JP2625099B2 - ワクチンおよびその製造法 - Google Patents

ワクチンおよびその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明はグラム陰性菌疾患に対する免疫および治療
のためのワクチンおよび血清に係わり、特に、腸炎菌
(Salmonella enteritidis)の菌突然変異体および腸内
菌族中にグラム陰性菌を生成する内毒素に基因する疾患
に対し哺乳動物および鳥類を免疫する複合ワクチンにこ
の菌突然変異体を使用することに関する。
さらに、この発明は他の抗原との組合せで動物、ヒト
の治療に有用な解毒された内毒素免疫モジュレータおよ
びその製造法および使用法に関する。
〔従来技術の説明〕
畜産業において、内毒素疾患は家畜の健康に重大な問
題を生じさせ、その経済的影響も大きい。
馬の場合、この内毒素疾患としては、腸炎(すなわ
ち、椎弓炎)、疝痛(すなわち、飽食および他のストレ
ス現象、たとえば腹部閉塞、腸貧血、グラム陰性菌性腸
炎、下痢、消化不良、運搬ストレス、分娩等に関連する
腹部発症)、敗血病性関節炎、グラム陰性子宮内感染等
がある。
牛の場合の内毒素疾患としては乳牛および食肉牛にお
ける椎弓炎、食肉牛の突然死症候群、乳牛の***炎、子
牛の赤痢、伝染性下痢症、大腸菌症、パラチフス下痢等
である。
豚の内毒素疾患としては異常無乳症(すなわちグラム
陰性子宮内膜炎に関連する乳線不全)、水腫炎、子豚パ
ラチフス下痢等である。
鳥類の内毒素疾患としてはパラチフス下痢、敗血症、
肺胞、含気洞の感染症、鳥コレラ等である。
これらの内毒素媒介疾患の従来の処置は病気が発展し
たのちにおこなうものであり、化学的療法に限られてい
た。したがって予防処置はとられていなかった。グラム
陰性敗血症又は毒血症に対するワクチンによる予防は、
(a)種々の抗原性エピトープ(K−抗原又はO−炭水
化物側鎖)を示す自原バクテリア分離物からなる個体化
ワクチン又は(b)減毒又は抹殺変性バクテリア分離物
からなる生ワクチンを介してのみおこなわれてきた。
この内毒素媒介疾患を処置する従来法の主な欠点はそ
のような処置が病気が進展し、又、しばしば病気が取り
返しができなくなったのちに初めてなされることであ
る。自原バクテリア分離物からなる個体化ワクチンを用
いたグラム陰性敗血症又は毒血症に対する従来のワクチ
ンによる予防法は時間的、費用的又は生産上の点で効率
的でない。なぜならばそのようなワクチンは病気が進展
したのちに後発的に生産されるからである。
種々の抗原エピトープ(K−抗原又はO−炭水化物側
鎖)を示す複合バクテリア分離物からなる多価ワクチン
の主な欠点はある時点において、病気をもたらすバクテ
リア分離物が抗原エピトープにおいて、疫学的に移動な
いし変動しがちで抗原特異性を変化させ、その予防機能
を喪失させることである。K−抗原又はO−炭水化物側
鎖も又、動物、特にウマにおいてアナフィラキシー様反
応を生じさせる免疫グロブリンIgEの刺激剤である。
減毒又は抹消変性バクテリア分離物からなる生ワクチ
ンの主な欠点はこれらが野生型親菌株に変換する能力を
有し、種痘した動物の病原性を継続させることである。
そのため、グラム陰性バクテリアによる疾患に対し、
従来の如き欠点をともなわずに免疫、治療をおこなうこ
とができるワクチンおよび血清の開発が求められてい
た。
〔発明の目的〕
この発明はこのような要請をグラム陰性菌用ワクチン
および血清を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 この発明は菌突然変異体、免疫モジュレータおよびタ
ンパク、脂質結合担体を具備してなる内毒素関連疾患か
ら動物を守ることのできる複合ワクチンおよび超免疫血
清を提供するものである。
さらに、この発明は菌突然変異体と免疫モジュレータ
とを組合せる工程と、この結合体をタンパク、脂質結合
担体中に懸濁させる工程とを具備してなるワクチンの製
造法を提供するものである。
さらに、この発明は滅菌され、腸内菌族から選ばれた
菌二次培養突然変異体で富化された肉汁を接種し、温度
約37℃でこの肉汁を好気的に培養して最大に繁殖させ、
バクテリア剤でバクテリア突然変異体を殺し、さらにこ
れを洗滌し、所定の濃度に上記バクテリアを再生するこ
とを特徴とする菌突然変異体の製造法を提供するもので
ある。
さらにこの発明はグラム陰性バクテリア内毒素をピリ
ジン−ギ酸液と混合する工程と;この混合物を全還流蒸
留によりメチル化する工程と;このメチル化内毒素混合
物をアルコールを用いて析出させる工程と;このアルコ
ール/メチル化内毒素混合物を遠心分離する工程と;得
られた析出物を蒸留水と混合して内毒素を所定の濃度と
する工程とを具備してなる免疫モジュレータの製造法を
提供するものである。
さらに、この発明は複合ワクチンから得られる超免疫
血清の製造およびグラム陰性菌疾患の動物を治療する方
法を提供する。さらに、この発明は突然変異体と担体の
組合せを提供するものである。
本発明は数個の異なる概念を含むものである。すなわ
ち、(1)、菌突然変異体およびタンパク/脂質結合担
体からなるワクチンであって、脂質/タンパク親和性が
大きく、抗体の持続的解放を可能とする均質懸濁液を形
成するもの、およびこれに解毒された内毒素である免疫
モジュレータを添加したもの;(2)広範な予防機能を
有するバクテリア突然変異体、特に、腸内菌族からのO
