JP2022504139A - バイオフィルムの除去のためのhmgb1タンパク質誘導体 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、35 U.S.C.§119(e)の下で、2018年10月5日に出願された米国仮出願62/742,102号(この内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)の優先権を主張する。
本発明は、国立衛生研究所(NIH)により与えられた認可番号DC011818の下で政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
本発明は、一般に、臨床的または工業的細菌バイオフィルムを低減および/または治癒するための方法および組成物に関する。
人体内のバイオフィルム中で生き残っている細菌は、すべての慢性/再発性疾患の約3分の2を引き起こす。これらのバイオフィルムは、自然免疫系および適応免疫系、抗生物質ならびに他の抗菌剤がバイオフィルム内の細菌にアクセスするのを妨げるDNAから主に構成されることが多い外側「スライム」により保護された細菌から構成される。バイオフィルムは、体から感染を除去することを極めて困難にする。さらに、バイオフィルムは、致命的な結果を伴うことが多い将来の急性感染症の保菌物として作用し得る。
細菌バイオフィルムは、既存の処置モダリティに対して抵抗性であることで有名である(例えば、それらは、抗菌薬に対して、それらの浮遊性カウンターパートよりも1000倍を超えて耐性である)。バイオフィルム媒介性感染症の寄与死亡率および経済的負担の点で高い有病率および重大な結果を考慮すると、新規治療アプローチが緊急に必要とされる。バイオフィルムの明確な特徴の1つは、バイオフィルム細胞が埋め込まれた細胞外高分子物質である。細胞外高分子物質の重要な構成成分は、バイオフィルムの構造的完全性に重要な細胞外DNAおよび細菌DNABIIファミリーのタンパク質である。DNABIIタンパク質のターゲティングおよび隔離は、バイオフィルムを破壊し得る。高移動度群B1(HMGB1)タンパク質は、DNABIIタンパク質と同じDNA構造に結合して細菌バイオフィルムの破壊を引き起こすDNA結合真核生物タンパク質である。HMGB1の誘導体は、同じ有効な抗バイオフィルム活性を有するように操作され得るが、より小型であり、炎症を誘発しない。
特に定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の実施または試験では、本明細書に記載されるものと類似または同等の任意の方法および材料を使用し得るが、好ましい方法、デバイスおよび材料を次に記載する。本明細書で引用されるすべての技術的刊行物および特許公報は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書におけるいかなるものも、先行開示によるこのような開示に本開示が先行する権利がないことを認めるものと解釈されるべきではない。
ポリペプチド組成物
本明細書に記載されるHMGボックスドメイン短縮体および/または変異体を含むポリペプチドならびにタンパク質、これらのタンパク質のHMGボックスドメイン短縮体、変異体および同等物の1つまたはそれよりも多くを含有するこれらのタンパク質の断片、または開示されるアミノ酸置換を有する断片が本明細書で提供される。
本開示はまた、本明細書に開示される方法において使用するための、単離されたポリペプチドに結合し、ならびに/またはそれを特異的に認識してそれに結合する抗体を提供する。抗体は、本明細書に記載される様々な抗体のいずれかであり得、このようなものの非限定的な例としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト抗体、ベニア化抗体、ダイアボディ、ヒト化抗体、抗体誘導体、組換えヒト化抗体またはそれらのそれぞれの誘導体もしくは断片が挙げられる。一態様では、断片は、抗体のCDRを含むか、またはあるいはそれから本質的になるか、またはさらにはそれからなる。一態様では、抗体は検出可能に標識されるか、またはそれにコンジュゲートされた検出可能な標識をさらに含む。本明細書に開示されるモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞株も提供される。上記実施形態の1つまたはそれよりも多くを含むか、またはあるいはそれから本質的になるか、またはさらにはそれからなる組成物が本明細書でさらに提供される。抗体および断片のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド、ならびに抗体ポリペプチドおよびその断片を組換え的にまたは化学的に合成するための方法がさらに提供される。抗体ポリペプチドは、真核もしくは原核細胞において、または本明細書に記載される当技術分野で公知の他の方法により産生され得る。
