JP2005519959A - Hivに対する強化された免疫応答を誘導する方法 - Google Patents
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Abstract
特定の初回免疫・追加免疫レジメを利用する、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に対する免疫応答を誘導する効果的な方法が開示される。その特定の初回免疫・追加免疫レジメでは、一般的なHIV抗原をコードする外来性の遺伝物質を含む、相互に取替え可能な異なる血清型の組み換えアデノウイルスベクターを用いる異種の初回免疫・追加免疫プロトコールが採用される。開示された計画に基づいて、脊椎動物の生きている組織内に、好ましくは哺乳動物(たとえば、ヒト、または市販されているかまたは家畜として獣医学的に重要な非ヒトの哺乳動物)の宿主にワクチンを投与することによって、HIV−1抗原(たとえばGag)が発現され、HIV−1を特異的に認識する細胞性免疫応答が誘導される。開示された初回免疫/追加免疫レジメによって、今まで感染していない個体に対する予防上の利点および/または感染した個体内でのウイルス量のレベルを減少させることによる治療効果が提供され、その結果、HIV−1感染の無症候期が延長されると考える。
Description
(関連出願についての相互参照)
本出願は、それぞれ2002年3月13日に出願された米国仮出願第60/363,870号についての優先権を主張するものであり、これらは参照して本明細書に組み込まれる。
(連邦政府から資金を受けている研究開発に関する陳述)
適用されない
(マイクロフィッシュ・アペンディクスへの言及)
適用されない
本出願は、それぞれ2002年3月13日に出願された米国仮出願第60/363,870号についての優先権を主張するものであり、これらは参照して本明細書に組み込まれる。
(連邦政府から資金を受けている研究開発に関する陳述)
適用されない
(マイクロフィッシュ・アペンディクスへの言及)
適用されない
本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)に対する免疫応答を誘導するための強化された方法に関する。異種の初回−追加(prime−boost)投与の際に、一般的なHIV抗原をコードする外来遺伝物質を含む組み換えアデノウイルス媒体が採用される。より具体的には、異種の初回−追加免疫スキームにおいて、相互に取替え使用可能な異なる血清型の組み換えアデノウイルス媒体が採用される。出願人らは、HIV抗原をコードする外来遺伝物質を含む組み換えアデノウイルス媒体を投与し、次いでHIV抗原を含む異なる血清型の組み換えアデノウイルスを投与すると、初回投与からの免疫応答が著しく増幅されることを見出した。さらに、この増幅は、同じ組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主の初回投与および追加投与の両者について、それぞれ独立して利用した時に見られるものよりも、いずれも著しい。さらに、この増幅された免疫応答は、特に細胞性免疫応答において明白であるが、HIVを特異的に認識することができる。本発明において用いられるウイルスは、選択したアデノウイルスがそのウイルス配列内に導入された外来遺伝物質を効果的に発現させる能力を有するならば、複製能を欠くあらゆるアデノウイルスであり得る。本明細書に開示された発見に基づけば、開示された初回投与/追加投与レジメは、今まで感染していない個体に対する予防上の利点および/または感染した個体内でのウイルス量のレベルを減少させることによる治療効果を提供し、その結果、HIV−1感染の無症候期が延長されると確信する。
ヒト免疫不全ウイルス−1(HIV−1)は、ヒト後天性免疫不全症候群(AIDS)および関連する疾患の病原因子である。HIV−1はレトロウイルス科のRNAウイルスであり、すべてのレトロウイルスの5’LTR−gag−pol−env−LTR3’の構成を示す。プロウイルスとして知られているHIV−1の組み込まれた型の長さは約9.8Kbである。ウイルスのゲノムのそれぞれの末端には、末端反復配列(LTR)として知られているフランキング配列が含まれている。HIVの遺伝子は少なくとも九種のタンパク質をコード化しており、この遺伝子は三種のクラスに分類される。すなわち主な構造タンパク質(Gag、PolおよびEnv)、調節タンパク質(TatおよびRev)、ならびにアクセサリータンパク質(Vpu、Vpr、VifおよびNef)である。
HIV−1が感染した個体についての効果的な治療レジメを利用できるようにはなった。しかしながら、これらの薬物は、世界の多くの地域の疾患に顕著な影響を与えることはなく、ヒト集団での感染の広がりを食い止めるという最小限の効果しか与えない。他の多くの感染症においてそうであるように、効果的なワクチンの開発および導入のみにより、HIV−1感染の広がりに対して疫学的に顕著な効果を与えよう。ワクチンの開発が成功していないことに関与する数多くの因子が存在する。たとえば、慢性感染者において、HIV−1に対する体液性免疫応答および細胞性免疫応答が存在し、かつウイルス感染細胞が破壊されているにも関わらず、一定量のウイルスを生産するということが現在明らかになっている。その他の感染症の場合のように、疾患の成り行きは、免疫応答の速度論および規模、病原体の複製の速度ならびに免疫応答に対する影響の受けやすさの間のバランスの結果である。定着した感染によって進展する免疫応答よりも、急性の感染による既存免疫の方がより効果的である。第二の因子は、ウイルスの遺伝的変異性の著しさである。HIV−1の感染力を中和することができる抗HIV−1抗体は細胞培養液中に存在するが、これらの抗体は、一般に、それらの活性において、単離ウイルスに特異的である。従来の方法を用いてHIV−1の血清学上の分類を明らかにすることは不可能であることが分かった。むしろ、このウイルスは血清学上の「連続体」を定義するものであるようであり、従って個々の中和抗体の応答は、せいぜい、わずかなウイルスの変異株に対してのみ効果がある。後者の見解からすれば、抗HIV−1細胞性免疫応答を惹起させるであろう免疫原および関連する送達技術を特定することは有益であろう。CTL応答を生じさせるためには、抗原細胞内で合成されるかまたは細胞内に導入され、次いでプロテアソーム複合体によって小ペプチドに加工され、最終的に主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIタンパク質の会合のために、小胞体/ゴルジ複合体分泌経路内に移されなければならないことが知られている。CD8+Tリンパ球は、T細胞受容体(TCR)およびCD8細胞表面タンパク質とを介してクラスI MHCと会合している抗原を認識する。未処置のCD8+T細胞の活性化エフェクター細胞または記憶細胞への活性化は、一般に、上述のように、抗原のTCRとの会合ならびに共刺激タンパク質の会合の両者を必要とする。CTL応答の最適な誘導には、通常、CD4+Tリンパ球からのサイトカインの形式の「援助」が必要であり、このTリンパ球は、TCRおよびCD4の関与を介してMHCクラスII分子と会合している抗原を認識する。
アデノウイルスベクターは、HIVを含む種々の外来抗原を送達し発現させるための、生きているウイルスベクターとして開発され、処置された個体内でのCTL応答を効果的に惹起することが証明されている。アデノウイルスはエンベロープを持たないウイルスであり、約36kbの直鎖状二本鎖のゲノムを含む。このベクターは高いウイルス価を達成し、幅広い細胞親和性を有し、および非分裂細胞に感染することもできる。アデノウイルスベクターは遺伝子導入のための極めて有効な媒体であり、臨床での遺伝子治療の研究に高い頻度で用いられている。さらに、アデノウイルスは、多数の有望なウイルス免疫化プロトコールの基礎を形成している。
(1995年2月15日に公開された)欧州特許出願第0 638 316号および(1994年3月9日に公開された)第0 586 076号(両者ともアメリカン・ホーム・プロダクツ社(American Home Products Corporation)に譲渡された)には、envまたはgagを含むHIV遺伝子を保持し、複製するアデノウイルスベクターが記載されている。チンパンジーおよびイヌにより、これらのベクターに基づいた種々の治療レジメが用いられた。これらレジメのうちのいくつかは、アデノウイルスまたはタンパク質の追加免疫に加えてミョウバン処理が含まれていた。
たとえばE1領域において欠失を宿し、複製能を欠くアデノウイルスベクターは、複製するそれらの対応物に代替するさらに安全なベクターである。最近のアデノウイルスベクターは、公知のパッケージングリピートがベクター内に組み込まれている(たとえば、とりわけ、塩基対459から3328のE1配列が欠失したアデノウイルスベクターが開示されているEP 0 707 071号、および、とりわけ、塩基対459から3510が欠失したアデノウイルスベクターが開示されている米国特許第6,033,908号を参照すること)。アデノウイルスのパッケージングの効率は、組み込まれた個々のA(パッケージング)リピートの数に依存すると教示されている(たとえば、グレーブルおよびヒアリング(Graeble and Hearing)、1990 J.Virol.64 (5):2047−2056;グレーブルおよびヒアリング、1992 J.Virol.66(2):723−731を参照すること)。
血清型5および6のアデノウイルスは開示されており、公に利用可能である(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(「ATCC」)のそれぞれの寄託受理番号VR−5およびVR−6を参照すること)。さらに、血清型5の野生型アデノウイルスの配列も公に知られていて、この分野において記述されている(クロボチェックら、1992 J.Virology 186: 280−5を参照すること)。血清型6のアデノウイルスの完全配列(図11A−1から11A−14に示されてる)は、2001年10月11日に出願された同時係る米国仮出願第60/328,655号に最初に開示された。血清型5と同様に、血清型6のアデノウイルスも既に文献に記載されている(ローウェ(Rowe)ら、1953 Proc.Soc.EXP.Biol.Med.84: 570;ローウェら、1955 Am.J.Hyg.61: 197−218;およびヒールフォルツアー(Hierholzer)ら、1991 Arch.Virol.121: 179−97を参照すること)。Ad5およびAd6以外の血清型のアデノウイルスも公に知られていて、文献に記載されている。
現在までのウイルスワクチンベクターを用いた投与プロトコールは、種々の初回−追加接種スキームを採用している。二種の一般的スキームが頻繁に用いられている:(1)同じウイルス媒体を用いて、哺乳動物宿主の初回処置および追加処置の両者を成し遂げる、および(2)ウイルス媒体に限定されない異なる媒体を利用してプライム処置およびブースト処置を実施する。後者の例は、例えば、DNAを初回としウイルスを追加とするスキーム、互いに異なるウイルスを用いるあるウイルスを初回とし、他のウイルスを追加とするスキームである。
HIV感染に対する強力な細胞性免疫応答を生じさせ得る、予防薬および/または治療薬に基づくHIVワクチンレジメを開発することは、AIDSに対する戦いにおいて極めて重要であろう。本発明は、相互に取替え可能な、異なる血清型の組み換えアデノウイルスベクター(この組み換えアデノウイルスベクターには一般的なHIV抗原をコードする外来遺伝物質が含まれている)の投与に基づく異種の初回−追加HIV免疫化レジメを開示することによって、これらの必要性に取り組み、満足させる。本発明の一つの側面は、血清型5、6、および35のアデノウイルスに由来する組み換えアデノウイルスベクターを採用した、異種免疫化スキームに関する。この内容に合致するワクチンプロトコールは、出願人が知る限り、HIVについては示されていない。このワクチンの初回−追加レジメは、宿主、たとえばヒトに投与し得る。
本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)に対する免疫応答を生じさせるための強化された方法に関する。この方法は、HIV抗原をコードする異種遺伝物質を含む、相互に取替え可能な異なる血清型の組み換えアデノウイルス媒体による異種の初回−追加投与に基づくものであり、いずれかのベクターにより、単一の初回−追加免疫スキームにて独立して得られる免疫応答よりも、HIVに対するより明白な免疫応答をもたらす。ここに開示された方法に基づいて、先ず、哺乳動物の宿主に、HIV抗原をコードする遺伝子を含む第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含む初回投与を行い、ある期間の後、HIV抗原をコードする遺伝子を保持する第二の異なる血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加投与を行う。投与を区分する予め定めた短い時間があってよく、この時間は必然的に免疫学的休止時間となる。特定の態様において、この休止は少なくとも4ヶ月の期間である。複数回の初回処置が、通常は1から4回が採用されるが、さらに多くてもよい。初回処置と追加処置との間の期間の長さは、通常、約四ヶ月から一年の間で変わり得るが、その他の期間を用いてもよい。出願人らは、アデノウイルスで初回免疫された応答は、相互に取替え可能な異なる血清型のアデノウイルスを用いて追加免疫することによって、HIV抗原に対し著しく増幅された免疫応答となり得ることを見出した。このように、本発明は、相互に取替え可能な血清型アデノウイルスHIVワクチンを、開示された方法に基づいて投与することに関するものである。
従って、本発明は、(a)E1の少なくとも一部が除去されE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する工程、およびその後に(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、第二のおよび異なる血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫を、前記哺乳動物の宿主に接種する工程、を含む、哺乳動物宿主においてHIV−1抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法に関する。
本発明の免疫化レジメにおいて用いられる組み換えアデノウイルスベクターは、ウイルスの大規模な生産および精製を経ても遺伝的に安定である、複製能を欠くあらゆるアデノウイルスベクターを含み得る。換言すれば、本発明の方法に用いるのに適した組み換えアデノウイルスベクターは、細胞培養で複数の継代を重ねても遺伝的に安定であり、この安定性を大規模な生産および精製処理の間にも維持する、複製能を欠く、精製されたあらゆる組み換えウイルスであり得る。このような組み換えウイルスベクターおよび収集されたウイルスワクチンは、効果的な一価または多価のHIVワクチンに求められている大規模な用量の充填およびそれに続く世界的な流通手続に適するものである。本発明は、血清型5、6および35を含む(これらの例には限定されない)複製能を欠く組み換えアデノウイルスベクターの使用に基づいた免疫化レジメの説明の、このような基本的要求を満足するものであ。
本発明の免疫化レジメで用いることが好ましいアデノウイルスベクターは、E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失したものである。PER.C6(登録商標)細胞などのE1を補うセルライン中で、本明細書に従うところのベクターを容易に増殖させることができる。