−炭水化物側鎖を含まない内毒素を産生する細菌突然変
異体;(3)B−リンパ球増殖に対する特異性を有する
上記免疫モジュレータであって、抗原親和性および結合
性が大きく、中和およびオプソニン作用抗体を初期にお
いて多量に発生させるもの、およびそのような免疫モジ
ュレータの製造方法;(4)グラム陰性菌疾患を治療す
る超免疫血清およびその製造法である。
免疫方法として、このワクチンは筋肉内、又は皮下
に、菌1×107および免疫モジュレータ100μg以上の濃
度で投与される。グラム陰性バクテリアによる病気を有
する動物の治療に対しては種痘された供与体から血清が
つくられ、保護に十分な量の抗体が投与される。
この複合ワクチンの利点は予防的性格を有することで
あって、従来の病気発生後に開始される治療と異なる。
他の利点は内毒素疾患からの急速かつ高度の保護作用が
発現し、従来のワクチンに伴なう危険、たとえば(a)
致命的なアナフィラキシー;(b)生のバクテリアが非
病原性から病原性に戻ることによる致命的感染;(c)
バクテリア疾患の種の相対的変化により保護誘発能が減
退すること;のおそれはない。
複合ワクチンの解毒内毒素成分はB−リンパ球特異性
を有する有効免疫モジュレータとして抗体幹細胞をより
急速に増殖させるだけでなく、活性化状態を早急に生じ
させる。そのため、従来のバクテリアワクチンの場合に
較べ、ワクチン接種後の寄生体内における抗体の保護レ
ベルに達する時間がより早くなる。
裸コア抗原(2−ケト−3−デオキシオクトン酸−脂
肪A)を示す突然変異体からなり、従来のバクテリアワ
クチンの如きO−炭水化物側鎖(K抗原)を含まない複
合ワクチンの細菌ワクチン成分はO−炭水化物特異性免
疫グロブリンE(IgE,Reagin)の発生を阻止し、したが
ってワクチン接種のIgE媒介アナフィラキシーの誘発を
阻止させる。O−炭水化物側鎖(K−抗原血清型)とは
対照的に裸コア抗原は多くのグラム陰性バクテリアに共
通するものであるから、広範な交叉的保護の抗体を誘発
するとともに、O−炭水化物側鎖(K−抗原、血清型)
における疫学的移動又は変動による保護効果の損失を排
除する。
この複合ワクチンおよびこの複合ワクチンにより誘発
された超免疫血清の開発の以前においては、治療は内毒
素疾患の発生後に初めて主として化学療法に頼るもので
あった。この超免疫血清の利点は明らかに病気になった
非ワクチン接種動物において、病気の進行を軽減させ、
たとえば馬等の不具又は死亡を阻止させ得ることであ
る。
菌血症又は毒血症又は種々のグラム陰性バクテリアに
よる病気に対する複合ワクチン又は複合ワクチン誘発超
免疫血清を介しての広範な保護は応用免疫学における新
しい分子概念を用いる動物産業にとって経済的進展とな
る。この複合ワクチンにより保護の対象となる病気とし
ては内毒素媒介導管内凝結に関連するものを含む。たと
えば腸炎菌、ネジミチフス菌、チフス菌、サルモネラミ
ネソタ菌、ウシ流産菌、大腸菌によるものである。
以下、本発明の個々の成分について述べる。
突然変異体 この突然変異体はATCC No.53000としてAmerican Type
Culture Collectionに寄託されている。
遺伝的に変性された突然変異体種R−17の製造に用い
られる親分離物はUniversity of Missouri College of
Veterinay Medicineでウマの活性下痢感染したものから
分離した。この原分離物はマッコンキースアガー(MacC
onkeys agar)上に分離され、これは37℃、24時間の培
養の結果、ラクトース陰性で滑らかな粘液様の光沢性集
落3.5〜4mm(直径)を示した。これをAPI輪郭認識シス
テムに関連してAPIシステム(API Laboratory製品、200
Express st.,Plainview,ニューヨーク11803)を用いた
生物学的分析および通常の実験による特徴検査をおこな
った結果、原分離物が腸炎菌(Salmonella enteritidi
s;Serotype B−typhimurium)であることが判明した。
この微生物は文献、Manual of Clinical Microbiology,
2nd Ed.ワシントン,American Society for Microliolog
y,1974,腸内菌)に記載されている。
この発明の微生物の具体例はイオン化放射線により得
られる腸炎菌(B−typhimurium血清型)の親分離物の
抹消突然変異種である。このイオン化放射線は高エネル
ギー浸透により遊離ラジカルを生じさせ、細胞質分子を
不安定にさせデオキシリポ核酸中に一本鎖切断を生じさ
せ、これにより抹消突然変異体を高い割合で生じさせ
る。生存突然変異体は完全なリポ多糖の合成に対する様
々な程度の不能性の表現型発現を示す。このような突然
変異体は直径が比較的小さく、平坦なラフ集落(R)で
あり、親バクテリアによりつくられる大きく、凹み又は
凸状のスムーズ集落(S)と対照的なことから容易に認
識することができる。
X−線変異生成は活性親バクテリアで接種した標準流
動プレート上でおこなわれた。すなわち、Machelett OE
G 60 X−線管であってベリリウム窓を有するものを用
い、50kVピークおよび25mAで操作し、250rad/秒の投射
速度で5秒の増度を以って最大35秒、上記プレートに照
射をおこなった。この照射されたプレートを4℃で2〜
4時間保持し、ついで暗所で37℃で培養し、光回復を排