1995))。
本開示はまた、上記で特定されているポリペプチドまたは抗体の1つまたはそれよりも多くをコードする単離されたまたは組換えポリヌクレオチドおよびそれらの各相補鎖を提供する。単離されたまたは組換えポリヌクレオチドを含むベクターがさらに提供され、その例は当技術分野で公知であり、本明細書に簡単に記載されている。1つを超える単離されたまたは組換えポリヌクレオチドが単一ユニットとして発現させるべき一態様では、単離されたまたは組換えポリヌクレオチドは、ポリシストロン性ベクター内に含有され得る。ポリヌクレオチドは、DNA、RNA、mRNAまたは干渉RNA、例えばsiRNA、miRNAまたはdsRNAであり得る。
本開示の一実施形態は、微生物DNAへのDNABIIポリペプチドまたはタンパク質の結合を阻害、競合または滴定するための方法であって、前記DNABIIポリペプチドもしくはタンパク質または前記微生物DNAを本明細書に記載されるポリペプチドと接触させ、それにより、前記微生物DNAへの前記DNABIIタンパク質またはポリペプチドの前記結合を阻害、競合または滴定することを含む方法を提供する。いくつかの態様では、接触はインビトロまたはインビボである。
薬剤と、本明細書に記載されるインビトロおよびインビボ方法を実施するために必要な指示とを含有するキットも特許請求されている。したがって、本開示は、これらの方法を実施するためのキットであって、本開示の生物学的薬剤と、本開示の方法を行う(例えば、組織を収集し、および/またはスクリーニングを実施し、および/または結果を分析し、および/または有効量の本明細書で定義される生物学的薬剤を投与する)ための指示とを含み得るキットを提供する。これらは単独で、または他の適切な抗菌剤と組み合わせて使用され得る。
実験番号1
院内感染の一般的な原因であるKlebsiella pneumoniae(KP)をすべてのBB破壊アッセイに使用した。ヒト組換え全長HMGB1(rHMGB1;1~215)、C45S変異バリアント(mHMGB1)ならびにHMGB1ドメインAボックス(1~89)、Bボックス(90~176)、ABボックス(1~176)、B-リンカーボックス(80~179)およびB-リンカーボックスC106Sを(大腸菌において)発現させ、95%より高く精製した。樹立されたBBに対するrHMGB1および様々なドメインの効果を評価するために、24時間の時点で、各タンパク質種(200nM)を予備形成BBに添加した。40時間の時点で、BBを洗浄し、LIVE/DEAD(登録商標)で染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡法により可視化し、COMSTATにより画像を分析して、平均厚さおよびバイオマスを計算した。
HMGB1は病原性バイオフィルムを破壊する:細菌バイオフィルムに対するHMGB1の効果を試験するために(図5)、本出願人は、タグ無しヒト組換えHMGB1(rHMGB1)と、還元型のHMGB1を模倣する操作されたC45Sバリアント(mHMGB1)とをクローニングし(IMPACT(登録商標),NEB Ipswich,MA)、(大腸菌において)発現させ、(ヘパリンセファロースクロマトグラフィーで95%より高い純度に)精製した。rHMGB1は、炎症促進性活性に寄与するC23とC45との間の分子内ジスルフィド結合を容易に形成するのに対して、mHMGB1は形成することができない。(添加前に24時間形成させた)樹立されたバイオフィルムを破壊する能力について、これらのHMGB1アイソフォームを評価した。rHMGB1の単回投与(200nM;典型的な敗血症血清濃度よりも約25倍高いが、敗血症を直接誘発することができない)への16時間の曝露後、多種多様な優先度の高い種により形成されたバイオフィルムをLIVE/DEAD(登録商標)で染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡法(CLSM)およびCOMSTAT分析を使用して分析し、対照バイオフィルムと比較した。本出願人は、各バイオフィルムの平均厚さおよびバイオマス(示さず)の有意な減少(P<0.05)を観察した(図5A)。E.faeciumおよびS.aureusのみが、同様の結果を達成するために(非殺菌性であるが)より高い濃度を必要とした。