初回免疫の媒体または追加免疫の媒体のいずれに使用されるものであっても、本出願において用いられる組み換えアデノウイルスベクターは、HIV抗原をコードする遺伝子を含む必要がある。特定の態様において、HIV抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子は、哺乳動物宿主(ヒトなど)内で発現するように最適化されたコドンを含む。本発明の方法において用いられる組み換えアデノウイルスベクターは、(a)HIV抗原をコードする核酸(HIVタンパク質など)、または生物活性および/または免疫学的関連性を有するその部分、(b)a)の核酸が機能するように結合した異種(外来)プロモーターまたは改変された固有のプロモーター;ならびに(c)転写終結配列を含む遺伝子発現カセットも含み得る。異種プロモーターは、プロモーターが用いられるウイルスに固有のものでないか、またはそのウイルスに由来する、ありとあらゆる(改変されたまたは非改変の)プロモーターであり得る。
本発明において用いられるHIV抗原は、種々のHIVタンパク質、免疫学関連性を有する改変体、および免疫原性を有するその部分を含み得る。従って、本発明には、コドンが最適化された種々の形態のHIV−1 gag(コドンが最適化された全長(「FL」)Gagのp55型およびtPA−Gag融合タンパク質が含まれるが、これらに限定されるない)、HIV−1 pol、HIV−1 nef、HIV env、上記構築物の融合体、および上記の免疫学的関連性を有する選択された改変体が包含される。HIV−1 Gag、Pol、Envおよび/またはNefの融合タンパク質の具体例としては、ウイルス抗原のコーディング領域のNH2−末端部分における、リーダーペプチドまたはシグナルペプチドとの融合体が挙げられるが、これらに限定されない。このようなリーダーペプチドとしてはtPAリーダーペプチドが挙げられるが、これに限定されない。
本開示に基づく組み換えウイルスベクターは、本発明の一つの側面を形成する。本発明のその他の側面は、当該アデノウイルスベクターを含む宿主細胞;当該ベクターを含むワクチン組成物;ならびに(a)アデノウイルスベクターを、アデノウイルスのE1タンパク質を発現する宿主細胞内に導入する工程、および(b)生じたアデノウイルスベクターを回収する工程を含むベクターを作製する方法である。
本発明は初回−追加免疫レジメにも関し、組み換えアデノウイルスベクターは上記HIV抗原の種々の組み合わせを含む。このようなHIV免疫化レジメは、特にヒトMHCや循環するウイルスの遺伝的多様性の状況下で、宿主への投与後に、強化された細胞性免疫応答を提供する。例として、これに限定されないが二価ワクチン(たとえば、gagとnef、gagとpol、またはpolとnefの成分)組成物または三価ワクチン(たとえばgag、polとnefの成分)組成物を提供する、ウイルスベクターを基礎とする、多価ワクチン組成物が含まれる、このような多価ワクチンを単回投与用に調合してもよく、または個別に調合された成分のそれぞれを複数回接種するように作製してもよい。この目的のための、本発明の方法において用いられる好ましいワクチン組成物は、複数の、異なるクラスのHIV抗原を含むアデノウイルスベクターである。それぞれのクラスのHIV抗原は配列操作の対象となり、その結果、可能性のあるワクチンの多数の組み合わせが提供できる。このような組み合わせは本発明の範囲内である。このように組み合わされた様式を利用することによって、単一様式のレジメによる接種の場合と比較して、はるかに強力な細胞性免疫応答を惹起する可能性が高まる。
本明細書に開示された「組み合わされた様式」の概念は、複数のオープンリーディングフレームを含む組み換えウイルスベクターの作製に適したシャトルプラスミド内に、複数のHIV−1ウイルス抗原を連結させることができ得る、他に採り得る投与形式にも及ぶ。たとえば、三価のベクターにはgag−pol−nef融合体を含み得る、あるいは、「2+1」二価ワクチンが含まれてもよい。この二価ワクチンは、たとえば、同じバックボーン内にgag−pol融合体(たとえば、コドンが最適化されたp55 gagおよび不活性化され最適化されたpol)を含み、それぞれのオープンリーディングフレームは、異なるプロモーターおよび転写終結配列に機能するように連結されている。あるいは、配列内リボソーム進入配列(IRES)に機能するように連結されたオープンリーディングフレームに、二つのオープンリーディングフレームが単一のプロモーターに機能するように連結されてもよい。
開示された異種手段を介する組み換えアデノウイルスベクターの投与によって、改良された細胞性免疫応答、単一様式のレジメによって生じた応答よりも明白な応答、が提供される。改良されたワクチンの効果は、今まで感染していない個体に対する感染速度を低下させ(すなわち予防上の応用)、および/または感染した個体内でのウイルス量のレベルを減少させ(すなわち治療上の応用)、それによって、HIV−1感染の無症候期を延長すべきことである。このような方法でのワクチンの投与、細胞内送達および発現は、宿主のCTL応答およびTh応答を惹起する。ワクチン接種を受けた個々の個体または(本明細書で述べられるような)哺乳動物宿主は、市販されているかまたは家畜として獣医学的に重要な非ヒト哺乳動物だけでなく、霊長類(ヒトおよび非ヒトの両方)であり得る。
この観点から、本発明は、アデノウイルスHIVワクチンの投与についての方法論に関し、それによって、効果的な免疫学的予防を提供し、HIV−1にさらされた後のこのウイルス感染の成立を妨げ、または、長期間の有利な結果を伴うウイルス量の極小化を成立させるためにHIV−1の急性感染症を緩和する。このような治療レジメには、一価もしくは多価の組成物、および/または種々に組み合わされた様式の応用が含まれてもよい。従って、本発明は、ここに開示されたHIVワクチンの投与スキームを利用する方法を提供する。この投与スキームは、本明細書で開示された種々のパラメータの範囲内で実施され、ならびに哺乳動物の組織内に導入されるとHIV抗原を細胞内で発現し、発現されたHIV抗原に対する効果的な免疫応答を誘導するような、この分野において知られている任意のさらなるパラメータの範囲内でも実施される。
このために、本発明は、ワクチン接種を受けた個体、好ましくはヒトにおいて細胞性免疫応答を生じさせる方法に、一つには関し、この個体には、記述されている方法により組み換えアデノウイルスのHIVワクチンが与えられる。
明細書および請求の範囲を通して用いられるように、次の定義および略語が用いられる。
「HAART」は、高度活性抗レトロウイルス療法を表す。
「HAART」は、高度活性抗レトロウイルス療法を表す。
「第一世代」のベクターは複製能を欠くという特徴がある。これらは通常、E1遺伝子領域が除かれて不活性化されており、および除去されたか不活性化されたE3遺伝子領域を有している。
「AEX」は、陰イオン交換クロマトグラフィーを表す。
「QPA」は、Quick PCRに基づく能力検定を表す。
「bp」は、塩基対を表す。
「s」または「str」は、トランスジーンがE1と平行であるか、または「直線」方向であることを意味する。
「PBMC」は、末梢血単球を表す。
「FL」は、全長を表す。
「FLgag」は、図2に示されるような、最適化された全長gag遺伝子を表す。
「Ad5−Flgag」は、血清型5のアデノウイルスであって、CMVプロモーターの制御下にある最適化された全長gag遺伝子を含む発現カセットを保持する、複製能を欠くウイルスを表す。
「プロモーター」は、RNAポリメラーゼが結合する、DNA鎖上の認識部位を意味する。このプロモーターは、RNAポリメラーゼと開始複合体を形成し、転写活性を開始し、進める。この複合体は、エンハンサーなどにより配列を活性化させるか、またはサイレンサーなどにより配列を抑制することによって、修飾し得る。
「リーダー」は、構造遺伝子と共に転写される、構造遺伝子の5’末端におけるDNA配列を意味する。これは通常、N−末端ペプチドの延長部を有するタンパク質となり、ときにプロ配列と呼ばれる。
「イントロン」は、遺伝子の中間に存在するDNAの区画であって、遺伝子産物におけるアミノ酸をコードしていないものを意味する。イントロンの前駆RNAは切除されるため、mRNAに転写されたり、またはタンパク質に翻訳されることはない。
ウイルスタンパク質との関連で用いる場合の「免疫学的に関連する」または「生物学的に活性な」は、そのタンパク質が、投与されると、ウイルスの増殖および/または蔓延を遅延させたり、および/または個体内に存在するウイルス量を減少させるのに十分な、測定できる免疫応答を、個体内で惹起させることができることを意味する。同じ用語がヌクレオチド配列に関連して用いられる場合には、この配列が、上記が可能なタンパク質をコードできることを意味する。
「カセット」は、転写制御配列および翻訳制御配列と一緒に、共に発現されるべき核酸配列を表す。カセットを変更することによって、ベクターは、異なる配列を発現することができる。
「bGHpA」は、ウシ成長ホルモンの転写終結/ポリアデニル化配列を表す。
「tPAgag」は、組織プラスミノゲンアクチベーターのリーダー配列と、最適化されたHIVのgag遺伝子との融合体を表す。
「IA」または「inact」が用いられている場合、これらは、遺伝子の不活性化型(たとえばIApol)を表す。
「MCS」は「マルチクローニング部位」を表す。
「Ad5」は、血清型5のアデノウイルスを表す。
「Ad6」は、血清型6のアデノウイルスを表す。
全般に、アデノウイルス構築物、遺伝子構築物は、その中に含まれる遺伝子を引用して名付けられる。たとえば以下のようにする。
「Ad5 HIV−1 gag」は、元のHIV−1 gagアデノウイルスベクターのことも指すが、hCMVイントロンAプロモーター、ヒトにコドンが最適化された全長型のHIV−1 gag遺伝子、およびウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルからなるトランスジーンカセットを含むベクターでもある。
「MRK Ad5 HIV−1 gag」は、「MRKaD5gag」または「Ad5gag2」とも呼ばれ、E1が除去された、アデノウイルスの塩基対1から450と塩基対3511から3523を含むアデノウイルスベクターである。このベクターは、イントロンAを含まないCMVプロモーターの制御下にある、E1に平行に、ヒトにコドンが最適化されたHIV−1 gag遺伝子を有する。この構築物はまたウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルも含んでいる。
「pV1JnsHIVgag」は、「HIVFLgagPR9901」とも呼ばれ、CMV最初期(IE)プロモーターおよびイントロンA、コドンが最適化された全長HIV gag遺伝子、ウシ成長ホルモンに由来するポリアデニル化・転写終結配列、ならびに最小限のpUCバックボーンを含むプラスミドである。
「pV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpA」は、CMVのイントロンA部分が除去され、および全長HIV gag遺伝子を含むpV1JnsHIVgagに由来するプラスミドである。このプラスミドは、「pV1JnsHIVgag−bGHpA」、「pV1Jns−hCMV−FL−gag−bGHpA」および「pV1JnsCMV(イントロンなし)+FLgag+bGHpA」とも呼ばれる。
「pV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−SPA」は、SPA終止配列がbGHpAの配列に取って代わった以外はpV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAと同じ構成のプラスミドである。このプラスミドは、「pV1Jns−HIVgag−SPA」およびpV1Jns−hCMV−FLgag−SPA」とも呼ばれる。
「pdelE1sp1A」は、発現カセットを持たない(すなわちプロモーターまたはポリAがない)汎用シャトルベクターであり、血清型5の野生型アデノウイルス(Ad5)のbp1からbp341とbp3524からbp5798の配列を含む。このベタクーは、341bpで終わり3524bpで始まるAd5配列の間にマルチクローニング部位を有する。このプラスミドは、元のAd5シャトルベクターについてもいう。
「MRKpdelE1sp1A」または「MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)」または「MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)Cla1」は、発現カセットを持たない(すなわちプロモーターまたはポリAがない)汎用シャトルベクターであり、血清型5の野生型アデノウイルス(Ad5)のbp1からbp450とbp3511からbp5798の配列を含む。このベクターは、450bpで終わり3511bpで始まるAd5配列の間にマルチクローニング部位を有する。このシャトルベクターは、CMVプロモーターおよびbGHpA断片を、両者ともに、直線(「str.」すなわちE1と平行)方向にまたは反対(opp.すなわちE1と逆平行)方向に挿入するために用い得る。
「MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVmin+BGHpA(str.)」は、さらに別のシャトルベクターであり、このベクターは、CMVプロモーター(イントロンAなし)およびbGHpA断片を含む改変されたベクターである。hCMVプロモーター(イントロンAなし)およびウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルを含む発現単位が、選択された遺伝子の唯一のBglII部位への挿入が、MRKpAd5(E1/E3+)Cla1プレプラスミド内に挿入されたとき、このトランスジーンの転写方向を確かなものとしAd5 E1と平行になるように、シャトルベクター内に挿入されている。
「MRKpdelE1−CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpA」は、塩基対1から450および塩基対3511から5798のAd5配列を含むシャトルであり、イントロンAを含まないヒトCMV、ヒトにコドンが最適化された全長HIV gag遺伝子およびウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルを含む発現カセットを有する。このプラスミドは、「MRKpdelE1シャトル+hCMV−FL−gag−BGHpA」とも呼ばれる。
「MRKpAdHVE3+CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpA」は、E1領域(451から3510)を包含するヌクレオチド以外のAd5配列のすべて、イントロンAを含まないヒトCMVプロモーター、ヒトにコドンが最適化された全長HIV gag遺伝子、およびウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルを含むアデノウイルスベクターである。このベクターは、「MRKpAdHVE3+hCMV−FL−gag−BGHpA」、「MRKpAd5HIV−1gag」、「MRKpAd5gag」、「pMRKAd5gag」または「pAd5gag2」とも呼ばれる。
(発明の詳細な説明)
ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)に対する免疫応答を生じさせるための強化された方法が説明される。開示された方法は、着目HIV抗原をコードする外来遺伝物質を投与する際、相互に取替え可能な異なる血清型の、組み換えアデノウイルス遺伝子送達媒体の組み合わせを採用する。本発明の方法に基によれば、第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを用いて、初回処置投与量のHIV抗原を先ず供給する。この投与量によって、効果的に免疫応答をプライムできるので、循環する免疫系においてその後に抗原が同定されると、この免疫応答は、宿主内の抗原を直ちに認識して応答することができる。次いで、初回処置投与量の後に、この抗原をコードする外来遺伝物質を含有する、第二の異なる血清型のアデノウイルスの追加処置投与を行う。本発明の一つの側面において、血清型5または6の組み換えアデノウイルスベクターを含む初回処置投与量を先ず哺乳動物宿主に投与し、次いで異なる血清型(すなわち、初回処置投与で用いたもの以外の血清型(たとえばAd35が挙げられるがこれに限定されない)の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加処置投与量を投与する。この極めて具体的な態様では、(1)Ad5で初回処置された応答を、HIV抗原を含む組み換えAd6媒体で追加処置すること;(2)Ad6で初回処置された応答を、HIV抗原を含む組み換えAd5媒体で追加処置すること;(3)Ad5/Ad6で初回処置された応答を、組み換え体のAd35に基づく媒体で追加処置すること;および(4)Ad35で初回処置された応答を、組み換え体のAd5/Ad6に基づく媒体で追加処置すること、が包含される。HIV抗原に関し、本発明の方法に基づく投与は、接種された哺乳動物宿主内で見られる免疫応答を著しく高める、相加効果ではなく明らかに相乗効果もたらす。この効果は、接種後に生じる細胞性免疫応答において特に明白である。従って、開示された免疫化レジメによって、今まで感染していない個体に対する予防上の利点、およびウイルスが既に感染した個体におけるウイルス量のレベルを減少させることによる治療効果が提供され、それゆえにHIV−1感染の無症候期が延長する。
ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)に対する免疫応答を生じさせるための強化された方法が説明される。開示された方法は、着目HIV抗原をコードする外来遺伝物質を投与する際、相互に取替え可能な異なる血清型の、組み換えアデノウイルス遺伝子送達媒体の組み合わせを採用する。本発明の方法に基によれば、第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを用いて、初回処置投与量のHIV抗原を先ず供給する。この投与量によって、効果的に免疫応答をプライムできるので、循環する免疫系においてその後に抗原が同定されると、この免疫応答は、宿主内の抗原を直ちに認識して応答することができる。次いで、初回処置投与量の後に、この抗原をコードする外来遺伝物質を含有する、第二の異なる血清型のアデノウイルスの追加処置投与を行う。本発明の一つの側面において、血清型5または6の組み換えアデノウイルスベクターを含む初回処置投与量を先ず哺乳動物宿主に投与し、次いで異なる血清型(すなわち、初回処置投与で用いたもの以外の血清型(たとえばAd35が挙げられるがこれに限定されない)の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加処置投与量を投与する。この極めて具体的な態様では、(1)Ad5で初回処置された応答を、HIV抗原を含む組み換えAd6媒体で追加処置すること;(2)Ad6で初回処置された応答を、HIV抗原を含む組み換えAd5媒体で追加処置すること;(3)Ad5/Ad6で初回処置された応答を、組み換え体のAd35に基づく媒体で追加処置すること;および(4)Ad35で初回処置された応答を、組み換え体のAd5/Ad6に基づく媒体で追加処置すること、が包含される。HIV抗原に関し、本発明の方法に基づく投与は、接種された哺乳動物宿主内で見られる免疫応答を著しく高める、相加効果ではなく明らかに相乗効果もたらす。この効果は、接種後に生じる細胞性免疫応答において特に明白である。従って、開示された免疫化レジメによって、今まで感染していない個体に対する予防上の利点、およびウイルスが既に感染した個体におけるウイルス量のレベルを減少させることによる治療効果が提供され、それゆえにHIV−1感染の無症候期が延長する。
従って、本発明は、(a)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する段階;およびその後に(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失し、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む異なる第二の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫を、前記哺乳動物宿主に接種する段階、を含む、哺乳動物の宿主においてHIV−1抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法に関する。本発明の好ましい態様では、ベクターのE1活性を欠失(または本質的に欠失)させるE1領域における除去を有するという理由で、複製能を欠くアデノウイルスベクターが採用される。血清型5のアデノウイルスは、哺乳動物の宿主免疫応答の初回処置を十分に行うためにHIVに特異的な抗原をコードする外来遺伝物質を十分に発現させるという目的にとって、極めて効果的なアデノウイルス媒体であることが分かった。血清型6の組み換えアデノウイルスが、血清型5のアデノウイルスで初回処置された応答を極めて効果的に追加処置する能力を有することが、さらに明らかになり、ここに開示された。他に採り得る筋書きにおいて、血清型5の組み換えアデノウイルスを用いて、血清型6のアデノウイルスで初回処置された応答を追加処置することができる。これらの発見は、異なるサブグループのアデノウイルス媒体(たとえばAd5/6−初回(サブグループC)/Ad35−追加(サブグループB))を用いても示された。
野生型アデノウイルスの血清型5の配列は知られていて、この分野において記述されている(参照して本明細書に組み込まれるクロボチェックら、1992 J.Virology 186: 280を参照すること)。従って、本発明の好ましい態様は、初回処置での投与または追加処置での投与において、血清型5の野生型アデノウイルスの配列に基づくアデノウイルス媒体を採用した免疫化スキームである。このウイルスの一つは、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(「ATCC」)で、ATCC受託番号VR−5にて寄託されている。しかしながら、当業者であれば、相互に取替え可能な異なる血清型(たとえば、血清型2、4、6、12、16、17、24、31、33および42)のアデノウイルスを容易に同定することができ、開示された異種の初回・追加免疫化スキームに同様に組み込むことができる。血清型6のアデノウイルス(ATCC受託番号VR−6)の配列は、血清型5のアデノウイルスの配列に対して核酸レベルで極めて高い相同性(約98%)を示し、約36kbの配列内で塩基対の違いは相対的にほとんどない。Ad6のゲノム構成も非常に類似している(図12を参照すること)。Ad5またはAd6のいずれかの血清型を決定するエピトープを保持するAd5/Ad6のキメラ構築物も、本発明において好ましく用いられる。ただし、血清型を決定するエピトープが、それと組み合わせて用いられるアデノウイルス媒体と区別可能である場合に限られる(すなわち、キメラが追加投与量で利用されるとき、決定基は、初回投与量にて用いられる媒体と区別可能である場合、およびその逆の場合に限られる)。初回処置のベクターおよび追加処置のベクターの血清型を区別可能とすることは、開示された方法を全般的に機能させることにとって重要である。
E1領域内の除去に加えてさらに除去を含む組み換えアデノウイルスベクターが、本発明の方法の範囲内で用いることも意図される。たとえば、E1およびE3の両方に欠失が含まれるベクターを、本発明の方法の範囲内で用いることが意図される。このようなベクターは、より多量の外来DNA(すなわち外来遺伝物質)を収容する能力を持つ。
公知の技術(たとえば、参照して本明細書に組み込まれるヒット(Hitt)ら、1997年、「哺乳動物細胞の中に遺伝子を導入するためのヒトアデノウイルスベクター(Human Adenovirus Vectors for Gene Transfer into Mammalian Cells)」、Advances in Pharmacology 40:137−206で概説された技術)を用いて、本発明の方法で用いられるアデノウイルスベクターを構築することができる。多くの場合、着目の特定のアデノウイルスに由来する配列を含むプラスミドまたはシャトルベクターが作製される。このプロセスは、上掲のヒットらに記載されている。
アデノウイルスバックボーン(たとえば、MRKAd5HVE3およびpMRKAd6E1−、Ad6のゲノムプラスミド)、および適切なシャトルベクターを用いた相同組み換えによって、アデノウイルスのプレプラスミド(たとえば、pMRKAd5gagおよびpMRKAd6gag)を作製することができる。得られた直鎖状のプラスミドは、PER.C6(登録商標)細胞またはその他の相補セルラインに入れた後に複製する能力を有し、ウイルスが生産される。次いで、ウイルスの複製が完了した後に、感染細胞および培地を回収する。
公知のセルライン293およびPER.C6(登録商標)を含む種々のE1を相補するセルラインウイルスベクターを増殖させることができる。これらのセルラインの両者は共に、アデノウイルスのE1の遺伝子産物を発現する。PER.C6(登録商標)は、WO97/00326号(1997年1月3日に公開されたもの)および発行された米国特許第6,033,908号に記載されており、これらの両者は参照して本明細書に組み込まれる。このものは、複製能を欠く(FG)アデノウイルスの産生を補うE1遺伝子セグメントが形質導入された初代ヒトレチノブラストセルラインであるが、相同組み換えによる複製能を有するアデノウイルスの出現を防ぐように設計されている。PER.C6(登録商標)のように、459bpから3510bpまでの、AD5E1AおよびE1B遺伝子をコードするトランスジーンを用いて、着目の特定細胞が安定的に形質転換された。293細胞は、グラハム(Graham)ら、1977 J.Gen.Virol 36:59−72に記載されており、これは参照して本明細書に組み込まれる。上述のように、用いられる、相補するセルラインに存在するアデノウイルスの配列には配慮を払う必要がある。組み換えの可能性を最小限にしなければならない場合、配列が、ベクター内に存在する配列と重複しないことが好ましい。
本発明で用いる組み換えアデノウイルスベクターには、任意の抗原、特にHIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む。着目HIV抗原としては、Gag、Pol、およびEnvなどのHIVの主要な構造タンパク質、免疫学的関連性を有する改変体、ならびに免疫原性を有するその部分が挙げられるが、これらに限定されない。従って、本発明は、コドンが最適化された種々の形態のHIV−1 gag(コドンが最適化された全長(「FL」)Gagのp55型およびtPA−Gag融合タンパク質が含まれるが、これらに限定されない)、HIV−1 pol、HIV−1 nef、HIV env、および免疫学的関連性を有する選択された改変体が包含される。
着目タンパク質をコードする外来遺伝物質は発現カセットの形態で存在してもよい。遺伝子発現カセットは、(a)着目タンパク質をコードする核酸、(b)そのタンパク質をコードする核酸が機能するように結合した異種(外来)プロモーターまたは改変された非外来プロモーター、および(c)転写終結配列を含むものが好ましい。
転写プロモーターは、真核生物のRNAポリメラーゼによって認識されるものが好ましい。好ましい態様において、プロモーターは「強力」または「効果的」なプロモーターである。強力なプロモーターの一例は、ヒトサイトメガロウイルス最初期プロモーター(チャップマン(Chapman)ら、1991 Nucl.Acids Res 19: 3979−3986、これは参照して本明細書に組み込まれる)である。ある特定の態様においては、イントロン配列がない。本発明の特定の態様において、イントロンAのようなイントロン配列がないヒトCMVプロモーターが採用される。出願人らは、イントロンA、すなわちヒトサイトメガロウイルスプロモーター(hCMV)の部分が、アデノウイルスベクターの不安定領域を構成していることを見出した。イントロンAがないCMVが、HIV gagの発現をする場合、インビトロで同程度の発現能力を発揮すること、さらに、試験を行ったプラスミドDNAの両方の投与量(20μgおよび200μg)におけるそれらの抗体とT細胞の応答に関して、そのようなCMVが、インビボのBalb/cマウスにおけるイントロンAを含む構築物と同等に機能することが、見出された。当業者であれば、その他の多数の公知のプロモーター、たとえば強力な免疫グロブリンプロモーター、またはその他の真核生物の遺伝子プロモーター、のいずれかを用いてもよいことを認識する。これらプロモーターには、EF1アルファプロモーター、マウスCMVプロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター、SV40初期/後期プロモーターおよびベータアクチンプロモーター等が含まれる。特定の実施態様において、プロモーターは、Tetオペレーター配列などの制御可能な配列も含み得る。たとえば遺伝子産物が望んでいない結果をもたらし、抑制が求められる場合に、このことは、極めて有用であろう。遺伝子発現カセット内に存在する好ましい転写終結配列は、ウシ成長ホルモンの終結/ポリアデニル化シグナル(bGHpA)、および長さが50ヌクレオチドという短い合成ポリAシグナル(SPA)(このポリAシグナルは次のように規定される:AATAAAAGATCTTTATTTTCATTAGATCTGTGTGTTGGTTTTTTGTGTG(配列番号4))である。CMVプロモーター(イントロンA領域は欠失)とBGHターミネーターとの組み合わせは、本発明の特定の側面を形成する。しかし、(その他のプロモーター/ターミネーターの組み合わせも用いることができる。特定の実施態様では、リーダーペプチドまたはシグナルペプチドがトランスジーン内に組み込まれている。好ましいリーダーは、組織特異的プラスミノゲンアクチベータータンパク質、すなわちtPAに由来するものである。
本発明の方法によれば、外来HIV遺伝物質の発現は、ウイルス感染が継続する可能性を小さくする、および/またはHIV感染の下によるウイルス量の臨床的に有意に減少したレベルの確立を導びくHIVに対する細胞性免疫応答を強力かつ広範囲に惹起するはずであり、あるいはその発現をHAARTでの治療と組み合わせることで、既に成立したHIV感染の影響を緩和する(抗ウイルス免疫療法(ARI))はずである。あらゆるHIV抗原(たとえば、gag、pol、nef、gp160、gp41、gp120、tat、revなど)を、本発明の方法で用いられる組み換えウイルスベクターに組み込んでよいが、好ましい実施態様には、コドンが最適化されたp55 gag抗原、polおよびnefが挙げられる。本発明のアデノウイルスベクター媒体では、コドンが最適化されてもよく、またはされていなくてもよい異種の核酸を利用することができる。本発明の特定の実施態様において、コドンが最適化された異種の核酸を含むアデノウイルスベクターで個体を初回免疫し、コドンが最適化されていない核酸を含む相互に取替え可能血清型のアデノウイルスベクターで追加免疫することができる。複数の抗原を投与することには、コドンが最適化された配列およびコドンが最適化されていない配列の種々の異なる組み合わせを活用できる可能性がある。