除するようにした。この培養24時間後に、プレートを集
落形態の変化について検査した。直径2mmと同一又は小
さい集落でラフ形態(R)を示すものを選び個体プレー
ト媒体上で少なくとも10回、継代接種し、さらに実験用
マウスの腹腔内接種により少なくとも3回継代接種して
安定なラフ(R)表現型発現を確実なものとした。この
突然変異種R−17を胃内接種を介して標準マウス効力評
価法により親分離物との比較において、その弱毒性を評
価した。この突然変異種R−17からの精製リポ多糖と親
分離物を電気泳動により2%ナトリウムドデシルサルフ
ェート10%ポリアクリルアミドゲル中で化学分析した
(European Journal of Biochemistry 107:137−143,ネ
ズミチフス菌におけるリポ多糖の異質成分,ナトリウム
ドデシルサルフェートポリアクリルアミドゲル電気泳動
による分析)。さらに、色素形limulus lysate評価(Jo
urnal of Clinical Microbiology 12(5):644−650,L
imulu Lysate使用による血液中の内毒素菌の定量分析、
1980,Webster,C.J.)により生物学的に分析した。その
結果、血清凝集(Serology of Salmonella,Vol.15,pp.1
〜141,1984,Lindberg,A.A.& L.Le Minor;Methods in M
icrobiology,T.Bergar,Academic Press,ニューヨーク,1
984)が認められ、O−炭水化物抗原は認められなかっ
た。したがって、この突然変異種R−17は化学型I又は
II、裸コア突然変異体からなる新規なものであることが
判明した。
リポ多糖をアセトン乾燥バクテリア又は5容量倍の蒸
留水に懸濁させた湿潤バクテリアから0.25Nトリクロロ
酢酸水溶液を用いて抽出した。このリポ多糖(LPS)
(上澄液)を遠心分離(5000×g,30分,40℃)して残留
するバクテリア(ぺレット)から分離した。この上澄液
を10NのNaOHを用いpH6.8に調整し、冷無水エチルアルコ
ール2容量倍を添加し、この上澄液からLPSを析出させ
た。この析出したLPSを遠心分離(10,000×g,1時間,4
℃)により集め冷無水エタノールで洗滌し、親液化し、
使用時まで4℃にて貯蔵した。
(免疫モジュレータの製造) トリクロロ酢酸抽出リポ多糖(LPS)をピリジン/90%
ギ酸(2:1容量比)100容量倍液に溶解させ、徐々に加温
して沸点まで上昇させ、そこで約15分間又は透明化する
まで保持した。ついで解毒を等量の蒸留水をこのLPS−
ピリジン−ギ酸溶液に添加し、60分間還流させることに
よりおこなった。この解毒LPSを冷無水エタノール4容
量倍の添加により一晩かけて析出させ、ついで、遠心分
離(10,000×g,1時間、4℃)をおこない、冷無水エタ
ノールで3回洗滌し、さらにこの親液化解毒LPS免疫モ
ジュレータを4℃で貯蔵し、免疫相乗作用を生じさせる
ために使用し得るように0.1%トリエチルアミン水溶液
中で再構成させた。
精製リポ多糖は試験管内でリンパ球胚子発生、すなわ
ち組織細胞を生じさせることが知られている。ヒトおよ
び他の動物リンパ球はインターリューキン(IL−1,IL−
2)を生じさせ、これが免疫応答を媒介させ、これによ
りエイコサテトラエン酸代謝産物(すなわち、プロスタ
ノイド又はプロスタグランジン)を介して抗体を生せ
る。また、精製リポ多糖はIL−1およびプロスタシリン
合成を生体内で増強することが知られている。しかし、
精製リポ多糖又は自然の(グラム陰性バクテリア自体に
関連する)リポ多糖は完全なO−炭水化物側鎖抗原を保
持し、これは生体(哺乳動物)内に導入された場合、毒
性を示し、都合の悪い熱性応答、凝血異常、又は感作さ
れた寄主中におけるアナフィラキシー様反応による伝染
性導管内凝固を生じさせる。この精製リポ多糖はμμg
あるいはng程度の濃度でも哺乳動物の組織又は細胞(試
験管内培養)に有害である。
この発明は(1)哺乳類および組織細胞培養に対し無
害な免疫モジュレータの製造法;(2)哺乳類を粒状又
は可溶性抗原に対し免疫するための免疫モジュレータを
用いる方法であって、急速かつ大きい抗体応答を促進さ
せ、抗原因子(エピトープ)の広いスペクトルの認識を
増強させ、広範な免疫特異性を生じさせる方法;(3)
抗体合成形質細胞腫とB−リンパ球との間の交雑度を細
胞培養中で15〜30%から85%に高める方法であって、免
疫モジュレータの存在下で粒状又は可溶性抗原を用い供
与哺乳類の第一次免疫をおこなう方法;を含む。
免疫モジュレータは抗原と同時に投与した場合、C57B
L/6Jマウスの第一次免疫応答を高める。この増進効果は
緑膿菌の如き粒状抗原のみならず、キーホールドアオガ
イヘモシアニンの如き可溶性抗原を用いた場合でも生ず
る。抗原と免疫モジュレータを同時に注射した動物は抗
原のみを与えた動物に較べて注射後7,14、および35日後
の抗体力価が大きいことが認められた。免疫モジュレー
タは免疫応答の初期において抗体力価を増進させるだけ
でなく、血清抗体レベルを高い状態に持続させることが
でき、このことは極めて重要な点である。免疫モジュレ
ータによる特異的抗体応答の増進は注射経路によって実
質的に影響されることはない。なぜならばフロイントの
不完全アジュバントで抗原および免疫モジュレータを静
脈内、腹腔内又は皮下に注射した場合のいずれでもこの