仔ウシ胸腺から精製されたネイティブHMGB1(nHMGB1;Chondrex,Inc,Redmond,WA)は、rHMGB1と比較して選択バイオフィルム(UPEC、Bc、NTHI、K.pneumoniae)を同等に破壊したことも示されたが(図5A)、これは、nHMGB1とrHMGB1との間の翻訳後修飾(PTM)のいかなる潜在的な差異も、この抗バイオフィルム機能に有意な影響を与えなかったことを示していた。LC-MS/MS分析(MS Bioworks,LLC Ann Arbor,MI)によるPTMの予備分析は、rHMGB1およびnHMGB1の両方の改変が最小であることを示した(観察されたペプチドの20%未満が任意の所定のPTMを有していた、図1C)。次第に高い濃度のrHMGB1(最大400nM)は、UPECバイオフィルムを用量依存的に単層(平均厚さ約1μm;図5B)に破壊したが(すなわち、3Dバイオフィルム構造の完全な排除)、これは、宿主免疫エフェクターまたは他の抗菌化合物が根絶を遂行し得るようにバイオバーデンを減少させ得ることを示している。したがって、病原体の間で感受性の本質的な差異はあるが、試験した優先度の高い病原体のすべてにより形成されたバイオフィルムは、これらの非抗菌化合物の単回投与に対して感受性であった。
HMGB1ドメイン構造および抗バイオフィルム活性:次いで、本出願人は、1)Aボックス、自己完結型DNA結合ドメイン(残基1~89);2)A-Bボックス構築物(Cテールを欠く;残基1~185);および3)Bボックス(残基80~176、図1Aおよび1C)の組換えHMGB1短縮バリアントを作り出した。樹立されたバイオフィルム(UPEC、Bc、NTHIおよびK.pneumoniae)へのAボックスの添加は、測定されたバイオフィルムパラメータに対する有意な効果を有しなかった(図5C)。対照的に、A-Bボックスおよび97アミノ酸(AA)Bボックスは、完全な抗バイオフィルム活性を保持していた(図5C)。理論に縛られるものではないが、BボックスのみがDNA屈曲をモジュレートし得るので、HMGB1は、少なくとも部分的にDNA結合/屈曲を介してバイオフィルムを破壊すると仮定した。Bボックスは、残基C106に依存するTLR4-MD2との相互作用により主に媒介される炎症促進性活性を含有すると報告されているので、本出願人は、C106S変異を有する改変Bボックスバリアント(mBボックス)を作製した(図1Aおよび1C)。mBボックスバリアントは、Bボックスと比較して、インビトロで細菌バイオフィルム(UPEC、NTHI、Bc、K.pneumoniae)を同等に破壊した(図5C)。
rHMGB1およびmHMGB1は、2つの異なる動物モデルにおいてバイオフィルムを破壊するが、炎症反応は、CysからSerへの変異を用いて大きく減弱される。本出願人は、付着粘膜バイオフィルム形成が病因において重要な役割を果たすNTHI49、67、68による実験的OMの十分に確立されたチンチラモデルを使用して、中耳感染症および対応する炎症反応を処置する能力について、rHMGB1およびmHMGB1の両方を試験した(図8A)。性別混合の非近交系成体チンチラの中耳に、経水泡注射(transbullar injection)により1000CFUのNTHIを接種した。豊富なバイオフィルムが中耳腔に存在するチャレンジ後4および5日目に、5μg(0.2nmol)のrHMGB1、mHMGB1または希釈剤を中耳に直接送達した(合計2回の処置)。6日目に、動物を屠殺し、中耳をイメージングし、残ったバイオフィルム(図8A)および粘膜炎症(図8B)について盲検的にスコア化した。希釈剤で処置した動物は、骨性中隔を覆い隠す厚い粘膜バイオフィルムを有していた(図8Cおよび8D)。全く対照的に、rHMGB1またはmHMGB1で処置した動物では、残存粘膜バイオフィルムは劇的に減少し、CFUの減少は約1000倍であった(図8E)。インビトロでNTHIにより形成されたバイオフィルムは、試験した他の細菌種ほどHMGB1添加に対して反応性ではなかったので、これらの結果は特に注目に値する(図5)。rHMGB1処置動物から収集した中耳液(MEF)は、mHMGB1および希釈剤処置動物の両方と比較して増加した炎症促進性サイトカイン[IL-1β(3倍)、IL-17A(2倍)]を有していたが(データは示さず))、これは、rHMGB1が中耳粘膜の目に見える炎症を増強したことと一致している(図8Cおよび8F)。対照的に、mHMGB1処置動物由来のMEFは、増加した抗炎症性サイトカイン[IL-4(2倍)、IL-10(5倍)]を有していたが(データは示さず)、これは、粘膜炎症の減少に対応していた(図8Cおよび8F)。したがって、mHMGB1は、インビボでNTHIバイオフィルムのクリアランスを効率的に促進し、炎症促進性シグナルをトリガーせずにそのように作用した。