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JP4598201B2 - 安定化ヒトパピローマウイルス製剤 - Google Patents

安定化ヒトパピローマウイルス製剤 Download PDF

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Description

発明の技術分野
本発明は抗原安定性が高く、抗原凝集及び沈降の少ないヒトパピローマウイルス抗原製剤に関する。本発明は本発明のヒトパピローマウイルス抗原製剤を使用したアジュバント入りHPVワクチンの製造方法にも関する。本発明はこれらのヒトパピローマウイルス抗原製剤から製造したアジュバント入りヒトパピローマウイルスワクチンにも関する。
発明の背景
パピローマウイルス(PV)感染はヒト、ヒツジ、イヌ、ネコ、ウサギ、サル、ヘビ及びウシ等の種々の動物で生じる。パピローマウイルスは上皮細胞に感染し、一般に感染部位に良性上皮又は線維上皮腫瘍を誘発する。パピローマウイルスは種特異的感染物質である。
パピローマウイルスは感染する宿主により異なる群に分類される。ヒトパピローマウイルス(HPV)はDNAハイブリダイゼーション試験により更に70種を越える型に分類される。ある型のパピローマウイルス感染に対する中和免疫が別の型のパピローマウイルスに対する免疫を付与しないという点でPV型は型特異的免疫原であると思われる。
ヒトではHPV型により異なる疾患が生じる。HPV1、2、3、4、7、10及び26〜29型は正常個体と免疫無防備状態の個体の双方に良性疣贅を誘発する。HPV5、8、9、12、14、15、17、19〜25、36及び46〜50型は免疫無防備状態の個体に扁平病変を誘発する。HPV6、11、34、39、41〜44及び51〜55型は生殖器又は呼吸器粘膜の非悪性コンジロームを誘発する。HPV16、18、31、33、35、45及び58型は生殖器粘膜の上皮異形成を誘発し、頚管、膣、陰門及び肛門管の大半のin situ及び浸潤癌に関係がある。
パピローマウイルスはエンベロープをもたない小型の(50〜60nm)二十面体DNAウイルスであり、8個までの初期遺伝子と2個までの後期遺伝子をコードする。ウイルスゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)はE1〜E8とL1及びL2と呼ばれ、「E」は初期を表し、「L」は後期を表す。L1とL2はウイルスキャプシドタンパク質をコードする。初期(E)遺伝子はウイルス複製、転写調節及び細胞トランスフォーメーション等の機能に関係がある。
L1タンパク質は主キャプシドタンパク質であり、55〜60kDaの分子量をもつ。L2タンパク質は副キャプシドタンパク質であり、55〜60kDaの推定分子量と75〜100kDaの見かけの分子量(ポリアクリルアミドゲル電気泳動により測定)をもつ。免疫データによると、L2タンパク質の大半はウイルスキャプソメア内でL1タンパク質の内側にあると予想される。L1ORFは種々のパピローマウイルス間で保存度が高い。L2タンパク質は種々のパピローマウイルス間で保存度が低い。
L1及びL2遺伝子は免疫予防の良好なターゲットとして同定されている。初期遺伝子のうちにはワクチン開発の潜在的ターゲットであることが立証されているものもある。ワタオウサギパピローマウイルス(CRPV)及びウシパピローマウイルス(BPV)系の試験の結果、(細菌又はワクシニアベクターを使用することにより生産した)組換えL1及び/又はL2タンパク質で免疫すると動物をウイルス感染から防御できることが判明した。バキュロウイルス発現系又はワクシニアベクターを使用してパピローマウイルスL1遺伝子を発現させ、得られたウイルス様粒子(VLP)の集合を使用し、ウイルス攻撃からの防御に相関する高力価ウイルス中和抗体応答が誘導されている。更に、L1及びL2遺伝子を使用して、動物のパピローマウイルス感染予防及び治療用ワクチンが製造されている。
HPV11 L1タンパク質を含むウイルス様粒子は昆虫及び哺乳動物細胞系で発現されている。酵母細胞でVLPを発現させると費用効果的であり、発酵槽での大規模増殖に利用し易いという利点がある。しかし、HPV11 L1タンパク質は酵母細胞では低レベルでしか発現されない。これはHPV11 L1 mRNAが切断されるためであることが分かっている。他方、HPV6 L1遺伝子は完全長mRNAとして転写され、高レベルまで発現される。HPV11 L1タンパク質をコードするようにHPV6 L1 DNAを修飾することにより、完全長mRNAの転写を容易にし、HPV11 L1タンパク質発現を増すことが可能である。
L1及びL2遺伝子を使用して動物のパピローマウイルス感染予防及び治療用ワクチンが製造されている。HPV16型L1及びL2遺伝子をワクシニアウイルスベクターにクローニングし、CV−1哺乳動物細胞に組換えベクターを感染させてウイルス様粒子(VLP)が生産されている。
細菌由来組換えウシパピローマウイルスL1及びL2が生産されている。組換え細菌タンパク質に対する中和血清は天然ウイルスと低レベルでしか交差反応しなかったが、これは天然タンパク質と細菌由来タンパク質のコンホメーションの相異によると思われる。