HIV−1の異なる系統分岐に基づいた配列は、本発明での使用に適したものであり、特に好ましいものは系統分岐Bおよび系統分岐Cである。特に好ましい実施態様は、コンセンサス系統分岐B配列に基づいた配列(特にコドンが最適化された配列)である。ウイルスワクチンの好ましい型は、polまたはnefの改変型をコードするものである。HIVエンベロープ遺伝子およびその改変体を保持するウイルスワクチンの好ましい実施態様のものには、それぞれ1997年8月28日(WO97/31115号)および1997年12月24日に公開されたPCT国際出願PCT/US97/02294号およびPCT/US97/10517号の、HIVコドンが最適化されたenv配列が含まれる(両文献は参照して本明細書に組み込まれる)。
多数のHIV株の数多くの遺伝子配列が、GENBANKにおいて公的に入手可能であり、および最初にフィールドから分離されたHIVは、これらの株が利用できるようにクオリティー・バイオロジカル(Quality Biological)社(ゲーサーズバーグ、メリーランド州)と契約を締結した国立アレルギー感染病研究所(NIAID)から入手することができる。世界保健機構(WHO)、ジュネーブ、スイスから株を入手することもできる。HIV−1の株(CAM−1;マイヤーズ(Myers)ら編、「ヒトレトロウイルスおよびAIDS(Human Retroviruses and AIDS):1995年、IIA3からIIA19、これは参照して本明細書に組み込まれる)に由来するgag遺伝子が好ましい。この遺伝子は、系統分岐B(北米/欧州)配列についてのコンセンサスアミノ酸配列と極めてよく似ている。従って、特定のHIV gag抗原、または免疫学的関連性を有するその部分をコードするヌクレオチド配列を適切に選択することは、当業者の範囲内である。p55 gag抗原に基づく系統分岐Bまたは系統分岐Cは、地球的規模で有用となり得る。開示された方法の範囲内用いられるベクターへの挿入に最適なトランスジーンは、コドンが最適化された型のp55 gagである。
組み換えアデノウイルスベクターによって送達される、着目の単一HIV抗原に加えて、別々の媒体または同じ媒体のいずれかを介して、二以上の抗原を送達することができる。たとえば、本発明に基づく初回処置投与量は、nefおよびpolの両方を、あるいは二以上の他に採り得るHIV−1抗原をコードする遺伝子を含む第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含み得る。次いで、追加処置投与量は、nefおよびpolの両方をコードする遺伝子を含む第二の異なる血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含み得る(またはいずれにせよ、二以上のHIV−1抗原が初回処置投与量において用いられた)。他に採り得る筋書きにおいて、初回処置投与量は、異なるHIV−1抗原をコードする遺伝子をそれぞれ含む別々のアデノウイルス媒体の混合物を含み得る。このような場合、追加処置投与量は、異なるHIV−1抗原をコードする遺伝子をそれぞれ含むベクターの混合物を、追加処置投与量として、初回処置投与量にて送達された抗原と同一のまたは類似の組み合わせの抗原をコードする遺伝物質を含む組み換えウイルスベクターを投与する場合に限り含み得る。上記の技術を組み合わせることによって、これらの二価(たとえば、gagとnef、gagとpol、またはpolとnefの成分など)ワクチンまたは三価(たとえばgag、polとnefの成分など)ワクチンをさらに投与することができる。従って、本発明の好ましい側面は、本発明の方法によって投与することができる種々のワクチン製剤である。ある特定の抗原から区別可能な複数の成分を含む複合様式のレジメを行うことも、本発明の範囲内である。
二以上の抗原から構成される融合体を採用する、開示される免疫化レジメもまた、ここに包含される。たとえば、複数のオープンリーディングフレームを含むプレウイルスプラスミドの作製に適したシャトルプラスミドに、複数のHIV−1ウイルス抗原が連結されてもよい。たとえば、三価のベクターにはgag−pol−nef融合体が含まれてもよく、あるいは、「2+1」二価ワクチンが含まれてもよい。ここで、この二価ワクチンは、たとえば、gag−pol融合体(たとえば、コドンが最適化されたp55 gagおよび不活性化され最適化されたpol)を含み、それぞれのオープンリーディングフレームが異なるプロモーターおよび転写終結配列に機能するように連結されている。あるいは、国際公開番号WO95/24485号(このものは参照して本明細書に組み込まれる)に開示されたように、配列内リボソーム進入配列(IRES)が機能するように連結されたオープンリーディングフレームと共に、同じ構築物において二つのオープンリーディングフレームが単一のプロモーターに機能するように連結されてもよい。IRESに基づく技術が使えない場合、ベクターの安定性を最も高く維持できるように、異なるプロモーターが、それぞれのオープンリーディングフレームを支持するようにすることが好ましい。例示として、そして限定としてでは絶対なく、可能性のあるトランスジーンワクチンは、gagpol融合体およびnef遺伝子が同じベクター内に含まれ、gagpol融合体およびnef遺伝子について異なるプロモーター配列および終止配列が用いられたような、三種トランスジーンベクターを挙げ得る。さらに、可能性のある本発明の「2+1」二価ワクチンは、別個のプロモーター配列および終止配列を有するgagおよびnefを含む構築物と、それに組み合わせて投与される、プロモーター配列および終止配列を有するpol遺伝子を含む構築物であリ得る。上記のgag−pol融合体以外の融合体も、種々の二価ワクチン計画に適しており、そのような融合体は、相互に融合した任意の二種のHIV抗原から構成され得る(たとえば、nef−polおよびgag−nef)。これらの組成物は、接種時に生じる免疫応答を多様化させるために、上記のように、追加のHIV抗原を含むウイルス組成物と一緒に送達されることが好ましい。従って、単独でまた多分第二のウイルスベクターと共に送達される多価ワクチンは、本発明の一部として確かに意図される。開示された組み換えアデノウイルスベクターについての挿入物を決定することに関して、しかしながら、ウイルス媒体の有効なパッケージング制限についての妥当な考慮が払われるべきである、ということに留意することが重要である。たとえば、アデノウイルスは、野生型のAd5の配列の約105%のクローン化容量上限値を示すことが明らかにされている。
発現のために選択される遺伝子に関係なく、配列が、哺乳動物(たとえば、ヒトの、好ましくはアデノウイルス構築物の細胞環境内での発現のために「最適化」されることが好ましい。考えられる四種のヌクレオチド塩基の「トリプレット」コドンは、64種の異形形態で存在し得る。これらの異形が、20種のみの異なるアミノ酸(ならびに転写開始および転写終結)のメッセージを与えることは、いくつかのアミノ酸が二以上のコドンによってコードされることがあることを意味する。実際、いくつかのアミノ酸は六種もの「重複」した、代替可能なコドンを有している。その一方、その他のいくつかのものは唯一つの必須のコドンを有する。理由が完全に理解されているわけではないが、異なるタイプの細胞の内因性DNAにおいて代替可能なコドンがすべて均等に存在しているわけではなく、そしてあるタイプの細胞において特定のコドンに関しての気まぐれな自然の階層性または「好み」が存在するようである。一例として、アミノ酸ロイシンは、CTA、CTC、CTG、CTT、TTAおよびTTG(これらはそれぞれ、mRNAコドンCUA、CUC、CUG、CUU、UUAおよびUUGに対応する)を含む六種のDNAコドンを指定している。微生物のゲノムのコドン頻度の徹底的な分析から、大腸菌の内因性DNAはロイシンを指定するコドンとしてCTGを最も広く含み、一方酵母および粘菌DNAはロイシンを指定するコドンとしてTTAを最も広く含むことが明らかになった。この階層性を考慮すると、大腸菌の宿主によってロイシンに富むポリペプチドを高レベルで発現させることの可能性は、コドンが用いられる頻度にある程度は依存するだろうことが一般的に考えられる。たとえば、TTAコドンに富む遺伝子は、大腸菌においてはほぼ確実に弱くしか発現されない。これに対してCTGに富む遺伝子は、おそらくポリペプチドを多く発現する。同様に、酵母細胞が、ロイシンに富むポリペプチドを発現させるための計画された形質転換の宿主細胞である場合、挿入されたDNAにおいて好ましく用いられるコドンはTTAであろう。
組み換えDNA技術における、コドン優先現象の意味することは明らかであり、この現象は、形質転換が成功した宿主生物において、外来遺伝子を高レベルで発現させることに以前から数多く失敗していることの説明に役立ち得る−−より低い「優先」のコドンが挿入された遺伝子内に繰り返し存在する可能性があり、および発現のための宿主細胞の機構が効果的に機能しない可能性がある。この現象は、計画された宿主細胞の優先コドンが含まれるように設計された合成遺伝子が、組み換えDNA技術を実施するために外来遺伝物質の好ましい形態を提供することを、示唆する。このように、本発明の一つの側面は、ワクチン投与プロトコールであり、ここで、組み換えアデノウイルスベクター(初回免疫ベクターおよび追加免疫ベクター)は、コドンがヒトの細胞環境内での発現に最適化されている遺伝子を特定的に含む。本明細書で述べたように、本発明で用いるのに好ましい遺伝子は、コドンが最適化されたHIV遺伝子であり、特にHIV gag、pol、envまたはnefであるが、上で述べたように、本発明のアデノウイルス媒体は、コドンが最適化されてもよく、されていなくてもよい異種の核酸を利用することができる。本発明の特定の態様において、コドンが最適化された異種の核酸を含むアデノウイルスベクターを用いて個体を初回免疫することができ、およびコドン最適化されていない核酸を含む、相互に取替え可能な血清型のアデノウイルスを用いて追加免疫することができる。複数の抗原の投与は、コドンが最適化された配列およびコドンが最適化されていない配列の種々の異なる組み合わせを利用する可能性を有する。
本発明に基づく、初回処置または追加処置のいずれかの投与量の組み換えウイルスベクターを含むワクチン組成物は、生理的に許容され得る成分、たとえば緩衝液、標準的な生理食塩水またはリン酸緩衝化生理食塩水、ショ糖、その他の塩類およびポリソルベートを含み得る。好ましい一つの製剤は:2.5から10mMのTRIS緩衝液、好ましくは約5mMのTRIS緩衝液;25から100mMのNaCl、好ましくは約75mMのNaCl;2.5から10%のショ糖、好ましくは約5%のショ糖;0.01から2mMのMgCl2;および0.001%から0.01%のポリソルベート80(植物に由来するもの)を含む。pHの範囲は、約7.0から9.0とすべきであり、約8.0が好ましい。当業者は、その他の従来のワクチン用賦形剤を用いてこの製剤を調製してもよいことを認識する。好ましい製剤は、pHが8.0であって、5mMのTRIS、75mMのNaCl、5%のショ糖、1mMのMgCl2、0.005%のポリソルベート80を含む。このもののpHと二価カチオン組成は、Ad5およびAd6が安定する最適条件に近く、およびウイルスがガラスの表面に吸着する可能性を最小化している。このものは筋肉注射時に組織の炎症を生じさせることがない。使用まで凍結することが好ましい。
ワクチンが接種される個体に導入されるワクチン組成物内のウイルス粒子の量は、用いられる転写プロモーターおよび翻訳プロモーターの強さと、発現される遺伝子産物の免疫原性に依存する。一般的に、1×107から1×1012粒子、好ましくは約1×1010から1×1011粒子の免疫学的または予防的に有効な投与量を、筋肉組織に直接投与する。皮下注射、皮内注射、皮膚を介する圧着、およびその他の投与形式、たとえば、腹腔内投与、静脈内投与または吸入による投与、も意図される。本発明のワクチン組成物を非経口的に導入するのと同時にまたはその後に、インターロイキン−12タンパク質の非経口投与(たとえば、静脈内、筋肉内、皮下またはその他の投与手段)を行うことも有利である。
本発明の投与スキームは、HIV抗原(一つまたは複数)をコードする遺伝子を含む第一の血清型のアデノウイルス媒体による免疫応答の初回処置と、所定の長さの時間の経過後の、アデノウイルスで初回処置された応答に対する、HIV抗原(一つまたは複数)をコードする遺伝子を含む第二かつ相互に取替え可能な血清型のアデノウイルスによる追加処置に基づくものである。通常、複数回の初回処置(通常は1から4回)を用いるが、より多く用いてもよい。初回処置と追加処置との間の期間の長さは、通常、約四ヶ月から一年の間で変わることがあるが、その他の期間を用いてもよい。時間間隔を選択して、初回処理の投与量を繰り返してもよい。
大型のヒトおよび動物のデータは、HIV感染の制御(または解消)における細胞性免疫応答、特にCTLの重要性を支持している。ヒトにおいて、初感染の後に極めて高レベルのCTLが生じ、および高いレベルのCTLはウイルス血症の制御と関係がある。繰り返しHIVにさらされたが、非感染のままである個体の小さな群が記載されている。これらの一団のいくつかにおいて、CTLが認められている。HIV感染のSIVモデルにおいて、初感染の後にCTLが同様に生じ、および抗CD8モノクローナル抗体の添加によって、この感染の制御が破棄され、病気が進行に向かうことが示されている。
次の非限定的な実施例は本発明をより良く説明するために提供される。
HIV−1 Gag遺伝子
ヒトにおいて頻繁に用いられるコドンを利用して、HIV−1のCAM−1株からHIV gagについての合成遺伝子を構築した;ケルバー(Korber)ら、1998年、ヒトレトロウイルスおよびAIDS(Human Retroviruses and AIDS)、ロスアラモス国立研究所、ロスアラモス、ニューメキシコ州;ならびにレース,アール(Lathe,R.)、1985 J.Mol.Biol.183:1−12を参照すること。図2は、実施例の、コドンが最適化された全長型p55 gagのヌクレオチド配列を示している。系統分岐B(北米/欧州)配列(ロスアラモスHIVデータベース)についてのコンセンサスアミノ酸配列と極めてよく似ているので、HIV−1のCAM−1株のgag遺伝子を選択した。ワクチン成分としてのこの「コドンが最適化された」HIV gag遺伝子の利点は、マウスにおける免疫学的研究において実証されている。DNAワクチンとして送達した場合、「コドンが最適化された」HIV gag遺伝子の方が、野生型HIV gag遺伝子よりも、細胞性免疫を誘導することが50倍以上強いことが示された。
ヒトにおいて頻繁に用いられるコドンを利用して、HIV−1のCAM−1株からHIV gagについての合成遺伝子を構築した;ケルバー(Korber)ら、1998年、ヒトレトロウイルスおよびAIDS(Human Retroviruses and AIDS)、ロスアラモス国立研究所、ロスアラモス、ニューメキシコ州;ならびにレース,アール(Lathe,R.)、1985 J.Mol.Biol.183:1−12を参照すること。図2は、実施例の、コドンが最適化された全長型p55 gagのヌクレオチド配列を示している。系統分岐B(北米/欧州)配列(ロスアラモスHIVデータベース)についてのコンセンサスアミノ酸配列と極めてよく似ているので、HIV−1のCAM−1株のgag遺伝子を選択した。ワクチン成分としてのこの「コドンが最適化された」HIV gag遺伝子の利点は、マウスにおける免疫学的研究において実証されている。DNAワクチンとして送達した場合、「コドンが最適化された」HIV gag遺伝子の方が、野生型HIV gag遺伝子よりも、細胞性免疫を誘導することが50倍以上強いことが示された。
発現を最適化するために、gag遺伝子の開始ATGの上流にコザック配列(GCCACC)を導入した。V1Jns−HIV gagベクターから、PCRにより、コザック配列を伴うHIV gag断片を増幅させた。pV1JnsHIVgagは、CMV最初期(IE)プロモーターおよびイントロンA、コドンが最適化された全長HIV gag遺伝子、ウシ成長ホルモンに由来するポリアデニル化・転写終結配列、ならびに最小限のpUCバックボーンを含むプラスミドである;プラスミドバックボーンの記述についてのモントゴメリー(Montgomery)ら、1993 DNA Cell Biol.12:777−783を参照すること。