次に、本出願人は、rHMGB1またはmHMGB1がバイオフィルム発達を防止または凝集し得るかを決定した。防止の場合、成体C57BL/6マウスに107CFUのBcを気管内(i.t.)チャレンジし、0.2nmolのrHMGB1またはmHMGB1を同時に添加した。18時間後、マウスを安楽死させ、気管支肺胞洗浄液(BAL)および肺を収集した。Bcは、Bc抗体でプローブした肺切片において容易に目に見える凝集体を形成した(図7A)。組織をホモジナイズし、CFUを数えた。rHMGB1またはmHMGB1を投与したマウスは、対照マウスと比較して、BAL(図7B)および肺組織(データは示さず;P<0.05)において有意に少ないBcを含有していたが、これは、HMGB1がマウス気道におけるバイオフィルム形成を阻害し、このプロセスが細菌クリアランスを促進したことを示唆していた。BボックスおよびmBボックス誘導体による処置の予備的結果は、これらの97AAポリペプチドがインビボでバイオフィルム発達を阻害し(BAL中のCFUの減少、図7B)、C106S変異が炎症促進性活性を無効化する(Bボックスと比較して2倍の減少)(図7C)ことを示していた。次いで、この同じ動物モデルを使用して、BcのチャレンジおよびrHMGB1またはmHMGB1の投与の72時間後に肺損傷を調査した。肺を収集し、組織を固定し、パラフィン包埋し、切片化し、ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)で染色した。mHMGB1で処置したマウス由来の肺は未感染マウス肺に酷似していたのに対して、rHMGB1処置マウスでは、重度の炎症および好中球反応の増加が起こったが(図7D)、これは、mHMGB1が、rHMGB1の炎症促進性活性を伴わずに抗バイオフィルム活性を保持していたことを示している。次に、本出願人は、確立されたBc感染症を処置するrHMGB1およびmHMGB1の能力を評価した。上記のようにマウスをチャレンジし、24時間後に0.2nmolのrHMGB1またはmHMGB1を投与した。処置の48時間後、マウスを安楽死させ、BALおよび肺を収集し、上記のように処理した。rHMGB1またはmHMGB1で処置したマウスは、それらの肺において有意に少ないBcを有していたが(図7E)、mHMGB1処置は、肺へのより少ない好中球および炎症性単球動員を誘導した(P<0.05、データは示さず)。まとめると、これらのデータは、mHMGB1およびmBボックスが炎症反応を増強しなかったが、むしろ凝集バイオフィルム形成、細菌取り込みおよびクリアランスを阻害したことを示している。mHMGB1の減少した炎症促進性活性をさらに検証するために、本出願人は、走化性のインビボモデルを使用して、好中球を動員する相対的能力を決定した70,71。C57BL/6マウスに、0.2nmolのmHMGB1もしくはrHMGB1または1mlの4%チオグリコレート(陽性対照;好中球動員の誘導物質)を腹腔内(i.p.)注射した。4時間後、マウスを安楽死させ、腹膜洗浄を実施した。細胞を抗CD45、抗CD11bおよび抗Ly6G抗体で染色し、蛍光活性化細胞選別(FACS)により全好中球を定量した。rHMGB1は腹腔への好中球動員を誘導したのに対して、mHMGB1は誘導しなかった(図7F)。
HMGB1バリアントは、バイオフィルム疾患を処置するために必要な用量で敗血症を誘発しない:CysからSerへの変異を有するHMGB1バリアント(mHMGB1、mBボックス)は、HMGB1およびBボックスの単回投与で炎症促進性後遺症を誘発しなかったが、強力な抗バイオフィルム活性を依然として示したという事実にもかかわらず、本出願人は、HMGB1バリアントの投与が、LPSの存在下または非存在下で敗血症を誘発するかを厳密に調査した。本出願人は、ナイーブマウスまたは非致死用量のLPS(5mg/kg)でプライミングしたマウスに、0.2nmol(インビボバイオフィルムの処置で治療利益を示したのと同じ量)のエンドトキシンフリーrHMGB1、BボックスまたはmBボックス[高容量エンドトキシン除去樹脂(Pierce,Inc)で精製し、エンドトキシン定量(Genscript)により、タンパク質1μg当たり300pg未満のエンドトキシンを含有することを検証したもの]を腹腔内(i.p.)注射した。敗血症の兆候についてマウスを24時間モニタリングし、次いで、ELISAにより、敗血症誘発の代用として血清TNF-アルファ(TNF-α)レベルを測定した。研究エンドポイントの前に、安楽死を必要とする敗血症の兆候を示したマウスはいなかった。