増進がみられるからである。
これらの結果を表Aに示す。これらの実験において、
各グループに5匹の動物を用いた。これらの実験動物は
抗原と免疫モジュレータ(75μg/−投与)を投与され、
参照動物は同一量の抗原と滅菌食塩が投与された。血清
抗体力価は間接的ELISA評価法により測定した。
免疫モジュレータは細胞培養成長に対する影響から毒
性がないことが証明されている。SP2/Oマウス骨髄腫細
胞を培養液1ml当り、100,1,0.1ngの濃度の免疫モジュレ
ータで培養したところ、細胞密度が相応する参照培養試
料とし同等もしくは若干大きくなっていることが判明し
た。骨髄腫細胞を10%胎児のウシ血清、2%L−グルタ
ミン、1%ピルベン酸ナトリウムおよび抗体を添加した
RPMI 1640媒体中で培養した。免疫モジュレータはこの
媒体中に適当な濃度で滅菌水溶液として添加した。細胞
密度は免疫モジュレータおよび滅菌蒸留水の等量を添加
したのち、24,48,72および96時間後に判定した。
ワクチン ワクチンは菌突然変異体(細菌ワクチン)、免疫モジ
ュレータ(内毒素)およびタンパクおよび脂肪結合担体
(アジュバント)からなっている。このワクチンは筋肉
又は皮下に、1×107菌(好ましくは1×107菌)又はそ
れ以上、100μg以上(好ましくは100〜4000μg)の解
毒内毒素の濃度(脂質−タンパク親和性吸収担体中)で
投与した。
この細菌ワクチンは腸炎菌のO−炭水化物側鎖を含ま
ない内毒素を産生する細菌突然変異体の滅殺懸濁液から
なるものである。このバクテリアは腸炎菌(Salmonella
enteritidis)突然変異体の二次培養で富化された滅菌
肉汁を接種し、37℃で好気的に最大限に培養してつくら
れた。このバクテリアをマーシオレートの如き殺菌剤で
滅殺したのち、その非生活性をチェックした。ついで非
発熱性滅菌生理食塩水で4回洗滌したのち、他のワクチ
ン成分との混合のための所望の貯蔵濃度に再構成させ
た。
解毒内毒素はグラム陰性バクテリア内毒素をピリジン
−ギ酸(2:1)溶液に添加してつくられた。この内毒素
−ピリジン−ギ酸混合物は滅菌還流凝縮装置中で十分に
混合し、温度を沸点まで上昇させ、最良の内毒素メチル
化物を得るべく還流させた。ついで、このメチル化毒素
内毒素をアルコールの添加により還流混合水から析出さ
せ、遠心分離により集め、アルコール中に再懸濁するこ
とにより洗滌し、再遠心分離し、最後に非発熱性蒸留水
に解かし、ワクチンの他の成分と混合するために所望の
貯蔵濃度に調整した。
細菌ワクチンのタンパク質分および解毒内毒素の脂質
分を吸収するのに十分な高親和性を有する親脂質、タン
パク担体からなるアジュバンドが用いられる。このアジ
ュバントは好ましくは脂肪酸系のもの、オイル系のも
の、又は明ばん系のもの(たとえばAl2O3)のものが用
いられる。このジアルミニウムトリオキシドの担体特性
は均一な懸濁状態を保持し、細胞ワクチン および解毒内毒素の持続的解放を保持し、著るしい抗体
の生産を確実にする。このジアルミニウムトリオキシド
をタンパク−脂質高親和アジュバントとして用いる場
合、1.5容量%が最適である。
この複合ワクチンで通常のウマを免疫したときは、炭
水化物で飽食させた場合(自然界で生ずる飽食に似せた
もの)でも、又、細菌内毒素を静脈注射した場合(すな
わち、自然界で起る場合に似せて人工的に発病させる)
でも、血流中に十分な保護をなし得る抗体が生じた。同
様にウシに対して免疫を施した場合も体温の上昇は見ら
れず、白血球の数、型の異常な増加が見られた。この複
合ワクチンの利点は、(a)細胞壁中に通常存在し、好
ましくないアナフィラキシー様反応を生じさせる成分を
含まない突然変異バクテリアであること;(b)バクテ
リア又は解毒化内毒素を持続的に解放させ、多量の中和
抗体を生じさせるアジュバント又は担体であること;
(c)完全な内毒素およびバクテリアに対し望ましい中
和抗体を早急かつ多量に生じさせる解毒化内毒素である
こと;を含む。この複合ワクチンは多くのグラム陰性菌
疾患に対し、広範な保護を与える品質を有する。なぜな
らば抗原の基本的構造はほとんどのグラム陰性菌に対し
共通するからである。しかし、この複合ワクチンは望ま
しくないアナフィラキシーを生じさせる従来のワクチン
成分を含まない。
炭水化物の過度の負担は腸(大腸)中の酸の濃度を増
加させ、これが腸壁を害し、同時に腸内のグラム陰性バ
クテリアの数を減少させる。これは血流中への移行増大
(敗血症)および酸による滅殺による。このバクテリア
の滅殺は細胞壁からの内毒素の解放をもたらし、これは
酸破壊腸壁を通過して血流に移行することになる。血流
中の内毒素は毛細血管中の血液凝固を生じさせる。ウマ
および他の蹄動物の場合、これらの血液凝固は最終的に
蹄組織を死滅させて不具又は死亡の原因となる。
この複合ワクチンはウマにおいて、飽食による腸炎又
はストレスにかかったウマの血流中に入り込んだ内毒素
又はグラム陰性バクテリアを中和することにより腸炎又
は疝痛の影響を防止し得る利点を有する。ウシの場合で
も血流に浸入した内毒素又はグラム陰性バクテリアを中
和することにより、内毒素系疾患を防止ないし減少させ
ることができる。食肉ウシにおける突然死症候群(腸の
グラム陰性菌からの内毒素により生ずるもの)はそのよ
うな病気の古くからの例であり、畜産業において重大な
意味を有する。
ワクチン成分の作用および安全性 細胞ワクチンとともに免疫調整内毒素の添加が種痘動