HPV16 L1又はHPV16 L2ORFを発現する組換えバキュロウイルスを使用して昆虫SF9に感染させ、L1及びL2タンパク質が生産されている。ウェスタンブロット分析によると、バキュロウイルス由来L1L及びL2タンパク質は抗HPV16抗体と反応することが分かった。バキュロウイルス由来L1はVLPを形成する。
Jansenら(1995,Vaccine 13(16):1509−1514)はワタオウサギパピローマウイルスからL1及びL1+L2 VLPの精製中に塩化ナトリウムとTween 80(登録商標)を含む流動バッファーを使用している。
現状では、精製組換えHPV VLP製剤は溶液中の凝集を防ぐために高いNaCl濃度で保存しなければならない。イオン強度が低いと、HPV VLPは溶液から沈降する点まで凝集する。以上及び他の関連知見により、HPVバルク溶液は高濃度のNaCl(1.25〜2.5M)の存在下に凍結保存されている。HPV11 VLPの高凝集試料をRIA、EIA又はBIAコアアッセイにより測定すると不良なin vitro抗原性を示す。従って、生理的塩条件及び許容可能な長期保存条件下で安定な水性HPV VLP製剤を製造することが必要とされている。本発明はこの必要に対処し、これを満たすものである。
発明の要約
本発明は界面活性剤の存在下に生理的塩濃度で抗原凝集を防止すると共に抗原安定性を増加するヒトパピローマウイルス(HPV)抗原製剤に関する。
本発明は本発明のHPV抗原製剤を生物学的に有効な量のアジュバントと混合することにより形成されるアジュバント入りワクチンの製造にも関する。
本発明のHPV抗原製剤及びアジュバント入りワクチンは、非限定的な例としてHPV6a、6b、11、16及び18型からのL1又はL1及びL2タンパク質の組み合わせを含む組換えHPVサブユニットワクチンとして製造されたウイルス様粒子を抗原成分として含む。この組換えワクチンの1価形態及び2価形態(非限定的な例として組換えHPV11 L1、HPV16 L1及びHPV6a L1)と多価形態(非限定的な例として組換えHPV11 L1、HPV6a L1、HPV16 L1及びHPV18 L1)を安定化することも本発明の範囲内である。
本発明は更に、生理的濃度の塩と、0℃を上回る温度で製剤のワクチン成分の安定化を増すために界面活性剤を含むHPV抗原製剤にも関する。本発明のHPV製剤は約2℃〜約8℃で少なくとも1カ月〜約2年間まで長期保存することができる。
本発明の1態様は非限定的な例として塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム及び硫酸アンモニウム等の生理的に許容可能な塩を含むHPV抗原製剤に関する。製剤に塩を加える目的は所望イオン強度を達成するためである。イオン強度は、非限定的な例としてリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、コハク酸塩、Tris−HCl、MOPS等の緩衝化合物により生成されるイオンと、非緩衝塩のイオンに起因し得る。
本発明の別の態様は非限定的な例として例えばPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))、Polysorbate 60(例えばTween 60(登録商標))及びPolysorbate 20(例えばTween 20(登録商標))等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類(ポリソルベート類)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類(例えばBrij 58(登録商標)、Brij 35(登録商標))、並びに非限定的な例として例えばTriton X−100(登録商標)、Triton X−114(登録商標)、NP40(登録商標)、Span 85及びPluronicシリーズの非イオン界面活性剤(例えばPluronic 121)等の他の類の非イオン界面活性剤を含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の付加的態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の別の態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約50mM〜約400mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の更に別の態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約150mM〜約300mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の別の態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に生理的に許容可能な塩が約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムであり、非イオン界面活性剤Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.2%w/vまでの範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の特定