TWI756812B - 廣效性蚊媒黃病毒疫苗及其用於誘發中和性抗體的用途 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種胜肽免疫原,其包含至少一段複製的胺基酸序列:RCPTTGE(命名為JBP),本發明之胜肽免疫原可誘發有效對抗二或多種蚊媒黃病毒的免疫反應。本發明亦提供單/多價病毒疫苗以保護動物免受蚊媒黃病毒感染,包括日本腦炎病毒(JEV)、西尼羅病毒(WNV)、登革熱病毒(DENV)與茲卡病毒(ZIKE)的感染。
Description
本發明係關於一種抗蚊媒黃病毒的廣效型(broad-spectrum)中和性抗體及其用於保護動物免受病毒感染的方法,更特別地,係關於一種使用單一或多倍重複性蚊媒黃病毒之E蛋白中高度保留性的胜肽序列,生產病毒疫苗的用途。
諸如由日本腦炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)、西尼羅病毒(West Nile virus,WNV)、登革熱病毒(Dengue virus,DENV)與茲卡病毒(Zika virus,ZIKV)等蚊媒黃病毒(黃病毒屬,黃病毒科)所導致的傳染病,是影響全球熱帶與亞熱帶地區公共健康問題的主要元兇之一,且除了日本腦炎病毒外,目前仍沒有針對西尼羅病毒、登革熱病毒或茲卡病毒的疫苗。在登革熱病毒和茲卡病毒疫苗之開發過程中,當前面臨的主要問題是,交叉反應抗體(cross-reactive antibody)雖可與登革熱病毒或茲卡病毒的不同血清型結合,但其中和效果不佳,導致該些交叉反應抗體不但無益於誘發交叉保護(cross-protection),也可能會因抗體依賴性免疫增強反應(antibody-dependent enhancement,ADE)現象而惡化疾病。ADE的作用機制已被證實是由於非有效的中和性抗體與病毒顆粒
形成病毒-抗體複合物,並透過其抗體上的Fcγ鏈與細胞表面上的Fcγ受器結合,使病毒更容易感染細胞,而引發後續更嚴重的感染,因此,ADE現象被認為是登革熱(dengue fever,DF)或登革出血熱(dengue hemorrhagic fever,DHF)等續發感染(secondary infection)出現的主要原因。然而,於初次感染(primary infection)時所產生的抗體,僅能辨識續發感染之其他血清型的病毒,卻無法將其中和。因此,上述的問題皆凸顯了對於開發可針對多種蚊媒黃病毒之新型疫苗的迫切需要。
蚊媒黃病毒的基因組是一種編碼結構蛋白質膜(structural proteins capsid,C)、膜前體(membrane precursor,prM)、套膜(envelope)與其他非結構性的蛋白NS1、NS2、NS3、NS4、NS5之單股、正向RNA。病毒的E醣蛋白對於與細胞受體的結合,以及其藉由與細胞膜融合進入細胞的能力至關重要。除此之外,E醣蛋白還是可誘發保護性免疫力的主要抗原。根據其晶體結構,E醣蛋白可分成三個功能結構域:結構域I、II、III,其中結構域III是黃病毒中變化度最高的胺基酸序列,因此,標靶此結構域的抗體具有高度的病毒特異性。此外,此結構域亦包含主要的受體結合基序(receptor-binding motif),且藉由抗原決定位分析(epitope mapping)也證明,結構域III可誘發更強的中和性抗體;相反的,結構域II在的氨基酸序列相對於結構域III具有較高的保守性,因此有誘發交叉反應抗體的可能,然而,由結構域II所誘發的抗體,其中和能力往往較弱,例如,大部分可標靶E醣蛋白結構域II上的保守融合環(fusion loop)的抗體,其中和活性都偏低,會引發顯著的抗體依賴性免疫增強反應,因此,其他的高保留區域,例如bc環(bc-loop),也被暗示具有誘發更強體液免疫反應的潛力。先前的研究發現單株抗體1C19可辨識結構域II的bc環,並且對四種血清型
的DENV皆具有良好的的中和能力。1C19所結合的關鍵殘基是位於DENV的E醣蛋白上的殘基R73、G78、E79,並且這三個殘基於日本腦炎病毒(JEV)、登革熱病毒(DENV)與茲卡病毒(ZIKV)中皆是保守性的。
因此,本發明首先揭示,E蛋白結構域II中的氨基酸殘基73至79間的區域(EDII73-79)在每種病毒間是屬於高度保守性的,並且EDII73-79區域具有作為用以誘發抗JEV、DENVs與ZIKE的中和性抗體之有效抗原決定位的潛力。
