                  195                 200                 205             
          Phe Thr Asn Thr Ala Ser Phe Ser Pro Ala Gln Gly Val Gly Val Gln 
              210                 215                 220                 
          Leu Thr Arg Asn Gly Thr Ile Ile Pro Thr Asn Asn Thr Val Ser Leu 
          225                 230                 235                 240 
          Gly Ala Val Gly Thr Ser Ala Val Ser Leu Gly Leu Thr Ala Asn Tyr 
                          245                 250                 255     
          Ala Arg Thr Gly Gly Gln Val Thr Ala Gly Asn Val Gln Ser Ile Ile 
                      260                 265                 270         
          Gly Val Thr Phe Val Tyr Gln 
                  275                 
          <![CDATA[<210>  7]]>
          <![CDATA[<211>  160]]>
          <![CDATA[<212>  PRT]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>   FimHLD]]>
          <![CDATA[<400>  7]]>
          Phe Ala Cys Lys Thr Ala Asn Gly Thr Ala Ile Pro Ile Gly Gly Gly 
          1               5                   10                  15      
          Ser Ala Asn Val Tyr Val Asn Leu Ala Pro Val Val Asn Val Gly Gln 
                      20                  25                  30          
          Asn Leu Val Val Asp Leu Ser Thr Gln Ile Phe Cys His Asn Asp Tyr 
                  35                  40                  45              
          Pro Glu Thr Ile Thr Asp Tyr Val Thr Leu Gln Arg Gly Ser Ala Tyr 
              50                  55                  60                  
          Gly Gly Val Leu Ser Asn Phe Ser Gly Thr Val Lys Tyr Ser Gly Ser 
          65                  70                  75                  80  
          Ser Tyr Pro Phe Pro Thr Thr Ser Glu Thr Pro Arg Val Val Tyr Asn 
                          85                  90                  95      
          Ser Arg Thr Asp Lys Pro Trp Pro Val Ala Leu Tyr Leu Thr Pro Val 
                      100                 105                 110         
          Ser Ser Ala Gly Gly Leu Val Ile Lys Ala Gly Ser Leu Ile Ala Val 
                  115                 120                 125             
          Leu Ile Leu Arg Gln Thr Asn Asn Tyr Asn Ser Asp Asp Phe Gln Phe 
              130                 135                 140                 
          Val Trp Asn Ile Tyr Ala Asn Asn Asp Val Val Val Pro Thr Gly Gly 
          145                 150                 155                 160 
          
Figure 12_A0101_SEQ_0001
Figure 12_A0101_SEQ_0002
Figure 12_A0101_SEQ_0003
Figure 12_A0101_SEQ_0004
Figure 12_A0101_SEQ_0005
Figure 12_A0101_SEQ_0006
Figure 12_A0101_SEQ_0007
Figure 12_A0101_SEQ_0008
Figure 12_A0101_SEQ_0009
Figure 12_A0101_SEQ_0010
Figure 12_A0101_SEQ_0011

Claims (16)

  1. 一種多肽,該多肽包含在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處包含酪胺酸(Y)或色胺酸(W)之FimH凝集素結構域。
  2. 如請求項1所述之多肽,其中該FimH凝集素結構域在與SEQ ID NO: 1之位置71相對應的位置處包含酪胺酸(Y)。
  3. 如請求項1或2所述之多肽,其中該多肽在與SEQ ID NO: 1之胺基酸序列中的位置144相對應的位置處進一步包含除苯丙胺酸(F)之外的胺基酸。
  4. 如請求項3所述之多肽,其中該多肽在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處包含選自由以下組成之群組的胺基酸:纈胺酸(V)、異亮胺酸(I)、亮胺酸(L)、甘胺酸(G)、甲硫胺酸(M)和丙胺酸(A)。
  5. 如請求項3或4所述之多肽,其中該FimH凝集素結構域在與SEQ ID NO: 1之位置144相對應的位置處包含纈胺酸(V)。
  6. 如請求項1-5中任一項所述之多肽,其中該FimH凝集素結構域具有與SEQ ID NO: 1具有至少90%序列同一性之胺基酸序列,較佳的是其中該FimH凝集素結構域包含SEQ ID NO: 1,其中位置71處的苯丙胺酸殘基被酪胺酸取代。
  7. 如請求項6所述之多肽,其中該FimH凝集素結構域包含SEQ ID NO: 1,其中位置71處的苯丙胺酸殘基被酪胺酸取代,並且其中位置144處的苯丙胺酸殘基被纈胺酸取代。
  8. 如前述請求項中任一項所述之多肽,其中該多肽進一步包含FimH菌毛蛋白結構域。
  9. 如前述請求項中任一項所述之多肽,其中該多肽係與SEQ ID NO: 2具有至少90%序列同一性之全長FimH,較佳的是其中該FimH凝集素結構域包含SEQ ID NO: 2,其中位置71處的苯丙胺酸殘基被酪胺酸取代,並且其中更較佳的是該FimH凝集素結構域包含SEQ ID NO: 2,其中位置71處的苯丙胺酸殘基被酪胺酸取代並且其中位置144處的苯丙胺酸殘基被纈胺酸取代。
  10. 一種多核苷酸,該多核苷酸編碼如請求項1-9中任一項所述之多肽。
  11. 一種載體,該載體包含如請求項10所述之多核苷酸。
  12. 一種重組宿主細胞,該重組宿主細胞包含如請求項10所述之多核苷酸或如請求項11所述之載體。
  13. 一種藥物組成物,該藥物組成物包含如請求項1-9中任一項所述之多肽、如請求項10所述之多核苷酸、或如請求項11所述之載體。
  14. 如請求項1-9所述之多肽、如請求項10所述之多核苷酸、如請求項11所述之載體或者如請求項12所述之藥物組成物,用於在誘導針對腸桿菌科細菌的免疫響應中使用,較佳的是,其中該細菌係大腸桿菌或克留氏菌屬,較佳的是大腸桿菌。
  15. 如請求項1-9所述之多肽、如請求項10所述之多核苷酸、如請求項11所述之載體或者如請求項12所述之藥物組成物,用於在預防或治療受試者中由大腸桿菌引起的尿路感染中使用。
  16. 一種用於產生包含FimH凝集素結構域之多肽之方法,該方法包括從含有如請求項10所述之多核苷酸和/或如請求項11所述之載體的重組細胞表現該多肽,視需要地該方法進一步包括回收和純化該多肽,然後視需要地將該多肽配製成該多肽之藥物組成物。
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