態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に生理的に許容可能な塩が約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムであり、非イオン界面活性剤Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の好ましい態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に塩化ナトリウムが約50mM〜約400mMの濃度で存在し、Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの百分率範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の特に好ましい態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に塩化ナトリウムが約150mM〜約300mMの濃度で存在し、Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの百分率範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明のHPV抗原製剤は、好ましくは非限定的な例として約pH5.0〜9.0のpH範囲、特に約pH6.0〜約8.0のpH範囲内の好ましくは非限定的な例としてリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、コハク酸塩、Tris−HCl又はMOPS等の生理的に許容可能なバッファー中で提供されることが当業者に理解されよう。
本発明は本発明のHPV抗原製剤を使用することを特徴とするHPVワクチン製剤の製造方法にも関する。本明細書ではミョウバン又は非ミョウバン系HPVワクチンのこれらの改良製造方法について記載する。
本発明は生物学的に有効な量のアジュバントを生物学的に有効な量の本発明の抗原含有製剤と併用するアジュバント入りHPVワクチンにも関する。
本明細書で使用する「PV」なる用語は「パピローマウイルス」の略語である。
本明細書で使用する「HPV」なる用語は「ヒトパピローマウイルス」の略語である。
本明細書で使用する「VLP」なる用語は「ウイルス様粒子」の略語である。
本明細書で使用する「生理的に許容可能」なる用語は、製剤がヒト等の免疫ターゲット宿主と生物学的に適合可能となるような濃度又はイオン強度のバッファー、賦形剤又は塩を意味する。
【図面の簡単な説明】
図1は4℃で2カ月間にわたってHPV11 L1 VLP(50mM MOPS,pH7.0,1.25M NaCl)の流体力学的寸法に及ぼすタンパク質希釈の経時効果を示す。(□)470μg/mL;(■)18μg/mL。
図2は室温で保存中のHPV11及びHPV16 L1 VLPの流体力学的寸法に及ぼす塩濃度の効果を示す。試料をバッファーで希釈し、1時間保存後に分析した。HPV11の場合には、その後、同一バッファーで更に一晩透析した。HPV11 L1 VLPは種々のNaCl濃度の50mM MOPSバッファー(pH7.0)で調製した。(○)透析せず;(□)透析あり。HPV16 L1 VLPは種々のNaCl濃度の50mM MOPSバッファー(pH7.0)で調製した。(●)透析せず。
図3はタンパク質の透析膜吸着が室温で96時間にわたってポリプロピレンチューブに入れた50mM MOPS,pH7.0,180mM NaCl中50μg/mlのHPV11 L1 VLPの流体力学的寸法(●)及びタンパク質濃度(■)[残留HPV11 L1の百分率として表す]に及ぼす効果を示す。
図4は室温で24時間にわたって50mM MOPS,pH7.0,1.25M NaCl中HPV11 L1 VLP吸着に及ぼすポリスチレン(○)、ポリプロピレン(●)及びガラス(◇)の効果を示す。
図5は50mM MOPS,pH7.0,0.25M NaCl中HPV L1 VLP(18μg/mL)のポリプロピレン吸着に及ぼす比表面積の増加の効果を示す。(□)比表面積=4cm-1;(●)比表面積=6cm-1
図6A及び図6Bは動的光散乱(DLS)試験の前に50mM MOPS,pH7.0,150mM NaCl中に室温で20時間(A)及び50mM MOPS,pH7.0,40mM NaCl中に50℃で30分後に室温で48時間(B)保存したHPV11 L1 VLP(18μg/mL)の安定性に及ぼす種々の界面活性剤(0.01%)の効果を示す。
図7A及び7Bは種々のイオン強度即ち(●)0.4M(NH42SO4+0.01% Tween 80(登録商標);(○)0.1M(NH42SO4;(◇)0.5M(NH42SO4;(x)0.1M Na2SO4;(|)0.5M Na2SO4;(△)0.1M NaCl;及び(■)0.5M NaClの50mM MOPS,pH7.0中で室温でポリプロピレン表面に接触させたHPV11 L1 VLP(16μg/mL)の表面吸着(A)及び凝集(B)に及ぼすPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))の効果を示す。