アデノウイルス血清型5ベクター構築物の作製
A.hCMVプロモーターのイントロンA部分の除去
hCMVプロモーターを増幅するための出発材料として、GMPグレードのpV1JnsHIVgagを用いた。hCMVプロモーターの両端に適切に配置したプライマーを用いて増幅を実施した。5’プライマーは、hCMVプロモーターのMsc1部の上流側に設けられ、および(BglII認識配列を含むように設計された)3’プライマーはhCMVプロモーターの3’の位置に設けられた。(高忠実度Taqポリメラーゼを用いて)得られた、(イントロンAを除いた)hCMVプロモーターの全体を包含するPCR産物を、TOPO PCR平滑末端ベクター内にクローン化した。次いで、Msc1とBglIIとの二重消化によって除去した。次いで、この断片を当初のGMPグレードのpV1JnsHIVgagプラスミド内にクローン化して戻し、このプラスミドから、Msc1およびBglII消化の後に、当初のプロモーター、イントロンA、およびgag遺伝子が除去された。この連結反応の結果、当初のpV1JnsHIVgagベクターバックボーン内に、hCMVプロモーター(イントロンAを除いた)+bGHpA発現カセットが構築された。このベクターをpV1JnsCMV(イントロンなし)と称する。
A.hCMVプロモーターのイントロンA部分の除去
hCMVプロモーターを増幅するための出発材料として、GMPグレードのpV1JnsHIVgagを用いた。hCMVプロモーターの両端に適切に配置したプライマーを用いて増幅を実施した。5’プライマーは、hCMVプロモーターのMsc1部の上流側に設けられ、および(BglII認識配列を含むように設計された)3’プライマーはhCMVプロモーターの3’の位置に設けられた。(高忠実度Taqポリメラーゼを用いて)得られた、(イントロンAを除いた)hCMVプロモーターの全体を包含するPCR産物を、TOPO PCR平滑末端ベクター内にクローン化した。次いで、Msc1とBglIIとの二重消化によって除去した。次いで、この断片を当初のGMPグレードのpV1JnsHIVgagプラスミド内にクローン化して戻し、このプラスミドから、Msc1およびBglII消化の後に、当初のプロモーター、イントロンA、およびgag遺伝子が除去された。この連結反応の結果、当初のpV1JnsHIVgagベクターバックボーン内に、hCMVプロモーター(イントロンAを除いた)+bGHpA発現カセットが構築された。このベクターをpV1JnsCMV(イントロンなし)と称する。
BglII消化を利用してpV1JnsHIVgagからFLgag遺伝子を切り出し、この1,526bpの遺伝子をゲルで精製し、そしてpV1JnsCMV(イントロンなし)のBglII部位にクローン化した。Sma1制限酵素を用いてコロニーを選別し、正しい配向性にてFLgag遺伝子を保持するクローンを特定した。pV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAと称するこのプラスミド全体の配列を決定して、配列の完全性を確認した。
B.改変されたシャトルベクター−「MRKpde1E1シャトル」の構築
当初のAd5シャトルベクター(pde1E1sp1A;塩基対1から341および塩基対3524から5798のAd5配列を含むベクターを含み、Ad5のヌクレオチドの341から3524の間のマルチクローニング領域を有するベクター)は、次のような連続したクローン化工程にて行われた、次の三種の改変を含んだ
(1)左側のITR領域を延長して、ベクターバックボーンとアデノウイルスの左側のITR配列との間にある接合部にPac1部位を含むようにした。これによって、細菌の相同組み換え系を用いてさらに簡単に操作することができる。
(2)パッケージング領域を延長して、野生型(WT)アデノウイルスの342bpから450bpまでの配列を含むようにした。
(3)pIXの下流領域を13ヌクレオチド分(すなわちヌクレオチド3511から3523まで)延長した。
当初のAd5シャトルベクター(pde1E1sp1A;塩基対1から341および塩基対3524から5798のAd5配列を含むベクターを含み、Ad5のヌクレオチドの341から3524の間のマルチクローニング領域を有するベクター)は、次のような連続したクローン化工程にて行われた、次の三種の改変を含んだ
(1)左側のITR領域を延長して、ベクターバックボーンとアデノウイルスの左側のITR配列との間にある接合部にPac1部位を含むようにした。これによって、細菌の相同組み換え系を用いてさらに簡単に操作することができる。
(2)パッケージング領域を延長して、野生型(WT)アデノウイルスの342bpから450bpまでの配列を含むようにした。
(3)pIXの下流領域を13ヌクレオチド分(すなわちヌクレオチド3511から3523まで)延長した。
これらの改変(図4)によって、形質転換されたPER.C6(登録商標)セルライン内に存在するELA/E1B遺伝子の部分を少しも重複させることなく、E1除去のサイズを効果的に縮小した。AdシャトルベクターpdelE1sp1Aを改変することによって、すべての操作を実施した。
一旦シャトルベクターの改変が行われて、化学的にコンピテントな大腸菌BJ5183細胞を用いる細菌の相同組み換えによって、当初のAd5アデノベクターバックボーンpAdHVE3の中にこの変化が組み込まれた。
C.改変されたアデノベクターバックボーンの構築
E1領域への改変が含まれるように、(E1領域を包含するヌクレオチド以外の、すべてのAd5配列を含む)当初のアデノベクターpADHVE3を再構築した。新たに改変されたシャトルベクター(MRKpdelE1シャトル)を、Pac1およびBstZ1101を用いて消化し、そしてアデノウイルス配列に対応する2,734bpの断片を単離することによって、このことを達成した。Cla1で直線化されたpAdHVE3(E3+アデノベクター)からのDNAと共に、この断片の、大腸菌BJ5183コンピテント細胞内への同時形質転換を行った。形質転換から少なくとも二つのコロニーを選択し、そしてTerrific(商標)ブロス内で、濁度が到達するまで6から8時間培養した。それぞれの細胞ペレットからDNAを抽出し、次いで大腸菌XL1コンピテント細胞内に形質転換した。形質転換からの一つのコロニーを選択し、プラスミドDNAを精製するために培養した。制限消化によってプラスミドを分析し、正しいクローンを特定した。改変されたアデノベクターをMRKpAdHVE3(E3+プラスミド)と称した。PER.C6(登録商標)セルライン内で、昔の型と同じく新規アデノベクター(MRKHVE3)からウイルスを作製した。加えて、当初のシャトルベクターのこのマルチクローニング部位は、ClaI部位、BamHI部位、XhoI部位、EcoRV部位、HindIII部位、SalI部位、およびBglII部位を含んだ。このMCSは、NotI部位、ClaI部位、EcoRV部位およびAscI部位を含む新たなMCSに取って代わられた。この新規MCSは、パッケージング領域およびpIX遺伝子になされた変異と共にMRKpAdHVE3プレプラスミドに導入された。
E1領域への改変が含まれるように、(E1領域を包含するヌクレオチド以外の、すべてのAd5配列を含む)当初のアデノベクターpADHVE3を再構築した。新たに改変されたシャトルベクター(MRKpdelE1シャトル)を、Pac1およびBstZ1101を用いて消化し、そしてアデノウイルス配列に対応する2,734bpの断片を単離することによって、このことを達成した。Cla1で直線化されたpAdHVE3(E3+アデノベクター)からのDNAと共に、この断片の、大腸菌BJ5183コンピテント細胞内への同時形質転換を行った。形質転換から少なくとも二つのコロニーを選択し、そしてTerrific(商標)ブロス内で、濁度が到達するまで6から8時間培養した。それぞれの細胞ペレットからDNAを抽出し、次いで大腸菌XL1コンピテント細胞内に形質転換した。形質転換からの一つのコロニーを選択し、プラスミドDNAを精製するために培養した。制限消化によってプラスミドを分析し、正しいクローンを特定した。改変されたアデノベクターをMRKpAdHVE3(E3+プラスミド)と称した。PER.C6(登録商標)セルライン内で、昔の型と同じく新規アデノベクター(MRKHVE3)からウイルスを作製した。加えて、当初のシャトルベクターのこのマルチクローニング部位は、ClaI部位、BamHI部位、XhoI部位、EcoRV部位、HindIII部位、SalI部位、およびBglII部位を含んだ。このMCSは、NotI部位、ClaI部位、EcoRV部位およびAscI部位を含む新たなMCSに取って代わられた。この新規MCSは、パッケージング領域およびpIX遺伝子になされた変異と共にMRKpAdHVE3プレプラスミドに導入された。
D.改変されたgagトランスジーンを含む新規シャトルベクター−「MRKpdelE1−CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpA」の構築
改変されたプラスミドpV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをMsc1で一晩消化し、次いでSfi1で50℃にて2時間消化した。次いで、DNAをダイズヌクレアーゼで30℃にて30分間処理した。Qiaex IIキットを用いてDNA混合物を脱塩し、次いでクレノウ処理を37℃で30分間実施し、トランスジーン断片の末端をすべて平滑化した。次いで、2,559bpのトランスジーン断片をゲルで精製した。改変されたシャトルベクター(MRKpdelE1シャトル)を、EcoRVによる消化によって直線化し、仔ウシの腸のホスファターゼで処理し、次いで、得られた6,479bpの断片をゲルで精製した。次いで、二種の精製断片を互いに連結し、そして数ダースのクローンを選別してシャトルベクター内のトランスジーンの挿入について点検した。診断のための制限消化を実施して、E1と平行方向にてトランスジーンを保持するクローンを特定した。
改変されたプラスミドpV1JnsCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをMsc1で一晩消化し、次いでSfi1で50℃にて2時間消化した。次いで、DNAをダイズヌクレアーゼで30℃にて30分間処理した。Qiaex IIキットを用いてDNA混合物を脱塩し、次いでクレノウ処理を37℃で30分間実施し、トランスジーン断片の末端をすべて平滑化した。次いで、2,559bpのトランスジーン断片をゲルで精製した。改変されたシャトルベクター(MRKpdelE1シャトル)を、EcoRVによる消化によって直線化し、仔ウシの腸のホスファターゼで処理し、次いで、得られた6,479bpの断片をゲルで精製した。次いで、二種の精製断片を互いに連結し、そして数ダースのクローンを選別してシャトルベクター内のトランスジーンの挿入について点検した。診断のための制限消化を実施して、E1と平行方向にてトランスジーンを保持するクローンを特定した。
E.MRK FGアデノベクターの構築
E1と平行方向にてHIV−1 gagトランスジーンを含むシャトルベクターのMRKpdelE1−CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをPac1で消化した。反応混合物をBsfZ171で消化した。5,291bpの断片をゲル抽出によって精製した。MRKpAdHVE3プラスミドをCla1で37℃にて一晩消化し、そしてゲルで精製した。約100ngの5,290bpのシャトル+トランスジーン断片と、約100ngの直線化されたMRKpAdHVE3 DNAを、化学的にコンピテントな大腸菌BJ5183細胞内に同時形質転換した。いくつかのクローンを選択し、そして2mLのTerrific(商標)ブロス内で、濁度が到達するまで6から8時間培養した。Qiagenアルカリ溶解およびフェノールクロロホルム法を用いて、細胞ペレットからの全DNAを精製した。イソプロパノールにてDNAを沈殿させ、そして20μLのdH2O内に再懸濁した。このDNAの2μLのアリコートを、大腸菌XL−1コンピテント細胞内に形質転換した。形質転換から単一のコロニーを選択し、そして3mLのLB+100μg/mLのアンピシリン内で一晩培養した。Qiagenカラムを用いてこのDNAを単離した。プラスミドバックボーンだけでなくgag遺伝子の内部も切断するという制限酵素BstEIIでの消化によって、一つの陽性クローンを特定した。このプレプラスミドクローンをMRKpAdHVE3+CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAと称し、そのサイズは37,498bpである。
E1と平行方向にてHIV−1 gagトランスジーンを含むシャトルベクターのMRKpdelE1−CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをPac1で消化した。反応混合物をBsfZ171で消化した。5,291bpの断片をゲル抽出によって精製した。MRKpAdHVE3プラスミドをCla1で37℃にて一晩消化し、そしてゲルで精製した。約100ngの5,290bpのシャトル+トランスジーン断片と、約100ngの直線化されたMRKpAdHVE3 DNAを、化学的にコンピテントな大腸菌BJ5183細胞内に同時形質転換した。いくつかのクローンを選択し、そして2mLのTerrific(商標)ブロス内で、濁度が到達するまで6から8時間培養した。Qiagenアルカリ溶解およびフェノールクロロホルム法を用いて、細胞ペレットからの全DNAを精製した。イソプロパノールにてDNAを沈殿させ、そして20μLのdH2O内に再懸濁した。このDNAの2μLのアリコートを、大腸菌XL−1コンピテント細胞内に形質転換した。形質転換から単一のコロニーを選択し、そして3mLのLB+100μg/mLのアンピシリン内で一晩培養した。Qiagenカラムを用いてこのDNAを単離した。プラスミドバックボーンだけでなくgag遺伝子の内部も切断するという制限酵素BstEIIでの消化によって、一つの陽性クローンを特定した。このプレプラスミドクローンをMRKpAdHVE3+CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAと称し、そのサイズは37,498bpである。
F.強化されたアデノウイルス構築物−「MRK Ad5 HIV−1gag」のウイルス作製
MRK Ad5 HIV−1 gagは、新規E3+アデノベクターバックボーンのMRKpAdHVE3内に、E1と平行方向に挿入されたhCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAトランスジーンを含む。我々は、このアデノベクターをMRK Ad5 HIV−1 gagと称した。以下にこの構築物の調製についての概略を説明する:
プレプラスミドMRKpAdHVE3+CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをPac1で消化してベクターバックボーンを切り離し、そしてリン酸カルシウム法(アマシャム・ファルマシア・バイオテク(Amersham Pharmacia Biotech.)社)によって、約60%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を含む6cmの皿内で、3.3μgを形質移入した。一旦CPEが(7から10日に)到達すると、培養物の凍結/解凍を三回行って、そして細胞残屑をペレット化した。この細胞溶解物の1mLを用いて、6cmの皿の中の、80から90%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を感染させた。一旦CPEが到達すると、培養物の凍結/解凍を三回行い、細胞残屑をペレット化した。次いで、細胞溶解物を用いて、15cmの皿に含まれる80から90%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を感染させた。この感染手順を続けて行い、6回の継代にまで拡大した。次いで、CsCl法によって細胞ペレットからウイルスを抽出した。バンド形成を二回実施した(3種の勾配のCsClに続けて、CsClの連続的な勾配)。第二のバンド形成の後に、A105緩衝液内でウイルスを透析した。プロナーゼ処理を利用し、次いでフェノール・クロロホルムによってウイルスDNAを抽出した。次いで、HindIIIを用いてウイルスDNAを消化し、そして[33P]dATPを用いて放射標識化した。ゲル電気泳動で消化産物を分離した後、そのゲルをワットマンろ紙上で乾燥させ、次いでオートラジオグラフィーの対象とした。この消化産物を、プレプラスミドからの消化産物(標識化の前にPac1/HindIIIで消化されたもの)と比較した。予想されたサイズが観察され、このことは、ウイルスの取り出しが成功したことを示した。
MRK Ad5 HIV−1 gagは、新規E3+アデノベクターバックボーンのMRKpAdHVE3内に、E1と平行方向に挿入されたhCMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAトランスジーンを含む。我々は、このアデノベクターをMRK Ad5 HIV−1 gagと称した。以下にこの構築物の調製についての概略を説明する:
プレプラスミドMRKpAdHVE3+CMV(イントロンなし)−FLgag−bGHpAをPac1で消化してベクターバックボーンを切り離し、そしてリン酸カルシウム法(アマシャム・ファルマシア・バイオテク(Amersham Pharmacia Biotech.)社)によって、約60%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を含む6cmの皿内で、3.3μgを形質移入した。一旦CPEが(7から10日に)到達すると、培養物の凍結/解凍を三回行って、そして細胞残屑をペレット化した。この細胞溶解物の1mLを用いて、6cmの皿の中の、80から90%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を感染させた。一旦CPEが到達すると、培養物の凍結/解凍を三回行い、細胞残屑をペレット化した。次いで、細胞溶解物を用いて、15cmの皿に含まれる80から90%のコンフルエンスのPER.C6(登録商標)細胞を感染させた。この感染手順を続けて行い、6回の継代にまで拡大した。次いで、CsCl法によって細胞ペレットからウイルスを抽出した。バンド形成を二回実施した(3種の勾配のCsClに続けて、CsClの連続的な勾配)。第二のバンド形成の後に、A105緩衝液内でウイルスを透析した。プロナーゼ処理を利用し、次いでフェノール・クロロホルムによってウイルスDNAを抽出した。次いで、HindIIIを用いてウイルスDNAを消化し、そして[33P]dATPを用いて放射標識化した。ゲル電気泳動で消化産物を分離した後、そのゲルをワットマンろ紙上で乾燥させ、次いでオートラジオグラフィーの対象とした。この消化産物を、プレプラスミドからの消化産物(標識化の前にPac1/HindIIIで消化されたもの)と比較した。予想されたサイズが観察され、このことは、ウイルスの取り出しが成功したことを示した。
Gagの発現に関しては、ウエスタンブロット分析によって、すべてのウイルス構築物(アデノウイルスおよびポックスウイルス)を確認した。
血清型6のアデノウイルスのベクター構築物の作製
A.Ad6プレアデノウイルスプラスミドの構築
第一世代のAd6ベクターを作製するために用いることができる、Ad6に基づくプレアデノウイルスプラスミドを、Ad5とAd6との間の広範囲の配列の相同性(約98%)を利用して構築した。相同組み換えを用いて、wtAd6配列を細菌のプラスミド内にクローン化した。
A.Ad6プレアデノウイルスプラスミドの構築
第一世代のAd6ベクターを作製するために用いることができる、Ad6に基づくプレアデノウイルスプラスミドを、Ad5とAd6との間の広範囲の配列の相同性(約98%)を利用して構築した。相同組み換えを用いて、wtAd6配列を細菌のプラスミド内にクローン化した。
pAd6E1−E3+を細菌プラスミドとして回収するために用いる一般的なレジメを、図7で説明する。wtAd6の精製ウイルスDNAと、Ad5 ITRカセットと呼ばれる第二のDNA断片とによる細菌BJ5183の同時形質転換によって、相同組み換えによるウイルスゲノムの環状化が達成された。ITRカセットは、細菌の複製起点およびアンピシリン耐性遺伝子を含むプラスミド配列によって切り離されたAd5ゲノムの末端の右側(bp33798から35935)および左側(bp1から341およびbp3525から5767)の配列を含んでいる。このITRカセットは、Ad5の342から3524のE1配列が欠失している。ITRカセット内のAd5配列によって、その中で組み換えが起こり得るAd6の精製ウイルスDNAとの相同性領域が提供される。
可能性のあるクローンを制限分析によって選別し、そして一つのクローンをpAd6E1−E3+として選択した。次いで、このクローン全体の配列を決定した。pAd6E1−E3+は、Ad5配列のbp1から341およびbp3525から5548、Ad6のbp5542から33784、およびAd5のbp33967から35935(bpの数は、Ad5およびAd6についての野生型の配列を引用している)を含んでいる。pAd6E1−E3+は、その血清型の特異性を構成するAd6ビリオンのすべての構造タンパク質についてのコード配列を含んでいる。
B.HIV−1 gag遺伝子を含むAd6プレアデノウイルスプラスミドの構築
(1)アデノウイルスシャトルベクターの構築:
コドンが最適化された全長HIV−1 gag合成遺伝子を、MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)の中に挿入することによって、シャトルプラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを構築した。MRKpdelE1(Pac/pIX/Pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)は、E1配列のbp451から3510が欠失したAd5配列のbp1から5792を含んでいる。hCMVプロモーターおよびBGH pAをE1の欠失部の中に、E1と平行方向にて、唯一のBglII部位が両者を隔てるように挿入した。プラスミドpV1Jns−HIV−FLgag−optのBglII消化、ゲルでの精製、およびMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)中のBglII制限エンドヌクレアーゼ部位内への連結から、コドンが最適化された全長HIV−1 gag合成遺伝子を得、プラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを作製した。MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAの遺伝子構造をPCR分析、制限酵素分析およびDNA配列分析によって確認した。
(1)アデノウイルスシャトルベクターの構築:
コドンが最適化された全長HIV−1 gag合成遺伝子を、MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)の中に挿入することによって、シャトルプラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを構築した。MRKpdelE1(Pac/pIX/Pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)は、E1配列のbp451から3510が欠失したAd5配列のbp1から5792を含んでいる。hCMVプロモーターおよびBGH pAをE1の欠失部の中に、E1と平行方向にて、唯一のBglII部位が両者を隔てるように挿入した。プラスミドpV1Jns−HIV−FLgag−optのBglII消化、ゲルでの精製、およびMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVmin+bGHpA(str.)中のBglII制限エンドヌクレアーゼ部位内への連結から、コドンが最適化された全長HIV−1 gag合成遺伝子を得、プラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを作製した。MRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAの遺伝子構造をPCR分析、制限酵素分析およびDNA配列分析によって確認した。
(2)プレアデノウイルスプラスミドの構築:
シャトルプラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを、制限酵素Pac1およびBst1107Iで消化し、次いで、直線化された(ClaIで消化された)アデノウイルスバックボーンプラスミドpAd6E1−E3+と共に、大腸菌BJ5183株内に同時形質転換した。得られたpMRKAd6gag遺伝子構造を、制限酵素分析およびDNA配列分析によって確認した。大規模に生産するために、このベクターをコンピテントな大腸菌XL−1Blue内に形質転換した。回収されたプラスミドを、制限酵素消化分析とDNA配列分析によって、および一過性な形質移入細胞の培養でのgagトランスジーンの発現によって確認した。
シャトルプラスミドMRKpdelE1(Pac/pIX/pack450)+CMVminFL−gag−bGHpAを、制限酵素Pac1およびBst1107Iで消化し、次いで、直線化された(ClaIで消化された)アデノウイルスバックボーンプラスミドpAd6E1−E3+と共に、大腸菌BJ5183株内に同時形質転換した。得られたpMRKAd6gag遺伝子構造を、制限酵素分析およびDNA配列分析によって確認した。大規模に生産するために、このベクターをコンピテントな大腸菌XL−1Blue内に形質転換した。回収されたプラスミドを、制限酵素消化分析とDNA配列分析によって、および一過性な形質移入細胞の培養でのgagトランスジーンの発現によって確認した。
pMRKAd6gagは、Ad5のbp1から450とbp3511から5548、Ad6のbp5542から33784、およびAd5のbp33967から35935(bpの数は、Ad5およびAd6についての野生型の配列を引用している)を含んでいる。このプラスミド内に、ウイルスのITRsが細菌の複製起点およびアンピシリン耐性遺伝子を含むプラスミド配列によって連結されている。
C.リサーチグレードの組み換えMRKAd6gagの作製
前臨床免疫原性を研究するためのウイルスを作製するために、PER.C6(登録商標)の接着性単層細胞培養中に、プレアデノウイルスプラスミドpMRKAd6gagを感染性ビリオンとして取り出した。感染性ウイルスを取り出するために、10μgのpMRKAd6gagを制限酵素PacI(ニュー・イングランド・バイオラブズ(New England Biolabs)社)で消化し、そしてリン酸カルシウム共沈法(Cell Phect形質移入キット、アマシャム・ファルマシア・バイオテク社)を利用して、6cmの皿の中のPER.C6(登録商標)細胞内に形質移入した。PacI消化によってプラスミド配列からウイルスのゲノムが切り離され、PER.C6(登録商標)細胞の中に入った後に、ウイルスの複製が可能になる。完全ウイルスによる細胞変性効果(CPE)が観察された後、感染細胞および培地を回収した。PER.C6(登録商標)細胞を複数回継代することによって、ウイルスのストックを増幅させた。最後の継代から、CsCl超遠心分離法によって、細胞ペレットからウイルスを精製した。精製ウイルスDNAの制限エンドヌクレアーゼ分析と、インビトロで培養したウイルス感染哺乳動物細胞に由来する培養上清のgagのELISAによって、精製ウイルスの特定と純度を確認した。制限分析のために、消化されたウイルスDNAの末端をP33−dATPで標識化し、アガロースゲル電気泳動によってサイズ分画し、そしてオートラジオグラフィーによって可視化した。
前臨床免疫原性を研究するためのウイルスを作製するために、PER.C6(登録商標)の接着性単層細胞培養中に、プレアデノウイルスプラスミドpMRKAd6gagを感染性ビリオンとして取り出した。感染性ウイルスを取り出するために、10μgのpMRKAd6gagを制限酵素PacI(ニュー・イングランド・バイオラブズ(New England Biolabs)社)で消化し、そしてリン酸カルシウム共沈法(Cell Phect形質移入キット、アマシャム・ファルマシア・バイオテク社)を利用して、6cmの皿の中のPER.C6(登録商標)細胞内に形質移入した。PacI消化によってプラスミド配列からウイルスのゲノムが切り離され、PER.C6(登録商標)細胞の中に入った後に、ウイルスの複製が可能になる。完全ウイルスによる細胞変性効果(CPE)が観察された後、感染細胞および培地を回収した。PER.C6(登録商標)細胞を複数回継代することによって、ウイルスのストックを増幅させた。最後の継代から、CsCl超遠心分離法によって、細胞ペレットからウイルスを精製した。精製ウイルスDNAの制限エンドヌクレアーゼ分析と、インビトロで培養したウイルス感染哺乳動物細胞に由来する培養上清のgagのELISAによって、精製ウイルスの特定と純度を確認した。制限分析のために、消化されたウイルスDNAの末端をP33−dATPで標識化し、アガロースゲル電気泳動によってサイズ分画し、そしてオートラジオグラフィーによって可視化した。
Gagの発現に関して、ウエスタンブロット分析によってすべてのウイルス構築物(アデノウイルス5および6)を確認した。
免疫化
アカゲザルの体重を3から10kgの間であった。すべてのケースにおいて、それぞれのワクチンの全投与量を1mLの緩衝液中に懸濁させた。アカゲザルを(ケタミン/キシラジンで)麻酔して、ワクチンを筋肉内に(「i.m.」)、すなわちツベルクリン用のシリンジ(ベクトン−ディッキンソン(Becton−Dickinson)社、フランクリンレイクス、ニュージャージー州)を用いて、0.5mLのアリコートを両方の三角筋内に投与した。免疫化レジメの期間中のいくつかの時点で集めた血液サンプルから末梢血単球(PBMC)を用意した。米国学術研究会議の研究用動物資源協会の、実験動物の世話と使用についてのガイド内に記載された原則に従って、研究機関の動物管理使用委員会に承認された基準に基づいて、すべての動物の世話と処置を行った。
アカゲザルの体重を3から10kgの間であった。すべてのケースにおいて、それぞれのワクチンの全投与量を1mLの緩衝液中に懸濁させた。アカゲザルを(ケタミン/キシラジンで)麻酔して、ワクチンを筋肉内に(「i.m.」)、すなわちツベルクリン用のシリンジ(ベクトン−ディッキンソン(Becton−Dickinson)社、フランクリンレイクス、ニュージャージー州)を用いて、0.5mLのアリコートを両方の三角筋内に投与した。免疫化レジメの期間中のいくつかの時点で集めた血液サンプルから末梢血単球(PBMC)を用意した。米国学術研究会議の研究用動物資源協会の、実験動物の世話と使用についてのガイド内に記載された原則に従って、研究機関の動物管理使用委員会に承認された基準に基づいて、すべての動物の世話と処置を行った。
ELISPOTアッセイ