LPSは単独で100pg/mlを超えるTNFを誘導したが、rHMGB1、BボックスおよびmBボックスはそれ自体で検出可能なTNFを誘導せず、LPSプライミングマウスに投与した場合に、さらなる炎症促進性シグナル伝達を誘導しなかった(図7G)。敗血症を誘発するためには、本発明者らの用量と比較して、リポ多糖(LPS)プライミングマウス20で40時間に、Bボックス単独の場合には450倍を超える量を、または2倍を超える量のrHMGB1の4用量を必要とすることが報告されている。加えて、上記のようにインビトロで抗バイオフィルム活性についてこれらのエンドトキシンフリーポリペプチドを試験したところ、UPECおよびBcバイオフィルムに対して完全な機能を維持することが見出された(データは示さず)。したがって、本明細書で試験したバリアントは、強力な治療用量で敗血症を誘発しない。
HMGB1によるバイオフィルム破壊は、放出された細菌を抗生物質に対して感受性にする。上記のようにBcバイオフィルムに、200nM HMGB1、1μg/mlミノサイクリン、またはその両方を添加した。LIVE/DEAD(登録商標)染色の使用は相乗的な細菌殺滅を明らかにしたが(図9)、これは、HMGB1処置を併用療法で使用して、抗菌有効性を増加させ、抗菌耐性の発生を減少させ得ることを示している。
HMGB1およびDNABIIタンパク質(複数可)は、インビボで形成されたバイオフィルム内に存在する:本出願人は、OMの実験的モデルにおいてNTHIにより形成されたバイオフィルムでは、細菌DNABIIタンパク質がeDNAの交差鎖の頂点に位置することを以前に示した。インビボで形成されたNTHIバイオフィルム内のHMGB1の相対的存在および空間分布を決定するために、チンチラ中耳から回収した未固定バイオフィルムをHMGB1およびDNABII抗体の両方でプローブした。eDNAをDAPI(白色)で染色した。HMGB1は、dsDNA鎖の長さに沿って明確な周期性で標識されており、eDNAの交差鎖で(予想通り)検出された標識DNABIIタンパク質に近接しているが、共局在していない(図10A)。特に、HMGB1は頂点で観察されなかった。これらのデータは、HMGB1がEPS内で組み込まれ得るが、同時に、DNABIIタンパク質と同じeDNA部位(頂点)を共占有しないことを示唆しており、これは、HMGB1が、eDNA頂点でDNABIIタンパク質と競合してEPSを不安定化するという仮説を裏付けている。これらのデータはまた、DNABIIおよびHMGB1タンパク質が共局在しないので生産的に相互作用しないことを示唆しており、さらに、HMGB1が、DNA結合/屈曲を介してのみ機能する可能性があることを示している。
HMGB1は、臨床検体に存在するバイオフィルムを破壊する:慢性疾患部位(例えば、CF肺)のバイオフィルムは複数の種からなり、本質的に根絶が困難である。抗DNABII抗体は、CF痰に存在するバイオフィルムを破壊することが示されている。1 M Bボックスを含有する37℃で2時間インキュベートしたPBS中CF痰の懸濁液は、高濃度のPulmozyme(登録商標)(CF患者において粘液溶解薬として使用される治療用DNase)または抗DNABIIの添加と同程度に有効に痰を破壊した(図10B)。これらのデータは、慢性感染部位で形成されたバイオフィルムが、HMGB1に対して感受性の保存されたeDNA依存性アーキテクチャを有することを示しており、HMGB1がバイオフィルムに対する宿主防御であることを立証している。
多くの口腔細菌(例えば、Aggregatibacter actinomycetemcomitans、Porphyromonas gingivalis)は、歯槽骨および歯肉を破壊する炎症性疾患、例えば歯周炎およびインプラント周囲炎の病因に関与している。これらの細菌の病因の調査は、有効な動物モデルの欠如により妨げられている。特定の細菌の病原性を調査する課題の1つは、外因性細菌が動物の口腔に入った場合のバイオフィルムを樹立することの困難性である。歯周炎の動物モデルが開発されているが、培養可能な細菌は、接種動物の口腔からほとんど回収されない。特定の細菌の病原性を評価し得る有効な動物モデルの開発は、それらの病原性機構の解明において非常に有用である。この実施例は、口腔疾患の処置において、開示されるポリペプチドおよび組成物ならびにそれらの効果を試験するためのモデルを提供する。