図8は50mM MOPS,pH7.0,250mM NaCl中で室温でポリプロピレン表面に接触させたHPV11 L1 VLP(18μg/mL)の流体力学的直径及びHPV11 L1 VLP濃度に及ぼすPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))の経時効果を示す。初期タンパク質濃度の百分率としてタンパク質濃度を測定する。タンパク質濃度の低下は表面吸着に反比例する。(x)0.01% Tween 80(登録商標)、タンパク質濃度;(△)Tween 80(登録商標)添加せず、タンパク質濃度;(■)0.01% Tween 80(登録商標)、流体力学的直径;及び(◆)Tween 80(登録商標)添加せず、流体力学的直径。
図9は(●)40mM NaClと0.01% Tween 80(登録商標)を添加、(◇)100mM NaClと0.01% Tween 80(登録商標)を添加及び(○)Tween 80(登録商標)を添加せずに40mM NaClを添加した50mM MOPS,pH7.0中HPV11 L1 VLP(18μg/mL)の流体力学的寸法に及ぼすNaCl濃度とPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))の組み合わせ効果を示す。
図10A及び図10Bは4℃(A)及び室温(B)で50mM MOPS,pH7.0,150mM NaCl中HPV11 L1 VLP(18μg/mL)の流体力学的寸法(Dh(nm))に及ぼすPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))濃度[(●)0.000%w/v;(○)0.001%w/v;(■)0.005%w/v;(□)0.010%w/v]の経時効果を示す。
図11は動的光散乱(DLS)試験の前に50mM MOPS,pH7.0,150mM NaCl中に室温で50日間保存したHPV16 L1 VLP(20μg/mL)の安定性に及ぼす種々の界面活性剤(0.01%)の効果を示す。
発明の詳細な説明
本発明は界面活性剤の存在下に生理的塩濃度で抗原凝集を防止すると共に抗原安定性を増加するヒトパピローマウイルス(HPV)抗原製剤に関する。
本発明は本発明のHPV抗原製剤を生物学的に有効な量のアジュバントと混合することにより形成されるアジュバント入りHPVワクチンにも関する。
本発明のHPV抗原製剤とアジュバント入りワクチンは、非限定的な例としてHPV6a、6b、11、16及び18型からのL1又はL1及びL2タンパク質の組み合わせを含む組換えHPVサブユニットワクチンとして製造されたウイルス様粒子を抗原成分として含む。この組換えワクチンの1価形態及び2価形態(非限定的な例として組換えHPV11 L1、HPV16 L1及びHPV6a L1)と多価形態(非限定的な例として組換えHPV11 L1、HPV6a L1、HPV16 L1及びHPV18 L1)を安定化することも本発明の範囲内である。このために、本発明の実施例では組換えHPV11 L1 VLPを使用するが、本発明の抗原製剤で安定化のために製造可能なHPV型はこれに制限されない。実際に、本発明のワクチン製剤は非限定的な例として例えば他のHPV系VLP等の他のワクチン製剤を安定化させるためにも使用できることが本開示から自明である。例えば、本発明のHPVワクチン製剤は、非限定的な例としてHPV6a、6b、11、16及び18型からのL1又はL1及びL2タンパク質の組み合わせを含む組換えHPVサブユニットワクチンとして製造されたウイルス様粒子を含む。従って、上述のように本発明の製剤が非限定的な例として2価(例えば組換えHPV11 L1及びHPV6a L1)や多価(例えばHPV11 L1、HPV6a L1、HPV16 L1及びHPV18 L1)HPV製剤等の種々の2価及び多価製剤を安定化するために有用であることも自明である。
従って、本発明は有用なタンパク質濃度及び好適保存温度の全範囲で生理的に活性な塩及びバッファー条件でHPV VLPを安定化する非イオン界面活性剤を含む抗原製剤に関する。本発明のHPV製剤は約2℃〜約8℃で少なくとも1カ月〜約2年間まで長期保存することができる。これらの製剤は例えばミョウバン含有アジュバント(例えばリン酸アルミニウム、ヒドロキシリン酸アルミニウム及びオキシ水酸化アルミニウム)と混合することができる。非ミョウバン系アジュバント、特にHPV VLP用として知られている高イオン強度製剤によりマイナスの影響を受ける非ミョウバン系アジュバントと本発明の抗原製剤を併用することも有用である。
低イオン強度では、HPV11 L1VLPは溶液から沈降する点まで凝集することが知られている。HPV11 L1VLPの高凝集試料は不良なin vitro抗原性を示すことが知られている(例えばRIA、EIA又はBIAコアアッセイ)。実施例3のデータに示すように、HPV11 VLP L1(50mM MOPS/1.25M NaCl中470μg/mL)を融解し、溶液の一部を同一バッファーで18μg/mLまで希釈した。NaCl濃度を1.25M NaClに維持しても、タンパク質濃度の低い溶液は時間が経つと凝集した。従って、塩濃度を高くするだけではHPV VLP凝集を防止できない。実施例4は種々のNaCl濃度範囲で(短時間におけるバルク溶液の保存又は透析により)試験したデータを示しており、NaCl濃度が低レベル(NaCl約150mM以下)まで低下すると、タンパク質凝集(とそれに続く沈降)が生じる。この問題を解決するためには、HPV11 L1VLPを含む溶液を高濃度(約1.25〜2.5M)のNaClの存在下で凍結保存すればよい。本明細書に開示する本発明の一部は、有用な温度範囲内で生理的塩濃度で凝集を防止するHPV VLPを含む種々の製剤に関する。本発明の製剤は4℃で安定なHPV VLPの長期保存を容易にし、HPV単独又はアルミニウム塩アジュバントもしくは非アルミニウムアジュバントの存在下に有用な免疫原性試験を可能にする。
