JP2017503792A - OspAの突然変異体断片、並びにそれに関する方法および使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ボレリア感染症の予防および治療のための組成物および方法に関する。特に、本発明は、細胞表層タンパク質A(OspA)のハイブリッドC末端断片を含むポリペプチド、当該ポリペプチドをコードする核酸、当該ポリペプチドに特異的に結合する抗体、当該ポリペプチドおよび/または当該核酸および/または当該抗体を含む医薬組成物(特に、医薬としてまたはボレリア感染症を治療もしくは予防するための方法にて使用するため)、ボレリア感染症を治療または予防するための方法、並びに対象を免疫化するための方法に関する。

Description

発明の分野
本発明は、ボレリア感染症の予防および治療のための組成物および方法に関する。特に、本発明は、細胞表層タンパク質A(OspA)のハイブリッドC末端断片を含むポリペプチド、該ポリペプチドをコードする核酸、該ポリペプチドに特異的に結合する抗体、該ポリペプチドおよび/または該核酸および/または該抗体を含む医薬組成物(特に、ボレリア感染症を治療または予防するための医薬としてまたは方法にて使用するため)、ボレリア感染症を治療または予防するための方法並びに対象を免疫化する方法に関する。
発明の背景
ライムボレリア症またはライム病は、欧州および北アメリカにおいて最も一般的に報告されるダニ媒介性疾患である。該疾患は、節足動物媒介性グラム陰性様スピロヘータ、ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ラト(Borrelia burgdorferi sensu lato;B.burgdorferi s.l.)の感染により引き起こされ、多器官または多組織が含まれ得、皮膚、心臓、筋骨格および神経の障害を生じる。大部分の国において、ライムボレリア症は届出疾患でなく、したがって、年間発生率に関する正確なデータは入手できない。米国では、原因菌はボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi sensu stricto;B.burgdorferi s.s.)であり、ライムボレリア症は北東部、中部大西洋および上方中北部の州に局在化している。2010年には、米国については合計約30,000例のライムボレリア症の症例が、疾病管理予防センター(CDC)に報告されていた。他の情報源からの診断データも考慮に入れた、CDCによる2013年の最新報告では、米国における新規症例の実際の年間数は、300,000件に近いと推定されている(http://www.cdc.gov/media/releases/2013/p0819−lyme−disease.html(非特許文献1))。欧州においては、ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.s.)およびボレリア・ババリエンシス(B.bavariensis)と同様に、B.アフゼリ(B.afzelii)およびB.ガリニ(B.garinii)がライムボレリア症の主な原因菌であり、それらは地理的位置に依存して寄与程度はより小さい。ライムボレリア症の流行は、欧州の異なる国々においてかなり変化し、全体の有病率は西から東へと増加する。欧州の多くの国において、ライムボレリア症の報告された症例数は1990年代初期から増加し(たとえば、チェコ共和国、エストニア、リトアニア;欧州におけるライムボレリア症、WHO報告、2006参照)、また症例の地理的分布も拡大した。
ボレリア属はスピロヘータ科に属し、それは医学的に重要な属であるトレポネーマ属(Treponema)、レプトスピラ属(Leptospira)およびボレリア属に細分化される。ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ラト(B.burgdorferi s.l.)は螺旋形の勢いよく運動するグラム陰性菌であり、長さが約10〜20μm、幅は0.2〜0.5μmで、微好気性条件下で増殖する。スピロヘータ細胞壁は、ペプチドグリカンおよび幾つかの鞭毛に囲まれた原形質膜と、次いでゆるく結合された外膜とからなっている。
ライムボレリア症は、一般に、緩解および悪化を伴った、異なる臨床的徴候を特徴とする複数の段階で生じる。初期の感染であるステージ1は皮膚の局部的感染からなり、数日または数週間以内の播種性感染であるステージ2が続き、また数ヶ月から数年後の持続的な感染であるステージ3が続く。しかし、感染は変化し易い;幾人かの患者は皮膚の局部的感染だけを有する一方で、他の患者は関節炎のような疾病後期の徴候だけを示す。ライムボレリア症の別の臨床的症候群もまた、多様なボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ラト(B.burgdorferi s.l.)種による感染症によって生じる。ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.s.)は、より多くの場合に、関節症状(関節炎)および心臓疾患を生じ、B.アフゼリ(B.afzelii)は主に真皮性の症候(遊走性紅斑;EMおよび慢性萎縮性先端皮膚炎;ACA)を生じさるのに対して、B.ガリニ(B.garinii)は、殆どの神経ボレリア症の症例に関係する。
限局性感染−感染のステージ1で最も共通の症候は遊走性紅斑であり、それは感染した人々の70〜80%において生じる。この皮膚病変の後には、筋痛、関節痛、頭痛および発熱のようなインフルエンザ様症候が続く。これらの非特異的症候は、遊走性紅斑の患者の50%において生じる。
播種性感染−ステージ2の間、細菌は感染の部位から遠位の組織および器官へと血流の中に移動する。この段階において生じる、神経性、心血管系および関節炎の症候には、髄膜炎、脳神経障害および断続的な炎症性関節炎が含まれる。
持続的感染−ステージ3の感染は慢性的であり、およびダニ咬創の後に数月から数年に亘って生じる。北アメリカにおいて最も共通の症候は慢性関節リウマチであり、ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.s.)の感染によって生じる。B.ガリニ(B.garinii)での中枢神経系の持続的感染は、ステージ3の際により重篤な神経性の症候を生じさせ、B.アフゼリ(B.afzelii)での皮膚の持続的感染は慢性萎縮性先端皮膚炎を生じる。
農民、林業労働者、ハイカー、ランナーまたは休暇中の人のような幾つかのリスク群では、15歳以下の子供および39歳から59歳の成人において同様に、血清有病率および疾患発病率が性別を問わず増加した。ライムボレリア症のこの発病率増加は、森林生息地並びに社会的因子における変化と関連している。森林の断片化のような環境の変化は、キツネおよび猛禽などの齧歯類肉食動物の急激な減少を導き、これは次にマウス集団の増大と、その後のダニ集団の増大をもたらした。最近では、不調和な再植林によって鹿の数、したがってダニの数が増加した。郊外のスプロール現象、並びにキャンピングおよびハイキング等のレクリエーションのための森林領域の使用の増加は、ヒトを、より莫大な数のボレリア媒介ダニとより広範に接触させることになった。これら全ての因子が共に、ボレリアのより広い分布およびライムボレリア症のより高い発病率の一因となった。
抗菌物質は、ボレリア感染症の主要な治療方法である。使用する抗生物質は、疾患のステージ、症候および薬物療法に対する患者のアレルギーに依存する。抗生物質コースの長さは、疾患のステージおよび症状の重篤度にも依存する。初期のライムボレリア症は、典型的にはドキシサイクリンのような経口テトラサイクリンおよびアモキシリンまたはペニシリンVのような半合成ペニシリンで治療される。関節炎および神経性障害は、高用量の静脈内ペニシリンGまたはセフトリアキソンで治療される。30%以下のライムボレリア症患者は、ボレリア属感染の初期の特徴症候を示さず、診断および治療を困難にする。特に後期の疾患ステージの際には、抗生物質の治療コースは長くなり(数か月まで)、時には効果がなくなる可能性があり、したがってボレリアの分野において議論されている。ボレリアの有効な治療の場合においてさえ、その後何年もの間、患者には治療後ライム病症候群と称される衰弱性の疲労、疼痛または神経性の症候が残る可能性がある。一般に、抗生物質の使用は、標的微生物に耐性が生じる等のような望ましくない結果を有する可能性がある。最後に、抗生物質療法は、ライムボレリア症を効率的に治療し得るが、その後の感染症に対しては保護を提供しない。
ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(Borrelia burgdorferi s.s.)により生じるライム病の予防のために、一価の抗原型1−OspAに基づくワクチン(LYMErix(商標))が米国において承認され、市場に出されたが、このワクチンは今では入手できない。さらに、欧州および他の地域に亘るOspA配列の不均一性は、単一の抗原型だけからのOspAに基づくワクチンを用いた効率的な保護を妨げる。
1つのOspA抗原型由来の近位部分およびもう1つのOspA抗原型由来の遠位部分を含むキメラOspA分子は、親ポリペプチドの両方の抗原特性を保持するが、ライム病またはボレリア症の予防および治療に使用される可能性がある(WO2011/143617(特許文献1)、WO2011/143623(特許文献2))。
現在では、市販されているライムボレリア症のための予防医薬はなく、したがって、当該技術分野においては、米国、欧州等に存在するボレリアに対して有効な保護を提供できる医薬の開発が必要とされており、特に、幾つかのボレリア抗原型に対して、同時に有効な保護を提供できる医薬の開発が必要とされている。本発明の抗原型3 OspA含有ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1は、抗原型3ボレリアスピロヘータへの抗体表面結合にて評価した場合、特定の抗体の産生および刺激がともに向上した点で、本発明者らが先に開示したヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3D1(WO2014/006226(特許文献3)参照)を改善するものである。加えて、新規のヘテロ二量体に対する免疫応答の特異性の向上は、その有効性が、以前開示したヘテロ二量体と比較して優れていることを示している。
WO2011/143617 WO2011/143623 WO2014/006226
http://www.cdc.gov/media/releases/2013/p0819−lyme−disease.html
本発明は、ボレリア属細胞表層タンパク質A(OspA)のハイブリッド断片を含むポリペプチド、これをコードする核酸、このような核酸分子を含むベクターおよびこのようなベクターを含む宿主細胞に関する。さらに、本発明は、このようなポリペプチドを製造する方法およびこのようなポリペプチドを発現する細胞を製造する方法を提供する。さらにまた、本発明は、このようなポリペプチドに特異的に結合する抗体、このような抗体を産生するハイブリドーマ細胞、このような抗体を製造する方法、このようなポリペプチド、核酸分子、ベクターまたは抗体を含む医薬組成物、医薬もしくは医薬組成物(特にワクチンとして、またはボレリア感染症を治療もしくは予防する方法において使用するためのもの)の調製のための、このようなポリペプチド、核酸分子、ベクターまたは抗体の使用、感染症を診断する方法、ボレリア感染症を治療または予防する方法、および対象を免疫化する方法を提供する。特に、本発明は、抗原型3のボレリア(Borrelia)に対する免疫化のための改善されたポリペプチドに関し、このポリペプチドは、本発明者らの先の出願であるWO2014/006226にて開示した抗原型3 OspA含有構築物と比較したとき、精製に関してより有利であり、ボレリア(Borrelia)への表面結合により評価した場合、ボレリア(Borrelia)に対するより特異的な免疫応答が誘発される。
ライムボレリア症の予防のためのサブユニットワクチンを開発する努力は、大部分が、ボレリア細胞表層タンパク質A(OspA)の抗原としての使用に集中された。OspAタンパク質は、それが媒介ダニの腸にある場合にだけ、ボレリア属によって発現される。したがって、ワクチン接種によって産生されたOspA抗体は、体内で感染と戦うのではなく、むしろダニが吸血するときにその腸の中に入る。そこで、抗体がスピロヘータを中和し、ボレリアが脊椎動物宿主に入る経路であるダニの中腸から唾液腺までの細菌の移動を遮断する。したがって、OspA特異的抗体は、媒介ダニからヒト宿主へのボレリア属の感染を予防する。
水酸化アルミニウムを伴ったボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.s.)株ZS7由来のOspA脂質付加体が、スミスクラインビーチャム社[SmithKline Beecham;現在はグラクソスミスクライン社(Glaxo SmithKline)(GSK)]によって、ボレリアに対するワクチン(LYMErix(商標))として米国市場のために開発された。最適な保護のためには、1年超の期間に亘ってLYMErix(商標)の3用量が必要であった。最初の2用量の後、ライムボレリア症に対するワクチンの有効性は49%であり、3回目の用量の後には76%であった。しかし、LYMErix(商標)は、市販されて暫くした後の2002年に市場から回収された。挙げられた理由は、ワクチンの実用化の問題であった。たとえば、ワクチンは毎年または1年置きにブースター注射をする必要があり、また初期感染の抗生物質療法と比較して、この予防アプローチは相対的に高コストである。加えて、証明はされなかったが、LYMErix(商標)はヒトタンパク質との配列相同性のために、集団のサブグループにおいて自己免疫反応をトリガーする可能性があるとの懸念があった。加えて、他の臨床的に重要なボレリア種に対する交差防御は、このワクチンでは提供されなかった。
したがって、一つの態様において、例えばライムボレリア症の予防のための改善されたワクチンを提供することが本発明の目的であった。好ましくは、該ワクチンは容易に製造される一方、保護的で安全であり、また既存療法よりもさらに効果的であり、および/または複数のボレリア種に対して保護を提供する。加えて、患者が異なれば、種々のワクチン組成物に異なる応答を示すことは、当該技術分野にてよく知られている。したがって、いかなる場合においても、ボレリアに対するワクチン接種のさらなる選択肢として利用できる代替ワクチンがあることは、傑出した利点である。
本発明の基礎となる問題は、ハイブリッドC末端OspA断片を含むポリペプチドによって解決され、このハイブリッド断片は、B.ガリニ株PBrとは異なるボレリア株のOspAタンパク質に由来する断片およびB.ガリニ株PBrに由来するOspAの第2の断片からなるボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインからなり、且つ少なくとも1つのジスルフィド結合を少なくとも導入することによって、対応する野生型配列と異なっている。
驚くべきことに、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116由来の配列を、ジスルフィド結合を導入した抗原型3 OspA(B.ガリニ(B.garinii)株PBr)由来の配列に融合させて含む、該ハイブリッドC末端OspA断片を導入すると、本発明者らの先の発明であるヘテロ二量体Lip−S4D1−S3D1(WO2014/006226)よりも、より簡単に精製でき、且つ抗原型3 OspAに対するより特異的な免疫応答を刺激するヘテロ二量体タンパク質(Lip−S4D1−S3hybD1)が得られた。実施例で示す通り、本発明の抗原型3ハイブリッドOspA C末端断片は、抗原型3 OspA断片よりも、他の抗原型に由来する他のOspA断片により類似した静電ポテンシャル予想等値面を有している。さらに、抗原型3ハイブリッドOspA C末端断片含有ヘテロ二量体(Lip−S4D1−S3hybD1)は、先の発明であるLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体よりもより簡単に精製でき、より少ない工程でより高い収率が得られた。加えて、観察された抗体力価は同等であったが、改善されたヘテロ二量体混合ワクチンによって刺激された抗体は、先の発明のヘテロ二量体混合ワクチンと比較して、抗原型3 OspAを発現するボレリア(Borrelia)により特異的に結合した。最後に、試験した4つのボレリア(Borrelia)抗原型に対する、改善されたヘテロ二量体混合ワクチンのインビボでの保護能力は、高かった。
発明の詳細な説明
したがって、第1の側面において、本発明は、細胞表層タンパク質A(OspA)のハイブリッドC末端断片を含むポリペプチドに関し、当該ハイブリッドC末端OspA断片は、ボレリア株の2つの異なるOspAのC末端ドメイン融合体からなり、且つ少なくとも1つのジスルフィド結合、例えばシスチンを少なくとも導入することによって、対応する野生型断片とは異なる。特に、ハイブリッドC末端OspA断片は、B.ガリニ(B.garinii)株PBrとは異なる株、例えば、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116またはB.スピエルマニイ(B.spielmanii)のOspAタンパク質に由来するアミノ酸と、少なくとも1つのジスルフィド結合(シスチン)の導入を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrのOspAタンパク質に由来するアミノ酸との融合体からなる。具体的には、ポリペプチドは、ハイブリッドC末端OspA(ボレリアの細胞表層タンパク質A)断片を含み、当該ハイブリッドC末端OspA断片は、N末端からC末端に向かって、(i)配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrの対応断片ではない、ボレリア株に由来するOspAのアミノ酸125〜176またはアミノ酸126〜175からなる第1のOspA部分、および(ii)B.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来するOspA(配列番号8)のアミノ酸177〜274またはアミノ酸176〜274(しかし最も好ましくはアミノ酸177〜274)からなる第2のOspA部分からなり、第2のOspA部分は、対応する野生型配列とは少なくとも配列番号8の位置182の野生型アミノ酸のシステインでの置換および配列番号8の位置269の野生型アミノ酸のシステインでの置換によって異なるという点、ならびに当該第2のOspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在するという点で、変異体であり且つシスチン安定化されており、アミノ酸およびシステイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従うものである。
あるいは、ポリペプチドは、ハイブリッドC末端OspA断片を含み、当該ハイブリッドC末端OspA断片は、N末端からC末端に向かって、
(i)配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrの対応断片ではない、ボレリア株に由来するOspAのアミノ酸125〜176またはアミノ酸126〜175からなる第1のOspA断片(第1のOspA部分ともいう)、および
(ii)B.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来するOspA(配列番号8)のアミノ酸177〜274からなる第2のOspA断片(第2のOspA部分ともいう)からなり、第2のOspA断片は、配列番号8の位置182の野生型アミノ酸のシステインでの置換および配列番号8の位置269の野生型アミノ酸の置換によって、対応する野生型配列とは異なり、また当該第2のOspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、システイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従うものである。
本発明によるポリペプチドは、容易に且つ効率的に作製できることが見出された(実施例2を参照)。この作製法により、既知の作製物と比較して収率が増大した(実施例2を参照)。本発明によるポリペプチドで免疫化すると、天然型のOspAタンパク質に特異的な抗体が高レベルで産生された。したがって、これは改善されたワクチンである(実施例3を参照)。さらに、インビボでのボレリア曝露に対する保護ももたらした(実施例4を参照)。
ボレリア(Borrelia)は、スピロヘータ門のバクテリア属である。種に応じて、主としてダニおよび一部はノミから伝播して、人獣共通感染症であり生物媒介性疾患であるボレリア症を引き起こす。現在、36種のボレリア(Borrelia)が知られている。このボレリア(Borrelia)の36の既存種のうち、13種がライム病またはボレリア症を引き起こすことが知られており、ダニから伝播する。ライム病を引き起こす主なボレリア(Borrelia)種は、ボレリア・ブルグドルフェリ(Borrelia burgdorferi)、ボレリア・アフゼリ(Borrelia afzelii)およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)である。ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.l.)という用語は、少なくとも13のボレリア種(表A−1)を包含する。これらの種は、異なる地理的領域において生じ、およびマダニ種群(シュルツェマダニ種群とも呼ばれる)のダニおよび広範囲の動物宿主が関与する地方病サイクルで天然に生きている。次の4つのボレリア種は、ヒトにおける感染症の大多数の原因である:ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ストリクト(B.burgdorferi s.s.)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)およびB.ガリニ(B.garinii)。その他の3つの種、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.ビセッティ(B.bissettii)、およびB.スピエルマニイ(B.spielmanii)がヒトにおいて時折検出されたが、ライムボレリア症におけるこれらの役割は現時点では不明確である。ボレリアの新たな種は、いまだに特定中である。
(表A−1)
Figure 2017503792
上記のように、ボレリアの細胞表層タンパク質A(OspA)は、ワクチンの候補としての潜在的能力のために特に興味深い、ボレリアの豊富な免疫原性リポタンパク質である。B.ブルグドルフェリs.l.のOspAは、約30kDaの分子量を有する塩基性のリポタンパク質であり、直鎖状プラスミド上に暗号化される。OspAタンパク質の重要な側面は、そのN末端脂質化である;即ち、二重結合の有無にかかわらず、C14〜C19の鎖長をもった脂肪酸がN末端システイン残基に結合しており、OspAタンパク質の免疫原性を増強する特徴となっていることである。免疫原性の不十分な合成ペプチドは、脂質付加されたとき、たとえば、脂質付着を特定するシグナル配列を用いて合成される多くの細菌リポタンパク質のアミノ末端に見られる脂肪酸置換であるPamCys(Bessler and Jung,Research Immunology(1992)143:548−552)に共有結合されたときに、より強力な抗体反応を誘導することが示された。加えて、PamCys部分は、一部はTLR−2/1との相互作用を介して、マウスにおいてOspAに対する免疫応答を増強することが示された(Yoder, et al.(2003)Infection and Immunity 71:3894−3900)。したがって、OspAのC末端断片の脂質化は、該断片の免疫原性および保護能力を増強すると予測される。
北アメリカおよび欧州において得られたB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.l.単離物の解析によって、OspAが抗原可変性を有すること、および幾つかの異なる基が血清学に基づいて定義できることが明らかになった。特定のN末端およびC末端の抗原決定基に結合する抗OspA mAbが報告されている。X線結晶学およびNMR解析を用いて、OspAにおいて免疫学的に重要な超可変ドメインが同定され、またLA−2エピトープがC末端アミノ酸203〜257にマッピングされた(Ding et al.,Mol.Biol.302:1153−64,2000)。以前の研究では、C末端エピトープLA−2に対する抗体産生がOspAでワクチン接種後の防御免疫と相関することが示されている(Van Hoecke et al.Vaccine(1996)14(17−18):1620−6、およびSteere et al.,N Engl J Med(1998)339:209−215)。LA−2に対する抗体は、ダニから宿主までのボレリア属の伝達を遮断することが示された(Golde et al.,Infect Immun(1997)65(3):882−889)。これらの研究は、OspAタンパク質のC末端部分が、防御免疫を誘導するために十分であり得ることを示唆した。なお、OspAのC末端部分の配列は、N末端部分がそうであるよりも、ボレリア抗原型間において高度に保存されていないことに注意すべきである(図1参照)。
他の研究と共に、上記で概説した研究からの情報に基づいて、先の発明(WO2014/006226)では、C末端部分を含むOspAの短縮型(本明細書では、「OspA断片」または「単量体」とも称する)を使用した。このOspAの短縮型は、全長OspAタンパク質より保護性が低いことが判明した。しかしながら、驚くべきことに、先の発明の経過において、この短縮型の中にジスルフィド結合を導入することによって(本明細書では「突然変異体OspA断片」、「シスチン安定化OspA断片」、または「変異体断片」または「シスチン安定化断片」とも称する)、この不都合を克服できることが見出された。特定の機構に限定されるものではないが、この改善された保護は、熱的安定度を測定するアッセイ法に示すように、OspA断片の増加した安定性によるものと考えられる。