物の免疫応答の早期、敏感性を誘発することが見出され
た。すなわち、バクテリア+変性毒素又は細胞ワクチン
のみを筋肉投与により成熟したウマ又はポニーの群に接
種した。この実験開始の一週間前にこれらの動物から採
血し、その免疫フロフィールを調べたところ、全て正常
であった(すなわち、椎弓炎の徴候は見られなかっ
た)。免疫後24時間ののち、血清サンプルを集め、抗原
特異固相ラジオイムノアッセイ(同位元素標識免疫定量
法)を用いて抗体力価を調べた。第1図に示すデータは
細胞ワクチン−変性毒素で接種した動物は3日後に早く
も抗体力価が認められ、バクテリアのみを受けた動物の
場合の7日後とは対照的であった。3〜14日の間の第1
図の免疫応答曲線によれば細胞ワクチン+変性毒素を与
えた群では細胞ワクチンのみを与えた群と比較して勾配
が急峻である。これは前者の場合、抗体の生産速度がよ
り大きいことを示している。したがって、細胞ワクチン
+内毒素投与の群は早急な保護が得られるものと思われ
る。さらに細胞ワクチンのみを受けた動物の場合と比較
して前者のものは循環流中の中和又はオプソニン化抗体
の高濃度による全般的保護の向上が見られた。
エンドトキソイド(すなわち解毒内毒素、又は変性毒
素)をマウス、ウマ、ポニー、ウシに投与し、細胞ワク
チンとともに、免疫調整剤として安全に投与し得る最大
量について調べた。CF−1マウスについて、自然の内毒
素を0.3〜0.6mg静脈注射した場合、LD50は通常72〜96時
間内に達せられる。
オスのCF−1マウス(L5−20g)の尾部血管に、0.1ml
の生理食塩水、0.1mlの生理食塩水に内毒素を300μg溶
かしたもの、0.1mlの生理食塩水にエンドトキソイドを
それぞれ600μg,6000μg,12,000μg溶かしたものを接
種した。これらのマウスについて、24時間間隔で悪影響
および死亡率について観察した。死亡は内毒素投与群
(正の制御)において、48時間以内に認められ、最大死
亡率(56%)は72時間後に認められた(表1)。これに
対し、変性毒素の2倍(600μg)を投与した群では死
亡は見られず、20倍(6000μg)投与した群では死亡率
がわずか17%であり、40倍(12,000μg)投与した群で
はLD53となった。このことから、変性毒素は天然の内毒
素よりも毒性が少なくとも40分の1以下であると判定し
た。
成熟したウマおよびポニーをエンドトキソイド5mg以
下で筋肉内に接種した。これら動物を発熱、末梢環流、
心脈、血圧、嗜眠、下痢について4日間、1日2回の割
合で観察した。2.5mgの投与を受けた動物は一匹も何ん
らの悪い影響を示さなかった。5mgの投与を受けた動物
は体温が103〜105゜Fに不規則的に上昇した。又、心脈
が若干上り、末梢環流の若干の損失が見られた。これら
の症状は8〜12時間以内に減退した。しかし、下痢、血
液疾患その他の不可逆的症状を示した動物は見当らなか
った。これらの結果から2.5mg以下(2500μg以下)又
はワクチン中に免疫調整剤として導入され得るとした変
性毒素100μgの25倍をウマおよびポニーに安全に使用
し得ることが確認された。
ウシについては変性毒素を1000μg以下筋肉内に接種
し、2日間隔で16日間、発熱、白血球減少又は白血球
症、単核細胞異常(鑑別血球計算)、赤血球異常、嗜
眠、下痢について観察した。しかし、何んらの不都合な
作用は見られなかった。このことから変性毒素1000μg
まで免疫調整剤としてワクチンに安全に添加し得ると判
定した。
ワクチンの安全性 以下の規準に関してワクチンの安全性を評価した。
(1)通常の接種法での好適量に関連させて、マウス、
ウマ、ウシに大量投与(5倍以下)した場合;(2)短
時間間隔で多数回の投与をウマ、ウシに施した場合;
(3)接種経路(筋肉内、皮下、腹腔内);(4)将来
の品質制御の手段として実験マウス中;(5)多標準を
評価し得る実験用ウマおよびポニー中;(6)野外研究
で、多数のウマ、ポニーおよびウシ、分布広汎な遺伝子
プールにおいて、限られた因子についての評価。
成熟したメスおよびオスのマウス(20−25gm)の群に
ついてワクチン又はワクチン成分1ml分量を接種した。
これらマウスを死亡率、毛並み、脊髄彎曲および 複合
(末梢筋冷却を示すもの)、脱水、嗜眠、下痢、膿瘍に
ついて96時間観察した。
表2のデータによればワクチン1mlの投与(皮下又は
筋肉内)は実験マウスに対し全く危険はない。しかし、
接種の腹腔投与の場合は脂質−タンパク親和性担体の体
重に対する割合が高く(1:20)、したがってタンパク質
の脱水のため30%の死亡率を示した。この腹腔内投与の
悪い影響は問題とならないと判定された。なぜならばワ
クチンの目標種は担体に対する体重比が異常に大きいか
らである。なお、接種の経路は腹腔内よりも筋肉内又は
皮下がより好ましい。
健康な成熟ウマに筋肉を介してワクチンを5倍(5×
1010バクテリア、50μg変性毒素)6日間隔で2回続け
て接種した。これら動物を無食欲症、嗜眠、下痢、脱水
および注射部位での膿瘍、はれ、柔軟化について観察し
た。その結果、悪い影響は注射部位における若干のは
れ、柔軟化が見られただけで、48−72時間以内に消え
た。
500〜650ポンドのウシで筋肉を介して18日間隔で4.5
倍(4.5×1010バクテリア、437μg変性毒素)を2回連
続して接種した。又、1頭のウシについては11.25倍
(1.125×1010バクテリアおよび1mgの変性毒素)のワク