既に記述されたプロトコール(アレン(Allen)ら、2001 J.Virol.75(2):738−749)に従い、いくつかの変更を加えて、アカゲザルについてのIFN−γ ELISPOTアッセイを実施した。抗原特異的な刺激のために、10−アミノ酸(「aa」)の重複を伴った、全HIV−1 gag配列(シンペップ(Synpep)社、ダブリン、カリフォルニア州)を包含する20−aaのペプチドから、ペプチドのプールを用意した。それぞれのウェルに、50μLの2から4×105の末梢血単球(PBMCs)を添加した。80フェムトリットル(「fL」)より小さいサイズを切り捨てるように設定したBeckman Coulter Z2粒子アナライザーを用いて、細胞数を計数した。50μLの培地、またはペプチドあたり8μg/mLの濃度のgagペプチドプールのいずれかを、PBMCに添加した。このサンプルのインキュベーションを37℃、5%のCO2にて20から24時間行った。それに応じて、スポットを展開し、そして特別注文のイメージング装置と、イメージプロ(ImagePro)(シルバースプリング、メリーランド州)のプラットフォームに基づいた自動計数サブルーチンを用いてプレートを処理した。細胞の投入量を106として計測値を標準化した。
既に記述されたプロトコール(アレン(Allen)ら、2001 J.Virol.75(2):738−749)に従い、いくつかの変更を加えて、アカゲザルについてのIFN−γ ELISPOTアッセイを実施した。抗原特異的な刺激のために、10−アミノ酸(「aa」)の重複を伴った、全HIV−1 gag配列(シンペップ(Synpep)社、ダブリン、カリフォルニア州)を包含する20−aaのペプチドから、ペプチドのプールを用意した。それぞれのウェルに、50μLの2から4×105の末梢血単球(PBMCs)を添加した。80フェムトリットル(「fL」)より小さいサイズを切り捨てるように設定したBeckman Coulter Z2粒子アナライザーを用いて、細胞数を計数した。50μLの培地、またはペプチドあたり8μg/mLの濃度のgagペプチドプールのいずれかを、PBMCに添加した。このサンプルのインキュベーションを37℃、5%のCO2にて20から24時間行った。それに応じて、スポットを展開し、そして特別注文のイメージング装置と、イメージプロ(ImagePro)(シルバースプリング、メリーランド州)のプラットフォームに基づいた自動計数サブルーチンを用いてプレートを処理した。細胞の投入量を106として計測値を標準化した。
抗p24のELISA
Coulter p24抗原アッセイキット(ベックマン・クールター(Beckman Coulter)社、フラートン、カリフォルニア州)からの試薬を用いて、改変された競合的抗p24アッセイを開発した。簡単に言えば、250μLの血清サンプルに、20μLの溶解緩衝液および15μLのCoulterキットからのp24抗原(9.375pg)を追加した。混合後、200μLのそれぞれのサンプルを、Coulterキットからのマウス抗p24 mAbで被覆したウェルに添加し、37℃で1.5時間のインキュベーションを行った。次いで、このウェルを洗浄し、そしてCoulterキットからのビオチン試薬(ポリクローナル抗p24ビオチン)の200μLを、それぞれのウェルに添加した。37℃でのインキュベーションの1時間後、ストレプトアビジン結合ホースラディシュペルオキシダーゼとTMB基質とを用いて、Coulterキットに記載されたようにして検出を行った。OD450nmの値を記録した。HIV−血清反応陽性の個体からの血清を連続的に2倍ずつ希釈したものを用いて、7点の標準曲線を作製した。アッセイについての切捨ての下限値は、自由に裁量して、血清反応陽性なヒトの血清の希釈によって規定された10ミリメルク(Merck)単位/mL(mMU/mL)に設定する。この切捨ては、希釈物の対照のみから得られ、陽性の検体では得られないシグナルに対応する最大限に結合した対照シグナルの約65%にまで低下する。
Coulter p24抗原アッセイキット(ベックマン・クールター(Beckman Coulter)社、フラートン、カリフォルニア州)からの試薬を用いて、改変された競合的抗p24アッセイを開発した。簡単に言えば、250μLの血清サンプルに、20μLの溶解緩衝液および15μLのCoulterキットからのp24抗原(9.375pg)を追加した。混合後、200μLのそれぞれのサンプルを、Coulterキットからのマウス抗p24 mAbで被覆したウェルに添加し、37℃で1.5時間のインキュベーションを行った。次いで、このウェルを洗浄し、そしてCoulterキットからのビオチン試薬(ポリクローナル抗p24ビオチン)の200μLを、それぞれのウェルに添加した。37℃でのインキュベーションの1時間後、ストレプトアビジン結合ホースラディシュペルオキシダーゼとTMB基質とを用いて、Coulterキットに記載されたようにして検出を行った。OD450nmの値を記録した。HIV−血清反応陽性の個体からの血清を連続的に2倍ずつ希釈したものを用いて、7点の標準曲線を作製した。アッセイについての切捨ての下限値は、自由に裁量して、血清反応陽性なヒトの血清の希釈によって規定された10ミリメルク(Merck)単位/mL(mMU/mL)に設定する。この切捨ては、希釈物の対照のみから得られ、陽性の検体では得られないシグナルに対応する最大限に結合した対照シグナルの約65%にまで低下する。
細胞内サイトカインの染色
抗−hCD28モノクローナル抗体(クローンL293、ベクトン−ディッキンソン社)および抗hCD49dモノクローナル抗体(クローンL25、ベクトン−ディッキンソン社)を、最終濃度が1μg/mLとなるように、(17×100mmの丸底のポリプロピレン製試験管(ザルスタット(Sarstedt)社、ニュートン、ノースカロライナ州)の中にある)2×106PBMC/mLの完全RPMI培地の1mLに添加した。gag特異的な刺激のために、10μLのペプチドプール(ペプチドにつき0.4mg/mL)を添加した。この試験管のインキュベーションを37℃で1時間行った。その後、20μLの5mg/mLのブレフェルジンA(シグマ(Sigma)社)を添加した。細胞のインキュベーションを37℃で16時間、5%のCO2、90%の湿度にて行った。4mLの冷PBS/2%のFBSをそれぞれの試験管に添加し、そして細胞を1200rpmにて10分間でペレット化した。細胞をPBS/2%のFBS中に再懸濁させ、そしていくつかの蛍光性のタグが付けられたmAbsを用いて表面マーカーのために染色した(30分間、4℃):試験管あたり20μLの抗hCD3−APC・クローンFN−18(バイオソース(Biosource)社);20μLの抗hCD8−PerCP・クローンSK1(ベクトン−ディッキンソン社);および20μLの抗hCD4−PE・クローンSK3(ベクトン−ディッキンソン社)。この段階から、暗所でサンプルを扱った。細胞を洗浄し、そして750μLの1×FACS Perm緩衝液(ベクトン−ディッキンソン社)中で10分間、室温にてインキュベーションを行った。細胞をペレット化し、そしてPBS/2%のFBS中に再懸濁させ、そして0.1μgのFITC−抗hIFN−γ・クローンMD−1(バイオソース社)を添加した。30分間のインキュベーションの後、細胞を洗浄してPBS中に再懸濁させた。ベクトン−ディッキンソン社のFACS Calibur装置の四色のチャネルのすべてを用いて、サンプルを分析した。データを解析するために、最初に、リンパ球の集団を底部側方散乱光および前方散乱光のゲートで制御され、そしてサイトカインに陽性な事象について遮断される共通する蛍光を、CD4+およびCD8+の両集団のために、ならびにサンプルの試験管の偽薬およびgag−ペプチドの両者のために使用した。
抗−hCD28モノクローナル抗体(クローンL293、ベクトン−ディッキンソン社)および抗hCD49dモノクローナル抗体(クローンL25、ベクトン−ディッキンソン社)を、最終濃度が1μg/mLとなるように、(17×100mmの丸底のポリプロピレン製試験管(ザルスタット(Sarstedt)社、ニュートン、ノースカロライナ州)の中にある)2×106PBMC/mLの完全RPMI培地の1mLに添加した。gag特異的な刺激のために、10μLのペプチドプール(ペプチドにつき0.4mg/mL)を添加した。この試験管のインキュベーションを37℃で1時間行った。その後、20μLの5mg/mLのブレフェルジンA(シグマ(Sigma)社)を添加した。細胞のインキュベーションを37℃で16時間、5%のCO2、90%の湿度にて行った。4mLの冷PBS/2%のFBSをそれぞれの試験管に添加し、そして細胞を1200rpmにて10分間でペレット化した。細胞をPBS/2%のFBS中に再懸濁させ、そしていくつかの蛍光性のタグが付けられたmAbsを用いて表面マーカーのために染色した(30分間、4℃):試験管あたり20μLの抗hCD3−APC・クローンFN−18(バイオソース(Biosource)社);20μLの抗hCD8−PerCP・クローンSK1(ベクトン−ディッキンソン社);および20μLの抗hCD4−PE・クローンSK3(ベクトン−ディッキンソン社)。この段階から、暗所でサンプルを扱った。細胞を洗浄し、そして750μLの1×FACS Perm緩衝液(ベクトン−ディッキンソン社)中で10分間、室温にてインキュベーションを行った。細胞をペレット化し、そしてPBS/2%のFBS中に再懸濁させ、そして0.1μgのFITC−抗hIFN−γ・クローンMD−1(バイオソース社)を添加した。30分間のインキュベーションの後、細胞を洗浄してPBS中に再懸濁させた。ベクトン−ディッキンソン社のFACS Calibur装置の四色のチャネルのすべてを用いて、サンプルを分析した。データを解析するために、最初に、リンパ球の集団を底部側方散乱光および前方散乱光のゲートで制御され、そしてサイトカインに陽性な事象について遮断される共通する蛍光を、CD4+およびCD8+の両集団のために、ならびにサンプルの試験管の偽薬およびgag−ペプチドの両者のために使用した。
結果
A.免疫化レジメ
コドンが最適化された同一HIV−1 gagを発現するMRKAd5ベクターおよびMRKAd6ベクターを含む同種および異種の初回・追加免疫レジメとに従って、3から6匹のアカゲザルの一団を免疫化した。免疫化のスケジュールを表1に記載する。
A.免疫化レジメ
コドンが最適化された同一HIV−1 gagを発現するMRKAd5ベクターおよびMRKAd6ベクターを含む同種および異種の初回・追加免疫レジメとに従って、3から6匹のアカゲザルの一団を免疫化した。免疫化のスケジュールを表1に記載する。
B.T細胞免疫応答
ワクチンで誘導されるHIV−1 gagに対するT細胞の応答を、タンパク質全配列を包含する20−aaのペプチドプールに対するIFN−γ ELISPOTアッセイを利用して定量した。結果を図5に示す。100万の末梢血単球(PBMCs)あたりのスポットを形成する細胞(SFC)の数として表されており、ペプチドプールから偽薬の対照を差し引いたものに対応する。
ワクチンで誘導されるHIV−1 gagに対するT細胞の応答を、タンパク質全配列を包含する20−aaのペプチドプールに対するIFN−γ ELISPOTアッセイを利用して定量した。結果を図5に示す。100万の末梢血単球(PBMCs)あたりのスポットを形成する細胞(SFC)の数として表されており、ペプチドプールから偽薬の対照を差し引いたものに対応する。
この図は、10e9vpのMRKAd5−HIVgagによる二回の初回処置免疫化と、それに続く、長期の休止後(20から23週間の期間;MRKAd6−MRKAd6の被験体については22週間;MRKAd5−MRKAd5群の被験体の99D262、99C117および99D227については22週間;そして残りの被験体については23週間)の10e9vpのMRKAd5−HIVgagでの追加免疫によって誘導されたT細胞の応答を示す図である。約6ヶ月目に同じ投与量のMRKAd5 HIV−1 gagを投与した結果、追加免疫の直前のレベルよりもわずかに上昇した;追加免疫後のレベルは、追加免疫前の最高レベルより低いレベルでないとしても、追加免疫前の最高レベルにおおむね匹敵していた。これは、最初の二回の免疫化によって生成されたベクターに対する中和免疫の存在が多分原因であろう。追加免疫後の応答は、6匹のサルのすべてについての平均として10e6のPBMCあたり275SFCであり、10e6のPBMCあたり500のgag特異的T細胞を上回ることはなかった。10e9vpのMRKAd6 HIV−1 gagを三回(0ヶ月目、1ヶ月目、6ヶ月目)にサルに与えた場合、同様の結果が見られた。三匹のサルのうちの二匹において、追加免疫後のレベルは10e6のPBMCあたり500SFCを上回ることはなかった。対照的に、二回の初回処置投与量の10e9vpのMRKAd5−HIVgagと、10e9pfuのMRKAd6−HIVgagでの追加の一回接種を動物に与えるという両者の様式を組み合わせると、3匹のサルのすべてについての平均として10e6のPBMCあたり1000SFCを超える最高点の応答にまで、gag特異的T細胞のレベルが上昇した。MRKAd5−gagで効果的に初回免疫された免疫応答を、さらに効果的に追加免疫するというMRKAd6−HIVgagの能力は、最初の二回の免疫化によって生成されたMRKAd5ベクターに対する中和免疫の存在に起因するであろう。初回免疫された応答を追加免疫するというAd6の能力も、より少量の初回処置投与量の107vpのMRKAd5 HIV−1 gagを用いることで明らかとなった(図6)。
異種のMRKAd5で初回免疫しMRKAd6で追加免疫するレジメのワクチン接種を受けた個体からのPBMCsを分析した。ここで、初回処置免疫化(13週目)の後の、および追加処理免疫化(31週目)の後の細胞内IFN−γ染色について分析した。このアッセイから、末梢血におけるCD4+gag特異的T細胞およびCD8+gag特異的T細胞の相対量に関する情報が提供された(表2)。この結果から、異種のプライム・ブースト免疫化のアプローチによって、アカゲザルのHIV特異的CD4+T細胞およびHIV特異的CD8+T細胞の両者を惹起できることが示された。
C.体液性免疫応答
それぞれの動物についてのいくつかの時点におけるp24特異的抗体の力価を測定した。それぞれの一団の幾何平均力価を計算し、図10に示した。MRKAd5 HIV−1 gagまたはMRKAd6 HIV−1 gagの二種の投与量によって、中程度のレベルの抗p24抗体(約1000mMU/mL)を誘導することができた。
同じウイルスベクターの追加投与の結果、体液性免疫応答が5から10倍上昇した。MRKAd5 HIV−1 gagで初回免疫されたサルをMRKAd6−gagで追加免疫した結果、抗体レベルが同程度となった。しかしながら、Ad5に特異的な活性の何らかによる有意な中和による否定的な影響をその効果が被る可能性があるので、同じウイルスで追加免疫を行うことには制限があり得る。対照的に、血清型が適合しないAdの追加免疫による効果は、Ad5に向けられた予め存在する何らかの中和力価によっては影響を受けない。
それぞれの動物についてのいくつかの時点におけるp24特異的抗体の力価を測定した。それぞれの一団の幾何平均力価を計算し、図10に示した。MRKAd5 HIV−1 gagまたはMRKAd6 HIV−1 gagの二種の投与量によって、中程度のレベルの抗p24抗体(約1000mMU/mL)を誘導することができた。
同じウイルスベクターの追加投与の結果、体液性免疫応答が5から10倍上昇した。MRKAd5 HIV−1 gagで初回免疫されたサルをMRKAd6−gagで追加免疫した結果、抗体レベルが同程度となった。しかしながら、Ad5に特異的な活性の何らかによる有意な中和による否定的な影響をその効果が被る可能性があるので、同じウイルスで追加免疫を行うことには制限があり得る。対照的に、血清型が適合しないAdの追加免疫による効果は、Ad5に向けられた予め存在する何らかの中和力価によっては影響を受けない。
血清型6の完全なアデノウイルスベクター構築物の作製
A.完全なAd6プレアデノウイルスプラスミドの構築