先の発明に従えば、突然変異体OspA断片(本発明において第2のOspA断片とも称する)は、任意のボレリア種由来であってよい。しかし、医学分野における罹病率から、特にヒトについては、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ、B.ババリエンシスおよびB.ガリニが好ましい。本発明によれば、第1のOspA部分はB.ガリニ(B.garinii)株PBr以外の任意のボレリア株に由来し、第2の部分はB.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来する。したがって、ハイブリッドOspA断片は、B.ガリニ(B.garinii)株PBrのOspAに由来するアミノ酸と、B.ガリニ(B.garinii)株PBr以外の任意のボレリア(Borrelia)種、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)およびB.ババリエンシス(B.bavariensis)、特にB.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116のOspAに由来するアミノ酸(したがって、B.ガリニ(B.garinii)株PBrのOspAに由来するアミノ酸とは異なるアミノ酸配列)との融合体に由来する。第1のOspA部分は、配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrの対応断片ではない、ボレリア株に由来するOspAのアミノ酸125〜176またはアミノ酸126〜175からなり、第2のOspA部分は、B.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来するOspA(配列番号8)のアミノ酸176〜274または最も好ましくはアミノ酸177〜274からなり、第2のOspA部分は、対応する野生型配列とは少なくとも配列番号8の位置182の野生型アミノ酸のシステインでの置換および配列番号8の位置269の野生型アミノ酸のシステインでの置換によって異なるという点、ならびに当該第2のOspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在するという点で、変異体であり且つシスチン安定化されており、アミノ酸およびシステイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従うものである。ただし、本発明に係る第1および第2の部分には、野生型部分と比較してさらなる突然変異が存在してよい(以下参照)。好ましい態様では、位置182および269でのシステインによる上記置換が野生型に対する唯一の変異である。あるいは、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274は、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrの野生型OspAのアミノ酸233のスレオニン残基がプロリン残基で置換されている点のみで異なっている。
ポリペプチドの好ましい例には、
B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116に由来するアミノ酸125〜176およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなるハイブリッドC末端OspA断片(配列番号1)、または
B.スピエルマニイ(B.spielmanii)に由来するアミノ酸126〜175およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなるハイブリッドC末端OspA断片(配列番号51)
が挙げられる。
したがって、本発明の好ましい態様において、ポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列を含むか、または当該配列からなる。あるいは、ポリペプチドは、配列番号51のアミノ酸配列を含むか、または当該配列からなる。
本発明の一態様では、第2のOspA部分は、ボレリア・ガリニ(Borreliagarinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274と同一であるが、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrの野生型OspAのアミノ酸233のスレオニン残基がプロリン残基で置換されている点で異なっている(配列番号7)。
これら4つのボレリア(Borrelia)種、B.ブルドフェルリ(B.burdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)およびB.ガリニ(B.garinii)は、これらのOspAの抗原型に従ってさらに分類することができ、これはそれぞれのOspAタンパク質に特異的なモノクローナル抗体を用いた解析によって決定された。抗原型1〜7(これらはヒトボレリア感染症の大部分を説明する)を、これらの罹患率と共に下記の表A−2に示す。
(表A−2)B.ブルドフェルリ(B.burdorferi s.s.)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、およびB.ガリニ(B.garinii)の抗体型指定および罹病率。ヒト脳脊髄液または皮膚から、または媒介ダニから単離されたボレリアの抗原型は、各々がOspAの特定のエピトープに特異的なマウスモノクローナル抗体で全細胞溶解物をプロービングすることにより決定された[Wilske et al.,J.of Clin Microbiol (1993)31(2):340−350に記載され、また「Climatechange effect on ticks and tick−bone diseases」,Brussels,06 Feb 2009においてバクスター・バイオサイエンス社(Baxter Bioscience)により呈示された]。
Figure 2017503792
ボレリア・ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31由来のOspAタンパク質の構造は、Li et al.によって決定された(Proc Natl Acad sci(1997)94:3584−3589)。それは、N末端(α鎖1〜4)および中央βシート(α鎖5〜14n[N末端部分])、バレルシート1(α鎖14c[C末端部分]〜16)、バレルシート2(α鎖17〜21)およびC末端αヘリックスで構成される。「C末端OspA断片」もしくは「OspAのC末端ドメイン」もしくは「C末端ドメイン」という用語、または「野生型断片」もしくは本明細書の全体にわたって使われるOspAに関する「C末端部分」は、OspAのC末端アミノ酸配列、即ち、少なくともN末端βシート(α鎖1〜4を含む)を欠失したOspAを意味するものとする。ボレリア・ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31由来のOspAにおいて、N末端シートは、アミノ酸17〜70からなっている(16アミノ酸長脂質化シグナルペプチドの翻訳後切断の後)。
本発明のC末端OspA断片は、N末端における脂質化シグナル配列、たとえば、ボレリア・ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31由来の、OspA(配列番号13)またはOspB(配列番号14)のアミノ酸1〜16の脂質化シグナル配列、大腸菌(E.coli)由来の脂質化シグナル配列(ここでは「lpp脂質化シグナル」(配列番号15)と称する)、またはたとえば以下で定義するような任意の他のシグナル配列を含んでよい。
発生期のOspAポリペプチド上に存在するようなN末端脂質化シグナル配列でのタンパク質の脂質化は、大腸菌(E.coli)発現ベクターにおいて、それぞれ酵素ジアシルグリセリルトランスフェラーゼ、シグナルペプチダーゼIIおよびトランスアシラーゼの段階的作用によって生じる。第1の工程は、修飾されていないプロリポタンパク質のシステインスルフヒドリル基への、ジアシルグリセリドの移動、続いてシグナルペプチダーゼIIによるシグナルペプチドの切断、および最後に、アポリポタンパク質のN末端システインにおける□−アミノ基のアシル化である。その結果は、ポリペプチドのN末端システイン残基に結合した、1つの脂質と、さらに2つの脂質を有するグリセロール基の配置である。脂質化の際に切断除去される脂質化シグナル配列は、最終的なポリペプチド配列には存在しない。
ポリペプチドは、ペプチド(アミド)結合によって連結されたアミノ酸モノマーの鎖である生物学的分子である。この共有化学結合は、1つのアミノ酸のカルボキシル基がもう1つのアミノ酸のアミノ基と反応して形成される。本発明のポリペプチドは、連続的且つ非分岐のアミノ酸鎖である。本発明のポリペプチドは、シスチン結合を含む。本発明によれば、突然変異体OspA断片は、脂質付加されたタンパク質(リポプロテインとも称する)であってよく、ここでの脂質部分はグリセロール基と共に「Lip」とも称する。本発明によれば、Lipは1〜3つの脂質、たとえば、グリセロールおよび本発明のポリペプチドのN末端システインのアミノ基に結合されたC14−20アルキルおよび/またはC14−20アルケニルを含んでおり、あるいは、好ましくは、Lipは下記の式(I)の部分である。
Figure 2017503792
式中、R、RまたはRの1つはC14−C20アルキルまたはアルケニルであり、他の各々は独立してC14−C20アルキルまたはC14−C20アルケニルであり、Xは式(I)に示されるシステイン残基に結合されたアミノ酸配列である。より好ましくは、LipとポリペプチドのN末端システインを加えたものは、N−パルミトイル−S−(2RS)−2,3−ビス−(パルミトイロキシ)プロピルシステイン(ここでは「PamCys」と称する)であり、システインのカルボニルCを介して本発明の前記アミノ酸配列に結合される。式(I)において、R、RまたはRはパルミトイル部分であろうし、またXはシステイン残基に結合されたアミノ酸配列である。
本発明に従えば、OspAのC末端ドメインは、少なくともB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31に由来するOspAのアミノ酸17〜70に対して相同性のN末端ドメインが欠失してよい。加えて、本発明に従うOspAのC末端ドメインは、リー(Li)およびその共同研究者(前出のLi et al.)によって定義される中央シートのさらなる部分、特に、任意のボレリア属(特にB.ブルグドルフェリs.s.株B31)のアミノ酸17〜82、93、105、118または119、好ましくは17〜129、より好ましくは1〜124、1〜125、1〜129または1〜130からのアミノ酸部分のようなさらなる鎖、またはB.ブルグドルフェリs.s.株B31以外のボレリア種に由来するOspAタンパク質の相同部分を欠失してもよい。
本発明に関して、OspA C末端ドメインは、「OspA断片」または「OspAの断片」とも称する。
本発明のポリペプチドに関して、また本明細書の全体を通して使用されるときに、「変異体C末端OspA断片」または「突然変異体断片」または「変異体OspA断片」とは、上記および本明細書で定義したOspAのC末端断片を意味するものであり、これは、少なくともジスルフィド結合(すなわち、シスチン)を形成できる少なくとも2つの導入されたシステインによって、野生型断片とは異なっている。理論に拘束されるものではないが、このジスルフィド結合は、当該断片を、抗体結合の誘導に貢献するコンホメーションに安定化させると仮定される。OspAの野生型C末端断片の折畳みは、全長タンパク質に比較して低下した温度安定性を示す(Koide et al.,Structure−based Design of a Second−generation Lyme Disease Vaccine Based on a C−terminal Fragment of Borrelia burgdorferi OspA, J.Mol.Biol.(2005)350:290−299)。本発明について、このC末端ドメインの折畳みの安定性を向上し得る導入されたジスルフィドブリッジの位置を決定するために、B.ブルグドルフェリs.s.株B31のOspAのC末端ドメインの配列がコンピュータで解析された。この解析の結果は、この折畳みが複数の種に亘って保存されると仮定して、他のボレリア種の相同的なOspA断片にも適用された。
本発明のポリペプチドに関して、また本明細書の全体を通して使用されるときに、「ハイブリッドC末端OspA断片」または「ハイブリッド断片」または「ハイブリッドOspA断片」とは、上記および本明細書で定義したOspA C末端断片を意味するものであり、これは、
(a)ハイブリッドC末端OspA断片が、B.ガリニ(B.garinii)株PBrとは異なる株、例えば、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116またはB.スピエルマニイ(B.spielmanii)に由来する第1のOspAタンパク質のアミノ酸(第1のOspA部分という)と、少なくとも1つのジスルフィド結合(シスチン)の導入および任意に1つ以上のさらなる変異を伴うB.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来する第2のOspAタンパク質のアミノ酸(第2のOspA部分という)との融合体からなる、および
(b)ハイブリッドC末端OspA断片中の少なくとも2つの導入されたシステインがジスルフィド結合(すなわち、シスチン)を形成し、当該導入されたシステインが本明細書に記載の通りに、またWO2014/006226の教示に従って導入される
という点で、野生型断片とは異なっており、
当該ハイブリッドC末端OspA断片は、自然に折り畳まれた断片となり、これは、例えばこのハイブリッドC末端OspA断片によるワクチン接種からもたらされる抗体の、例えばマウスにおけるボレリア(Borrelia)抗原型3抗原に対する結合効率によって、例えば本実施例にて記載するように、例えば当該抗体(3回の免疫化後に取得したもの)の抗原型3ボレリア(Borrelia)表面への結合をフローサイトメトリーで試験することによって評価される通りである。
典型的には、このジスルフィド結合は、1以上、好ましくは2つのシステイン残基の導入によって持ち込まれてよく、ここでのジスルフィド結合(S−Sブリッジ)は、2つのシステイン残基のチオール基間に形成され、アミノ酸シスチンがもたらされる。ジスルフィド結合が、野生型OspA断片中に存在するシステイン残基と形成される場合、1つのシステイン残基だけの導入が必要とされる。2つのシステインは、アミノ酸置換によって導入される。置換は、(a)該当する野生型OspAアミノ酸配列の位置182のアミノ酸のシステインによるものおよび(b)該当する野生型OspAアミノ酸配列の位置269のアミノ酸のシステインによるものであり、当該OspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、これによりシスチンが形成される。システイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従う。
また、突然変異体またはハイブリッドOspA断片は、野生型と比較してさらなる変異を含んでいてよい。上記のように、OspAの構造および表面ドメインは当該技術分野において知られている。したがって、突然変異体断片は、特に当該タンパク質の表面上になく、および/または免疫応答に関与しない部位、したがって、抗原性能力に影響を与えない部位にさらなる突然変異を含んでいてもよい。これらは、1以上のアミノ酸欠失、特に小さな欠失(たとえば、10、9、8、7、6、5、4、3、2または1以下のアミノ酸)、1以上のアミノ酸付加(特にC末端またはN末端に)、または1以上のアミノ酸置換(特に1以上の保存的アミノ酸置換)を含むことができる。好ましくは、該当する野生型と比較した第1および第2の部分のさらなる突然変異の数は、多くて10、9、8、7、6、5、4、より好ましくは3または2、特に1である。より好ましくは、さらなる突然変異は、第2のOspA部分のみにある。好ましい突然変異は、置換であり、特に保存的置換である。保存的アミノ酸置換の例には下記に列挙したものが含まれるが、これらに限定されない。
Figure 2017503792
好ましい突然変異には、断片の選択された部分における変化が含まれ、たとえば、B.ブルグドルフェリs.s.に存在するヒト白血球機能関連抗原(hLFA−1)に対する配列類似性をもった配列が修飾され、たとえば他のボレリア種由来のOspAタンパク質からの相同配列で置換される。この修飾のための理論的根拠は、ヒトタンパク質で免疫交差反応を誘導することについてのリスクを減少させることである。別の好ましい変異は、B.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来するOspAポリペプチド配列(配列番号8)の位置233にあるスレオニンのプロリンの置換である。また、最終断片または中間断片における、脂質化のためのシグナル配列の付加、またはマーカータンパク質(たとえば、同定または精製のためのもの)の付加も可能である。
幾つかの態様において、突然変異体またはハイブリッドOspA断片は、野生型断片に対して60%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%の配列同一性をもったアミノ酸配列を有する。もう一つの態様では、配列の付加、欠失または置換に起因して、該配列は最大で10%、最大で9%、最大で8%、最大で7%、最大で6%、5%、4%、3%、2%、最も好ましくは最大で1%だけ異なる。
当該技術分野で知られているように、また本明細書で使用するように、同一性とは、配列を比較することによって定まる2以上のポリペプチド配列間の関係である。また、当該技術において同一性とは、場合によっては、このような一続きの配列の間の一致性によって定まる、ポリペプチド配列またはポリヌクレオチド配列間の配列の関連性の程度を意味する。同一性は、容易に算出することができる。2つのポリヌクレオチド配列または2つのポリペプチド配列の間の同一性を測定するために多くの方法が存在するが、この用語は当業者に周知である(たとえば、Sequence Analysis in Molecular Biology,von Heinje,G.,Acad emic Press,1987)。同一性を決定する好ましい方法は、試験すべき配列の間に最も大きな一致性を与えるように設計されている。同一性を決定する方法は、コンピュータプログラムにおいて体系化される。2つの配列間の同一性を決定する好ましいコンピュータプログラム方法にはGCGプログラムパッケージ(Devereux,J.et al.,1984),BLASTP,BLASTN,およびFASTA(Altschul,S.et al.,1990)が含まれるが、限定されない。
突然変異体またはハイブリッドOspA断片とは対照的に、本発明の関係での「野生型断片」または「野生型OspA断片」とは、天然に存在するボレリア属のOspA断片に関する。この野生型断片はN末端欠失により得られるが、それは内部欠失(ここで詳述するシグナル配列からは除く)または内部突然変異を含まない。ハイブリッドおよび変異体OspA断片に関して、野生型断片は、OspAの同一部分(OspAの同一長さおよび同じ株など)からなり、また上記で詳述した改変においてのみ異なる。
本発明のポリペプチド
ポリペプチドは、ペプチド結合によって連結され、また幾つかの場合にはジスルフィド結合によって連結されたアミノ酸の単一の直鎖状重合体である。本発明によれば、ポリペプチドは、1以上の翻訳後修飾を含んでいてもよい;即ち、結合された酢酸、リン酸、脂質または糖鎖、好ましくは脂質、またはグリセロールと共にN末端システインに結合された脂質、より好ましくは1〜3つのC14−C20アルキルまたはアルケニル部分、より好ましくは1〜3つのパルミトイル基、最も好ましくは3つのパルミトイル基(Pam)のような結合された生化学的官能基を含んでよい。
本発明のポリペプチドは上記で定義する通りであり、ハイブリッドC末端OspA断片を含むか、または当該断片からなり、当該ハイブリッドC末端OspA断片は、N末端からC末端に向かって、
(i)配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrの対応断片ではなく、位置125または126から始まり、位置175または176で終わる、ボレリア株に由来するOspAの第1のC末端部分のアミノ酸からなる第1のOspA部分、および
(ii)第1のC末端部分に連続的に続くOspAの第2のC末端部分からなり(例えば、第1のC末端部分が位置175で終わる場合、第2のC末端部が位置176から継続し、または第1のC末端部分が位置176で終わる場合、第2のC末端部分が位置177から継続する等である。ただし、1つもしくは2つ以上または最大10のアミノ酸が2つのC末端部分の融合領域にて欠失している場合があってもよく、例えば、最も好ましくは、第1のC末端部分が位置175で終わる場合、第2のC末端部分が位置177から継続する)、第2のOspA断片は、配列番号8の位置182の野生型アミノ酸のシステインでの置換および配列番号8の位置269の野生型アミノ酸のシステインでの置換によって、対応する野生型配列とは異なり、当該第2のOspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、これによりシステイン(「シスチン安定化OspA断片」ともいう)が形成される、第2のOspA部分
からなり、
アミノ酸およびシステイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従うものである。
本発明のさらなる態様において、ポリペプチドは、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116に由来するアミノ酸125〜176およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなるハイブリッドC末端OspA断片(配列番号1)を含むか、または当該断片からなる。
本発明のさらなる態様において、ポリペプチドは、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)に由来するアミノ酸126〜175およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなるハイブリッドC末端OspA断片(配列番号51)を含むか、または当該断片からなる。
本発明のさらなる態様において、ポリペプチドは、本明細書にて定義する通りであり、第2のOspA部分は、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274と同一であるが、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrの野生型OspAのアミノ酸233のスレオニン残基がプロリン残基で置換されている点のみで異なっている。
上記で定義し、本明細書にてさらに定義する本発明のポリペプチドは、免疫化した動物にて抗体力価をもたらし、関連する先行技術のポリペプチド(例えば、WO2014/006226に記載のもの)と比較したとき、当該抗体は、in situで、対応する抗原への結合の改善を示す。好ましくは、本発明のハイブリッドC末端OspA断片を含むポリペプチドは、少なくとも1つのシステイン結合を少なくとも付加することによって対応する野生型OspA配列とは異なるボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインを含むポリペプチド(より好ましくは配列番号31で定義されるLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体タンパク質)に対して産生された抗体によって誘発された蛍光強度と比較して、本ポリペプチドを用いたマウスでの3回の免疫化後に産生された抗体によって抗原型3ボレリア(Borrelia)表面への結合により誘発されかつフローサイトメトリーで測定した蛍光強度において、少なくとも1.5倍増加、好ましくは少なくとも2倍増加、より好ましくは少なくとも3倍増加、さらにより好ましくは少なくとも4倍増加、さらにより好ましくは少なくとも5倍増加、最も好ましくは少なくとも10倍増加をもたらす。特に、この増加は、実施例3に記載するように決定することができる。
さらに、本発明のさらなる態様において、上記および本明細書にて定義する本発明のポリペプチドは、標準的プロセスでの収率よりも高い収率で作製でき、該当する先行技術のポリペプチド(例えば、WO2014/006226に記載のもの)と比較して、必要とする精製工程がより少ない。好ましくは、本発明のハイブリッドC末端OspA断片を含むポリペプチドは、少なくとも1つのシステイン結合を少なくとも付加することによって対応する野生型OspA配列とは異なるボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインを含むポリペプチド、より好ましくは配列番号31に定めるLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体タンパク質と比較して、生物量1グラム当たりのミリグラムで測定した作製収率において、少なくとも1.5倍増加、好ましくは少なくとも2倍増加、より好ましくは少なくとも3倍増加、さらにより好ましくは少なくとも4倍増加、さらにより好ましくは少なくとも5倍増加、最も好ましくは少なくとも10倍増加を示す。特に、当該増加は、実施例2に記載するように決定し得る。
好ましくは、本発明のハイブリッドC末端OspA断片を含むポリペプチドは、少なくとも1つのシステイン結合を少なくとも付加することによって対応する野生型OspA配列とは異なるボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインを含むポリペプチド、より好ましくは配列番号31に定めるLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体タンパク質と比べて、精製のための工程が少なくて済み、より具体的には、必要とするクロマトグラフィー工程が少なくとも1つ少なくなる。