チンを1回のみ接種した。全ての動物について、1日2
回、無食欲症、嗜眠、下痢、脱水、注射部位における柔
軟化、はれ、膿瘍について観察したが、悪い反応は全く
見られなかった。
この結果からウマ、ウシに対し適当として定められた
投与量、方法においては危険性は全くないことが確認さ
れた。
健康な成熟ウマに対し、筋肉を介してワクチンを2.5
倍(2.5×1010バクテリア、200μgの変性毒素)を3日
置きに9日間投与し、ついで7日間休ませたのち、3投
与・3日間隔の接種をさらに5回施した。したがって、
64日間に18回の接種をおこなった。連続的投与は首部の
尻部とを交互に変えておこなった。
これらの動物について、無食欲症、嗜眠、および下
痢、脱水および注射部の柔軟化、はれ、膿瘍について観
察したが、悪い反応は局部的軟化、はれ、膿瘍が10回の
接種ののちに一頭の動物に見られたにすぎなかった。こ
の膿瘍は排液したところ急速に解け、接種処置を続行す
ることができた。他の悪影響は全く見られなかった。
190〜650ポンドの子ウシに対しワクチンを4倍投与
(4×1010バクテリア、変性毒素400μg)を皮下に施
した。17日後、これらの子ウシの一部に筋肉を介してワ
クチンの1倍投与を施した。これら全ての動物につい
て、無食欲症、嗜眠、下痢、脱水について120日間毎日
観察した。又、体重、体温、血液疾患について、最初の
15日間は3日間隔、その後の120日間は30日間隔で観察
した。その結果、5頭は固い局部的小結節が最初の4倍
皮下接種ののちに見られたが、8−12日以内に分解吸収
された。このような小結節の発生は筋肉内1倍投与を再
び施した場合には見られなかった。
一群のウマ、ポニーにワクチン(1×1010バクテリ
ア、変性毒素100μg/体重1kg当り)を筋肉内を介して14
日間隔で2回投与した。ついで無食欲症、嗜眠、下痢、
脱水および注射部位における軟化、はれ、膿瘍について
毎日観察した。その結果、数頭の動物について、注射部
位における若干の軟化が見られたにすぎなかった。
550〜650ポンドの肉食ウシにワクチン(1×1010バク
テリア、100μgの変性毒素/体重1kg当り)を接種し
た。一部のウシに対しては筋肉内、他のウシに対しては
皮下に接種した。これらウシについて、無食欲症、嗜
眠、下痢、脱水、注射部位の軟化、はれ、膿瘍を50日間
毎日観察した。その結果、注射部位を含め、悪影響は全
く見られなかった。また小結節の発生も皮下投与のウシ
について全く認められなかった。
これらの結果から、適当量および適当投与方法でワク
チンをウマ、ウシ、ポニー等に施した場合はこれら動物
に対する危険性は筋肉内又は皮下投与の場合でも全くな
いことが確認できた。
ワクチンの効能 健康な成熟ウマおよびポニーに筋肉内投与を介して1
倍量のワクチン(1×1010バクテリアおよび100μgの
変性毒素)を2週間間隔で2回施した。これら動物から
約一週間間隔で採血し、抗体力価をラジオイミュノアッ
セイ法により測定した。その結果第1次免疫後20〜30日
経過時に大部分が免疫応答の曲線がピークとなり、ま
た、第2次又は既往免疫ののち10〜20日経過時に免疫応
答がピークとなった。予防効能は炭水化物飽食(Per
OS)又は接種動物に対する致死量以下の変性毒素投与
(静脈内)により第2次免疫後の種々の時点で判定し
た。非ワクチン投与ウマ又はポニーの70〜80%はObel度
3−4、急性椎弓炎が、トウモロコシ−おがくず粉がゆ
を胃管を介して17.6g/体重1kgの投与で炭水化物を飽食
させたのち40〜50時間後に発生していた。非ワクチン投
与ウマ又はポニーの100%は内毒素を10μg(体重1kg当
り)静脈投与したのち2−3分以内に頻呼吸、呼吸困
難、運動失調を発生し、45分以内に液様の形のない便が
出た。
表3はワクチン投与動物の約90%は炭水化物飽食後の
Obel度3−4急性椎弓炎を起さなかったのに対し、ワク
チン非投与参照動物(12〜14才以上の100頭の動物)で
はそれがわずか15〜25%であったことから予防効果は65
〜75%であったと認められた。同様の比較を致死量以下
の内毒素をマウスに与えた場合について、おこなった結
果、予防効果は60%以上であった。これらの実験からワ
クチンを1倍量、2回投与したウマ又はポニー(成熟し
たもの)は炭水化物誘導椎弓炎については90%の予防効
果、内毒素誘導疾患については60%以上の予防効果があ
ることが判明した。
年令、性別が混在したウシについて皮下にワクチンを
投与し、15日間に亘り3日間隔で、さらにその後120日
間は30日間隔で採血し血清を得た。これらの抗体力価は
ラジオイムノアッセイ法により判定したところ、接種か
ら20日以内に全ての動物は抗体力価が2〜4倍となっ
た。ワクチン投与後120日の時点で動物の70%は可成り
の力価が存在した。一部の動物についてはワクチン投与
後30日間炭水化物の食事を与えた。しかし、17週間経過
後も無食欲症、下痢、跛行、急死症候群の徴候は全く見
られなかった。
550〜680ポンドの食肉ウシに1−(1×)投与量のワ
クチンを施し、下痢、跛行、突然死について毎日観察し
たが11週間経過後も全く異常は見られなかった。
血 清 明らかに内毒素による疾患を持ったワクチン非投与動
物は、複合ワクチン接種後でも、抗体を予防に十分なレ
ベルまで増強させる余裕を、それ自身の免疫システムで
とることができないとの理論に基づいて、超免疫血清の