Ad5とAd6との間の相同性を利用して構築するのではなく、Ad6配列から、Ad6に基づくプレアデノウイルスプラスミドを得る。このプラスミドを用いて第一世代のAd6ベクターを作製し得る。相同組み換えを用いて、wtAd6配列を細菌のプラスミド内にクローン化する。
A.完全なAd6プレアデノウイルスプラスミドの構築
Ad5とAd6との間の相同性を利用して構築するのではなく、Ad6配列から、Ad6に基づくプレアデノウイルスプラスミドを得る。このプラスミドを用いて第一世代のAd6ベクターを作製し得る。相同組み換えを用いて、wtAd6配列を細菌のプラスミド内にクローン化する。
このようなpMRKAd6E1−細菌プラスミドを回収するために用いる一般的な計画を、図13で説明する。基本的に、wtAd6の精製ウイルスDNAと、Ad6 ITRカセットと呼ばれる第二のDNA断片とによる細菌BJ 5183の同時形質転換によって、相同組み換えによるウイルスゲノムの環状化が達成されよう。ITRカセットは、細菌の複製起点およびアンピシリン耐性遺伝子を含むプラスミド配列によって分離されたAd6ゲノムの末端の右側(bp35460から35759)および左側(bp1から450およびbp3508から3807)からの配列を含んでいる。これら三つのセグメントをPCRによって作成しpNEB193(一般的に用いられている市販のクローニングプラスミド(ニュー・イングランド・バイオラブズ(New England Biolabs)社のカタログ番号N3051S)、細菌の複製起点、アンピシリン耐性遺伝子およびPCR産物がその中に導入されるマルチクローニング部位を含む)内に順番にクローン化してpNEBAd6−3(ITRカセット)を得た。このITRカセットは、Ad5の451から3507のE1配列が欠失している。ITRカセット内のAd6配列によって、その中で組み換えが起こり得るAd6の精製ウイルスDNAとの相同性領域が提供される。
したがって、PMRKAd6E1−を用いて、先述の実施例に記載されたような、E1内にトランスジーンを含む第一世代のAd6ベクターを作製することができる。
インビボ免疫原性
A.免疫化
アカゲザルの体重は3から10kgの間であった。すべてのケースにおいて、それぞれのワクチンの全投与量を1mLの緩衝液中に懸濁させた。アカゲザルを(ケタミン/キシラジンで)麻酔して、ワクチンをi.m.にて、ツベルクリン用のシリンジ(ベクトン−ディッキンソン社、フランクリンレイクス、ニュージャージー州)を用いて、0.5mLのアリコートを両方の三角筋内に投与した。免疫化計画の期間中のいくつかの時点で集めた血液サンプルから末梢血単球(PBMC)を用意した。米国学術研究会議の研究用動物資源協会の、実験動物の世話と使用についてのガイド内に記載された原則に従って、研究機関の動物管理使用委員会に承認された基準に基づいて、すべての動物の世話と処置を行った。
A.免疫化
アカゲザルの体重は3から10kgの間であった。すべてのケースにおいて、それぞれのワクチンの全投与量を1mLの緩衝液中に懸濁させた。アカゲザルを(ケタミン/キシラジンで)麻酔して、ワクチンをi.m.にて、ツベルクリン用のシリンジ(ベクトン−ディッキンソン社、フランクリンレイクス、ニュージャージー州)を用いて、0.5mLのアリコートを両方の三角筋内に投与した。免疫化計画の期間中のいくつかの時点で集めた血液サンプルから末梢血単球(PBMC)を用意した。米国学術研究会議の研究用動物資源協会の、実験動物の世話と使用についてのガイド内に記載された原則に従って、研究機関の動物管理使用委員会に承認された基準に基づいて、すべての動物の世話と処置を行った。
B.ELISPOTアッセイ
既に記述されたプロトコール(アレンら、2001 J.Virol.75(2):738−749)に従い、いくつかの変更を加えて、アカゲザルについてのIFN−γ ELISPOTアッセイを実施した。抗原特異的な刺激のために、10−aaの重複を伴った、HIV−1 gag配列の全体(シンペップ社、ダブリン、カリフォルニア州)を包含する20−aaのペプチドから、ペプチドのプールを用意した。それぞれのウェルに、50μLの2から4×105の末梢血単球(PBMCs)を添加した;80fLより小さいサイズを切り捨てるように設定したBeckman Coulter Z2粒子アナライザーを用いて、細胞を計数した。50μLの培地、またはペプチドあたり8μg/mLの濃度のgagペプチドプールのいずれかを、PBMCに添加した。このサンプルのインキュベーションを37℃、5%のCO2にて20から24時間行った。それに応じて、スポットを展開し、そして特別注文のイメージング装置と、イメージプロ(シルバースプリング、メリーランド州)のプラットフォームに基づいた自動計数サブルーチンを用いてプレートを処理した;細胞の投入量を106として計測値を標準化した。
C.結果
異種ブースターとしてのまれな血清型のワクチンベクター。 三匹のアカゲザルの一団を、最初に108vpのMRKAd5−gagの3回の投与量(0週目、4週目、16週目)によって免疫化した。59週目に、1010vpのAd35ΔE1gagΔE4Ad5Orf6(E1欠失(Ad35のbps457から3402)を含むように工作され、およびAd5 Orf6で置換されたE4 Orf6(Ad35のbps31912から34418)が欠失したAd35ウイルス)のワクチンの追加免疫を動物に与えた。未処置の動物の別個の一団には、追加免疫用のワクチンを単回投与した。研究過程の間に集められたPBMCのIFN−γELISPOT分析の結果を表3に示す。
既に記述されたプロトコール(アレンら、2001 J.Virol.75(2):738−749)に従い、いくつかの変更を加えて、アカゲザルについてのIFN−γ ELISPOTアッセイを実施した。抗原特異的な刺激のために、10−aaの重複を伴った、HIV−1 gag配列の全体(シンペップ社、ダブリン、カリフォルニア州)を包含する20−aaのペプチドから、ペプチドのプールを用意した。それぞれのウェルに、50μLの2から4×105の末梢血単球(PBMCs)を添加した;80fLより小さいサイズを切り捨てるように設定したBeckman Coulter Z2粒子アナライザーを用いて、細胞を計数した。50μLの培地、またはペプチドあたり8μg/mLの濃度のgagペプチドプールのいずれかを、PBMCに添加した。このサンプルのインキュベーションを37℃、5%のCO2にて20から24時間行った。それに応じて、スポットを展開し、そして特別注文のイメージング装置と、イメージプロ(シルバースプリング、メリーランド州)のプラットフォームに基づいた自動計数サブルーチンを用いてプレートを処理した;細胞の投入量を106として計測値を標準化した。
C.結果
異種ブースターとしてのまれな血清型のワクチンベクター。 三匹のアカゲザルの一団を、最初に108vpのMRKAd5−gagの3回の投与量(0週目、4週目、16週目)によって免疫化した。59週目に、1010vpのAd35ΔE1gagΔE4Ad5Orf6(E1欠失(Ad35のbps457から3402)を含むように工作され、およびAd5 Orf6で置換されたE4 Orf6(Ad35のbps31912から34418)が欠失したAd35ウイルス)のワクチンの追加免疫を動物に与えた。未処置の動物の別個の一団には、追加免疫用のワクチンを単回投与した。研究過程の間に集められたPBMCのIFN−γELISPOT分析の結果を表3に示す。
Ad35に基づくHIVベクターは、HIV特異的T細胞の既存プールを拡大することに利用できることは明らかである。追加免疫前のレベルから、追加免疫から4週後に測定されたレベルへのgag特異的T細胞のレベルの上昇は、未処置の動物において同じブースター用のワクチンによって誘導されたレベルよりも常に大きいものであった。
Claims (30)
- 次の工程:
(a)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、第一の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する段階、およびその後に
(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、第二の血清型の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫を、前記哺乳動物宿主に接種する段階、
を含む、哺乳動物宿主においてHIV−1抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法。 - 前記HIV−1抗原がHIV−1 gagである、請求項1に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 nefである、請求項1に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 polである、請求項1に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする少なくとも一つの遺伝子が、哺乳動物宿主における発現に最適化されたコドンを含む、請求項1に記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の前記組み換えアデノウイルスベクターが遺伝子発現カセットを含み、前記遺伝子発現カセットが、
(a)HIV−1抗原をコードする核酸、
(b)前記抗原をコードする前記核酸が機能するように結合されている異種プロモーター、および
(c)転写終結配列
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも一つの組み換えアデノウイルスベクター中の前記遺伝子発現カセットが、E1領域内に挿入されている、請求項6に記載の方法。
- プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス最初期プロモーターである、請求項6に記載の方法。
- 転写終結配列が、ウシ成長ホルモンのポリアデニル化・転写終結配列である、請求項6に記載の方法。
- (a)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、血清型5の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する段階、およびその後に
(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、血清型6の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫を、前記哺乳動物宿主に接種する段階、
を含む、哺乳動物宿主においてHIV−1抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法。 - 段階(a)の組み換えアデノウイルスベクターが、塩基対451から3510が除去されている、請求項10に記載の方法。
- 段階(b)の組み換えアデノウイルスベクターが、塩基対451から3507が除去されている、請求項10に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子の少なくとも一つが、哺乳動物宿主における発現に最適化されたコドンを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 gagである、請求項10に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 nefである、請求項10に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 polである、請求項10に記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の前記組み換えアデノウイルスベクターが遺伝子発現カセットを含み、前記遺伝子発現カセットが、
(a)HIV−1抗原をコードする核酸、
(b)前記抗原をコードする核酸が機能するように結合されている異種プロモーター、および
(c)転写終結配列、
を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記少なくとも一つの組み換えアデノウイルスベクター中の前記遺伝子発現カセットが、E1領域内に挿入されている、請求項17に記載の方法。
- プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス最初期プロモーターである、請求項17に記載の方法。
- 転写終結配列が、ウシ成長ホルモンのポリアデニル化・転写終結配列である、請求項17に記載の方法。
- (a)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1 gag抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む血清型5の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する段階、およびその後に
(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1 gag抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、血清型6の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫を、前記哺乳動物の宿主に接種する段階、
を含む、哺乳動物の宿主においてHIV−1 gag抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法。 - (a)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む、血清型5の組み換えアデノウイルスベクターを、哺乳動物宿主に接種する段階、およびその後に
(b)E1の少なくとも一部が除去されてE1活性が欠失した、HIV−1抗原をまたは免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子を含む血清型35の組み換えアデノウイルスベクターを含む追加免疫化を、前記哺乳動物宿主に接種する工程、
を含む、哺乳動物の宿主においてHIV−1抗原に対する強化された免疫応答を誘導する方法。 - HIV−1抗原または免疫学的関連性を有するその改変体をコードする遺伝子の少なくとも一つが、哺乳動物宿主における発現に最適化されたコドンを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 gagである、請求項22に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 nefである、請求項22に記載の方法。
- 前記HIV−1抗原がHIV−1 polである、請求項22に記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の前記組み換えアデノウイルスベクターが遺伝子発現カセットを含み、前記遺伝子発現カセットが、
(a)HIV−1抗原をコードする核酸、
(b)前記抗原をコードする前記核酸の機能するように結合されている異種プロモーター、および
(c)転写終結配列
を含む、請求項22に記載の方法。 - 前記少なくとも一つの組み換えアデノウイルスベクター中の遺伝子発現カセットが、E1領域内に挿入されている、請求項27に記載の方法。
- プロモーターがヒトサイトメガロウイルス最初期プロモーターである、請求項27に記載の方法。
- 転写終結配列がウシ成長ホルモンのポリアデニル化・転写終結配列である、請求項27に記載の方法。
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