本発明のさらなる態様において、ポリペプチドは、(a)上記および本明細書に定義するハイブリッドC末端OspA断片、および(b)変異体OspA断片を含む。
本発明のさらなる態様において、本発明のポリペプチドは、(a)本明細書に定義するハイブリッドC末端OspA断片、および(b)第2のOspA断片を含み、当該OspA断片は、ボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインからなるという点で、C末端であり、対応する野生型OspA配列とは少なくとも野生型配列の位置182のアミノ酸のシステインでの置換および野生型配列の位置269のアミノ酸のシステインでの置換によって異なるという点ならびに当該OspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在するという点で、変異体であり且つシスチン安定化されており;かつさらに、当該変異体OspA断片は、位置123、124または125から始まり位置273または274で終わり;かつさらに、アミノ酸およびシステイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従う。本発明の一態様において、第2のOspA断片は、例えば、先の発明(WO2014/006226)との関係で上記で定義したOspAの変異体C末端断片のいずれかであってよい。
本発明によれば、本発明の変異体OspA断片およびハイブリッド断片は、(i)上記で定義したN末端シートと、(ii)任意に、上記で定義した中央シートの1以上のさらなる鎖とを含まない。しかし、当該ポリペプチドは、シグナル配列のような1以上の官能配列、たとえば脂質化シグナル配列または脂質化のような翻訳後修飾を含んでいてよい。
本発明のさらなる態様において、本発明のポリペプチドは、(i)1以上の変異体OspA断片(少なくとも1つが、例えば以下に定義するリンカーにより任意に連結された本発明に係るハイブリッドC末端OspA断片である)、または、1以上の変異体OspA断片および抗原型3ハイブリッドOspA C末端断片、ならびに、(ii)任意に、OspAに対して異種の1以上のアミノ酸、特にシグナル配列、ならびに、(iii)任意に、脂質化のような翻訳後修飾からなる。
したがって、本発明のさらなる態様において、上記および本明細書にて定義する本発明のポリペプチドは、追加で、
(i)脂質付加されているか、もしくは脂質化シグナル、好ましくは大腸菌(E.coli)由来のlpp脂質化シグナル
Figure 2017503792
を含むポリペプチド、および/または
(ii)脂質化のための部位としてのN末端システイン残基によって生じる脂質化部位ペプチド、好ましくはCSSを含むポリペプチド、および/または
(iii)ハイブリッドC末端OspA断片と第2のシステイン安定化OspA断片との間に、特に、例えば
Figure 2017503792
を含むリンカーを含むポリペプチド
を含んでよい。
本発明の一態様において、第2のC末端OspA断片は、本発明に係るOspAのハイブリッドC末端断片である。
本発明のさらなる態様において、ポリペプチドは、ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)を含むか、当該ヘテロ二量体からなる。したがって、さらなる側面において、本発明は、配列番号27のアミノ酸配列(ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1)を有するか、当該配列からなるポリペプチドに関する。
本発明のポリペプチドは、保護能力を有している。上記のように、ハイブリッドおよびハイブリッド/変異体のOspA断片だけでなく、本発明のOspA断片のハイブリッド種へのジスルフィド結合の導入は、該ポリペプチドの保護能力を、ジスルフィド結合のないそれぞれの断片およびOspA断片のハイブリッド種を含むポリペプチドに比較して増大させる。幾つかの態様において、この保護能力は、少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、さらにより好ましくは少なくとも90%、ジスルフィド結合のないそれぞれの断片およびOspA断片のハイブリッド種を含むポリペプチドに対して増大される。
保護能力という用語は、対象をボレリア感染症から保護するための能力を記述する。本発明のポリペプチドに関して、保護能力とは、対象をボレリア感染症から保護する免疫応答を誘導するための、ポリペプチドの能力に関する。保護能力は、ポリペプチドに対する免疫反応を誘導するように、対象にポリペプチドを投与することによって試験することができる。その後、対象をボレリアに曝露すればよい。感染に対する対象の反応がモニターされる。特に、対象におけるボレリアの存在を決定することができる。たとえば、ボレリアが対象において検出できない場合、ポリペプチドは保護的である。対象におけるボレリアの存在は、ボレリア特異的な核酸を検出することによって(たとえば、PCRによって)、またはボレリア特異的抗体を検出することによって(たとえば、ELISAまたはウェスタンブロットによって)、またはボレリア自体を検出することによって(たとえば、増殖培地中で器官または組織を培養し、顕微鏡分析によってボレリアの存在を検証する)、決定することができる。特に、特定の投与量について、パーセンテージで報告される保護能力(「pc」)は、次のように定義される。
pc(%)=[(試験された対象の総数−ボレリアに感染した対象の数)/試験された対象の総数]×100
保護能力の差(Δpc)は、たとえば、ジスルフィド結合(pc[結合あり])を備えた突然変異体OspA断片の保護能力(pc)を、ジスルフィド結合のない突然変異体OspA断片の保護能力(pc[結合なし])と比較することによって決定されてよい。本発明によれば、比較されるポリペプチドは、少なくとも1つのジスルフィド結合の導入においてだけ異なる。ジスルフィド結合の導入による保護能力の変化(Δpc)は、以下のようにして決定される。
Δpc=(pc[試料]−pc[対照])
たとえば、Δpc=(pc[結合あり]−pc[結合なし])
Δpcがゼロより大きければ(>0)、全ての他のパラメーター(たとえば、用量およびアッセイ)が同じである場合には、試料(たとえばジスルフィド結合を備えた突然変異体OspA断片)の保護能力が、対照(たとえばジスルフィド結合のないOspA断片)の保護能力よりも優れている。逆に、Δpcがゼロ未満(<0)で、且つ他のすべてのパラメーター(たとえば、用量およびアッセイ)が同じであると仮定すれば、試料(たとえばジスルフィド結合を備えた突然変異体OspA断片)の保護能力が、比較例(たとえば、ジスルフィド結合のないOspA断片)の保護能力よりも小さい。
好ましくは、本発明のポリペプチドは、インビボ曝露アッセイによってその保護能力を評価され、ここでは本発明のポリペプチドまたはプラセボ対照薬で免疫化されたマウスが、皮下針(針曝露法)で、または媒介ダニによる導入(ダニ曝露法)によって免疫化された対象に導入されたボレリアに曝露される。
針曝露法は、望ましいボレリア株(たとえば、ボレリア・ブルグドルフェリ株ZS7)については、本発明の第一の側面の前記第一のポリペプチドまたは適切なプラセボ(ネガティブ)対照、たとえばバッファーもしくはアジュバント単独で免疫化されたマウスに対して、感染用量(ID)50の20倍から50倍のボレリアを皮下に導入し、該曝露マウスにおける感染率を比較することにより実施される。ID50は、曝露マウスの50%が感染する用量として定義される。ボレリアの用量は細菌の数で測定される。曝露用量は広範に変化することができ、株依存性である;したがって、株の病原性は、まずID50の決定のための曝露実験によって評価されなければならない。針曝露の4週間後に、感染状態を決定する読み取り方法のために、血液および組織を採取する。これらの読み取り方法は、たとえば、ここに記載した血清に対するVlsE ELISAまたはボレリアの同定のための採取された組織に対するqPCR、またはその他の方法であることができる。
ダニ曝露法は、第1の側面の前記第1のポリペプチドで免疫化されたマウスに、ボレリア(たとえば、B.アフゼリ(B.afzelii)株IS1)に感染した少なくとも1匹のダニ若虫(たとえばマダニ)を適用すること;およびb)第1の側面の前記第2のポリペプチドで免疫化された第2のマウスに、少なくとも1匹の感染ダニ若虫を適用すること;およびc)一般に曝露後の6週間、前記2つのマウスにおける感染の割合を比較することによって実施される。好ましくは、前記アッセイまたは試験は、試験されるべきポリペプチド当たり一群のマウスを用いて行われる。適切な試験は、実施例において記述および例示される。感染状態の評価は、血清に対するVlsE ELISA、または採取された組織から単離されたDNAに対するqPCRを使用して、または他の適切な方法を使用して行うことができる。
本発明の好ましい態様において、たとえば対象に対して3回、30μg、好ましくは10μg、好ましくは5.0μg、好ましくは1.0μg、好ましくは0.3μg以下の投与量で対象に投与される、ハイブリッドOspA断片および好ましくは変異体OspA C末端断片を含む本発明のポリペプチドなどの本発明の生成物は、50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上の保護能力を有する。一つの態様において、保護能力は、たとえば実施例で説明するようにインビボ曝露法で評価され、より好ましくはダニ曝露法で、より好ましくは針曝露法で評価される。
好ましい態様において、ハイブリッドOspA C末端断片を含む本発明のポリペプチドと、プラセボ(ネガティブ)対照との間の保護能力の差(Δpc)は、30μgの投与量、好ましくは10μg、好ましくは5.0μg、好ましくは1.0μg、好ましくは0.3μg以下の投与量で対象に3回投与されたとき、少なくとも50%、特に少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、さらにより好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%、最も好ましくは少なくとも99%である。
本発明に従えば、ハイブリッドOspAの第1の部分は、配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBr以外の如何なるボレリア株のものでもよく、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)(株PBrでないもの)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.バライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)のような本明細書で特定されたもの、好ましくは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)またはB.ガリニ(B.garinii)に由来してよく、これらの種の2以上に由来するOspAタンパク質断片の融合体であってもよい。好ましくは、OspAは、B.バライシアナ(B.valaisiana)、特に株VS116(配列番号4)であるが、B.アフゼリ(B.afzelii)、特に株K78、OspA抗原型2(配列番号6);B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、特に株B31、OspA抗原型1(配列番号5);B.ガリニ(B.garinii)、特に株PBr、OspA抗原型3(配列番号8);B.ババリエンシス(B.bavariensis)、特に株PBi、OspA抗原型4(配列番号9);B.ガリニ(B.garinii)、特に株PHei、OspA抗原型5(配列番号10);B.ガリニ(B.garinii)、特に株DK29、OspA抗原型6(配列番号11)またはB.ガリニ(B.garinii)、特に株T25、OspA抗原型7(配列番号12)に由来するものであってもよい。これらのOspAタンパク質(全長)のアミノ酸配列は、下記に与えられる。
本発明に従えば、ジスルフィド結合はまた、断片の適切な折り重ねを可能にし、またはサポートするOspA断片の任意の位置に導入されたシステイン間に形成されてもよい。この位置は、上記のように、OspAの公知の構造に基づいて選択してよい。好ましい態様において、本発明のポリペプチドは、B.アフゼリ、特にB.アフゼリK78抗原型2 OspA、またはB.アフゼリ以外のボレリア、たとえばB.ブルグドルフェリs.s.、特に株B31、抗原型1;B.ガリニ、特に株PBr、抗原型3;B.ババリエンシス、特に株PBi、抗原型4;B.ガリニ、特に株PHei、抗原型5;B.ガリニ、特に株DK29、抗原型6;もしくはB.ガリニ、特に株T25、抗原型7に由来するOspAの相同性アミノ酸、またはB.バライシアナ株VS116のOspAのアミノ酸125〜176もしくはB.スピエルマニイのOspAのアミノ酸126〜175とB.ガリニ株PBr(配列番号8)のアミノ酸177〜274との融合体の残基182+/−3のうちの1つおよび残基269+/−3のうちの1つにシステイン残基を挿入することで導入された少なくとも1つのジスルフィド結合(ジスルフィド結合型1「D1」)を含む。
なお、以下に注意されたい:
位置182+/−3とは、位置179、180、181、182、183、184または185(好ましくは182)の略語である。
位置269+/−3とは、位置266、267、268、269、270、271または272(好ましくは269)の略語である。
好ましい態様において、追加の変異体断片は、B.アフゼリ(B.afzelii)株K78、抗原型2のOspAの野生型配列(配列番号6)の位置125、126、130または131から位置273のアミノ酸に由来すると共に、少なくとも1つのジスルフィド結合の導入だけが異なるものであり、特に、この少なくとも1つのジスルフィド結合は、位置182と269の間(ジスルフィド結合型1)にあるか、あるいは、B.アフゼリ以外のボレリア種、たとえばB.ブルグドルフェリs.s.、特に株B31、抗原型1;B.ガリニ、特に株PBr、抗原型3;B.ババリエンシス、特に株PBi、抗原型4;B.ガリニ、特に株PHei、抗原型5;B.ガリニ、特に株DK29、抗原型6;またはB.ガリニ、特に株T25、抗原型7に由来するOspAの相同性断片および位置である。
さらなる態様において、変異体断片は、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、最も好ましくは配列番号46および配列番号19〜25の少なくとも1つの配列に対して少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%の配列同一性を有するアミノ酸配列(ここでのシステインは置換されない)からなる群から選択されるアミノ酸配列であってよい。突然変異および配列同一性についてのさらなる詳細は上記で与えられている。
上記で詳述したように、本発明のポリペプチドは、シグナル配列を含んでいてよい。脂質化がOspAに対してアジュバント特性を与えることについては既に示した。したがって、本発明のポリペプチドの脂質付加された形態、または脂質化シグナルを含むポリペプチドが好ましい。好ましい態様において、本発明のポリペプチドは、脂質化シグナル、好ましくはボレリア外部表面タンパク質の脂質化シグナル、OspAまたはOspB(それぞれ配列番号13および14)、またはさらに好ましくは、大腸菌lpp脂質化シグナル配列(配列番号15)を含んでいる。脂質化シグナルを含む本発明のOspA断片は、プロセシングの間に脂質付加され、また脂質化されたシグナルペプチドは切断される。したがって、シグナルペプチドは、成熟した脂質付加タンパク質にはもはや存在しない。
本発明による脂質付加されたタンパク質は、ポリペプチドへの3つの脂肪酸基およびグリセロールの付加を示すために、N末端が「Lip」で標識されている。上記の適切な脂質化シグナルは、
Figure 2017503792
が含まれる。脂質部分およびグリセロールは全長の野生型OspAタンパク質に存在するN末端システイン残基に結合されるので、脂質化のためのOspA C末端断片はさらに、システイン残基に続く追加のアミノ酸を含むペプチドを含んでいてよい。たとえば、脂質化シグナル配列に対して直ぐC末端にあるCSSまたはCKQN(配列番号62)のような配列は、脂質化シグナルペプチドの切断の際に、脂質化のためのN末端システイン残基を提供する。この脂質付加されたシステイン含有ペプチドが、本発明の最終的な脂質付加されたポリペプチドに存在する。
B.ブルグドルフェリs.s.のOspAタンパク質は、T細胞受容体に結合する能力をもった配列を含んでおり、これはヒト白血球機能関連抗原(hLFA−1)(本明細書では「hLFA−1様配列」とも称する)に結合する能力をも有することが推測されている。このOspA領域のhLFA−1に対する類似性は、B.ブルグドルフェリs.s.の投与に際して、交差反応性を伴って免疫応答を生じる可能性がある。ヒト対象に対するOspAは、感受性のある個体において自己免疫疾患(特に自己免疫関節炎)を誘導する可能性がある。したがって、好ましい態様において、本発明のポリペプチドは、ヒト白血球機能関連抗原(hLFA−1)に対する結合能力を有するT細胞受容体への結合能力を有する配列を含まず、特に、アミノ酸配列
Figure 2017503792
を含まない。この目的で、hLFA−1様配列、特にアミノ酸配列
Figure 2017503792
は、もう一つのボレリアsp.のOspAタンパク質由来の相同配列、特に
Figure 2017503792
で置換されてよい。
好ましい態様において、少なくとも1つのジスルフィド結合を含む本発明のポリペプチドは、少なくとも一つのボレリア株、特にB.アフゼリ(B.afzelii)K78、OspA抗原型2(配列番号6);B.ブルグドルフェリs.s.、特に株B31、抗原型1(配列番号5);B.ガリニ(B.garinii)、特に株PBr、抗原型3(配列番号7および8);B.ババリエンシス(B.bavariensis)、特に株PBi、抗原型4(配列番号9);B.ガリニ(B.garinii)、特に株PHei、抗原型5(配列番号10);B.ガリニ(B.garinii)、特に株DK29、抗原型6(配列番号11)またはB.ガリニ(B.garinii)、特に株T25、抗原型7(配列番号12)に由来する野生型全長OspAタンパク質の少なくとも1つに関し、ボレリア感染に対して前記ポリペプチドと同じ保護能力を本質的に樹立する。
なお、突然変異および配列同一性についてのさらなる詳細が、上記に与えられていることに留意すべきである。
(表A−3)本発明に記載された、脂質化された突然変異体OspA断片ヘテロ二量体の名称および配列番号
Figure 2017503792
S=抗原型(1〜6)(表A−2参照);
S3hyb=B.バライシアナ(B.valaisiana)のアミノ酸125〜176とB.ガリニ(B.garinii)株PBrのアミノ酸177〜274との融合体
D1=ジスルフィド結合型1(位置183+/−3および270+/−3に挿入されたシステイン残基);
Lip=脂質化:グリセロールおよび脂肪酸残基のN末端付加
もう一つの好ましい態様において、本発明の第一の側面に従うポリペプチドは、1以上のリンカーを介して連結される少なくとも2つまたは3つの突然変異体断片を含んでいる。リンカーは2つの断片を結合させるために用いられる幾分短いアミノ酸配列である。それは、前記断片、治療またはワクチン接種すべき対象中でのそれらの相互作用、またはそれらの保護能力に対する負の影響を回避するために設計されるべきである。好ましいのは、最大でも21アミノ酸、特に最大でも15アミノ酸、とりわけ最大でも12または8アミノ酸の短いリンカーである。より好ましくは、1以上のリンカーは、断片との相互作用を低減または最小化するために、グリシン、セリンおよびアラニンのような短いアミノ酸で構成される。好ましいリンカーは、「LN1」ペプチドリンカー、即ち、次の配列を有した、B.ブルグドルフェリs.s.、株B31に由来するOspAのN末端半分の2つの別々のループ領域(D53Sの位置53のアミノ酸交換を伴ったaa65〜74およびaa42〜53)の融合体である:
Figure 2017503792
。リンカーは脂質化部位を含んでもよい。
もう一つの好ましい態様において、第1の側面に従うポリペプチドは、第1の側面の好ましい態様において定義した2つもしくは3つの異なる突然変異体断片を含む、全体のサイズが500アミノ酸以下のポリペプチド;または、本質的に2つもしくは3つの異なる突然変異体断片、1つもしくは2つのリンカー、および任意にN末端システインからなる、ポリペプチドを含むか;ならびに/または、本質的に2つもしくは3つの異なる突然変異体断片、最大で24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12もしくは11アミノ酸、好ましくは最大で10、9、8、7もしくは6アミノ酸、さらにより好ましくは最大で5、4、3、2もしくは1アミノ酸からなる前記断片のN末端伸長部(該N末端伸長部はそれぞれのボレリアOspAにおける断片のN末端に直接位置する)、および任意にN末端システインからなるポリペプチドを含む。該N末端システインの後には、任意に、1〜10アミノ酸長の短いペプチドリンカーが続いてよく、好ましくはN末端CSSペプチドの形態を取る。
本発明の核酸および関連する側面
さらなる側面では、本発明は、本明細書および本発明に関して上記で定義したポリペプチドをコードする核酸に関する。核酸は、ベクターおよび/または細胞に含まれていてよい。
本発明はさらに、本発明のポリペプチドをコードする核酸を提供する。本発明の目的にとって、一般に「核酸」という用語は、任意のポリリボヌクレオチドまたはポリデオキシリボヌクレオチドをいい、それは一本鎖および二本鎖の領域/形態を含む未修飾のRNAもしくはDNAまたは修飾されたRNAもしくはDNAでよい。
本明細書に使用される「ポリペプチドをコードする核酸」という用語は、本発明のペプチドまたはポリペプチドをコードする配列を含んだポリヌクレオチドを包含する。この用語はまた、ペプチドまたはポリペプチドをコードする単一の連続領域または複数の不連続領域(たとえば、組み込まれたファージ、組み込まれた挿入配列、組み込まれたベクター配列、組み込まれたトランスポゾンによって、またはRNAエディティングもしくはゲノムDNA再編成により中断された、ポリヌクレオチド)と追加の領域(コード化配列および/または非コード化配列を含んでもよい)とを含むポリヌクレオチドも包含する。
遺伝子コードの縮重の結果として、ここに記載したポリペプチドをコードする多くのヌクレオチド配列が存在することは、当業者に理解されるであろう。これらポリヌクレオチドの幾つかは、何れか天然の(即ち、天然に存在する)遺伝子のヌクレオチド配列に対して最小限の類似性を有する。にもかかわらず、本発明では、コドン使用の相違によって変化するポリヌクレオチド、たとえば、ヒトおよび/または霊長類および/または大腸菌のコドン選択のために最適化されるポリヌクレオチドが個別的に想定される。
所望のポリペプチドをコードする配列は、当該技術において周知の化学的方法を使用して(Caruthers,M.H.et al.,Nucl.Acids Res.Symp.Ser. pp.215−223(1980),Horn et al.,Nucl.Acids Res.Symp.Ser.pp.225−232(1980)参照)、全体的または部分的に合成されてもよい。あるいは、タンパク質自身を、ポリペプチドまたはその一部のアミノ酸配列を合成する化学的方法によって製造してもよい。たとえば、ペプチド合成は種々の固相法(Roberge et al.,Science 269:202−204(1995))を使用して行うことができ、また、たとえばASI 431 Aペプチド合成機(Perkin Elmer, Palo Alto,CA)を使用して自動合成が達成されてもよい。
さらに、本発明のポリヌクレオチド配列は、種々の理由(遺伝子産物のクローニング、プロセッシングおよび/または発現を修飾する変化を含むが、これに限定されない)でポリペプチドをコードする配列を変化させるために、当該技術で一般に知られた方法を使用して加工することができる。たとえば、遺伝子断片のランダムな断片化、およびPCR再編成、および合成オリゴヌクレオチドによるDNAシャッフリングを使用して、ヌクレオチド配列を加工してよい。加えて、新たな制限部位を挿入し、グリコシル化パターンを変化させ、コドン優先性を変え、スプライス変異体を作製し、または突然変異を導入する等のために、部位特異的突然変異誘発を使用してよい。
本発明のさらなる側面において、本発明は、例えばプロモーターが誘導されたら核酸によりコードされたポリペプチドが発現されるように誘導性プロモーターに連結された本発明の核酸を含む、ベクターに関する。好ましい態様において、該ベクターはpET28b(+)(http://www.addgene.org/vector−database/2566/)である。
本発明のさらなる側面は、前記ベクターを含んでなり、ここで前記誘導性プロモーターは、好ましくは増殖培地への十分量のIPTG(イソプロピルβ−D−l−チオガラクトピラノシド)の添加によって活性化される。任意に、これは0.1〜10mM、0.1〜5mM、0.1〜2.5mM、0.2〜10mM、0.2〜5mM、0.2〜2.5mM、0.4〜10mM、1〜10mM、1〜5mM、2.5〜10mM、2.5〜5mM、5〜10mMの濃度においてである。あるいは、プロモーターは、温度またはpHの変化によって誘導されてもよい。
本明細書で使用される核酸分子とは、一般には、任意のリボ核酸分子またはデオキシリボ核酸分子を言うものであり、これは未修飾のRNAもしくはDNAまたは修飾されたRNAまたはDNAであってよい。したがって、たとえば、ここで使用される核酸分子は、少なくとも一本鎖および二本鎖のDNA、またはDNAおよびRNAを含むハイブリッド分子を言い、該ハイブリッド分子のDNAおよびRNAは一本鎖もしくはより典型的には二本鎖、または一本鎖および二本鎖の領域の混合物であってよい。本明細書で使用する核酸分子という用語には、1以上の修飾塩基を含む上記で述べたDNAまたはRNA分子が含まれる。したがって、安定性またはその他の理由のために修飾された骨格をもったDNAまたはRNA分子は、該用語が本明細書で意図した通りの「核酸分子」である。さらに、2例だけ挙げるならば、イノシンのような特殊な塩基またはトリチル化された塩基のような修飾塩基を含んだDNAまたはRNA種もまた、本明細書で定義される核酸分子である。DNAおよびRNA分子に対して、当業者に既知の多くの有用な目的で、多様な修飾がなされてきたことが理解されるであろう。本明細書に使用される核酸分子という用語は、このような化学的、酵素的または代謝的に修飾された核酸分子の形態、並びにウイルスおよび細胞(特に単純型細胞および複合型細胞を含む)に特徴的なDNAおよびRNAの化学的形態を包含する。また、核酸分子という用語は、しばしばオリゴヌクレオチドと称される短い核酸分子をも包含する。「ポリヌクレオチド」および「核酸」または「核酸分子」は、本明細書では互換可能に使用される。