更に、実施例5に開示するように、HPV VLPを種々の表面と接触させても凝集が変化する。同実施例から明らかなように、HPV VLPとの接触表面積(例えば透析膜又は保存管)を増加すると、VLPの流体力学的寸法も増加する。この凝集の増加と同時にHPV VLP溶液のタンパク質濃度が低下するので、HPV VLPは膜表面に吸着し、表面吸着と凝集の相関を示唆している。従って、ワクチンを好適容器表面に接触させることも本発明の範囲内である。データによると、室温で24時間インキュベートしたHPV11 L1VLP(50mM MOPS/1.25M NaCl,pH7.0)はホウケイ酸ガラスに有意吸着を示すが、ポリスチレンでは有意吸着は認められない。
実施例6は本発明の製剤で使用するのに好適な賦形剤及び塩を示すデータを含む。
従って、本発明の本質は生理的塩濃度を含むHPV抗原製剤として、製剤の抗原成分が約0℃〜約40℃の温度で長期安定性をもつと共に公知HPV製剤に多く見られる凝集を防止するように非イオン界面活性剤を加えた製剤に関する。このために、本発明は宿主に生理的に許容可能なイオン強度で存在する非限定的な例として塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム及び硫酸アンモニウム等の塩を含むHPVワクチン製剤に関する。製剤に塩を加える目的は、必要なイオン強度を達成するためである。イオン強度は緩衝化合物により生成されるイオンと、非緩衝塩のイオンに起因し得る。
本発明の特に好ましい側面は、生理的に許容可能な濃度の塩を含むHPV抗原製剤として、製剤のワクチン成分の安定化を増すために最少量の非イオン界面活性剤を加えた製剤に関する。本発明の抗原製剤で使用する非イオン界面活性剤の非限定的な例としては、例えば非限定的な例としてPolysorbate 80(Tween 80(登録商標))、Polysorbate 60(Tween 60(登録商標))及びPolysorbate 20(Tween 20(登録商標))等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、例えば非限定的な例としてBrij 58(登録商標)、Brij 35(登録商標))等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、並びにTriton X−100(登録商標)、Triton X−114(登録商標)、NP40(登録商標)、Span 85及びPluronicシリーズの非イオン界面活性剤(例えばPluronic 121)等の他の類が挙げられる。
本発明の付加的態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の別の態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約50mM〜約400mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の更に別の態様は生理的に許容可能なバッファーの存在下に約0.2%w/vまでの範囲で存在する上記非イオン界面活性剤と、生理的に許容可能な塩として約150mM〜約300mMの濃度の塩化ナトリウムを含むHPV抗原製剤に関する。
本発明の別の態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に生理的に許容可能な塩が約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムであり、非イオン界面活性剤Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.2%w/vまでの範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の特定態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に生理的に許容可能な塩が約10mM〜約500mMの濃度の塩化ナトリウムであり、非イオン界面活性剤Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の好ましい態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に塩化ナトリウムが約50mM〜約400mMの濃度で存在し、Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの百分率範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明の特に好ましい態様は、生理的に許容可能なバッファーの存在下に塩化ナトリウムが約150mM〜約300mMの濃度で存在し、Polysorbate 80(非限定的な例としてTween 80(登録商標))が約0.01%〜約0.1%w/vの百分率範囲で存在するHPV抗原製剤に関する。