更具體地,本發明已嘗試將一種經設計的胺基酸序列RCPTTGE(JEV之bc環胜肽,JBP,SEQ ID NO:01),用於誘發針對多種蚊媒黃病毒,像是日本腦炎病毒(JEV)、西尼羅病毒(WNV)、登革熱病毒(Dengue virus,DENV)與茲卡病毒(Zika virus,ZIKV)的高效抗體反應。
基於上述目的,本發明揭示JEV之bc環胜肽(JBP)是一種免疫原(immunogen),其具有誘發更強體液免疫反應,以及引發可針對多種蚊媒黃病毒之有效中和性抗體的能力。
因此,本發明之一方面係關於一種胜肽,其係由至少一段重複的胺基酸序列:RCPTTGE(稱為JBP,即1 x JBP,SEQ ID NO:01)所組成,其可誘發對多種蚊媒黃病毒的抗體反應。
於本發明的一些實施例中,所述之胜肽可於被免疫的動物體內誘發針對多種蚊媒黃病毒的中和性抗體。
於本發明的其他實施例中,所述之蚊媒黃病毒包括日本腦炎病毒(JEV)、登革熱病毒(DENV)及茲卡病毒(ZIKV)。
於本發明的另一方面係關於一種核苷酸序列,其係編碼一包含一倍或多倍重複的RCPTTGE序列之胜肽。
本發明的另一方面係關於一種保護動物免受蚊媒黃病毒感染的方法,該方法包含以一包含至少一段複製的JBP之胜肽免疫原來免疫動物。
於本發明的某些實施例中,所述之胜肽免疫原為一具有5段重複的JBP之胺基酸序列(稱為5 x JBP,RCPTTGERCPTTGERCPTTGERCPTTGERCPTTGE,SEQ ID No:02)。
本發明的另一方面,係關於一種控制蚊媒黃病毒感染的方法,該方法包含給予由一胜肽免疫原所誘導而生成的抗體,該胜肽免疫原包含至少一段複製的JBP。
本發明的另一方面係關於一種抗多種蚊媒黃病毒的疫苗,該疫苗包含一具有至少一段重複的胺基酸序列RCPTTGE之胜肽。
本發明的部分實施例中,所述之抗多種蚊媒黃病毒的疫苗可引發針對日本腦炎病毒(JEV)、登革熱病毒(DENV)及茲卡病毒(ZIKV)的有效性中和性抗體反應。
圖1係顯示E蛋白結構域II中殘基73至79間的保守區域。
圖2係顯示JBP於抗日本腦炎病毒(JEV)、登革熱病毒(DENV)及茲卡病毒(ZIKV)的中和性抗體反應的效果。
圖3係顯示由JBP所誘發的抗體於對抗JEV感染的保護效果。
圖4係顯示由JBP所誘發的抗體於對抗登革熱病毒DENV-1與DENV-2感染的保護效果。
圖5係說明JBP用於抑制登革熱病毒DENV-4與茲卡病毒(ZIKV)感染後所導致的病毒血症。
在以下的實施例中,將進一步舉例說明本發明的其他特徵與優點,此些實施例僅用於說明本發明,而非用於限制本發明之範圍。
如本文中所使用,名詞“動物”具有其通常的含義,包括但不限於鳥類、魚類與哺乳動物。於部分實施例中,該哺乳動物包含但不限於狗、貓、馬、羊、囓齒動物和靈長類動物,其包含人類。
實施例一、JBP疫苗接種後所產生的可針對多種蚊媒黃病毒的中和性抗體。
為評估由本發明之JBP疫苗接種後所誘發之抗體的中和能力,將BALB/c小鼠共分為三組(每組6隻小鼠),並分別經由皮下注射30μg的1x JBP(SEQ ID NO:01)、5x JBP(SEQ ID No:02)或PBS進行疫苗接種,接著在免疫過程中,會對所有小鼠進行間隔兩週的兩次加強免疫。於第一次接種後的第六週採集每隻BALB/c小鼠的血清,再依組別將血清合併,並以PBS進行1:8到1:512的連續稀釋,最後以免疫聚焦減少中和試驗(focus reduction neutralization tests,FRNT50)評估被免疫小鼠血清對於日本腦炎病毒(JEV)、登革熱病毒(DENV)的四種血清型以及茲卡病毒(ZIKV)的中和性效價。
由圖2之結果顯示,以5x JBP免疫的血清具有較高的FRNT50效價,其範圍係從64至256,而以1x JBP免疫的血清則具有中等的FRNT50效價,其範圍則從32至128,兩者均顯著性的高於對照組之PBS免疫血清。表示,JBP免疫原可誘發對抗JEV、DENVs與ZIKV的中和性抗體。
實施例二、於動物模型中誘發抗日本腦炎病毒與登革熱病毒的抗體。
為檢測以1x JBP與5x JBP免疫的血清於抗JEV的保護效果,分別將從免疫前血清、以1x JBP或5x JBP免疫的血清中所純化得到的IgG,接受性轉移至ICR小鼠,並於轉移後的第1天透過腹腔與心內注射的方式給予1x105PFU的日本腦炎病毒。
結果如圖3所示。在感染後的30天,經轉移以1x JBP與5x JBP免疫過之血清純化得到的IgG的小鼠,具有較高存活率(37.5%),而所有經給予從免疫前血清純化的IgG的小鼠,皆於感染後的12天內死亡。此結果表示,JBP疫苗接種可誘發產生具有抗JEV保護能力的IgG抗體。