本発明に従う核酸は、化学的に合成されてよい。あるいは、当該核酸をボレリアから単離して、当業者に周知の方法により修飾することができる。同じことが、本発明に従うポリペプチドにも適用される。
さらにまた、本発明の核酸は、クローニングなどの標準的な技術を用いて、それがボレリアの制御配列もしくは異種の制御配列、異種のリーダー配列、異種のマーカー配列、または異種のコード配列であっても、何れかの望ましい配列に機能的に連結して、融合遺伝子を作製することができる。
本発明の核酸分子は、mRNAもしくはcRNAのようなRNAの形態、またはDNAの形態(例えば、cDNAおよびゲノムDNAを含む)であってよく、これらはクローニングによって得られ、あるいは化学合成技術によって製造され、またはそれらの組合せによって製造される。DNAは三本鎖、二本鎖、または一本鎖でよい。一本鎖DNAは、コーディング鎖(別名センス鎖)でもよく、またはそれは非コーディング鎖(またアンチセンス鎖として称する)でもよい。
本発明の核酸は、ベクターまたは宿主細胞に含まれていてよい。したがって、本発明はまた、本発明に係る核酸分子を含む、ベクターまたは宿主細胞、好ましくは大腸菌(E.coli)に関する。ベクターは、ベクターが宿主細胞中で複製可能であるように、且つヌクレオチド配列でコードされるタンパク質を発現できるように、上述した核酸を含んでいてもよい。
本発明のポリペプチドの組換え製造のために、宿主細胞は、本発明の核酸の発現システムまたはその一部を組み込むように遺伝子的に操作することができる。宿主細胞への核酸の導入は、多くの標準的な研究室マニュアル[たとえば、Davis,et al.,BASIC METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY,(1986)、およびSambrook,et al.,MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL,2nd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989)]に記述される方法、たとえばリン酸カルシウムトランスフェクション、DEAE−デキストラン媒介性トランスフェクション、トランスベクション、マイクロインジェクション、カチオン脂質媒介性トランスフェクション、エレクトロポレーション、コンジュゲート、形質導入、スクレープローディング、弾道導入(ballistic introduction)および感染によって行うことができる。
適切な宿主の代表的な例には、グラム陰性菌細胞、たとえば大腸菌(E.coli)、アシネトバクター(Acinetobacter)、アクチノバチルス、ボルデテラ(Bordetella)、ブルセラ(Brucella)、カンピロバクター(Campylobacter)、シアノバクテリア、エンテロバクター(Enterobacter)、エルウィニア(Erwinia)、フランシスセラ(Franciscella)、ヘリコバクター(Helicobacter)、ヘモフィルス(Hemophilus)、クレブシエラ(Klebsiella)、レジオネラ(Legionella)、モラクセラ(Moraxella)、ナイセリア(Neisseria)、パスツレラ、プロテウス(Proteus)、シュードモナス(Pseudomonas)、サルモネラ(Salmonella)、セラチア(Serratia)、赤痢菌(Shigella)、トレポネーマ、ビブリオ(Vibrio)、エルシニア(Yersinia)の細胞などが含まれる。一つの態様において、宿主細胞は大腸菌(Escherichia coli)細胞である。好ましい態様において、宿主細胞は大腸菌BL21(DE3)細胞、または大腸菌BL21 Star(商標)(DE3)細胞である。
あるいは、グラム陽性細菌細胞を使用してもよい。本発明のポリペプチドを産生するために、極めて多様な発現システムが使用できる。一つの態様において、ベクターは細菌プラスミドから誘導される。一般に、宿主内でポリヌクレオチドを維持する、増大させる、もしくは発現させる、かつ/またはポリペプチドを発現させるのに適した任意のシステムもしくはベクターを、この点に関する発現のために使用してよい。適切なDNA配列は、たとえば「分子クローニング、実験室マニュアル(Sambrook et al.,前出のMOLECULAR CLONING,A LABORATORY MANUAL)」に記載のような周知かつルーチンの種々の技術の何れかによって、発現系の中に挿入されてよい。
本発明の一つの態様において、細胞を、抗生物質、好ましくはカナマイシンの存在下のような選択圧下で増殖させる。もう一つの態様において、細胞を抗生物質の非存在下で増殖させる。
本発明に従うポリペプチドを発現させるために、非常に多種多様な発現ベクターを使用することができる。一般に、宿主内で核酸を維持し、増大させ、または発現させ、ポリペプチドを発現させるのに適した任意のベクターが、この点に関して発現のために使用されてよい。本発明のこの側面に従えば、ベクターは、たとえばプラスミドベクター、一本鎖もしくは二本鎖のファージベクター、または一本鎖もしくは二本鎖のRNAもしくはDNAウイルスのベクターであってよい。ここに開示した出発プラスミドは、商業的に入手可能であるか、または公的に入手可能であるか、または入手可能なプラスミドから周知もしくは公開された方法のルーチンの応用によって、構築することができる。ある点に関して、ベクターの中でも、本発明による核酸分子およびポリペプチドの発現のためのベクターが好ましい。宿主細胞中の核酸構築物は、組換え配列によってコードされる遺伝子産物を産生するために、従来の方法で使用することができる。あるいは、本発明に従うポリペプチドは、従来のペプチド合成機によって合成的に製造することができる。
加えて、本発明は、該ベクターを含む宿主細胞に関する。適切な宿主細胞の代表例には、細菌、たとえば連鎖球菌、ブドウ球菌、大腸菌、ストレプトマイセス(Streptomyces)および枯草菌(Bacillus subtilis);真菌、たとえば酵母およびコウジカビ(Aspergillus);昆虫細胞、たとえばショウジョウバエ(Drosophila)S2およびスポドプテラ(Spodoptera)Sf9細胞;哺乳動物細胞、たとえばCHO細胞、COS細胞、HeLa細胞、C127細胞、3T3細胞、BHK細胞、293細胞またはボウズ(Bowes)メラノーマ細胞;および植物細胞が含まれる。本発明のDNA構築物から誘導されたRNAを使用してこのようなタンパク質を産生するために、無細胞翻訳系もまた用いることができる。
実際に本発明によるベクターを宿主細胞に導入することによって所望のアミノ酸配列を発現させるために、ベクターは、本発明による核酸配列に加えて、発現を制御するための他の配列(たとえば、プロモーター配列、ターミネータ配列およびエンハンサー配列)、および微生物、昆虫細胞、動物培養細胞等を選別するための遺伝子マーカー(たとえば、ネオマイシン耐性遺伝子およびカナマイシン耐性遺伝子)を含んでいてもよい。さらにまた、該ベクターは、反復形態(たとえばタンデム)で、本発明による核酸配列を含んでいてよい。該ベクターは、遺伝子工学の分野で慣用的に用いられる手順に基づいて構築してよい。
宿主細胞は適切な培地で培養してよく、また本発明によるタンパク質は培養産物から得ることができる。また、本発明に従うタンパク質は培地から回収し、従来の方法で精製してよい。
したがって、本発明はまた、本発明に係るベクターで適切な宿主細胞を形質転換する、もしくはトランスフェクトする工程を含む、本発明に係るポリペプチドを発現する細胞を作製するための方法、または本発明に係る核酸分子を発現させる工程を含む、本発明に係るポリペプチドを製造するための方法に関する。
あるいは、上記で定義したポリペプチドを製造する方法は、以下の工程によって特徴づけられ得る:
(a)宿主細胞にポリペプチドをコードするベクターを導入する工程、
(b)前記宿主細胞を、前記ポリペプチドを発現させる条件下で増殖させる工程、
(c)前記宿主細胞をホモジナイズする工程、および
(d)前記宿主細胞ホモジネートを精製工程に供する工程。
本発明はさらに、以下の工程によって特徴づけられる、上記で定義したポリペプチドを製造する方法に関する:
(a)ポリペプチドをコードする核酸をベクターに導入する工程、
(b)前記ベクターを宿主細胞に導入する工程、
(c)前記宿主細胞を、前記ポリペプチドを発現させる条件下で増殖させる工程、
(d)前記宿主細胞をホモジナイズする工程、
(e)相分離によって、脂質相におけるポリペプチドを濃縮する工程、および
(f)ゲル濾過カラムでさらに精製する工程。
本発明はさらに、次の工程を特徴とする、上記で定義したポリペプチドを製造する方法に関する:
(a)ポリペプチドをコードする核酸をベクターに導入する工程、
(b)前記ベクターを宿主細胞に導入する工程、
(c)前記宿主細胞を、前記ポリペプチドを発現させる条件下で増殖させる工程、
(d)前記宿主細胞をホモジナイズする工程、
(e)相分離によって、脂質相におけるポリペプチドを濃縮する工程、
(g)ゲル濾過カラムでさらに精製する工程、および
(h)任意に、バッファー交換カラムでさらに処理する工程。
本発明の抗体および関連する側面
さらなる側面において、本発明の基礎をなす問題は、本発明に関して定義したハイブリッドC末端OspA断片に選択的に結合し、単独の第1のOspA部分および第2のOspA部分に(すなわち他の部分と融合していない場合に)は結合しない抗体またはその少なくとも有効な部分によって解決される。
好ましい態様において、前記抗体はモノクローナル抗体である。
もう一つの好ましい態様において、当該有効な部分は、Fab断片、F(ab)断片、F(ab)N断片、F(ab)断片もしくはF断片または単一ドメイン抗体を含む。
本発明のさらにもう一つの態様において、前記抗体はキメラ抗体である。
さらにもう一つの態様において、前記抗体はヒト化抗体である。
好ましい側面において、本発明の抗体は、本発明のハイブリッドOspA断片ポリペプチドに特異的に結合し、単独の第1のOspA部分および第2のOspA部分には結合せず、また対応する野生型OspA断片ポリペプチドにも結合しない。より好ましい側面において、抗体は、特異的に本発明の変異体OspA断片のジスルフィド結合に結合する。
「特異性」という用語は、特定の抗原結合性分子または抗原結合性タンパク質(ナノボディまたは本発明のポリペプチドなど)が結合することができる、異なるタイプの抗原または抗原決定基の数を指す。抗原結合性タンパク質の特異性は、親和性および/または結合活性に基づいて決定することができる。親和性は、抗原結合性タンパク質(K)との抗原の解離のための平衡定数によって表され、抗原決定基と抗原結合性タンパク質上の抗原結合部位間の結合強度に関する尺度である:Kの値が小さいほど、抗原決定基と抗原結合性分子間の結合強度は強力である(あるいは、親和性は、親和定数(K)として表現することもでき、これは1/Kである)。
当業者に明らかであろうように(たとえば、本明細書におけるさらなる開示に基づいて)、親和性は、それ自体公知の様式において決定することができ、関心対象の特異的抗原に依存する。結合活性は、抗原結合性分子(本発明の抗体またはその有効な部分など)と関連する抗原間の結合の強度の尺度である。結合活性は、抗原決定基と抗原結合性分子上のその抗原結合部位間の親和性および抗原結合性分子上に存在する関連する結合部位の数の両方に関連がある。典型的には、抗原結合性タンパク質(本発明の抗体またはその有効な部分などの)が、その抗原に、10−5〜10−12Mまたはそれ未満、好ましくは、10−7〜10−12Mまたはそれ未満、より好ましくは、10−8〜10−12Mの解離定数(K)(すなわち、10〜1012−1またはそれ以上、好ましくは10〜1012リットル/モルまたはそれ以上、より好ましくは10〜1012−1の会合定数(K))で、結合し得る。一般に、10Mより大きい任意のK値(または10−1未満の任意のK値)は、非特異的結合を示すと考慮される。好ましくは、本発明の一価の免疫グロブリン配列は、500nM未満、好ましくは200nM未満、より好ましくは、10nM未満、例えば500pM未満の親和性で所望の抗原に結合し得る。抗原または抗原決定基への抗原結合性タンパク質の特異的結合は、それ自体公知の任意の適切な様式において決定することができ、たとえば、放射免疫アッセイ(RIA)、酵素免疫アッセイ(EIA)およびサンドイッチ競合アッセイおよび当技術分野においてそれ自体公知のその異なる変異体、並びに本明細書において言及したその他の技術などの、スキャッチャード解析および/または競合結合アッセイを含む。
解離定数は、当業者に明らかであろう、実際のまたは見かけ上の解離定数であり得る。解離定数を決定するための方法は当業者に明らかであり、たとえば、本明細書において言及した技術を含み得る。この点において、10−4Mまたは10−3M(たとえば、10−2M)を超える解離定数を測定することができない可能性があることも明らかであろう。任意に、また、当業者に明らかであろうように、(実際のまたは見かけ上の)解離定数を、関係[K=1/K]を用いて、(実際のまたは見かけ上の)会合定数(K)に基づいて算出してもよい。
親和性は、分子相互作用の強度または安定性を意味する。一般に、親和性は、Kまたは解離定数によって与えられ、モル/リットル(またはM)の単位を有する。また、親和性を、会合定数Kとして表すこともでき、これは1/Kと同等であり、(リットル/モル)−1(またはM−1)の単位を有する。本明細書において、主に、2つの分子(アミノ酸配列、ナノボディまたは本発明のポリペプチドおよびその意図された標的など)の間の相互作用の安定性は、これらの相互作用のK値によって表され;関係K=1/Kを考慮すれば、そのK値によって分子相互作用の強度を特定することは、対応するK値を算出するためにも使用できることが、当業者に明らかである。K値は、周知の関係DG=RT.ln(K)(換言すればDG=−RT.ln(K))により結合の自由エネルギー(DG)に関連するので、熱力学的な意味における分子相互作用の強度も特徴づけ、式中Rは気体定数に等しく、Tは絶対温度に等しく、およびlnは自然対数を意味する。
意味があると考えられる(たとえば特異的な)生物学的相互作用のためのKは、典型的には10−10M(0.1nM)〜10−5M(10000nM)の範囲である。相互作用がより強力であるほど、そのKはより低い。
好ましい態様において、本発明の抗体のKは、10−12Mと10−5Mの間であり、好ましくは、10−6未満、好ましくは10−7未満、好ましくは10−8M未満、好ましくは10−9M未満、より好ましくは10−10M未満、さらにより好ましくは10−11M未満、最も好ましくは10−12M未満である。
また、Kは、koffとして表示される複合体の解離速度定数の、konと表示されるその会合の速度に対する比として(K=koff/konおよびK=kon/koffとなるよう)表すこともできる。解離の速度(off-rate)koffは、単位s−1(sは、秒の国際単位表示法である)を有する。会合の速度konは、単位M−1−1を有する。会合の速度は、10−1−1〜約10−1−1の間で変化し得、二分子相互作用に関する拡散律速の会合速度定数に近づく。解離の速度は、関係t1/2=ln(2)/koffによって、与えられた分子相互作用の半減期に関連する。解離の速度は、10−6−1(複数の日のt1/2でほぼ不可逆な複合体)〜1s−1(t1/2=0.69s)の間で変化し得る。
2つの分子間の分子相互作用の親和性は、1つの分子をバイオセンサーチップ上に固定し、もう一方の分子に、kon、koff測定値およびしたがってK(またはK)値を生じる流動条件下で固定化分子上を通過させる、周知の表面プラスモン共鳴(SPR)バイオセンサー技術(たとえば、Ober et al.,Intern. Immunology,13,1551−1559,2001を参照されたい)などの、それ自体で公知の別の技術を介して測定することができる。たとえば、これは、周知のBIACORE機器を使用して行うことができる。
また、たとえば、測定するプロセスが、1つの分子のバイオセンサー上のコーティングに関連した人工産物によって推定される分子の固有の結合親和性に何らかの形で影響する場合、測定されたKが見かけ上のKに対応し得ることは、当業者に明らかであろう。また、1つの分子がもう一方の分子のための複数の認識部位を含む場合、見かけ上のKを測定してもよい。このような状況において、測定された親和性は、2つの分子による相互作用の結合活性によって影響を受け得る。
親和性を評価するために使用してもよいもう一つのアプローチは、Friguet et al.の2段階ELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)手順である(J.Immunol.Methods,77,305−19,1985)。この方法は、溶液相結合平衡測定を確立し、およびプラスチックなどの支持体上の分子の1つの吸着に関する潜在的人工産物を回避する。
しかし、Kの正確な測定は、かなり労働集約型であり得るし;したがって、時々、見かけ上のK値が、2つの分子の結合強度を評価するために決定される。全ての測定が一貫した方法で行われる(たとえば、アッセイ条件を変更しないまま保持する)限り、見かけ上のK測定を真のKの近似値として使用することができることに留意すべきであり、およびそれ故、本文書において、Kと見かけ上のKは、同等の重要性または関連性で扱われるべきである。
最後に、多くの状況において、経験豊かな科学者は、いくつかの参照分子に関連する結合親和性を決定することが便利であると判断し得ることに留意すべきである。たとえば、分子AとBの間の結合強度を評価するために、たとえば、Bに結合することが公知であり、かつELISAまたはフローサイトメトリーまたはその他の形式における簡単な検出のためのビオチンなどの、蛍光体または発色団またはその他の化学的部分(蛍光検出のための蛍光体、光吸収検出のための発色団、ストレプトアビジン媒介されたELISA検出のためのビオチン)で適切にラベルされた、参照分子Cを使用してもよい。典型的には、参照分子Cを固定濃度にて保持し、およびAの濃度を、Bの与えられた濃度または量に対して変動させる。結果として、Aの非存在下においてCについて測定されたシグナルが半分になる濃度のAに対応する、阻害濃度(IC)50値が得られる。参照分子のKであるKDref並びに参照分子の総濃度crefが公知であれば、相互作用A−Bについての見かけ上のKは、以下の式から得ることができる:K=IC50/(1+cref/KDref)。cref<<KDrefならば
Figure 2017503792
であることに注目されたい。IC50の測定が、比較される結合剤に関して、一貫した方法(たとえば、固定されたcrefを保持する)において行われるならば、分子相互作用の強度または安定性は、IC50によって評価することができ、およびこの測定は、このテキストの全体にわたってKまたは見かけ上のKと同等と判断される。
本発明のもう一つの側面は、ハイブリドーマ細胞系に関し、これは上記で定義した抗体を産生する。
さらに、本発明の根底にある問題は、以下の工程によって特徴づけられる、上記で定義した抗体を産生するための方法によって解決される:
(a)非ヒト動物に上記で定義したポリペプチドを投与することによって前記動物における免疫応答を開始させる工程、
(b)前記動物から抗体を含む体液を取り出す工程、および、
(c)前記抗体を含む体液をさらなる精製工程に供することによって抗体を産生する工程。
さらに、本発明は、以下の工程によって特徴づけられる、上記で定義した抗体を産生するための方法に関する:
(a)非ヒト動物に上記で定義したポリペプチドを投与することによって前記動物における免疫応答を開始させる工程、
(b)前記動物から脾臓または脾細胞を取り出す工程、
(c)前記脾臓または脾細胞のハイブリドーマ細胞を産生する工程、
(d)前記ポリペプチドに特異的なハイブリドーマ細胞を選択してクローン化する工程、
(e)前記クローン化されたハイブリドーマ細胞の培養によって抗体を産生する工程、および、
(f)任意に、さらなる精製工程を行う工程。
医薬組成物および関連する医学的側面
本発明のもう一つの側面は、
(i)本発明に係るポリペプチド、本発明に係る核酸および/または本発明に係る抗体、並びに
(ii)任意に、薬学的に許容可能な賦形剤
を含む医薬組成物に関する。
したがって、本発明に係るポリペプチド、本発明に係る核酸、本発明に係る抗体または本発明に係る医薬組成物は、
−医薬、特にワクチンとして使用するため、または
−ボレリア(Borrelia)感染症、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)感染症、好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)感染症を治療または予防するための方法にて使用するため
のものであってよい。
好ましくは、組成物は、Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)をさらに含み、組成物は、Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)をさらに含み、組成物は、Lip−S5D1−S6D1(配列番号33)をさらに含み、あるいは組成物は、Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)、Lip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)をさらに含む。
さらにもう一つの側面は、ボレリア(Borrelia)種、より好ましくは本明細書において開示した病原性ボレリア(Borrelia)種、例えばより好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)およびB.ガリニ(B.garinii)による感染症の治療または予防にて使用するための、上記で定義した医薬組成物に関する。
本発明の根底にある問題は、もう一つの側面において、ボレリア(Borrelia)種、より好ましくは本明細書において開示した病原性ボレリア(Borrelia)種、例えばより好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)およびB.ガリニ(B.garinii)による感染症を治療または予防するための医薬組成物の調製のための、本発明に係るポリペプチド、本発明に係る核酸および/または本発明に係る抗体の使用によって解決される。
医薬組成物は、緩衝物質、安定剤またはさらなる活性成分、特に医薬組成物および/またはワクチン製造と関連して公知である成分などの任意の薬学的に許容される担体または賦形剤を任意に含んでいてもよい。好ましくは、薬学的に許容可能な賦形剤は、L−メチオニンを含む。好ましくは、医薬組成物は、特にワクチンとしてまたは、ボレリア(Borrelia)種、より好ましくは本明細書において開示した病原性ボレリア(Borrelia)種、例えばより好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)およびB.ガリニ(B.garinii)、ならびに/または抗原が含まれているワクチンに対するその他の病原体によって生じる感染症を予防または治療するために、医薬として使用されるものである。好ましくは、医薬組成物は、ボレリア(Borrelia)感染症、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)感染症、好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)感染症を治療または予防するための方法にて使用するためのものである。
さらに一つの態様において、医薬組成物は、アジュバントを含む。細菌毒素または本発明のプロセスを使用して作製されたコンジュゲートと混合された適切なアジュバントの選択は、当業者の知識の範囲内である。適切なアジュバントは、水酸化アルミニウムまたはリン酸アルミニウムなどのアルミニウム塩を含み、しかしまた、カルシウム、マグネシウム、鉄または亜鉛のものなどのその他の金属塩でもよく、またはアシル化されたチロシンの不溶性懸濁液またはアシル化された糖、陽イオンまたは陰イオンで誘導体化されたサッカライドまたはポリホスファゼンでもよい。好ましい態様において、医薬組成物は、水酸化アルミニウムで補助される。
さらなる態様において、医薬組成物は、ポリカチオン性重合体、特にポリカチオン性ペプチド、免疫賦活性オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)、特にオリゴ(dIdC)13(配列番号63)、少なくとも2つのLysLeuLysモチーフを含むペプチド、特にペプチド
Figure 2017503792
、神経刺激性化合物、特にヒト成長ホルモン、水酸化アルミニウム、アルミニウムホスフェート、フロイントの完全アジュバントもしくはフロイントの不完全アジュバントまたはこれらの組み合わせからなる群より好ましくは選択される免疫賦活性物質をさらに含む。好ましくは、免疫賦活性物質は、ポリカチオン性重合体および免疫賦活性デオキシヌクレオチドの、または、少なくとも2つのLysLeuLysモチーフを含むペプチドおよび免疫賦活性デオキシヌクレオチドのいずれかの組み合わせ、好ましくは、
Figure 2017503792
およびオリゴ(dIdC)13(配列番号63)の組み合わせである。より好ましくは、前記ポリカチオン性ペプチドは、ポリアルギニンである。
さらなる態様において、医薬組成物は、6.7+/−0.2のpHにて、リン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、L−メチオニン、スクロースおよびポリソルベート−20(Tween−20)を含む。好ましくは、また、医薬組成物は、好ましくは、0.15%の濃度にて、水酸化アルミニウムを含む。