本発明のHPV抗原製剤は生理的に許容可能なバッファー、好ましくは非限定的な例として約5.0〜約9.0のpH範囲、好ましくは約6.0〜約8.0のpH範囲内のリン酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、酢酸塩、Tris−HCl又はMOPSにより緩衝された製剤中で提供されることが当業者に理解されよう。
本発明に記載する製剤は非凍結状態でほぼ生理的塩濃度でHPV溶液を保存できる。従って、凍結融解段階が不要になり、適当な生理的イオン強度条件でHPVをアルミニウムアジュバントに吸着させるか又は非アルミニウムアジュバントを加えることにより、アジュバントを含むHPV VLP溶液を直接調製することができる。
従って、本発明はミョウバン含有アジュバントと混合する前に温度及び塩濃度の苛酷な勾配を必要としないアジュバント入りHPVワクチンの改良製造方法を開示する。例えば、本発明の抗原製剤はアルミニウムアジュバントと混合する前に4℃で調製及び保存できる。このミョウバン添加前の抗原製剤をリン酸アルミニウム、ヒドロキシリン酸アルミニウム及びオキシ水酸化アルミニウム等のアルミニウムアジュバントと混合する。必要に応じてチメロサール等の防腐剤を加えてもよい。本発明の方法は元の抗原製剤を約2℃〜約8℃の温度で少なくとも2年間まで長期保存することができる。
本開示から明らかなように、本発明のHPV抗原製剤の1つの利点は生理的に許容可能な濃度のミョウバン又は非ミョウバンアジュバントと直接混合できることである。同様に本開示から明らかなように、別の利点はこれらの製剤を適当なミョウバン又は非ミョウバン含有アジュバントに直接添加できるように凍結点を上回る約0℃〜約40℃、特に約2℃〜約8℃の温度で安定性が高いことである。換言するならば、本発明の製剤は生理的塩濃度で非ミョウバンアジュバントを含むHPV溶液を直接調製することもできる。
好ましい製剤例を上記に例示したが、本明細書の教示から明らかなように種々の他の製剤も予想される。本明細書に教示するように、例示及び他の本発明の抗原製剤は宿主に生理的に許容可能なイオン強度の塩と、生理的に許容可能なバッファーと、ワクチン成分の安定性を増し、溶液から凝集又は沈降する傾向を減らし、より好都合な温度で長期保存できるように生物学的に許容可能な濃度の界面活性剤を含む。
本発明のHPVワクチン製剤を使用する投与計画は患者の型、種、年齢、体重、性別及び医学的状態、治療する症状の重篤度、投与経路、患者の腎及び肝機能、並びに使用する特定化合物に応じて選択することができる。通常の技術をもつ医師であれば、症状の進行を予防、防止又は阻止するために必要なHPVワクチンの有効量を容易に決定及び処方することができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例1
組換えHPV11 L1 VLPの過剰発現
合成L1遺伝子の構築。HPV11 L1 VLPの過剰発現及び精製はいずれも1995年3月30日に出願された米国出願第08/413,571号及び08/413,572号に記載されており、本実施例にも記載するが、単に例示に過ぎず、組換えHPV VLPの製造に使用可能な方法を限定するものではない。本明細書は本発明の製剤を例示するために組換えHPV11 L1及びHPV16 L1の使用を開示する。公知組換えDNA技術を使用しても本明細書に記載する組換えHPV VLPを製造できることが当業者に理解されよう。また、酵母以外の宿主を使用しても本発明の抗原製剤で使用するHPV VLPを過剰発現できることも理解されよう。
Midland Reagent Companyから取り寄せた合成DNAオリゴマーを使用してHPV11 L1の1.5kbpオープンリーディングフレームを構築した。これらのオリゴマーは5’末端リン酸を付けたものを入手した。以下に示す合計24種のオリゴマーが必要であった。
Figure 0004598201
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2.5mM Tris,pH7.5,0.25mM EDTAを入れた別々のチューブで相補対を形成するオリゴマー(#241−1と#241−24、#241−2と#241−23、#241−3と#241−22、#241−4と#241−21、#241−5と#241−20、#241−6と#241−19、#241−7と#241−18、#241−8と#241−17、#241−9と#241−16、#241−10と#241−15、#241−11と#241−14、#241−12と#241−13)をアニールした。チューブを4分間98℃まで加熱した後、250ml容ビーカーに入れた98℃の水200mlに加え、ゆっくりと冷却させた。水が室温まで冷却したら、アニールした対をフラグメントA(オリゴマー対#241−1と24及び−2と23)、フラグメントB(#241−3と22、−4と21、−5と20及び−6と19)、フラグメントC(#241−7と18、−8と17、−9と16及び−10と15)及びフラグメントD(#241−11と14及び−12と13)としてチューブに加えた。これらのオリゴマー対ミックスを2分間62℃まで加熱した後、前述のようにゆっくりと冷却した。T4DNAリガーゼ(Boehringer Mannheim,Inc.)と製造業者に提供される試薬を使用して各チューブの内容物を23℃で一晩連結した。