この実験は、ライム病を処置するための干渉剤の前臨床試験のためのマウスモデルを提供する。Dresserら、Pathogens 5(12)e1000680,Epub 2009 Dec.4.を参照のこと。ライム病は、米国で最も一般的なダニ媒介性疾患である。定義によれば、人口が都市から郊外および農村地域に移動し続け、(マダニ種Ixodesを運ぶ)オジロジカがこれらの地域をますますうろつくにつれて、これらの流行地域は拡大している。ライム病は、スピロヘータである微生物Borrelia burgdorferiにより引き起こされる。B.burgdorferiは、Ixodesダニの咬傷を介して伝染し、続いて、血流を介して他の組織および器官に感染する。
この実験は、嚢胞性線維症を処置するための開示される(desdones)ポリペプチドおよび組成物の前臨床試験のためのブタモデルを提供する。Stoltzら、(2010)Science Translational Medicine 2(29):29ra31を参照のこと。嚢胞性線維症は、CF膜貫通コンダクタンス調節因子(CFTRと称される)アニオンチャネルをコードする遺伝子の変異による常染色体劣性疾患である。このモデルでは、「CFTR」と称される遺伝子の欠陥を保有するように特別に飼育されているCFブタと称されるブタは、複数の細菌種による下気道の感染症を含むCF肺疾患の特徴を自然発生的に発症する。疾患の兆候および関連病状の改善を評価するために、噴霧により組成物をブタに投与して、ポリペプチドをこれらの動物の肺に送達し得る。
出願人はまた、結核(TB)の前臨床モデルも提供する。Ordwayら、(2010)Anti.Agents and Chemotherapy 54:1820を参照のこと。この動物モデルでは、バリアコロニーでSPFモルモットを維持し、エアロゾルスプレーを介して感染させて、約20cfuのM.tuberculosis株Erdman K01桿菌をそれらの肺に送達する。チャレンジ後25、50、75、100、125および150日目に、動物を屠殺し、組織病理学的評価のために細菌ロードを決定し、組織を回収する。TBの古典的な兆候を発症しないマウスとは異なり、このようにチャレンジしたモルモットは、ヒト疾患の特徴である中枢性壊死を伴う十分に組織化された肉芽腫を発症する。さらに、ヒトと同様に、モルモットは、原発巣複合体の一部として、流入領域リンパ節の重度の化膿性肉芽腫性および壊死性リンパ節炎を発症する。このモデルの使用は、生じたM.tuberculosisバイオフィルム(これは、チャレンジ後にこれらの動物の肺に形成することが観察されており、疾患の病因および慢性化の両方に寄与すると考えられる)の減少および/または排除のための治療的および予防的戦略を確認および特定するための前臨床スクリーニングを提供する。
カテーテル/留置器具バイオフィルム感染症の複数の動物モデルが公知である。Otto(2009)Nature Reviews Microbiology,7:555を参照のこと。典型的には、正常皮膚フローラと考えられるが、微生物Staphylococcus epidermidisは、多くが重要な日和見病原体とみなすものになっており、院内感染の原因となる因子の中で第1位にランク付けされている。主に、この細菌は、デバイス挿入中にこの一般的な皮膚生着菌(skin colonizer)により汚染された留置医療デバイスで発生する感染症の大部分の原因である。典型的には生命を脅かすものではないが、これらのバイオフィルム感染症の処置に関連する困難性は、それらの頻度と相まって、それらを深刻な公衆衛生負担にする。ウサギ、マウス、モルモットおよびラットを含むカテーテル関連S.epidermidis感染症のいくつかの動物モデルがあり、これらはすべて、病因の分子機構を研究するために使用されており、予防および/または治療の研究に役立っている。ラット頸静脈カテーテルは、E.Faecalis、S.aureusおよびS.epidermidisバイオフィルム形成を妨げる治療法を評価するために使用されている。バイオフィルムの減少は、3つの方法で測定されることが多い-(i)カテーテルを超音波処理し、CFUを計算するか、(ii)カテーテルの一部を切断するか、もしくは単にプレート上に置いてスコア化するか、または(iii)クリスタルバイオレットまたは別の色素でバイオフィルムを染色し、溶出させ、CFUの代用としてODを測定し得る。
全長組換えHMGB1は、Bボックスドメインを含有するすべての短縮HMGB1型と同様に、樹立されたバイオフィルムを有意に破壊することができた。
特に定義がない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語はすべて、本技術が属する技術分野における当業者により一般に理解される意味と同じ意味を有する。
配列表
配列番号1および2-野生型HMGB1(マウスおよびヒト)