一つの態様において、製剤は、5mMと50mMの間のリン酸ナトリウム、100と200mMの間の塩化ナトリウム、5mMと25mMの間のL−メチオニン、2.5%と10%の間のスクロース、0.01%と0.1%の間のTween20および0.1%と0.2%(w/v)の間の水酸化アルミニウムを含む。より好ましくは、製剤は、pH6.7±0.2にて、10mMリン酸ナトリウム、150mM塩化ナトリウム、10mM L−メチオニン、5%スクロース、0.05%Tween20および0.15%(w/v)水酸化アルミニウムを含む。さらにより好ましくは、製剤は、本発明にしたがって、少なくとも1つの、少なくとも2つの、少なくとも3つの変異体OspAヘテロ二量体を含む。
一つの態様において、医薬組成物は、3つのヘテロ二量体、好ましくはLip−S1D1−S2D1(配列番号29)、Lip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)を含む。好ましくは、3つのヘテロ二量体は、1:2:1、1:3:1、1:1:2、1:1:3、1:2:2、1:2:3、1:3:2、1:3:3、2:1:1、2:1:2、2:1:3、2:2:3、2:2:1、2:3:1、2:3:2、2:3:3、3:1:1、3:1:2、3:1:3、3:2:1、3:2:2、3:2:3、3:3:1、3:3:2、最も好ましくは1:1:1のモル比にて混合される。
さらなる態様において、医薬組成物は、2つのヘテロ二量体、好ましくはLip−S1D1−S2D1(配列番号29)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)、Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)およびLip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)またはLip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)を、1:2、1:3、2:1、3:1、2:3、3:2、好ましくは1:1のモル比にて含む。
一つの態様において、本発明の医薬組成物またはワクチンは、ボレリアまたはボレリア以外の病原体に由来する少なくとも1つのさらなる抗原をさらに含む(本明細書において、一般的に、「混合医薬組成物またはワクチン」と称する)。好ましい態様において、少なくとも1つのさらなる抗原は、ライムボレリア症を生じるボレリア(Borrelia)種から由来する。種々の側面において、少なくとも1つのさらなる抗原は、もう一つの病原体、好ましくはダニ媒介の病原体から由来する。さらなる側面において、病原体は、ロッキー山紅斑熱、ヒト顆粒球エールリヒア症(HGE)、腺熱、ヒト単核球エールリヒア症(HME)、アナプラズマ症、ボタン熱、リケッチア・パルケリリケッチア症、サザンマダニ関連発疹疾病(STARI)、ヘルベチカ斑点熱、364Dリケッチア症、アフリカ斑点熱、回帰熱、野兎病、コロラドダニ熱、ダニ媒介性脳炎(TBE、別名FSME)、クリミアコンゴ出血熱、Q熱、オムスク出血熱、キャサヌール森林病、ポワッサン脳炎、ハートランドウイルス疾患またはバベシア症を生じる。さらなる側面において、疾患は、日本脳炎である。
さらなる態様において、少なくとも1つのさらなる抗原は、生物媒介の、好ましくはダニ媒介の、ボレリア・ヘルムシイ(Borrelia hermsii)、ボレリア・パルケリ(Borrelia parkeri)、ボレリア・ヅットニ(Borrelia duttoni)、ボレリア・ミヤモトイ(Borrelia miyamotoi)、ボレリア・ツリカタエ(Borrelia turicatae)、リケッチア・リケッチイ(Rickettsia rickettsii)、リケッチア・アウストラリス(Rickettsia australis)、リケッチア・コノリ(Rickettsia conori)、リケッチア・ヘルベチカ(Rickettsia helvetica)、フランシセラ・ツラレンシス(Francisella tularensis)、アナプラズマ・ファゴサイトフィルム(Anaplasma phagocytophilum)、エーリキア・センネツ(Ehrlichia sennetsu)、エーリキア・シャフェンシス(Ehrlichia chaffeensis)、ネオエーリキア・ミクレンシス(Neoehrlichia mikurensis)、コクシエラ・ブルネッティ(Coxiella burnetii)およびボレリア・ロネスタリ(Borrelia lonestari)を含む群から選択した病原体、ダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV aka FSMEウイルス)、コロラドダニ熱ウイルス(CTFV)、クリミアコンゴ出血熱ウイルス(CCHFV)、オムスク出血熱ウイルス(OHFV)、日本脳炎(encepalitis)ウイルス(JEV)およびバベシア(Babesia)属種に由来する。
もう一つの側面において、本発明は、本発明の医薬組成物および上記で定義した追加の抗原を含むキットに関し、少なくとも1つの追加抗原が第2の組成物中に含まれ、特に、第2の組成物がワクチン、好ましくはダニ媒介性脳炎ワクチン、日本脳炎ワクチンまたはロッキー山紅斑熱ワクチンである。第1の組成物も同様にワクチンであってもよい。本発明の混合医薬組成物またはワクチンは、少なくとも第2の(ワクチン)組成物と組み合わせて本明細書において考察した任意の組成物を含む。いくつかの側面において、第2のワクチン組成物は、生物媒介性疾患、好ましくはダニ媒介性疾患に対して保護する。種々の側面において、第2のワクチン組成物は、ボレリア(Borrelia)感染症またはライムボレリア症に対して免疫化と適合する季節的な免疫化予定を有する。その他の側面において、混合ワクチンは、これらの疾患が流行する地理的な位置における使用のために、複数の疾患の予防において有用である。
一つの側面において、第2の組成物は、ダニ媒介性脳炎ワクチン、日本脳炎ワクチンおよびロッキー山紅斑熱ワクチンからなる群より選択されるワクチンである。好ましい側面において、ワクチン組成物は、FSME−IMMUN(登録商標)(Baxter)、Encepur(登録商標)(Novartis Vaccines)、EnceVir(登録商標)(Microgen NPO)、またはTBE Moscow Vaccine(登録商標)(Chumakov Institute of Poliomyelitis and Viral Encephalitides of Russian Academyof Medical Sciences)である。もう一つの好ましい側面において、ワクチン組成物は、IXIARO(登録商標)/JESPECT(登録商標)(Valneva SE)、JEEV(登録商標)(Biological E,Ltd.)またはIMOJEV(登録商標)(Sanofi Pasteur)である。
さらに、ワクチンである医薬組成物が提供され、このワクチンは、薬学的に許容される賦形剤をさらに含んでもよい。好ましい態様において、賦形剤は、L−メチオニンである。
また、本発明は、免疫原性組成物を含む。いくつかの側面において、本発明の免疫原性組成物は、本明細書において考察した組成物および薬学的に許容される担体のいずれかを含む。種々の側面において、免疫原性組成物は、細胞表層タンパク質A(OspA)タンパク質を特異的に結合させる抗体の産生を誘導する特性を有する。一定の側面において、免疫原性組成物は、ボレリア(Borrelia)を特異的に結合させる抗体の産生を誘導する特性を有する。特定の側面において、免疫原性組成物は、ボレリア(Borrelia)を中和する抗体の産生を誘導する特性を有する。いくつかの側面において、抗体は、動物によって産生される。さらなる側面において、動物は、哺乳動物である。さらにさらなる側面において、哺乳動物は、ヒトである。
本発明の医薬組成物を含むワクチン調製物を、全身性または粘膜経路を介して前記ワクチンを投与することによって、ボレリア(Borrelia)感染に感受性である哺乳動物を保護するため、またはボレリア(Borrelia)感染症を有する哺乳動物を治療するために使用してもよい。これらの投与は、筋肉内、腹腔内、皮内または皮下経路を介する;または経口/食物、呼吸器または尿生殖路に対する粘膜投与を介する注射を含んでいてもよい。本発明のワクチンは、一回の用量として投与してもよいが、その成分を、同じ時点にて一緒に、または異なる時点にて同時投与してもよい。
本発明の一つの側面において、任意に凍結乾燥された形態で本発明の医薬組成物を含むバイアルを含み、および本明細書において記述されたとおりのアジュバントを含むバイアルをさらに含むワクチンキットが提供される。本発明の本側面において、アジュバントは、凍結乾燥された免疫原性組成物を再構成するために使用され得ると想像される。さらなる側面において、本発明の医薬組成物は、バイアルにおいて、好ましくは注射器において使用前に混合してもよい。
本発明のさらなる側面は、本発明のポリペプチド、本発明の核酸、本発明の抗体または本発明の医薬組成物の治療上有効な量をその必要のある対象に投与する工程を含む、該対象においてボレリア(Borrelia)感染症を治療または予防するための方法に関する。
本発明のさらなる側面は、本発明のポリペプチド、本発明の核酸、本発明の抗体または本発明の医薬組成物の治療上有効な量をその必要のある対象に投与する工程を含む、該対象を免疫化するための方法に関する。
またさらなる側面は、ボレリア(Borrelia)生物による感染症に対して動物またはヒトを免疫化するための方法であって、当該動物またはヒトに、本発明のポリペプチド、本発明の核酸、本発明の抗体または本発明の医薬組成物の有効な量を投与する工程を含み、有効な量は、当該動物またはヒトにおける免疫応答を誘発するために適切である、方法に関する。
また別の側面は、ボレリア(Borrelia)生物に対する動物またはヒトにおける免疫応答を刺激するための方法であって、当該動物またはヒトに、本発明のポリペプチド、本発明の核酸、本発明の抗体または本発明の医薬組成物の有効な量を投与する工程を含み、有効な量は、当該動物またはヒトにおける免疫応答を刺激するために適切である、方法に関する。
好ましくは、ボレリア(Borrelia)生物は、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)を、好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)を含む群から選択される。
一つの態様において、宿主に本発明の医薬組成物またはワクチンまたはキットの免疫保護用量を投与する工程を含む、ボレリア(Borrelia)感染の初発エピソードおよび/または再発エピソードを予防または治療する方法を提供する。
本発明のさらなる側面は、ボレリア疾患の治療または予防における使用のための本発明の医薬組成物である。一つの態様において、ボレリア感染症の治療または予防における使用のための医薬組成物を提供する。
本発明のさらなる側面は、ボレリア(Borrelia)感染症の治療または予防のための医薬の製造における本発明の医薬組成物またはワクチンまたはキットの使用である。一つの態様において、ボレリア感染症の治療または予防のための医薬の製造における使用のための本発明の医薬組成物を提供する。
また、本発明は、対象における免疫学的応答を誘導するための方法を含む。種々の側面において、このような方法は、免疫学的応答を誘導するのに有効な量で対象に本明細書において考察した免疫原性組成物またはワクチン組成物のいずれかを投与する工程を含む。一定の側面において、免疫学的応答は、抗OspA抗体の産生を含む。
本発明は、対象におけるボレリア(Borrelia)感染症またはライム病(Lymeboreliosis)を予防または治療するための方法を含む。種々の側面において、このような方法は、本明細書において考察したワクチン組成物のいずれか、またはボレリア(Borrelia)感染症またはライムボレリア症を予防または治療するのに有効な量において対象に本明細書において考察した混合ワクチンのいずれかを投与する工程を含む。
本発明は、医薬の調製のための、本発明のポリペプチド、核酸、抗体、医薬組成物またはワクチンの使用を含む。また、その他の関係する側面を、本発明において提供する。
本明細書における用語「含むこと」、「含む」および「含む」は、あらゆる例において、それぞれ用語「からなっている」、「からなる」および「からなる」で任意に代用可能なことが発明者によって意図される。用語「含む」は、「含む」を意味する。したがって、文脈上別段の解釈を要する場合を除き、語「含む」および「含む」および「含むこと」などの変化は、明示された化合物または組成物(たとえば、核酸、ポリペプチド、抗体)または工程または化合物または工程の群を含むことを暗示すると理解されるだろう、しかし任意のその他の化合物、組成物、工程またはその群を除外しない。略語「たとえば」は、ラテン語のたとえばから由来し、および非限定的な例を示すために本明細書に使用される。したがって、略語「たとえば」は、用語「たとえば」と同義である。
また、本発明の「ワクチン組成物」に関する本明細書における態様は、本発明の「医薬組成物」に関する態様に適用でき、および逆もまた同じである。
説明されない限り、本明細書に使用された全ての専門的および科学用語は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。分子生物学における共通用語の定義は、オックスフォード大学出版部によって刊行されたBenjamin Lewin,Genes V,1994(ISBN0−19−854287−9);Kendrew et al.(eds.),Blackwell Science Ltd.によって刊行されたThe Encyclopedia of Molecular Biology,1994(ISBN0−632−02182−9);およびVCH Publishers,Inc.によって刊行されたRobert A.Meyers(ed.),Molecular Biology and Biotechnology:a Comprehensive Desk Reference,1995(ISBN1−56081−569−8)において見つけることができる。
単一の用語「1つの」、「ある」および「該」は、状況が別途明らかに示さない限り、複数の指示物を含む。同様に、語「または」は、状況が別途明らかに示さない限り、「および」を含むことを意図する。用語「複数」は、2つ以上をいう。さらに、核酸またはポリペプチドに与えられた全ての塩基サイズまたはアミノ酸サイズおよび全ての分子重量または分子質量値は、概算であり、および記述のために提供されることが理解される。加えて、抗原などの、物質の濃度またはレベルに関して与えられた数の限界は、概算でもよい。
これらの多様な態様において、本発明に従ったポリペプチドのための好ましい担体または賦形剤または本発明に従った核酸分子は、本発明に従ったポリペプチドまたはそのコードする核酸分子への免疫応答をさらに刺激するためのアジュバントなどの免疫賦活性化合物である。
本発明の組成物において、アジュバントまたは免疫賦活性化合物を使用してもよい。好ましくは、本発明に従った医薬組成物における免疫賦活性化合物は、ポリカチオン性物質、特にポリカチオン性ペプチド、免疫賦活性核酸分子、好ましくは免疫賦活性デオキシヌクレオチド、水中油型または油中水型乳剤、MF59、アルミニウム塩、フロイントの完全アジュバント、フロイントの不完全アジュバント、神経刺激性化合物、特にヒト成長ホルモンまたはこれらの組み合わせの群から選択される。
水酸化アルミニウムおよび/またはアルミニウムホスフェートアジュバントの使用は、特に好ましく、抗原は一般に、これらの塩に吸着される。好ましくは、水酸化アルミニウムは、0.15%の終濃度で存在する。有用なアルミニウムホスフェートアジュバントは、0.84と0.92の間のPO/Alモル比の非晶質のアルミニウムヒドロキシホスフェートである。本発明にて有用な別のアジュバントは、水性組成物の重量を基準にして350ppb未満の重金属を有する水性組成物をもたらすことができるアルミニウム塩である。さらに有用なアルミニウムに基づいたアジュバントは、AS04、水酸化アルミニウムとモノホスホリルリピドA(MPL)の組み合わせである。
また、本発明に従った医薬組成物は、以下の化合物またはこれらの組み合わせの少なくともいずれかを含む医薬組成物である:本発明に従った核酸分子、これらの多様な態様において本発明に従ったポリペプチド、本発明に従ったベクター、本発明に従った細胞および本発明に従った抗体。これに関連して、これらの化合物のいずれかを、細胞、組織または生物との使用のための非滅菌または滅菌の担体または複数の担体、例えば対象に対する投与に適切な医薬品担体と組み合わせて使用してもよい。このような担体は、生理食塩水、緩衝食塩水、デキストロース、水、グリセロール、エタノールおよびこれらの組み合わせを含むが、限定されない。製剤は、投与の様式に適するべきである。
一つの態様において、医薬組成物は、安定剤を含む。用語「安定剤」は、ワクチンの免疫原性組成物を、加熱もしくは凍結の間に生じるものなどの有害な状態から保護し、かつ/または、安定で免疫原性の条件もしくは状態における免疫原性組成物の安定性もしくは保存寿命を延長する物質またはワクチンの賦形剤をいう。安定剤の例は、限定されないが、スクロース、ラクトースおよびマンノースなどの糖;マンニトール(manitol)などの糖アルコール;グリシンまたはグルタミン酸などのアミノ酸;およびヒト血清アルブミンまたはゼラチンなどのタンパク質を含む。
本発明の医薬組成物を、任意の有効な便利な様式において投与してもよく、たとえば、とりわけ局所的、経口、肛門内、膣内、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、鼻腔内、気管内または皮内経路による投与を含む。好ましい態様において、医薬組成物は、皮下または筋肉内、最も好ましくは筋肉内に投与される。
療法において、または予防として、本発明の医薬組成物の活性薬剤を、注射可能な組成物として、好ましくは等張性のたとえば無菌の水性分散液として個体に投与してもよい。
あるいは、組成物、好ましくは、医薬組成物は、たとえば軟膏、クリーム、ローション、眼軟膏、点眼、点耳液、含嗽薬、浸透性包帯および縫合およびエアロゾルの形態で局所的な施用のために製剤化してもよく、およびたとえば、保存剤、薬物透過を助ける溶媒、および軟膏における軟化薬およびクリームを含む適切な従来の添加剤を含んでいてもよい。また、このような局所的な製剤は、適合性の従来の担体、たとえばクリームまたは軟膏基剤およびエタノールまたはローションのためのオレイルアルコールを含んでもよい。このような担体は、製剤の重量で約1%〜約98%で構成してもよい;より通常は、これらは、製剤の約80重量%までを構成し得る。
上記の療法に加えて、本発明の組成物は一般に、傷害組織における露出したマトリックスタンパク質への細菌の付着を予防する損傷治療薬剤として、および、抗生物質予防投与に代わるものとしてのまたはそれと組み合わせた歯科治療における予防的使用のために、使用されうる。
好ましい態様において、医薬組成物は、ワクチン組成物である。好ましくは、このようなワクチン組成物は、都合よく注射可能な形態である。従来のアジュバントは、免疫応答を増強するために使用されてもよい。タンパク質抗原でのワクチン接種のための適切な単位投与量は、成人については体重kgあたり0.02μg〜3μgの間および子供については体重kgあたり抗原0.2μg〜10μgの間であり、および好ましくは、このような用量は、2〜24週の間隔にて1〜3回投与される。
示された用量範囲にて、本発明の化合物による、適切な個体へのこれらの投与を妨げるような有害な毒性効果は予想されていない。
さらなる側面として、本発明は、対象への投与のためのこれらの使用を容易にする様式でパッケージされた、対象への投与のための1つまたは複数の薬学的製剤を含むキットを含む。好ましい態様において、キットは、最終容積2mLの、より好ましくは、最終容積1mLの製剤を含む。
特定の態様において、本発明は、1回用量投与ユニットを産生するためのキットを含む。キットは、種々の側面において、乾燥タンパク質を有する第1の容器および水性製剤を有する第2の容器両方をそれぞれ含む。また、本発明の範囲内に含まれるものは、単一の、および多数の室を備えたあらかじめ満たされた注射器(たとえば、液体注射器およびリオシリンジ)を含むキットである。
もう一つの態様において、このようなキットは、容器に添付されたかまたは方法を実践する際の化合物または組成物の使用を説明するパッケージ中に含まれたラベルを有する、封をした瓶または器などの容器内にパッケージされた、本明細書において記載された医薬製剤(たとえば、治療的タンパク質またはペプチドを含む組成物)を含む。一つの態様において、医薬製剤は、容器におけるヘッドスペースの量(たとえば、液体製剤と容器上部間の空気の量)が非常に小さいように、容器中にパッケージされる。好ましくは、ヘッドスペースの量は、ごくわずかである(すなわち、ほとんどない)。
一つの側面において、キットは、治療的タンパク質またはペプチドの組成物を有する第1の容器および該組成物のための生理的に許容される再構成溶液を有する第2の容器を含む。一つの側面において、医薬製剤は、単位剤形においてパッケージされる。さらに、キットは任意に、投与の特定経路にしたがって、医薬製剤を投与するために適切な装置を含む。いくつかの側面において、キットは、医薬製剤の使用を記述するラベルを含む。
医薬組成物は、様々な異なる抗原を含むことができる。抗原の例は、完全に死滅した、または減弱された生物、これらの生物の亜分画、タンパク質、またはこれらの最も単純な形態のペプチドである。また、抗原は、グリコシル化されたタンパク質またはペプチドの形態で免疫系によって認識されてもよく、かつまた、多糖または脂質であってもよくそれを含んでいてもよい。細胞毒性T細胞(CTL)は、主要な組織適合性複合体(MHC)とコンジュゲートして、通常8〜11アミノ酸の長さの短いペプチドの形態で抗原を認識するため、短いペプチドを使用することができる。B細胞は、4〜5アミノ酸程度の短い直鎖状エピトープ、並びに三次元構造(高次構造的なエピトープ)を認識することができる。
好ましい態様において、別の側面の医薬組成物は、抗原、断片およびWO2008/031133に記載されたような変異体などの、ボレリア(Borrelia)タンパク質または活性断片またはその変異体に対する、高度免疫血清反応性抗原をさらに含む。
本発明にしたがって、別の側面に従った医薬組成物は、ボレリア(Borrelia)によって生じるか、それに結びついているか、またはそれに付随する疾患または疾患状態と特に関連する医薬として、特にワクチンとして使用されうる。
本発明の医薬組成物は、医薬として、特にワクチンとして、ボレリア(Borrelia)によって生じるか、それに結びついているか、またはそれに付随する疾患または疾患状態と特に関連して、より好ましくは、任意の病原性のボレリア(Borrelia)種、およびさらに好ましくは、ボレリア(Borrelia)感染症、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)感染症、好ましくは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)感染症を治療または予防するための方法において使用してもよい。
それに関連して、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.l.を含む、種々のボレリア(Borrelia)種が本明細書において開示したものを含むいくつかの種および株を含むことに留意すべきである。本発明にしたがって予防されおよび/または治療されるべき、細菌感染に関連するか、それにより生じるか、またはそれに付随する疾患は、ライムボレリア症(ライム病)を含む。ライムボレリア症および、導入部を含む本明細書においても開示されているような、このような疾患に罹患している患者の特定群のさらなる側面、症候、段階およびサブグループは、参照により本明細書に援用される。より具体的には、一般にライムボレリア症は、それぞれの段階にて臨床的徴候が異なる緩解および悪化を伴い、段階的に生じる。初期の感染ステージ1は、皮膚の限局性感染から成り、数日あるいは数週間以内にステージ2の播種性感染となり、数ヶ月から数年後、ステージ3の持続的感染となる。しかし、感染は一様ではなく;皮膚の限局性感染のみを有する患者もいれば、その一方で、関節炎などの、該疾病の後期の徴候だけを示す患者もいる。
第4の側面において、本発明は、第3の側面にしたがって対象に医薬組成物の治療上有効な量を投与する工程を含む、その必要のある対象においてボレリア(Borrelia)感染症を治療または予防する方法に関する。
用語「対象」は、本発明に従った治療または方法を提供する動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくは、ヒトを記述するために、本明細書の全体にわたって使用される。ヒト患者などの特定動物に対して特異的であるこれらの感染症、状態または疾患状態の治療については、患者という用語は、その特定動物をいう。好ましくは、対象は、ヒトである;しかし、また、組成物の医学的使用は、ニワトリ、シチメンチョウ、カモまたはガチョウなどの家禽、ウマ、ウシまたはヒツジなどの家畜またはイヌまたはネコなどのコンパニオン・アニマルを含む動物を含み得る。
用語「有効な量」は、本医薬組成物の量を記述するために、明細書の全体にわたって使用され、本発明の方法において使用されるとき、意図された結果を誘導するために使用され得る。多数の本発明の側面において、有効な量という用語は、治療または予防と併せて使用される。その他の側面において、単に、有効な量という用語は、有益な、または有用であると見られた結果をもたらす薬剤の量をいい、本発明に従った方法においてボレリア(Borrelia)感染症の治療または予防が探求されることを含む。
現在記述された化合物および組成物についての有効な量という用語は、ボレリア(Borrelia)感染を減少させるまたは阻害するために、ボレリア(Borrelia)関連疾患に罹患している哺乳動物患者、例えば特にヒト患者に投与される本発明に従った化合物の量を記述するために、本明細書の全体にわたって使用される。
好ましい態様において、上記側面にしたがって対象を免疫化する方法は、対象に本発明の第3の側面の医薬組成物の治療上有効な量を投与する工程を含む。