連結後、フラグメントBは完全長産物の量を増加するためにPCR増幅が必要であった。このためには、Boehringer Mannheim Taqポリメラーゼとオリゴマープライマー:
Figure 0004598201
を使用してApplied Biosystemsサーモサイクラーで94℃1分間、48℃1分間、72℃1分間、次いで72℃10分間のサイクルを10サイクル実施する必要があった。連結産物とフラグメントB PCR産物を制限酵素(Boehringer Mannheim,Inc.)で次のように消化した。フラグメントAはBglIIとSphIで消化し、フラグメントBはSphIとKpnIで消化し、フラグメントCはKpnIとXhoIで消化し、フラグメントDはXhoIとBglIIで消化した。消化したフラグメントを低融点アガロース(FMC BioProducts)ゲル上で分離し、Agarase(登録商標)(Boehringer Mannheim,Inc.)を製造業者に推奨されているように使用してバンドの切り出しとアガロースの消化により正しい寸法のフラグメントを単離した。フラグメントA、B及びDをエタノール沈殿により回収した後、連結する各フラグメントに適合するように制限酵素で予め同様に消化しておいたベクターpSP72(Promega,Inc.)に夫々連結した。
アニールしたオリゴマー:
Figure 0004598201
にKpnIとXhoIで消化したフラグメントCをまず連結した。次にフラグメントCをXhoIで再切断し、450bpKpnI−XhoIフラグメントをKpnIとXhoIで消化したpSP72ベクターに連結した。連結混合物を使用して大腸菌株DH5コンピテント細胞(Gibco BRL,Gaithersburg,MD)を形質転換した。インサートを含むクローンについて形質転換細胞をコロニーハイブリダイゼーションによりスクリーニングした(J.Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)。Wizardミニプレップキット(Promega Corp.)を使用して陽性クローンからプラスミドDNAを単離した後、Applied Biosystems 373A DNA Sequencerを使用して配列決定した。4種のフラグメントの各々について正しいDNA配列を含むクローンを前述のように消化し、pSP72ベクターからフラグメントを遊離させた。KpnIとXhoIで消化したフラグメントCをXhoIとBglIIで消化したフラグメントD及びKpnIとBglIIで切断したpSP72に3方向連結した。次に連結産物を使用して大腸菌を形質転換した。得られた形質転換細胞を配列決定し、正しい配列のクローンを得た(CDと命名)。CDの750bpBglII−KpnIインサートをpSP72ベクターから再切断し、望ましくない連結産物を減らすようにBglIIを加えた以外は前述と同様にBglIIとSphIで消化したフラグメントA及びSphIとKpnIで消化したフラグメントBに3方向連結した。連結産物をアガロースゲル上で分離し、1.5kbpフラグメントを単離し、D361−1と命名した。
HPV6/11 L1、HPV11 L1及びHPV6 L1酵母発現ベクターの構築。プラスミドpBM272(St.Louis,MOに所在のワシントン大学、Mark Johnston氏から入手)からのSaccharomyces cerevisiaeダイバージェントGAL1−GAL10プロモーターを含むpUC18/2方向GALプロモータープラスミドから1.4kbp SphIフラグメントを単離することにより、pGAL1−10酵母発現ベクターを構築した。ダイバージェントプロモーターは両端に酵母ADH1転写ターミネーター(BennetzenとHall,1982,J.Biol.Chem.257:3018−3025)のコピーを1個ずつもち、GAL1プロモーターとADH1転写ターミネーターの第1のコピーの間にBamHIクローニング部位が配置され、GAL10プロモーターとADH1転写ターミネーターの第2のコピーの間にSmaIクローニング部位が配置されている。pBR322、酵母LEU2d遺伝子(ErhartとHollenberg,1983,J.Bacteriol.156:625−635)及び酵母2uプラスミド(Seattle,WAに所在のワシントン大学、Benjamin Hall氏から寄贈)(BroachとVolkert,1991,Circular DNA Plasmids of Yeasts,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New York)から構成される酵母シャトルベクターをSphIで消化し、1.4kbp SphIダイバージェントGALプロモーターフラグメントに連結し、pGAL1−10を得た。