HMGB1は、3つのドメイン(それぞれが80アミノ酸から構成される2つの正荷電のドメインAおよびBボックス、ならびにおよそ30個の連続アスパラギン酸およびグルタミン酸残基からなる負荷電カルボシル末端の酸性Cテール)から構成される215アミノ酸タンパク質(約30Kda)の小さなタンパク質である。
太字のアミノ酸(アミノ酸1~70)はAボックスドメインを示す。
斜体のアミノ酸(約アミノ酸88~164)はBボックスドメインを示す。
下線付きのアミノ酸(アミノ酸186~215)はCテールドメインを示す。
HMGB1の変異バージョンは、アミノ酸置換と共に図1および図3に示されている。
配列番号3および4
野生型マウスHMGB1 Bボックス:MW=9735.2;87aa
マウス変異HMGB1 Bボックス:MW=9735.2;87aa
配列番号7および8
野生型マウスHMGB1 A+Bボックス:MW=20261.42;176aa
配列番号9および10
野生型マウスHMGB1 Bボックス+Nリンカー(下線付き):MW=10876.6;97aa
変異HMGB1 Bボックス+Nリンカー(下線付き):MW=10876.6;97aa
Claims (35)
- C106もしくはK114におけるアミノ酸変異を必要に応じて含む単離されたBボックスポリペプチド、またはC106もしくはK114におけるアミノ酸変異を含むその同等物。
- C106におけるアミノ酸変異を含む請求項1に記載の単離されたBボックスポリペプチド、またはC106におけるアミノ酸変異を含むその同等物。
- アミノ酸変異C106Sを含む請求項1もしくは2に記載の単離されたBボックスポリペプチド、またはアミノ酸変異C106Sを含むその同等物。
- K12、C23もしくはC45から選択されるアミノ酸位置における1つもしくはそれを超えるアミノ酸変異を必要に応じて含む単離されたAボックスポリペプチド、またはK12、C23もしくはC45から選択されるアミノ酸位置におけるアミノ酸変異を含むその同等物。
- K12、C23、C45、K114もしくはC106から選択されるアミノ酸位置における1つもしくはそれを超えるアミノ酸変異を必要に応じて含む単離されたABボックスポリペプチド、またはK12、C23、C45、K114もしくはC106から選択される位置におけるアミノ酸変異を含むその同等物。
- アミノ酸C106におけるアミノ酸変異を含む請求項5に記載の単離されたABボックスポリペプチド、またはアミノ酸C106におけるアミノ酸変異を含むその同等物。
- アミノ酸変異C106Sを含む請求項5もしくは6に記載の単離されたABボックスポリペプチド、またはアミノ酸変異C106Sを含むその同等物。
- 前記ポリペプチドのNもしくはC末端に位置するリンカーポリペプチド、または前記NおよびC末端に位置するリンカーポリペプチドをさらに含む、請求項1~7のいずれかに記載の単離されたポリペプチド。
- 前記Aボックスポリペプチドおよび前記Bボックスポリペプチドを連結するリンカーポリペプチドをさらに含む、請求項5~8のいずれかに記載の単離されたポリペプチド。
- 検出可能な標識をさらに含む、請求項1~9のいずれかに記載の単離されたポリペプチド。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の単離されたポリペプチドを認識してそれに結合する抗体、または前記抗体のその抗原結合断片。
- 担体と、1つまたはそれを超える請求項1~9のいずれか一項に記載の単離されたポリペプチドとを含む、組成物。
- 担体と、請求項11に記載の抗体または抗原結合断片とを含む、組成物。
- 前記担体が薬学的に許容され得る担体である、請求項12または13に記載の組成物。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の単離されたポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、または前記ポリヌクレオチドの相補体。
- 請求項11に記載の抗体もしくは抗原結合断片をコードするポリヌクレオチド、または前記ポリヌクレオチドの相補体。
- プロモーターおよび/またはエンハンサーに機能的に連結された、請求項15または16に記載のポリヌクレオチド。
- 検出可能な標識をさらに含む、請求項15~17のいずれか一項に記載のポリヌクレオチド。
- 請求項15~17のいずれか一項に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。