本方法は、前記個体を疾患から保護するために、その疾患が個体の中ですでに確立されているか否かに関わらず、遺伝子療法を介してまたは別途、抗体または細胞媒介T細胞反応、サイトカイン産生T細胞または細胞障害性T細胞のいずれかを産生するための免疫学的応答を刺激するために、インビボで本発明に従ったポリペプチドまたは核酸を投与することによって個体における免疫学的応答を誘導する工程を含む。
本発明の産物、特にポリペプチドおよび核酸は、好ましくは、単離された形態で提供され、および均一に精製してもよい。本明細書に使用された用語「単離された」は、その天然状態から「人の手によって」分離されたことを意味する;すなわち、天然において存在する場合、それは本来の環境から変えられた、または取り除かれた、またはその両方である。たとえば、その天然状態において生存する生物において天然に存在する核酸分子またはポリペプチドは、「単離され」ておらず、しかし、その天然状態の共存する材料から分離された同じ核酸分子またはポリペプチドは、本用語が本明細書において使用されるように、「単離され」ている。単離の一部として、またはその後、このような核酸分子は、突然変異誘発のため、融合遺伝子を形成するため、およびたとえば、宿主における増大または発現のために、DNA分子などのその他の核酸分子に連結することができる。単独またはベクターなどのその他の核酸分子に連結された単離された核酸分子は、培養中または生物体内の宿主細胞に導入することができる。培養中または生物体内の宿主細胞に導入されても、このようなDNA分子は、これらが天然に存在する形態または環境にはないため、なおも本用語が本明細書において使用されるように、単離されたということができる。同様に、核酸分子およびポリペプチドは、培地製剤、核酸分子またはポリペプチドの導入のための溶液などの組成物において、たとえば細胞、組成物または化学薬品または酵素反応のための溶液中に存在してもよく、たとえば、天然に存在する組成物でなく、および単離された核酸分子または本明細書において使用されたように、その用語の意味の範囲内のポリペプチドのままである。
本発明は本明細書において記述した特定の方法論、プロトコルおよび試薬に限定されず、これは変化してもよい。さらにまた、本明細書に使用される用語法は、詳細な態様のみを記述する目的のためにあり、および本発明の範囲を限定することを意図しない。本明細書および添付の請求項において使用されるように、単数形「1つの」、「ある」および「該」は、状況を別途明確に指示しない限り、複数の言及を含む。同様に、語「含む」、「含む」、および「包含する」は、排他的よりもむしろ、包括的な解釈である。
別途定義されない限り、本明細書に使用される全ての専門的用語、科学用語および任意の頭字語は、本発明の技術分野における当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において記述したものに対する任意の方法および類似のまたは等価の材料を本発明の実施に際して使用することができるが、好ましい方法および材料を本明細書において記述した。
さらに、本発明は、以下の図、表、実施例および配列表によって図示され、これらからさらなる特徴、態様および利点を取ってもよい。したがって、考察した具体的改変は、本発明の範囲の限定として解釈するべきでない。種々の等価物、変化および改変を本発明の範囲から逸脱せずに行ってもよいことは、当業者にとって明らかであり、したがって、このような等価物態様が本明細書に含まれるべきことは理解されるであろう。
本発明に関連して、
図1は、抗原型1〜抗原型6およびB.バライシアナ(B.valaisiana)OspA(S1D1〜S6D1およびBvaD1)のジスルフィド結合安定化断片、並びにB.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116のアミノ酸125〜176およびジスルフィド結合が導入されたB.ガリニ(B.garinii)株PBrのアミノ酸177〜274からなる本発明の変異融合体OspA断片(S3hybD1)についての静電ポテンシャル等値面を示す。
図2は、本発明の変異体抗原型3 OspA融合体断片含有ヘテロ二量体タンパク質であるLip−S4D1−S3hybD1と、ヘテロ二量体タンパク質であるLip−S4D1−S3D1とのアミノ酸配列比較である。
図3は、本発明にしたがった変異体OspA断片ヘテロ二量体の産生を模式的に示す。
図4は、Lip−S4D1−S3hybD1を含む、3つの異なる変異体OspAヘテロ二量体を含む「改善された混合ワクチン」である、本発明の医薬組成物のポリペプチド成分を模式的に表す。
図5は、本発明の脂質付加されたポリペプチドのN末端にて見いだされ得る、脂肪酸置換システインの一例であるPamCysの化学構造を示す。
図6は、本発明の改善されたヘテロ二量体混合ワクチンでの免疫化に対応してマウスにおいて産生された抗原型1〜6のボレリア(Borrelia)OspAタンパク質に対するIgG抗体力価を示す。
図7は、OspA抗原型1〜6のボレリア(Borrelia)スピロヘータの細胞表面への、本発明の改善されたヘテロ二量体混合ワクチンで免疫化されたマウスからの抗体の結合を示す。
表1は、Lip−S4D1−S3hybD1ヘテロ二量体およびLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体の精製収率を比較するものである。
表2は、OspA抗原型1、2、5および6のボレリア(Borrelia)を用いたインビボ曝露に対する本発明の改善されたヘテロ二量体混合ワクチンの保護能力を示す。
本明細書において参照され得る図および表を、さらに詳細に下で記述してある。
抗原型1〜6(S1D1〜S6D1)およびB.バライシアナ(BvaD1)のジスルフィド結合安定化OspA断片、並びにジスルフィド結合安定化融合体OspA断片(S3hybD1)の静電ポテンシャルシミュレーション。等値面(+/−1kT/e)は、立体面として、負電荷を明色で正電荷を暗色で示した。溶媒露出面をワイヤーフレームとした。白い矢印は、抗原型3断片の同一平面上で静電的極性を生じさせる広範な2つのクラスターの位置を示す。ハイブリッドOspA C末端断片の表面がS3D1単量体のように広範な静電的極性クラスターを有しないことがわかる。 Lip−S4D1−S3hybD1およびLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体ポリペプチドのアミノ酸配列比較。コンセンサス配列も示す。Lip−S4D1−S3hybD1ヘテロ二量体は、合計で31のアミノ酸のみがLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体と異なる。 ボレリア種の異なるOspA抗原型から選択された2つの変異体OspA C末端断片を含む本発明の変異体OspAヘテロ二量体、すなわちハイブリッド変異体OspA C末端断片の産生。(A)脂質付加された変異体OspAヘテロ二量体をコードする核酸の概略図。成分は、5'から3'まで、脂質化シグナル配列(Lipシグナル)、N末端脂質化のためのCSSペプチド、2つの非天然システインを伴うOspAの変異C末端断片、短いリンカーペプチド(LN1)のコード配列を含み、2つの非天然のシステインを伴う第2の変異体OspA C末端断片のコード配列が続く。(B)中間の変異体OspAヘテロ二量体ポリペプチドは、核酸構築物の翻訳後に直接、発生期の産物を含む。N末端からC末端まで、このポリペプチドは、脂質化シグナル配列(Lipシグナル)、脂質化のためのCSSペプチド、非天然ジスルフィド結合を伴う変異体OspA断片、短いリンカーペプチド(LN1)からなり、非天然ジスルフィド結合を伴う第2の変異体OspA断片が続く。(C)翻訳後修飾の後の最終的な脂質付加された変異体OspAヘテロ二量体ポリペプチド。ヘテロ二量体は、N末端からC末端まで、脂質付加されたN末端システインを伴うCSS含有ペプチド、ジスルフィド結合によって安定化された変異体OspA断片、リンカーペプチド(LN1)、およびジスルフィド結合によって安定化された第2の変異体OspA断片からなる。脂質化シグナル配列は、示したようにポリペプチドの翻訳後修飾の間に切断される。 本発明に従った好ましい医薬組成物の例。3つの変異体OspAヘテロ二量体は、異なるボレリア(Borrelia)OspA抗原型またはハイブリッド変異体OspA C末端断片(S3hybD1)から選択した2つの変異したOspA断片をそれぞれ含み、組成物において存在し、共に6つの異なるボレリア(Borrelia)OspA抗原型からOspA抗原を提供する。このような医薬組成物は、6つのボレリア(Borrelia)抗原型に対して同時の免疫化を可能にする。 全長野生型OspAタンパク質並びに本発明の脂質付加された変異体OspA断片ヘテロ二量体のN末端システインの脂肪酸置換の一例である、PamCysの化学構造の図解。本発明の全長OspAタンパク質またはポリペプチドの翻訳後修飾の間、N末端脂質化シグナル配列を切断し、脂肪酸、最も一般的には3つのパルミトイル部分(「Pam」)を酵素的にN末端システイン残基に共有結合させる(硫黄原子「S」を、矢印によって示す)。ポリペプチド鎖の残りの残基は、PamCys残基からC末端に位置し、「Xn」によって表される。(Bouchon,et al.(1997)Analytical Biochemistry 246:52−61から変更。) 完全長OspAタンパク質の6つの全ての抗原型に対して生じた抗体力価。Lip−S1D1−S2D1、Lip−S4D1−S3D1およびLip−S5D1−S6D1を共に1:1:1の比で含むもの(「hetの組み合わせ」);Lip−S1D1−S2D1、Lip−S4D1−S3hybD1およびLip−S5D1−S6D1を共に1:1:1の比で含むもの(「改善されたhetの組み合わせ」)またはLip−キメラOspA ST1/ST2−His、Lip−キメラOspA ST5/ST3−HisおよびLip−キメラOspA ST6/ST4−Hisを共に1:1:1の比で含むもの(「キメラの組み合わせ」)の記載した各混合ワクチン3μgでマウスを2週間間隔で3回免疫化した。最終投与から1週間後に血清を採取した。完全長OspAタンパク質の6つの異なる抗原型に対するIgG抗体の力価は、ELISAによって決定した。 ボレリア(Borrelia)スピロヘータの細胞表面への免疫化されたマウスからの抗体の結合。上述の通りにマウスを免疫化し、最終投与から1週間後に血清を採取し、プールした。血清の連続希釈を、細胞染色およびフローサイトメトリーを介してボレリア(Borrelia)スピロヘータの細胞表面への結合について試験した。Al(OH)アジュバント単独で免疫化された対照マウスから収集された血清で染色するときに観察された蛍光強度値を、非特異的結合を説明するために減算した。(結合アッセイにて使用したボレリア(Borrelia)は、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)、OspA抗原型1、株N40;B.アフゼリ(B.afzelii)、OspA抗原型2、株PKo;B.ガリニ(B.garinii)、OspA抗原型3、株Fr;B.ババリエンシス(B.bavariensis)、OspA抗原型4、株Fin;B.ガリニ(B.garinii)、OspA抗原型5、株PHei;B.ガリニ(B.garinii)、OspA抗原型6、株KL11であった。)
実施例1 ハイブリッド抗原型3 OspA C末端断片の分子モデリング
ハイブリッドOspA ST3 C末端断片を構築する目的
本発明者らの先の出願(WO2014/006226)にて記載したライムボレリア症混合ワクチンは、3つの変異体OspAヘテロ二量体からなった。C末端ドメインに由来する、2つの異なるOspA抗原型(ST)の短い安定化断片を短いリンカーと融合させてヘテロ二量体を形成する。3つのヘテロ二量体は、OspA ST1−ST2、ST4−ST3およびST5−ST6からなる。ヘテロ二量体の免疫原性を改善するために、脂質化のためのシグナル配列が、リポタンパク質である成熟した完全長OspAの類似体に付加される。
OspA ST4−ST3(Lip−S4D1−S3D1;配列番号31)からなる脂質付加されたヘテロ二量体は、他の2つのヘテロ二量体よりも可溶性が低いことが示され、これにより精製の回収率は低くなる。この問題は、ほとんどの場合、短い安定化OspA ST3部分に起因すると考えられる。これは、このタンパク質が、脂質付加された単量体では発現も精製もできないためである。
分子モデリング
安定化させた単量体の比較構造調査をインシリコで行い、OspA結晶構造と比較した単量体モデル間の折り畳みの適合性を明らかにし(PDB:1OSP;LiH,Dunn JJ,Luft BJ,Lawson CL(1997)Crystal structure of Lyme disease antigen outer surface protein A complexed with an Fab.Proc Natl Acad Sci 94:3584−3589)、その表面特性をST3型単量体と比較した。結晶構造は、ボレリア・ブルグドルフェリ(Borrelia burgdorferi)B31の抗原型1を表し、そのN末端がネズミ抗体Fab184.1に結合したOspAを示す。6つの短い安定化OspA単量体の相同性構造モデルを、ST1 OspA結晶構造および入手可能なホモロジーモデルから始めて構築し(SwissModel; Kiefer F,Arnold K,Kunzli M,Bordoli L,Schwede T(2009)The SWISS−MODEL Repository and associated resources.Nucleic Acids Res 37:D387−392)、次いで、修正を加えて安定化ジスルフィド結合および必要に応じて配列変化を組み込んだ。(The PyMOL Molecular Graphics System,Version Open−Source,Schrodinger LLC)。
6つ全ての短い安定化OspA単量体の静電ポテンシャル等値面をアダプティブポアソンボルツマン解法でシミュレーションし(APBS;Baker NA,Sept D,Joseph S,Holst MJ,McCammon JA(2001)Electrostatics of nanosystems:application to microtubules and the ribosome.Proc Natl Acad Sci 98:10037−10041,pdb2pqr;Dolinsky TJ,Czodrowski P,Li H,Nielsen JE,Jensen JH,et al.(2007)PDB2PQR:expanding and upgrading automated preparation of biomolecular structures for molecular simulations. Nucleic Acids Res 35:W522−525)、短い安定化OspA ST3タンパク質が他のOspA STとは異なる表面静電特性パターンを有するかどうかを明確にした。これにより、短い安定化OspA ST3(「S3D1」、図1)の溶解性の問題を説明することができる。電荷分布における著しい極性は、S3D1の片面上に観察され(矢印を参照)、他の短い安定化OspA STのいずれでも観察されなかった。
また、B.バライシアナ(B.valaisiana)由来の短い安定化OspA(「BvaD1」、図1)でも静電ポテンシャルシミュレーションを行った。BvaD1 OspA断片は、表面上で他とは異なる静電ポテンシャル等値面の極性を示し、このことにより、S3D1に認められたような増大した静電的極性をもつ極めて広範囲なクラスターを示すことのないように表面全体を改変するための部分的なセグメント交換の基本構成要素の潜在的候補となった。ハイブリッド単量体中の抗原型3部分とB.バライシアナ(B.valaisiana)に由来する交換部分との間の好ましい連結は、全体的な折り畳みを保持しつつ、単量体のN末端のβシートを置き換え、且つ天然の抗原型3部分の2つのβシートおよびC末端ヘリックスを残すように選択した。後者の条件は、当該分子の中心にある高密度の疎水性残基の立体適合性に大きく依存する。ハイブリッド安定化単量体S3hybD1のモデルに関する折り畳み適合性を分子力学シミュレーションで確認した(Gromacs;Pronk S,Pall S,Schulz R,Larsson P,Bjelkmar P,et al.(2013)GROMACS 4.5:a high−throughput and highly parallel open source molecular simulation toolkit.Bioinformatics 29:845−854)。
ハイブリッドOspA断片を含むヘテロ二量体の形態での適用
静電ポテンシャルシミュレーションの結果を受けて、B.バライシアナ(B.valaisiana)およびB.ガリニ(B.garinii)に由来する断片OspAタンパク質の実験的融合体(S3hybD1、図1)を含む新しいヘテロ二量体をクローニングした(Lip−S4D1−S3hybD1)。LipS4D1−S3D1と比較して、ヘテロ二量体中(S4D1−S3hybD1)の抗原型3 OspA断片の始めの1/3を変更したことに加えて、OspA ST3の位置233にアミノ酸置換(P233T、未成熟の完全長OspA;配列番号8に従ったアミノ酸命名法)を導入した。
以下でさらに詳細に示すように、この新しいヘテロ二量体は、実質的に改善された溶解性のみならず、精製し、マウスを免疫化するために使用したとき、抗原型3 OspAを発現するボレリアに対する免疫原性を示す。
実施例2 脂質付加された変異体OspA断片ヘテロ二量体の精製および製剤化
脂質付加されたHisタグなし変異体OspA断片ヘテロ二量体のクローニングおよび発現
融合体OspA単量体であるB.バライシアナ(B.valaisiana)/B.ガリニ(B.garinii)(株VS116/PBr)を、Gene Art(Germany)により大腸菌(E.coli)発現のためにコドン最適化した。N末端終点に付加された脂質化シグナル配列は、大腸菌(E.coli)の主要外膜リポタンパク質Lppに由来し、C末端側に、N末端システインを脂質化させるためのCSSペプチドを隣接させた。変異抗原型4 OspA断片およびハイブリッド抗原型3 OspA断片をリンカー配列「LN1」を介して融合させることにより、改善されたヘテロ二量体構築物を作製した。遺伝子断片を、pET28b(+)ベクター(Novagen,USA)中にクローニングし、安定化したヘテロ二量体をBL21(DE3)細胞(Invitrogen,USA)中で発現させた。細胞を4時間後、遠心分離により収集し、およびペレットを、さらなるプロセシングの前に最大12ヶ月間−70℃にて貯蔵した。
脂質付加された変異体OspA断片ヘテロ二量体の精製
細胞を高圧ホモジナイゼーションによって機械的に破壊し、脂質付加された変異体OspA断片ヘテロ二量体(Lip−S4D1−S3D1およびLip−S4D1−S3hybD1)を、界面活性剤としてTritonX−114を使用して相分離によって脂質相中に濃縮した。その後、希釈された界面活性剤相を非結合様式において作動された陰イオン交換クロマトグラフィー(Q−sepharose;GE Healthcare,United Kingdom)に供した。生じる通過画分をヒドロキシアパタイトカラム(Bio−Rad,USA)にロードし、脂質付加されたタンパク質を直線状の塩勾配によってカラムから溶出した。溶出液を、緩衝液交換のために、非結合様式においてDEAE−セファロースカラム(GE Healthcare)に続いてゲル濾過カラム(Superdex200,GE Healthcare)でのさらなる精製に供した。脂質付加された変異体OspAヘテロ二量体ピークを解析サイズ排除カラムおよびSDS−PAGEに基づいてプールした。濾過滅菌後、精製されたヘテロ二量体を製剤化するまで−20℃にて貯蔵した。
混合ワクチンの製剤化
本発明の混合ワクチンの製剤化に関する研究を、安定性を最適化するために実施した。本発明者らの先の出願WO2014/006226に記載されている通り、異なるタイプの緩衝液および安定剤を、水酸化アルミニウムと抗原の組み合わせの種々の濃度にて試験した。pH6.7±0.2にて3つのヘテロ二量体(全タンパク質120μg)のそれぞれ40μg/mL、10mMリン酸ナトリウム、150mM塩化ナトリウム、10mM L−メチオニン、5%スクロース、0.05% Tween20(ポリソルベート20)および0.15%(w/v)水酸化アルミニウムの最適の製剤を決定した。
結果
改善されたヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1は、mg/g生物量を基準にして約4倍高い収率を示し、Lip−S4D1−S3D1と比べて著しく改善した。さらに、1工程少ないクロマトグラフィーの工程で、同等の純度の改善されたヘテロ二量体作製物が得られた(表1を参照)。
(表1)Lip−S4D1−S3D1と比較したヘテロ二量体LipS4D1−S3hybD1の改善された収率
Figure 2017503792
実施例3 異なる抗原型の脂質付加された変異体OspA断片ヘテロ二量体の免疫原性
マウスの免疫化
雌C3H/HeNマウスを全ての研究について使用した。免疫化の前に、10匹のマウス群から顔面静脈を介して採血し、免疫前血清を調製し、プールした。それぞれ100μLの3回のs.c.免疫化を、2週間の間隔にて施した。各投与量には、1μgの対応するヘテロ二量体タンパク質が含まれた。改善されたヘテロ二量体混合ワクチンについて:Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)、Lip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33);先の発明のヘテロ二量体混合ワクチンについて:Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)、Lip−S4D1−S3D1(配列番号31)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)、ならびにキメラ混合ワクチンについて:Lip−キメラOspA ST1/ST2−His(配列番号40)、Lip−キメラOspA ST5/ST3−His(配列番号41)およびLip−キメラOspA ST6/ST4−His(配列番号42)。全ての混合ワクチンは、0.15%の終濃度にて水酸化アルミニウム(Al(OH))で製剤化した。第3の免疫化の1週間後、血液を顔面静脈から回収し、免疫血清を調製した。それぞれの実験において、Al(OH)で調製したPBSを用いて免疫化した1つの群を負の対照として含んだ(プラセボ群)。全ての動物実験は、オーストリアの法律(BGB1 Nr.501/1989)にしたがって行われ、および「Magistratsabteilung 58」によって承認された。
OspA ELISA
コーティングバッファー(PBS)で希釈したタンパク質50ng(1μg/mL)で、ELISAプレート(Maxisorp,Nunc,Denmark)をウェルごとにコーティングし、4℃で16〜72時間インキュベートした。コーティング抗原は、C末端Hisタグ付き完全長の脂質付加されたOspA ST1〜6であった。コーティングバッファーを捨て、ブロッキングバッファー100μL(1%BSA、0.5%Tween−20、PBS)を加え、周囲温度にて1〜2時間インキュベートした。プレートをPBST(0.1%Tween−20、PBS)300μL(オーバーフロー)で3回洗浄した。5倍希釈の血清をブロッキングバッファーで作製し、50μLを各ウェルに加え、周囲温度にて1時間インキュベートした。プレートをPBST 300μL(オーバーフロー)で3回洗浄した。二次抗体(セイヨウワサビペルオキシダーゼ[HRP]結合ウサギ抗マウスIgG、DAKO,Denmark)をブロッキングバッファーで1:2000に希釈し、50μLを各ウェルに加え、周囲温度にて1時間インキュベートした。プレートをPBST 300μL(オーバーフロー)で3回洗浄した。ABTS(2,2'−アジノ−ビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)、Sigma−Aldrich,USA)をHRP基質として使用し、ABTS 50μLを各ウェルに加え、暗所で周囲温度にて15分間インキュベートした。1%SDS 50μLの添加により反応を停止させ、吸光度を405nmで読み取った。ブランクの吸光度が0.1未満だったプレートを有効とした。最小希釈が1.0を越える吸光度を有し、最大希釈が0.1を下回るサンプルを有効とした。これらの基準を満たしたとき、最大半値力価を求めた。最大半値力価は、最大希釈と最小希釈の間の平均吸光度に対応する希釈の逆数である。
フローサイトメトリー
スピロヘータ(1×10)を同等の容積の4%パラホルムアルデヒドと混合し、96ウェルプレート(Nunclon 96U,Nunc)中で室温にて2時間インキュベートした。プレートを2,000gにて5分間遠心分離し、および上清を廃棄した。細胞を、2% BSA(HBSS−B)を伴うHBSS 150μLで洗浄し、上のように遠心分離し、および上清を廃棄した。マウス血清を、35分間56℃にてインキュベートすることによって熱不活性化した。熱不活化血清をHBSS−B中で希釈し、Costar spin−X遠心管フィルター(0.22μm、Corning,USA)を使用して、4,000gにて3分間、遠心分離することによって滅菌濾過した。スピロヘータを血清100μLに溶解し、および室温にて45分間インキュベートした。プレートを15分間、2,000gにて遠心分離し、および上清を廃棄した。細胞をHBSS−B 150μLで一度洗浄し、次いで、HBSS−B 100μL中に再懸濁した。二次抗体(PEとコンジュゲートしたヤギ抗マウスIgG、Beckman Coulter,USA)1マイクロリットルを、細胞に添加し、および暗所において45分間、室温にてインキュベートした。スピロヘータをHBSS−B 150μLで一度洗浄し、次いで、2.5μM SYTO−17 DNA色素を含むHBSS 200μL中に再懸濁し、暗所で10分間、室温にてインキュベートした。染色されたスピロヘータを2,000gにて5分間、遠心分離することによって沈渣させ、その後、HBSS 200μL中に再懸濁した。標識されたスピロヘータを、FC500(Beckman Coulter)フローサイトメーターで測定し、SYTO−17陽性イベントについてゲートした。