除此之外,亦檢測經JBP免疫之血清對於抗DENV的保護效果。六週齡的AG129小鼠經腹腔(腹腔內注射),轉移50μg以1x JBP、5x JBP免疫過的血清IgG,或50μg的免疫前血清IgG作為對照組。於轉移後的第一天,將IgG轉移的小鼠經由腹腔注射,給予2.65x108PFU的登革熱病毒DENV-2或1x107PFU的登革熱病毒DENV-1攻擊,後續再進行60天的存活率監測。
由圖4之結果顯示,經轉移以1x JBP與5x JBP免疫之血清IgG的小鼠,具有抗登革熱病毒DENV-2感染的完全的保護效果(100%的存活率)。相反的,經轉移免疫前血清IgG的小鼠的存活率較低(圖4A);另一方面,當對照組
的小鼠全部死亡時,經轉移以5x JBP免疫之血清IgG的小鼠,仍以50%的存活率抵禦DENV-1的感染(圖4B)。總而言之,上述結果顯示以5x JBP免疫的血清的IgG可提供對抗DENV-1、DENV-2的保護效果。
實施例三、以JBP所誘發之抗體用於抑制第IV型登革熱病毒與茲卡病毒的病毒血症
為檢測由5x JBP的免疫作用所誘發的血清IgG對抗DENV-4與ZIKV的保護作用,將六週齡的AG129小鼠經腹腔注射,轉移1μg、10μg或50μg以5x JBP免疫的血清IgG,或50μg免疫前的血清IgG。於轉移後第一天,經IgG轉移之小鼠再經腹腔給予2x107PFU的登革熱病毒DENV-4或茲卡病毒ZIKV攻擊,接著每天監測小鼠的存活率,並於攻擊後的第3天以聚焦形成測定法,評估血清中DENV-4或ZIKV的病毒量。
結果如圖5所示,與經50μg免疫前血清IgG處理的小鼠相比,經以5x JBP免疫過之血清IgG處理的小鼠,於DENV-4或ZIKV病毒攻擊後的病毒血症程度有顯著性的降低(圖5A、5C),且以5x JBP免疫的血清IgG的抑制效果是呈現劑量相關(dose-dependent);而於經10μg和50μg劑量的以5x JBP免疫之血清IgG處理之小鼠中所呈現的抑制效果相似。因此,於進一步的存活率測試中,將以5x JBP免疫之血清IgG的劑量將定為10μg。
在進一步的存活率測試中,所有組別的小鼠在登革熱病毒DENV-4或茲卡病毒ZIKV攻擊後都死亡。但是,經10μg以5x JBP免疫之血清IgG處理的小鼠的存活時間,比經10μg免疫前之血清IgG處理的小鼠更長(圖5B、5D)。此結果表示,5x JBP所引發的免疫反應,可誘發產生對抗DENV-4與ZIKV攻擊的保護性抗體,並藉以降低病毒血症的程度。
綜上所述,本發明揭示一在蚊媒黃病毒的E蛋白結構域II中保守性的胺基酸序列,並設計一中和性抗原決定區RCPTTGE序列(命名為JBP),用以開發有效的多價型蚊媒黃病毒疫苗,並作為一種用以誘發生產抗-病毒抗體的有效抗原。
<110> 國家衛生研究院
<120> 廣效性蚊媒黃病毒疫苗及其用於誘發中和性抗體的用途
<130> P190017-US
<150> US 62/895,307
<151> 2019-09-03
<160> 2
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 7
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> E蛋白結構域II中的一高保留區域
<210> 2
<211> 35
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> E蛋白結構域II中一高保留區域的多倍重複
Claims (6)
- 一種胜肽免疫原用於製備誘發應對二或多種蚊媒黃病毒之抗體的疫苗組合物的用途,其中該胜肽係由至少一段複製的胺基酸序列RCPTTGE(SEQ ID NO:01)所組成。
- 如請求項1所述的用途,其中該胜肽可於被免疫的動物體內誘發針對多種蚊媒黃病毒的中和性抗體。
- 如請求項2所述的用途,其中該蚊媒黃病毒包含至少一種選自日本腦炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)、西尼羅病毒(West Nile virus,WNV)、登革熱病毒(Dengue virus,DENV)與茲卡病毒(Zika virus,ZIKV)的黃病毒。
- 如請求項1所述的用途,其中可將該胜肽免疫原給予免疫需要的宿主。
- 如請求項4所述的用途,其中該胜肽免疫原包含一胺基酸序列:RCPTTGERCPTTGERCPTTGERCPTTGERCPTTGE(SEQ ID NO:02)。
- 如請求項1所述的用途,其中,可透過給予該胜肽免疫原所誘發產生的抗體控制蚊媒黃病毒感染。
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