開発および治療上の使用がなされている。すなわち、他
の動物により発展させた予め貯ぞうされた抗体(超血
清)で受動免疫化することにより短期間の保護手段が得
られ、これによりその動物自身の免疫システムが十分に
予防的となるまで内毒素疾患の改善に役立つものであ
る。ワクチン非投与ウマの急性椎弓炎因子が偶発的に穀
物容器内に入り込み、これがのちに腸炎の原因となるこ
とはウマの飼育場における古くからの例である。
超免疫血清は凝固血清又はそれらの一部(γ−グロブ
リン、イムノグロブリン又はイムノグロブリンIgGT)か
らなり、分類学上の腸内菌族のバクテリアの内毒素中の
コア成分(2−ケト−3−デオキシオクトン酸−脂質
A)に対し特異性を示す抗体を含でいる。この抗体は複
合ワクチンにより動物を超免疫化することにより誘発さ
れる。
超血清は健康な成熟ウマに複合ワクチン2.5mlを3日
間隔で6回連続的に、さらに7日間隔で2.5mlを2回連
続的に筋肉内を介して注射することによって得られる。
血清サンプルはワクチン投与前にこのウマから採取さ
れ、その後、3日間隔で血清学上の分析がなされる。抗
原特異イムノグロブリン(gG,GT,A,M)の濃度は125I−
プロテインAを用いたラジオイムノアッセイにより判定
される。各動物の免疫応答が高平部に達したとき、全血
を12採血する。超免疫血清は凝固(約24時間後)のの
ち遠心分離により分取し、ついで加熱無活性化(56℃,3
0分)し、さらにγ−グロブリン又はイムノグロブリン
ののちの精製又は使用まで4℃にて貯ぞうされる。
γ−グロブリンは50%飽和アンモニウムスルフェート
(SAS)を用いて超免疫血清から析出させてつくる。こ
の析出物を0.01Mのりん酸塩緩衝液(PB,NaH2PO4−NaHPO
4,pH8)中に再懸濁させ、同じ緩衝液に対し、完全に透
析させてSASを除去した。
超免疫血清50mlから得られたγ−グロブリンをPBで平
衡させたジエチルアミノエタノール(DEAE)セルロース
(pH=8)のコラム(5×50cm)に吸収させた。このコ
ラムは最初に平衡緩衝液(PB,pH=8)で処理し、IgGを
溶出させ、ついでこのPBに対し、NaClグラジエント(0.
03M)を添加し、IgG(T)を解離させる。この溶出液を
冷凍分留補集器を用いて5mlづつに集め、ベックマンDB
−GT分光光度計を用いて溶出ピークを連続的にモニター
し、二重波長360nmおよび380nmを得る。タンパク質濃度
はWarberg−Christian定数を用い判定し、Lowry法によ
り確認する。IgG(T)分を貯め、親液化し、受動免疫
化のための使用に供するため−40℃で貯ぞうした。炭水
化物で飽食させて、又はバクテリア内毒素の腹腔内注射
により実験的に腸炎を生じさせたウマに、複合ワクチン
で接種した他のウマから得た超免疫血清を投与したとこ
ろ急速な改善が得られた。同じようにしてワクチン接種
されたウマから得た超免疫血清で免疫することによりマ
ウスもバクテリア内毒素の静脈注射による死亡を回避す
ることができる。
健康な成熟マウス(20gm,CF−1)に腹腔を介してウ
マ超免疫全血清の100%、10%、0.1%溶液1mlを4日間
連続して接種した。これらの動物について、呼吸困難、
硬直、鼻および尾環流、眼のはれ、外被組織、死亡につ
いて4日間、12時間間隔で観察した。その結果、IP血清
注射による悪影響は全く見られなかった。
健康な成熟ポニーに超免疫血清700mlに乳酸加リンゲ
ン液1000mlを添加したものを静脈点滴により90分間投与
した。この動物を体温、心脈、末梢環流および不安又は
ストレスに関して6.5分間、10〜15分間隔でモニターし
たところ、不安、ストレスの徴候は全くなく、体温、心
脈が問題にならない程度の微上昇(100.4゜F→101.3゜
F;50→56ビート/分)が上記点滴開始の60〜90分後に見
られた。
900ポンドのウマで敗血病性ショックによる合併症を
有するものに、乳酸加リンゲン液に超免疫血清を溶かし
たもの1200mlを10時間に亘り腹腔投与により接種した。
この動物は毒性による徴候を示さず、著るしい改善を示
した。
筋肉内接種の安全性を確かめるため、健康な成熟ポニ
ーに超免疫血清を筋肉を介して0,10,20,および40ml投与
した。この接種後1,2,4,8,12および24時間後の時点につ
いて、(1)放尿;(2)下痢;(3)硬直;(4)末
梢環流;(5)体温;(6)呼吸;(7)心脈;(8)
白血球症(又は減少症);(9)赤血球症(又は減少
症)をモニターした。その結果、悪影響は全く見られ
ず、一頭の40mlの投与を受けたポニーの首に分散した小
結節が見られたが、これは4時間以内に消えた。
保護抗体を含むγ−グロブリンを超免疫血清から抽出
し、タンパク質1ミリグラム単位で保護能を評価した。
前免疫および超免疫血清であって、ワクチンで超免疫し
たウマから採取したものを、内毒素で静脈投与する前に
2日間連続で種々の濃度のγ−グロブリンをCF−1マウ
スに接種して比較した。第2,3図に示すデータは受動免
疫マウスモデルを用い、2頭の別々のウマ(#23,#2
4)からの前免疫および超免疫グロブリンを比較したも
のである。超免疫グロブリンは超免疫化後、2度(#23
A,#23B)、ウマ#23からつくられたものである。#23
前免疫又は超免疫(#23Aおよび#23B)グロブリン50μ
g以上を以って受動的に免疫されたマウスの内毒素投与
96時間後の生存率の比較によれば、超免疫グロブリンを