結果
2つの異なるOspAヘテロ二量体製剤(「hetの組み合わせ」および「改善されたhetの組み合わせ」)並びにOspAキメラ組み合わせ(「キメラの組み合わせ」)のマウスでの免疫原性について試験した。完全長OspA(コーティング抗原)に対する反応性及び異なるOspA抗原型(ST1〜ST6)を発現するボレリア(Borrelia)株への表面結合について、高度免疫血清をELISAにより分析した。
ELISAの結果により、全てのワクチン組み合わせが、6つ全てのOspA抗原型に対する抗体反応を刺激したことが示された(図6を参照)。先の発明のOspAヘテロ二量体混合ワクチンと比較して、改善されたOspAヘテロ二量体混合ワクチンは、抗原型3 OspAに特異的な抗体のレベルがより高かった一方で、他のOspA抗原型に対する抗体レベルは、両方のワクチンで同程度に刺激されたことが、本発明に関して特に注目に値する。
高度免疫マウス血清からの抗体のボレリアスピロヘータへの直接的結合は、6つ全てのOspA抗原型を発現するボレリア(Borrelia)の場合において観察され(図7を参照)、全ての抗原への反応において産生された抗体が機能的に活性であり、in situでの天然のOspAを結合できることを示した。蛍光強度は、広い範囲にわたる血清希釈に対して直線状であった。スピロヘータに対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチンに対応して観察された蛍光強度は、ヘテロ二量体混合ワクチンおよびキメラ混合ワクチンに対応して観察されたものと同等であった。とりわけ、抗原型3 OspAボレリアへの結合に関して、改善されたワクチンでの免疫化によって産生された抗体が、他の2つの混合ワクチンに応じた抗体産生を上回った。
実施例4 インビボでのボレリア(Borrelia)曝露に対する、改善されたヘテロ二量体混合ワクチンの保護能力
マウスの免疫化
雌C3H/HeN(H−2)マウスを全ての研究について使用した(Janvier,France)。それぞれの曝露の前に、8週齢のマウス5匹の群を尾静脈を介して血を取り、免疫前血清を調製し、およびプールした。3回の100μLの皮下(s.c.)免疫化を、表2に示す用量で2週間の間隔にて施した。改善されたヘテロ二量体混合ワクチンとキメラ混合ワクチンの両方は、実施例3に記載するように、3つのタンパク質を1:1:1の比で含んだ。全ての製剤は、0.15%の終濃度にて水酸化アルミニウム(Al(OH))を含んだ。第3の免疫化の1週間後、血液を収集し、および高度免疫血清を調製した。それぞれの実験において、Al(OH)単独(製剤バッファーまたはPBS)を注入した1つの群を陰性対照として含み、マウスの1つの群を適切なOspA抗原型に由来する野生型完全長脂質付加OspAタンパク質(B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株B31(OspA抗原型1、配列番号34)、B.アフゼリ(B.afzelii)株K78(OspA抗原型2、配列番号35)、B.ガリニ(B.garinii)株PHei(OspA抗原型5、配列番号38)またはB.ガリニ(B.garinii)株DK29(OspA抗原型6、配列番号39))で免疫化し、陽性対照群とした。全ての動物実験は、オーストリアの法律(BGB1 Nr.501/1989)にしたがって行われ、および「Magistratsabteilung 58」によって承認された。
免疫化されたマウスのインビトロで増殖させたボレリア(Borrelia)を用いた針曝露
最後の免疫化の2週後に、マウスを増殖培地(BSKII)100μL中で希釈したスピロヘータにs.c.にて曝露した。曝露には、OspA抗原型1(実験1および2)を発現するB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株ZS7、OspA抗原型5(実験10〜13)を発現するB.ガリニ(B.garinii)株PHei、またはOspA抗原型6(実験14〜17)を発現するB.ガリニ(B.garinii)株Maを用いた。曝露用量は、株依存的であり、ID50の決定のための曝露実験によって評価した個々の株の病原性に依存した。針曝露実験のために使用された用量は、ID50の20〜50倍の範囲であった。各曝露の前に、OspA発現をフローサイトメトリーにより確認した(実施例3を参照)。マウスの曝露は、80%を越える細胞がOspA発現について陽性であった培地でのみ行った。
免疫化されたマウスのB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)またはB.アフゼリ(B.afzelii)に感染したダニを用いた曝露(「ダニ曝露」)
最後の免疫化の2週後に、OspA抗原型1を発現するB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株Pra4(実験3)、OspA抗原型1を発現するB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株Pra1(実験4および5)またはOspA抗原型2を発現するB.アフゼリ(B.afzelii)(実験6〜9)を宿すダニにマウスを曝露した。免疫化されたマウスのダニ感染を容易にするために、それぞれのマウスの背中の毛を、Veet(登録商標)クリーム(Reckitt Benckiser,United Kingdom)で取り除き、および小さな換気された容器をスーパーグルー(Pattex,Germany)で皮膚に接着した。その後、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株Pra1もしくはPra4またはB.アフゼリ(B.afzelii)株IS1に感染した2〜3匹のI.リシヌス(I.ricinus)の若虫をマウスごとに付け、これらが完全に充血し外れるまで、付着し吸血できるようにした。吸血状態は、それぞれの個々のダニについて毎日モニターした。少なくとも1つの完全にまたはほぼ完全に吸血したダニを収集したマウスのみを最終的な読み出しに含んだ。
マウスの屠殺および材料の収集
針曝露またはダニ曝露の4週後または6週後それぞれで、マウスを頚椎脱臼によって屠殺した。血液を眼窩出血によって収集し、最終血清を調製し、感染状態を決定するためにVlsE ELISAおよび/またはウェスタンブロットを使用した。加えて、それぞれのマウスから膀胱を収集し、DNAを抽出し、およびボレリア(Borrelia)の同定のために定量的PCR(qPCR)に供した。
VlsEの不変領域6(IR6)でのELISA
B.ガリニ(B.garinii)株IP90の配列から由来するビオチン化された25アミノ酸長ペプチド
Figure 2017503792
を、解析に使用した(Liang FT,Alvarez AL,Gu Y,Nowling JM,Ramamoorthy R,Philipp MT.An immunodominant conserved region within the variable domain of VlsE, the variable surface antigen of Borrelia burgdorferi.J Immunol. 1999;163:5566−73)。ストレプトアビジンでプレコートされた96ウェルELISAプレート(Nunc)を、0.1% Tween(PBS/0.1T)で補充されたPBS中のペプチド100μL/ウェル(1μg/mL)で被覆した。プレートを4℃にて一晩インキュベートした。ペプチドでコーティング後、プレートをPBS/0.1Tで一度洗浄した。次いで、PBS/0.1Tで再び洗浄される前に、プレートをPBS+2%BSA100μL/ウェルで室温(RT)にて1時間ブロックした。ペプチドに対する曝露後血清(最終血清)の反応性をPBS+1%のBSA中の1:200および1:400の希釈にて試験した。プレートをPBS/0.1Tで3回洗浄する前にRTにて90分間インキュベートした。次いで、それぞれのウェルに、PBS+1%BSA中のHRP(Dako)にコンジュゲートされた50μLのポリクローナルウサギ抗マウスIgG1.3μg/mLを入れた。次いで、プレートをRTにて1時間インキュベートした。PBS/0.1Tで3回洗浄後、ABTS(50μL/ウェル)を基質(Sigma−Aldrich)として添加し、および30分間発色できるようにした。吸光度を、405nmにて測定した。全ての血清を二つ組で試験した。負の対照は、血清の代わりにPBS、並びにペプチドで被覆されていないプレートを含んだ。ボレリア感染陽性培養であることを示したマウスからの血清を正の対照として使用した。
DNA抽出および精製
それぞれのマウスの膀胱を、DNeasy Blood and Tissue Kit(Qiagen)を以下の変更を加えて製造業者の説明書に従って使用し、DNA抽出および精製に供した。100μLの組換えプロテイナーゼK(PCR等級、14〜22mg/mL、Roche)を用いて、各膀胱を一晩60℃にて消化した。DNAを50μL脱イオン滅菌水中で溶出し、−20℃にて貯蔵した。それぞれのDNA抽出および精製において、陰性対照として、各10番目のサンプルの後に1つの空の精製カラムを続けた。
recAをターゲットするqPCR
オリゴヌクレオチドプライマーは、ライムボレリア症を生じさせる全ての関連したボレリア(Borrelia)の種の同定のためのqPCRにおいて使用することができる形で、recA遺伝子に対して設計した
Figure 2017503792
。recA断片をそれぞれの反応における標準として使用するために、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株N40からpET28b(+)へクローニングした。マウスの膀胱から抽出された染色体DNAを、希釈されていないDNAで観察されるマトリックス効果を減少させるために水中に1:4に希釈した。SSoAdvanced(商標)SYBR(登録商標)Green Supermixからなるマスター混合物10μL、それぞれのプライマー(10μM)0.3μLおよび水7.4μLをそれぞれの実験のために調製した。マスター混合物18μLをマイクロタイタープレート中で、膀胱から抽出された希釈DNA 2μLと混合し、CFX96リアルタイムPCR検出システム(Bio−Rad)を使用してDNAを増幅した。DNAを95℃にて3分間変性させ、続いて95℃にて15秒間および55℃にて30秒間の50サイクルを行った。増幅後、DNAを、95℃にて30秒間、続いて55℃にて2分間の変質によって融解曲線解析のために調製した。融解曲線解析は、55℃にて5秒間、サイクルあたり0.5℃増大、および95℃にて5秒間のインキュベーションによって、行った。それぞれのプレートにおいて、4つのノーテンプレート対照(NTC)を含め、2つ組の標準曲線に10〜10,000の範囲であるテンプレートコピー数を含めだ。
ウェスタンブロット
対応するOspA抗原型に属するボレリアの全細胞溶解物に対する最終血清の結合をウェスタンブロットにより分析した。簡潔に述べれば、分析するマウス血清当たり2.5μgのスピロヘータ溶解物を、4〜12%Tris−Glycine ZOOMゲル(Invitrogen)を用いて、還元条件下でSDS−PAGEにより分離した。iBlot(登録商標)ドライブロッティングシステム(Invitrogen)を用いて、分離したタンパク質をニトロセルロース膜に転写した。5%ミルクで1時間ブロッキングした後、最終血清を1:2000の希釈で添加し、+4℃で一晩インキュベートした。次いで、膜をPBS/0.1Tで3回洗浄し、1:10,000に希釈したHRP結合ポリクローナルウサギ抗マウスIgG(Dako)で1時間インキュベーションした。Amersham ECL Plus(商標)ウェスタンブロッティング検出試薬(GE Healthcare)およびKodak BioMaxフィルム(Kodak)を用いて免疫ブロットを可視化した。
感染読み出し
最終感染読み出しは、ボレリア(Borrelia)特異性抗体の存在(ウェスタンブロットおよびVlsE ELISA)並びにボレリア(Borrelia)DNAの存在(recAをターゲットするqPCR)を検出する2つの異なる方法に基づいた。曝露にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株ZS7を用いた実験(実験1および2)では、ウェスタンブロットとqPCRとを実施した。他の全ての実験では、VlsE ELISAおよびqPCRを用いた。2つの方法の間には高い一致性があり(>95%)、したがって、2つの方法のうちの少なくとも1つが陽性であったとき、マウスが感染したとみなした。フィッシャーの正確確率検定(両側)により統計的有意性を求めた。
結果
ボレリア(Borrelia)曝露に対する保護能力について、改善されたヘテロ二量体混合ワクチンを試験した。これらの実験の結果を表2に要約する。免疫化されたマウスを、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.(OspA抗原型1、株ZS7、針曝露、実験1および2または株Pra1もしくはPra4、ダニ曝露、それぞれ実験3もしくは4および5)、B.アフゼリ(B.afzelii)(OspA抗原型2、株IS1、ダニ曝露、実験6〜9)、B.ガリニ(B.garinii)(OspA抗原型5、株PHei、針曝露、実験10〜13)またはB.ガリニ(B.garinii)(OspA抗原型6、株Ma、針曝露、実験14〜17)に曝露した。いくつかの実験では、キメラ混合ワクチンまたは脂質付加された完全長OspAタンパク質などの他のOspA系抗原を含めた。各実験にて、Al(OH)を混合したPBSまたは製剤バッファーで免疫化した一群のマウスをプラセボ(アジュバント単独)対照群とした。
17件の実験からの保護データを表2に要約する。全ての実験にて、全てのプラセボ群で高い感染レベルが認められた。さらに、部分的な保護のみが観察された完全長OspA抗原型6を除き、対応する完全長OspAタンパク質を施した群で、低い感染率が認められた(実験14〜17)。これらの結果は、実験構成および読み出し方法を実証するものである。
改善されたヘテロ二量体混合ワクチンは、インビトロで増殖させたB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.もしくはB.ガリニ(B.garinii)(OspA抗原型5または6)またはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)もしくはB.アフゼリ(B.afzelii)を宿したダニにマウスを曝露した場合、用量3μgで有意な保護(p値<0.05)をもたらした。さらに、異なる免疫化用量についてワクチン有効性を評価すると、0.03μgの改善されたヘテロ二量体混合ワクチンを投与し、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)(OspA抗原型5または6)にマウスを曝露したとき(実験8、9、12、13および16)、高度に有意な保護(p値<0.01)が認められた。要約すると、曝露にインビトロで増殖させたスピロヘータまたは感染ダニのいずれかを用いたマウスモデルで示されたように、改善されたヘテロ二量体混合ワクチンは、4つの臨床的に関連するOspA抗原型(1、2、5および6)を含む3つのボレリア(Borrelia)種(B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)、B.アフゼリ(B.afzelii)およびB.ガリニ(B.garinii))に対する防御免疫を誘導した。
改善されたヘテロ二量体混合ワクチンにより付与された抗原型5および6に対する保護と同様の保護が、キメラ混合ワクチンで免疫化したマウスでも観察された(データは示さず)。
(表2)OspA抗原型1、抗原型2、抗原型5および抗原型6ボレリア(Borrelia)曝露に対する本発明の改善された変異体OspAヘテロ二量体混合ワクチンの保護能力。
マウス群を3回、2週間の間隔にて、示した用量の免疫原またはAl(OH)アジュバント単独で免疫化した。使用した免疫原は、変異体OspAヘテロ二量体であるLip−S1D1−S2D1、Lip−S4D1−S3hybD1およびLip−S5D1−S6D1の1:1:1の組み合わせ(「改善されたヘテロ二量体混合ワクチン」)、Lip−キメラOspA ST1/ST2−His、Lip−キメラOspA ST5/ST3−HisおよびLip−キメラOspA ST6/ST4−Hisの1:1:1の組み合わせ(「キメラ混合ワクチン」)、並びにLip−OspA1−His(B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株B31由来の脂質付加された完全長OspAタンパク質)、Lip−OspA2−His(B.アフゼリ(B.afzelii)株K78由来の脂質付加された完全長OspAタンパク質)、Lip−OspA5−His(B.ガリニ(B.garinii)株PHei由来の脂質付加された完全長OspAタンパク質)またはLip−OspA6−His(B.ガリニ(B.garinii)株DK29由来の脂質付加された完全長OspAタンパク質)とした。最後の免疫化の2週後、シリンジを用いて(B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株ZS7、B.ガリニ(B.garinii)株PHeiまたはB.ガリニ(B.garinii)株Ma)またはダニを用いて(B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)株Pra1もしくはPra4またはB.アフゼリ(B.afzelii)株IS1)、免疫化マウスを記載のボレリア種にs.c.にて曝露した。
A 抗原型1 OspAボレリアを用いた針曝露に対するキメラ混合ワクチンおよび改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(一回用量:3μg)による保護
Figure 2017503792
B 抗原型1 OspAボレリアを用いたダニ曝露に対するキメラ混合ワクチンおよび改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(一回用量:3μg)による保護
Figure 2017503792
C 抗原型1 OspAボレリアを用いたダニ曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(減少用量:3μgおよび0.3μg)による保護
Figure 2017503792
D 抗原型2 OspAボレリアを用いたダニ曝露に対するキメラ混合ワクチンおよび改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(一回用量:3μg)による保護
Figure 2017503792
E 抗原型2 OspAボレリアを用いたダニ曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(減少用量:0.03μgおよび0.003μg)による保護
Figure 2017503792
F 抗原型5 OspAボレリアを用いた針曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(一回用量:3μg)による保護
Figure 2017503792
G 抗原型5 OspAボレリアを用いた針曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(減少用量:3μg、0.3μgおよび0.03μg)による保護
Figure 2017503792
H 抗原型6 OspAボレリアを用いた針曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(一回用量:3μg)による保護
Figure 2017503792
I 抗原型6 OspAボレリアを用いた針曝露に対する改善されたヘテロ二量体混合ワクチン(減少用量:3μg、0.3μgおよび0.03μg)による保護
Figure 2017503792
アジュバント単独群と比較した、P値、フィッシャーの正確確率検定(両側)を括弧内に示す。(n.s.)は有意差なし。
配列
配列番号1
S3hybD1:ハイブリッドOspA C末端断片;ジスルフィド結合型1および位置233にTを伴う、ボレリア・バライシアナ(Borrelia valaisiana)株VS116由来のアミノ酸の位置125〜176およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBr由来のアミノ酸177〜274
Figure 2017503792
配列番号2
B.バライシアナ(B.valaisiana)(株VS116)、OspA aa125〜176
Figure 2017503792
配列番号3
位置233にTを伴う、完全長OspA(配列番号8)に由来するB.ガリニ(B.garinii)(株PBr、抗原型3)、OspA aa177〜274
Figure 2017503792
配列番号4
B.バライシアナ(B.valaisiana)(株VS116)、OspA
Figure 2017503792
配列番号5
B. ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.(株B31、OspA抗原型1)
Figure 2017503792
配列番号6
B.アフゼリ(B.afzelii)(株K78;OspA抗原型2)
Figure 2017503792
配列番号7
位置233にPを伴う、B.ガリニ(B.garinii)(株PBr、OspA抗原型3)(EMBL受託番号X80256.1)
Figure 2017503792
配列番号8
位置233にTを伴う、B.ガリニ(B.garinii)(株PBr、OspA抗原型3)(EMBL受託番号ACL34827.1)
Figure 2017503792
配列番号9
B.ババリエンシス(B.bavariensis)(株PBi、OspA抗原型4)
Figure 2017503792
配列番号10
B.ガリニ(B.garinii)(株PHei、OspA抗原型5)
Figure 2017503792
配列番号11
B.ガリニ(B.garinii)(株DK29、OspA抗原型6)
Figure 2017503792
配列番号12
B.ガリニ(B.garinii)(株T25、OspA抗原型7)
Figure 2017503792
配列番号13
ボレリア(Borrelia)OspA脂質化シグナル
Figure 2017503792
配列番号14
ボレリア(Borrelia)OspB脂質化シグナル
Figure 2017503792
配列番号15
大腸菌(E.coli)lpp脂質化シグナル
Figure 2017503792
配列番号16
B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31に由来するOspAのN末端半分の2つの別々のループ領域(aa65〜74およびaa42〜53、位置53でのアミノ酸交換:D53S)から構築したLN1ペプチドリンカー
Figure 2017503792
配列番号17
B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31(OspA抗原型1)に由来するhLFA−1様配列
Figure 2017503792
配列番号18
B.アフゼリ(B.afzelii)株K78(OspA抗原型2)に由来する非hLFA−1様配列
Figure 2017503792
配列番号19
抗原型1 OspAに由来するhLFA様配列で置換されたB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.(株B31、抗原型1)、OspA aa126〜273
Figure 2017503792
配列番号20
B.アフゼリ(B.afzelii)(株K78、抗原型2)、OspA aa126〜273
Figure 2017503792
配列番号21
B.ガリニ(B.garinii)(株PBr、抗原型3)、OspA aa126〜274
Figure 2017503792
配列番号22
B.ババリエンシス(B.bavariensis)(株PBi、抗原型4)、OspA aa126〜273
Figure 2017503792
配列番号23
B.ガリニ(B.garinii)(株PHei、抗原型5)、OspA aa126〜273
Figure 2017503792
配列番号24
B.ガリニ(B.garinii)(株DK29、抗原型6)、OspA aa126〜274
Figure 2017503792
配列番号25
B.ガリニ(B.garinii)(株T25、抗原型7)OspA aa126〜274
Figure 2017503792
配列番号26
Lip−S4D1−S3hybD1−nt:ジスルフィド結合型1、大腸菌(E.coli)lpp脂質化シグナル、LN1リンカー配列、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116のアミノ酸125〜176(配列番号2)およびB.ガリニ(B.garinii)株PBr、抗原型3のアミノ酸177〜274(配列番号3)を含む抗原型3 OspA断片を伴う、OspA抗原型4およびOspA抗原型3の中間体および最終ヘテロ二量体融合タンパク質のコード配列
Figure 2017503792
配列番号27
Lip−S4D1−S3hybD1−aa:ジスルフィド結合型1、脂質付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列、N末端脂質化を伴う、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116のアミノ酸125〜176(配列番号2)およびB.ガリニ(B.garinii)株PBr、抗原型3のアミノ酸177〜274(配列番号3)を含む、OspA抗原型4およびOspA抗原型3のヘテロ二量体融合タンパク質
Figure 2017503792
配列番号28
Lip−S1D1−S2D1−nt:ジスルフィド結合型1、大腸菌(E.coli)lpp脂質化シグナル、LN1リンカー配列、非hLFA−1様配列NFTLEGKVANDによって置換されたOspA抗原型1のaa164−174を伴うOspA抗原型1およびOspA抗原型2の中間体および最終ヘテロ二量体融合タンパク質のコード配列