- プラスミドまたはウイルスベクターである、請求項19に記載のベクター。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチド、請求項11に記載の抗体もしくは抗原結合断片、請求項15~18のいずれか一項に記載のポリヌクレオチドまたは請求項19もしくは20に記載のベクターの1つまたはそれよりも多く(one of more)を含む、単離された宿主細胞。
- 請求項21に記載の宿主細胞と担体とを含む、組成物。
- 前記担体が薬学的に許容され得る担体である、請求項22に記載の組成物。
- 微生物DNAへのDNABIIポリペプチドまたはタンパク質の結合を阻害、競合または滴定するための方法であって、前記DNABIIポリペプチドもしくはタンパク質または前記微生物DNAを請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチドと接触させ、それにより、前記微生物DNAへの前記DNABIIタンパク質またはポリペプチドの結合を阻害、競合または滴定することを含む、方法。
- 微生物バイオフィルムを阻害、防止または破壊するための方法であって、前記バイオフィルムを請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチドと接触させ、それにより、前記微生物バイオフィルムを阻害、防止または破壊することを含む、方法。
- 被験体におけるバイオフィルムを阻害、防止または破壊する方法であって、前記被験体に、有効量の請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチドを投与し、それにより、前記微生物バイオフィルムを阻害、防止または破壊することを含む、方法。
- 被験体においてバイオフィルムを産生する微生物感染症を阻害、防止または処置するための方法であって、前記被験体に、有効量の請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチドを投与し、それにより、前記被験体において前記バイオフィルムを産生する微生物感染症を阻害、防止または処置することを含む、方法。
- 炎症反応を増強も誘導もせずにバイオフィルムを破壊することおよびクリアランスするための方法であって、それを必要とする被験体に、有効量の請求項1~3または5~10のいずれか一項に記載のポリペプチドを投与し、それにより、炎症反応を増強も誘導もせずにバイオフィルムを破壊することおよびクリアランスすることを含む、方法。
- バイオフィルムの存在に付随する感染症または障害の処置を必要とする被験体におけるバイオフィルムの存在に付随する感染症または障害を処置するための方法であって、それを必要とする被験体に、有効量の請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチドを投与し、それにより、前記バイオフィルムの存在に付随する感染症または障害を処置することを含む、方法。
- 前記バイオフィルムが、尿路病原性大腸菌(UPEC)、Klebsiella pneumonia、Burkholderia cenocepacia、S.epidermidis、Streptococcus agalactiae、Neisseria meningitidis、Treponemes、denticola、pallidum)、Burkholderia cepacia、Burkholderia pseudomallei、Haemophilus influenzae(分類不能)(NTHI)、Moraxella catarrhalis、Streptococcus pneumoniae、Streptococcus pyogenes、Pseudomonas aeruginosa、Mycobacterium tuberculosisまたはESKAPE病原体の群より選択される生物により産生される、請求項24~29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記被験体が哺乳動物である、請求項26~30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記哺乳動物がヒトである、請求項31に記載の方法。
- 前記ヒトが乳児または若年者である、請求項32に記載の方法。
- さらなる薬剤、必要に応じて抗菌薬を投与することをさらに含む、請求項26~33のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の単離されたポリペプチド、請求項11に記載の抗体または請求項15~18に記載のポリヌクレオチドの1つまたはそれよりも多くと、使用のための指示とを含む、キット。
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