受けたマウスは生存率が少なくとも20(#23Bの場合)
ないし50%(#23Aの場合)上昇していることが示唆さ
れている(第2図)。さらに#24前免疫を#24超免疫と
比較した場合、その程度が若干落るがほぼ同等の効能が
あることが明らかであろう(第3図参照)。この結果か
ら超免疫血清は致命的内毒素からマウスを保護し得る抗
体を含むことが確認された。
超免疫γ−グロブリンの効能をウマおよびポニーを用
い、これに抗体タンパクを5,15又は20mg(体重1kg当
り)を静脈内接種したのち、内毒素又は炭水化物飽食に
より抗原投与しておこなった。すべての動物に#23Aお
よび#23Bの超免疫γ−グロブリン混合物が与えられ
た。この2種類の製剤の組合せは公知の抗体タンパクの
適当量を確認するために必要とした。予防効果は致死量
以下の内毒素投与又は炭水化物飽食動物における直後の
生活性の顕著な遅延又は回復、Obel度2疾患又はそれ以
下の発生として規定した。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明のワクチンの効能を比較例
と比較して示す線図である。

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動物をグラム陰性菌疾患に対して免疫する
    ための、広いスペクトルを有するワクチンであって、 a)細菌ワクチンとしての、分類学上腸内細菌科に属す
    る菌に由来する、O−炭水化物側鎖を含まない内毒素を
    産生する細菌突然変異体の死菌懸濁液、 b)活性化機能状態において、Bリンパ球について抗体
    始原細胞の急速な増殖およびそれらの早期の発現を引き
    起こし、それにより、宿主の循環系において、無傷の内
    毒素および細菌に対する保護的な中和抗体の産生を高め
    る、特異的な傾向を有する解毒リポ多糖内毒素免疫モジ
    ュレータ、並びに、 c)高い親油性および高いタンパク質親和性を有し、均
    一な成分の懸濁および長期にわたる抗原の放出を確実に
    する、タンパク質および脂質結合担体、 を含有するワクチン。
  2. 【請求項2】前記細菌突然変異体が、腸炎菌の、O−炭
    水化物側鎖を含まない内毒素を産生する細菌突然変異体
    の死菌懸濁液を包含する特許請求の範囲第1項記載のワ
    クチン。
  3. 【請求項3】前記細菌突然変異体がATCC番号53000であ
    る特許請求範囲第1項記載のワクチン。
  4. 【請求項4】前記死菌懸濁液が少なくとも1X107個の細
    菌を含む特許請求の範囲第1項記載のワクチン。
  5. 【請求項5】前記死菌懸濁液が少なくとも1X1010個の細
    菌を含む特許請求の範囲第1項記載のワクチン。
  6. 【請求項6】前記免疫モジュレータが少なくとも100μ
    g含まれる特許請求の範囲第1項記載のワクチン。
  7. 【請求項7】前記タンパク質および脂質結合担体が、脂
    肪酸、油ベースのアジュバントおよびアルミニウムベー
    スのアジュバントからなる群より選ばれる特許請求の範
    囲第1項記載のワクチン。
  8. 【請求項8】前記タンパク質および脂質結合単体が、タ
    ンパク質および脂質アジュバンとであるジアルミニウム
    トリオキシドをさらに1.5容量%含有する特許請求の範
    囲第1項記載のワクチン。
  9. 【請求項9】前記タンパク質および脂質結合単体が、前
    記細菌突然変異体中に存在するタンパク質1.5mg当り、
    少なくとも1mg含まれる特許請求の範囲第1項記載のワ
    クチン。
  10. 【請求項10】グラム陰性菌疾患に対して免疫するため
    のワクチンの製造方法であって、 (a)細菌ワクチンとして糖を欠いた、分類学上腸内細
    菌科に属する菌に由来する、O−炭水化物側鎖を含まな
    い内毒素を産生する細菌突然変異体の死菌懸濁液と解脱
    リボ多糖免疫モジュレータとをあわせる工程、および
    (b)細菌突然変異体と免疫モジュレータとの組み合わ
    せをタンパク質および脂質結合担体中に懸濁する工程を
    具備する方法。
  11. 【請求項11】前記細菌突然変異体が、(a)無菌の富
    化ブロスに、腸炎菌のような分類学上腸内細菌科に属す
    る菌から選ばれた継代培養細菌突然変異体を接種し、
    (b)該ブロスを、最大の細菌塊を得るために37℃でイ
    ンキュベーションし、(c)該細菌をメチルオレートの
    ような殺菌剤で死滅させ、(d)該細菌を、このましく
    は無菌の、非発熱性生理食塩水で洗浄し、および(e)
    該細菌を予め選択された濃度に再構築することを包含す
    る方法で調製される特許請求の範囲第10項記載の方法。
  12. 【請求項12】前記免疫モジュレータが、(a)グラム
    陰性菌内毒素を濃度2:1のピリジン−ギ酸溶液に混合
    し、(b)該混合物を全還流蒸留によりメチル化し、
    (c)該メチル化内毒素混合物をアルコールで沈殿さ
    せ、(d)アルコールとメチル化内毒素混合物を遠心
    し、および(e)沈殿物を蒸留水と混合させ予め選択さ
    れた内毒素濃度とすることを包含する方法で調製される
    特許請求の範囲第10項記載の方法。
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