Figure 2017503792
配列番号29
Lip−S1D1−S2D1−aa:ジスルフィド結合型1、脂質付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列、非hLFA−1様配列NFTLEGKVANDによって置換されたOspA抗原型1のaa164〜174、N末端脂質化を伴う、OspA抗原型1およびOspA抗原型2のヘテロ二量体融合タンパク質
Figure 2017503792
配列番号30
Lip−S4D1−S3D1−nt:どちらもジスルフィド結合型1、大腸菌(E.coli)lpp脂質化シグナル、脂質の付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列を伴う、OspA抗原型4および3の中間体および最終ヘテロ二量体融合タンパク質のコード配列
Figure 2017503792
配列番号31
Lip−S4D1−S3D1−aa:どちらもジスルフィド結合型1、脂質の付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列、N末端脂質化を伴う、OspA抗原型4および3のヘテロ二量体融合タンパク質
Figure 2017503792
配列番号32
Lip−S5D1−S6D1−nt:どちらもジスルフィド結合型1、大腸菌(E.coli)lpp脂質化シグナル、脂質付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列を伴う、OspA抗原型6の中間体および最終ヘテロ二量体融合タンパク質のコード配列
Figure 2017503792
配列番号33
Lip−S5D1−S6D1−aa:どちらもジスルフィド結合型1、脂質の付加のためのN末端CSS、LN1リンカー配列、N末端脂質化を伴う、OspA抗原型6のヘテロ二量体融合タンパク質
Figure 2017503792
配列番号34
B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)(株B31、OspA抗原型1)aa18〜273、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号35
B.アフゼリ(B.afzelii)(株K78、OspA抗原型2)aa18〜273、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号36
B.ガリニ(B.garinii)(株PBr、OspA抗原型3)aa18〜274、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号37
B.ババリエンシス(B.bavariensis)(株PBi、OspA抗原型4)aa18〜273、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号38
B.ガリニ(B.garinii)(株PHei、OspA抗原型5)aa18〜273、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号39
B.ガリニ(B.garinii)(株DK29、OspA抗原型6)aa18〜274、lpp脂質化シグナル配列
Figure 2017503792
除去、C末端Hisタグ(LEHHHHHH)、脂質付加のためのN末端CSSF
Figure 2017503792
配列番号40
処理中に切断されるOspB脂質化シグナル配列:
Figure 2017503792
を含む、キメラOspA抗原型1/抗原型2、N末端脂質化、Hisタグ
Figure 2017503792
配列番号41
処理中に切断されるOspB脂質化シグナル配列:
Figure 2017503792
を含む、キメラOspA抗原型5/抗原型3、N末端脂質化、Hisタグ
Figure 2017503792
配列番号42
処理中に切断されるOspB脂質化シグナル配列:
Figure 2017503792
を含む、キメラOspA抗原型6/抗原型4、N末端脂質化、Hisタグ
Figure 2017503792
配列番号43
S1D1
Figure 2017503792
配列番号44
S2D1
Figure 2017503792
配列番号45
S3D1
Figure 2017503792
配列番号46
S4D1
Figure 2017503792
配列番号47
S5D1
Figure 2017503792
配列番号48
S6D1
Figure 2017503792
配列番号49
S3HYBD1(BVA)
Figure 2017503792
配列番号50
BVAD1
Figure 2017503792
配列番号51
S3hybD1(Bsp):ハイブリッドOspA C末端断片、ボレリア・スピエルマニイ由来のアミノ酸126〜175およびジスルフィド結合1型および位置233にTを伴うボレリア・ガリニ株PBr由来のアミノ酸177〜274
Figure 2017503792
配列番号52
MSPD1
Figure 2017503792
配列番号53
16S−23Sの遺伝子間スペーサーのためのフォワードプライマー
Figure 2017503792
配列番号54
16S−23Sの遺伝子間スペーサーのためのリバースプライマー
Figure 2017503792
配列番号55
16S−23Sの遺伝子間スペーサーのためのフォワードネステッドプライマー
Figure 2017503792
配列番号56
16S−23Sの遺伝子間スペーサーのためのリバースネステッドプライマー
Figure 2017503792
配列番号57
ボレリア(Borrelia)のRecA遺伝子のためのフォワードプライマー
Figure 2017503792
配列番号58
ボレリア(Borrelia)のRecA遺伝子のためのリバースプライマー
Figure 2017503792
配列番号59
VlsEの不変領域6(IR6)に由来する25アミノ酸長ペプチド
Figure 2017503792
配列番号60
マウスカテリン
Figure 2017503792
配列番号61
KLKペプチド
Figure 2017503792
配列番号62
脂質化のためのN末端ペプチド
CKQN
配列番号63
Figure 2017503792
この出願の全体にわたって引用した全ての参照の全ての内容は(文献参照、発行された特許、公開された特許出願および同時係属特許出願を含む)、ここに明白に参照により援用される。

Claims (49)

  1. ハイブリッドC末端OspA(ボレリアの細胞表層タンパク質A)断片を含むポリペプチドであって、前記ハイブリッドC末端OspA断片が、N末端からC末端に向かう方向で、
    (i)配列番号8を有するB.ガリニ(B.garinii)株PBrの対応断片ではない、ボレリア株に由来するOspAのアミノ酸125〜176またはアミノ酸126〜175からなる第1のOspA部分、および
    (ii)B.ガリニ(B.garinii)株PBrに由来するOspA(配列番号8)のアミノ酸176〜274または最も好ましくはアミノ酸177〜274からなる第2のOspA部分
    からなり、前記第2のOspA断片が、対応する野生型配列とは少なくとも配列番号8の位置182の野生型アミノ酸のシステインでの置換および配列番号8の位置269の野生型アミノ酸のシステインでの置換によって異なるという点、ならびに前記第2のOspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在するという点で、変異体であり且つシスチン安定化されており、
    前記アミノ酸および前記システイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従う、ポリペプチド。
  2. 前記ハイブリッドC末端OspA断片が、B.バライシアナ(B.valaisiana)株VS116に由来するアミノ酸125〜176およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなる(配列番号1)、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 前記ハイブリッドC末端OspA断片が、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)に由来するアミノ酸126〜175およびボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274からなる(配列番号51)、請求項1に記載のポリペプチド。
  4. 前記第2のOspA部分が、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrに由来するシスチン安定化アミノ酸177〜274と同一であるが、ボレリア・ガリニ(Borrelia garinii)株PBrの野生型OspAのアミノ酸233のスレオニン残基がプロリン残基で置換されている点でそれとは異なっている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  5. 配列番号1のアミノ酸配列を含むか、または配列番号1のアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
  6. 配列番号51のアミノ酸配列を含むか、または配列番号51のアミノ酸配列からなる、ポリペプチド。
  7. 配列番号31に記載のLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体タンパク質に対して産生された抗体によって誘発された蛍光強度と比較して、前記ポリペプチドを用いたマウスでの3回の免疫化後に産生された抗体によって抗原型3ボレリア(Borrelia)表面への結合により誘発されかつフローサイトメトリーで測定した蛍光強度において、少なくとも1.5倍増加、好ましくは少なくとも2倍増加、より好ましくは少なくとも3倍増加、さらにより好ましくは少なくとも4倍増加、さらにより好ましくは少なくとも5倍増加、最も好ましくは少なくとも10倍増加をもたらし、特に、前記増加は、実施例3に記載するように決定することができる、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  8. 前記ポリペプチドまたは前記ポリペプチドを含む構築物が、配列番号31に記載のLip−S4D1−S3D1ヘテロ二量体タンパク質と比較して、生物量1グラム当たりのミリグラムで測定した作製収率において、少なくとも1.5倍増加、好ましくは少なくとも2倍増加、より好ましくは少なくとも3倍増加、さらにより好ましくは少なくとも4倍増加、さらにより好ましくは少なくとも5倍増加、最も好ましくは少なくとも10倍増加を示し、特に、前記増加は、実施例2に記載するように決定することができる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  9. 第2のC末端OspA断片をさらに含み、前記OspA断片が、ボレリア(Borrelia)のOspAタンパク質のC末端ドメインからなり、前記OspA断片が、対応する野生型OspA配列とは少なくとも野生型配列の位置182のアミノ酸のシステインでの置換および野生型配列の位置269のアミノ酸のシステインでの置換によって異なるという点、ならびに前記OspA断片の位置182のシステインと位置269のシステインとの間にジスルフィド結合が存在するという点で、変異体であり且つシスチン安定化されており、さらに、前記OspA断片が、位置123、124または125から始まり、位置273または274で終わり、さらに、前記アミノ酸および前記システイン置換の番号付けは、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.株B31の完全長OspA(配列番号5)の対応するアミノ酸の番号付けに従う、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  10. (i)脂質付加されているか、もしくは、脂質化シグナル、好ましくは大腸菌(E.coli)由来のlpp脂質化シグナル
    Figure 2017503792
    を含むか、且つ/または
    (ii)脂質化のための部位としてのN末端システイン残基によって生じる脂質化部位ペプチド、好ましくはCSSを含むか、且つ/または
    (iii)前記ハイブリッドC末端OspA断片と前記第2のC末端OspA断片との間にリンカーを含み、特に、前記リンカーが
    Figure 2017503792
    を含む
    、請求項1〜9のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  11. 前記第2のC末端OspA断片が、請求項1〜8のいずれか1項に記載のOspAのハイブリッドC末端断片である、請求項9または10に記載のポリペプチド。
  12. ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)からなる、請求項9〜11のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  13. 配列番号27のアミノ酸配列(ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1)を含むか、または配列番号27のアミノ酸配列(ヘテロ二量体であるLip−S4D1−S3hybD1)からなる、ポリペプチド。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする核酸であって、特に、配列番号26の核酸配列を含むか、または配列番号26の核酸配列からなる、前記核酸。
  15. 請求項14に記載の核酸分子を含むベクター。
  16. 請求項14に記載の核酸または請求項15に記載のベクターを含む宿主細胞であって、好ましくは大腸菌(E.coli)である、前記宿主細胞。
  17. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドを発現する細胞を産生するための方法であって、請求項15に記載のベクターで適切な宿主細胞を形質転換するかまたはトランスフェクトする工程を含む、方法。
  18. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドを産生するための方法であって、請求項14に記載の核酸分子を発現させる工程を含む、前記方法。
  19. 以下の工程によって特徴づけられる、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドを産生するための方法:
    (a)前記ポリペプチドをコードするベクターを宿主細胞に導入する工程、
    (b)前記ポリペプチドを発現させることができる条件下で前記宿主細胞を増殖させる工程、
    (c)前記宿主細胞をホモジナイズする工程、および
    (d)前記宿主細胞ホモジネートを精製工程に供する工程。
  20. 請求項1に記載のハイブリッドC末端OspA断片に選択的に結合するが、単独の前記第1のOspA部分および前記第2のOspA部分には結合しない、抗体または少なくともその有効な部分。
  21. モノクローナル抗体である、請求項20に記載の抗体。
  22. 前記有効な部分が、Fab断片、F(ab)断片、F(ab)N断片、F(ab)断片またはFv断片を含む、請求項20または21に記載の抗体。
  23. キメラ抗体である、請求項20〜22のいずれか1項に記載の抗体。
  24. ヒト化抗体である、請求項20〜23のいずれか1項に記載の抗体。
  25. 請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体を産生するハイブリドーマ細胞系。
  26. 以下の工程によって特徴づけられる、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体を産生するための方法:
    (a)非ヒト動物に請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドを投与することによって前記動物における免疫応答を開始させる工程、
    (b)前記動物から抗体を含む体液を取り出す工程、および、
    (c)前記抗体を含む体液をさらなる精製工程に供することによって抗体を産生する工程。
  27. 以下の工程によって特徴づけられる、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体を産生するための方法:
    (a)非ヒト動物に請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチドを投与することによって前記動物における免疫応答を開始させる工程、
    (b)前記動物から脾臓または脾細胞を取り出す工程、
    (c)前記脾臓または脾細胞のハイブリドーマ細胞を産生する工程、
    (d)前記ポリペプチドについて特異的なハイブリドーマ細胞を選択してクローン化する工程、
    (e)前記クローン化されたハイブリドーマ細胞の培養によって抗体を産生する工程、および、
    (f)任意に、さらなる精製工程を行う工程。
  28. (i)請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸および/または請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体、並びに
    (ii)任意に、薬学的に許容可能な賦形剤
    を含む、医薬組成物。
  29. Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)をさらに含む、請求項28に記載の医薬組成物。
  30. Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)をさらに含む、請求項28に記載の医薬組成物。
  31. Lip−S5D1−S6D1(配列番号33)をさらに含む、請求項28に記載の医薬組成物。
  32. Lip−S1D1−S2D1(配列番号29)、Lip−S4D1−S3hybD1(配列番号27)およびLip−S5D1−S6D1(配列番号33)を含む、医薬組成物。
  33. 前記薬学的に許容される賦形剤はL−メチオニンを含む、請求項28〜32のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  34. ボレリア(Borrelia)またはボレリア(Borrelia)以外の病原体由来の少なくとも1つのさらなる抗原をさらに含む、請求項28〜33のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  35. 前記さらなる抗原は、ダニ媒介の病原体に由来する、請求項34に記載の医薬組成物。
  36. 前記ダニ媒介の病原体は、ボレリア・ヘルムシイ(Borrelia hermsii)、ボレリア・パルケリ(Borrelia parkeri)、ボレリア・ヅットニ(Borrelia duttoni)、ボレリア・ミヤモトイ(Borrelia miyamotoi)、ボレリア・ツリカタエ(Borrelia turicatae)、リケッチア・リケッチイ(Rickettsia rickettsii)、リケッチア・アウストラリス(Rickettsia australis)、リケッチア・コノリ(Rickettsia conorii)、リケッチア・ヘルベチカ(Rickettsia helvetica)、リケッチア・パルケリ(Rickettsia parkeri)、フランシセラ・ツラレンシス(Francisella tularensis)、アナプラズマ・ファゴサイトフィルム(Anaplasma phagocytophilum)、エーリキア・センネツ(Ehrlichia sennetsu)、エーリキア・シャフェンシス(Ehrlichia chaffeensis)、ネオエーリキア・ミクレンシス(Neoehrlichia mikurensis)、コクシエラ・ブルネッティ(Coxiella burnetii)およびボレリア・ロネスタリ(Borrelia lonestari)、ダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV)、コロラドダニ熱ウイルス(CTFV)、クリミアコンゴ出血熱ウイルス(CCHFV)、キャサヌール森林病ウイルス(KFDV)、ポワッサンウイルス、ハートランドウイルス、オムスク出血熱ウイルス(OHFV)およびバベシア(Babesia)属種を含む群から選択される、請求項35に記載の医薬組成物。
  37. 請求項34〜36のいずれか1項に記載の医薬組成物を含み、前記少なくとも1つのさらなる抗原が第2の組成物中に含まれる、キット。
  38. 前記第2の組成物がワクチン、好ましくはダニ媒介性脳炎ワクチン、日本脳炎ワクチンまたはロッキー山紅斑熱ワクチンである、請求項37に記載のキット。
  39. ポリカチオン性重合体、特にポリカチオン性ペプチド、免疫賦活性オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)、特にオリゴ(dIdC)13(配列番号63)、少なくとも2つのLysLeuLysモチーフを含むペプチド、特にペプチド
    Figure 2017503792
    、神経刺激性の化合物、特にヒト成長ホルモン、水酸化アルミニウムもしくはリン酸アルミニウム、フロイントの完全アジュバントもしくはフロイントの不完全アジュバントまたはこれらの組み合わせ
    からなる群から好ましくは選択される免疫賦活性物質をさらに含むことを特徴とする、請求項28〜36のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  40. 前記免疫賦活性物質は、ポリカチオン性重合体および免疫賦活性デオキシヌクレオチドの、または、少なくとも2つのLysLeuLysモチーフを含むペプチドおよび免疫賦活性デオキシヌクレオチドのいずれかの組み合わせ、好ましくは
    Figure 2017503792
    およびオリゴ(dIdC)13(配列番号63)の組み合わせである、請求項39に記載の医薬組成物。
  41. 前記ポリカチオン性ペプチドは、ポリアルギニンである、請求項40に記載の医薬組成物。
  42. ワクチンである、請求項28〜36または39〜41のいずれか1項の医薬組成物。
  43. 医薬としての、特にワクチンとしての使用のための、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  44. ボレリア(Borrelia)感染症、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)感染症、好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)感染症を治療または予防する方法における使用のための、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは請求項39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  45. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは請求項39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物の治療上有効な量をその必要のある対象に投与する工程を含む、該対象におけるボレリア感染症を治療または予防するための方法。
  46. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは請求項39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物の治療上有効な量をその必要のある対象に投与する工程を含む、該対象を免疫化する方法。
  47. ボレリア(Borrelia)生物による感染症に対して動物またはヒトを免疫化するための方法であって、前記動物またはヒトに、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは請求項39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物の有効な量を投与する工程を含み、前記有効な量が、前記動物またはヒトにおける免疫応答を誘発するために適切である、方法。
  48. ボレリア(Borrelia)生物に対する動物またはヒトにおける免疫応答を刺激するための方法であって、前記動物またはヒトに請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項14に記載の核酸、請求項20〜24のいずれか1項に記載の抗体または請求項28〜36もしくは請求項39〜41のいずれか1項に記載の医薬組成物の有効な量を投与する工程を含み、前記有効な量が、前記動物またはヒトにおける免疫応答を刺激するために適切である、方法。
  49. ボレリア(Borrelia)生物は、B.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)、特にB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.ガリニ(B.garinii)、B.アフゼリ(B.afzelii)、B.アンデルソニ(B.andersoni)、B.ババリエンシス(B.bavariensis)、B.ビセッティ(B.bissettii)、B.ヴァライシアナ(B.valaisiana)、B.ルシタニエ(B.lusitaniae)、B.スピエルマニイ(B.spielmanii)、B.ジャポニカ(B.japonica)、B.タヌキイ(B.tanukii)、B.ツルディ(B.turdi)またはB.シニカ(B.sinica)を、好ましくはB.ブルグドルフェリ(B.burgdorferi)s.s.、B.アフゼリ(B.afzelii)またはB.ガリニ(B.garinii)を含む群から選択される、請求項47または48に記載の方法。
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