HPV11 L1タンパク質をコードするHPV6/11ハイブリッドL1 DNA(実施例1からの試料D361−1)はHPV6/11 L1開始メチオニンコドンのすぐ上流に酵母非翻訳リーダー配列(Kniskernら,1986,Gene 46:135−141)を含む。GAL1プロモーターとADH1転写ターミネーターの間をBamHIで切断してpGAL1−10プラスミドを直鎖化し、1.5kbpのHPV6/11 L1遺伝子フラグメント(試料D361−1)に連結した。大腸菌DH5(Gibco BRL,Inc.)形質転換細胞をスクリーニングし、HPV6/11 L1遺伝子を含むpGAL1−10プラスミドを単離し、D362−1と命名した。
尖形コンジローム病変(Darron Brown博士から寄贈)から野生型HPV11(wt−HPV11)DNAをクローニングした。完全ヒトゲノムDNAを抽出し、制限エンドヌクレアーゼで消化した。wt−HPV11 DNAを含むフラクションをPCR用鋳型として使用する大腸菌クローニングベクターに連結した。Ventポリメラーゼ(New England Biolabs,Inc.)と、10サイクルの増幅サイクル(94℃1分間、48℃1分間、72℃1分45秒間)と、フランキングBglII部位(下線部)を含む以下のオリゴヌクレオチドプライマー:
Figure 0004598201
を使用してwt−HPV11 L1遺伝子をPCR増幅した。
センスプライマーはwt−HPV11 L1開始メチオニンコドン(太字部分)のすぐ上流に酵母非翻訳リーダー配列(Kniskernら,1986,Gene 46:135−141)を導入する。1.5kbp wt−HPV11 L1 PCR産物をBglIIで消化し、ゲル精製し、BamHIで消化したpGAL1−10プラスミドに連結し、プラスミドp329−1を得た。
HPV6a陽性尖形コンジローム病変(Darron Brown博士から寄贈)から完全ゲノムDNAを抽出した。鋳型として生検試料DNAを使用し、Ventポリメラーゼ(New England Biolabs,Inc.)と、35回の増幅サイクル(94℃1分間、48℃1分間、72℃1分45秒間)と、wt−HPV11 L1のPCRについて上述したセンスプライマーと、配列:
Figure 0004598201
をもつアンチセンスプライマーを使用してHPV6a L1遺伝子をPCR増幅した。1.5kbp HPV6a L1 PCR産物をBglIIで消化し、ゲル精製し、BamHIで消化したpGAL1−10プラスミドに連結し、プラスミドD128を得た。
1558株の調製
a.酵母株U9の調製。
Saccharomyces cerevisiae株2150−2−3(MATα,leu2−04,ade1,cir0)をLeland Hartwell博士(Seattle,WAに所在のワシントン大学)から入手した。2150−2−3株の細胞をYEHD培地5mL中で30℃で一晩増殖させた(Cartyら,1987,J.Ind Micro 2:117−121)。細胞を3回滅菌蒸留水で洗浄し、滅菌蒸留水2mLに再懸濁し、細胞懸濁液0.1mLを6枚の5−フルオロオロト酸(FOA)プレートの各々にプレーティングし、ura3突然変異体を選択した(Cold Spring Harbor Laboratory Manual for Yeast Genetics)。プレートを30℃でインキュベートした。培地は蒸留水250mL当たりアミノ酸と硫酸アンモニウムを含まないDifco酵母窒素ベース3.5g、5−フルオロオロト酸0.5g、ウラシル25mg及びデキストロース10.0gを加えた。
培地を0.2μm膜で濾過滅菌した後、50℃に維持した4%Bacto−Agar(Difco)250mL、1.2mg/mLアデニン溶液10mL及びL−ロイシン溶液(180mg/50mL)5mLと混合した。得られた培地を各ペトリ皿に20mLずつ分配した。
5日間インキュベーション後、多数のコロニーが出現していた。元のFOAプレートからコロニーを新しいFOAプレートに再画線することにより単コロニーを単離した後、30℃でインキュベートした。YEHDプレートとウラシル-プレートにレプリカプレーティングすることにより、第2組のFOAプレートからの多数のコロニーにura3突然変異が存在するか否かを試験した。所望結果はYEHDで良好に増殖し、ウラシル-培地で増殖しないことであった。これらの性質を示す1個の単離株(U9)が得られた。これを後期使用に備えて−70℃で凍結グリセロールストック(#325株)として保存した。
b.酵母MNN9遺伝子の破壊用ベクターの調製。MNN9遺伝子の破壊用ベクターを調製するためには、まずS.cerevisiaeゲノムDNAからMNN9遺伝子をクローニングすることが必要であった。標準ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術によりこれを実施した。酵母MNN9遺伝子の公表配列(Zymogenetics:ヨーロッパ特許出願第88117834.7号、公開第0−314−096−A2号)に基づき、完全長MNN9コーディング配列のPCRに用いる5’センスプライマーと3’アンチセンスプライマーを設計した。フランキングHindIII部位(下線部)を含む以下のオリゴデオキシヌクレオチドプライマーを使用した。
Figure 0004598201
MNN9遺伝子の開始メチオニンコドンは太字で示す。S.cerevisiae株JRY188からのゲノムDNAを鋳型として使用し、Taq DNAポリメラーゼ(Perkin Elmer)と25回の増幅サイクル(94℃1分間、37℃2分間、72℃3分間)を使用してPCRを実施した。得られた1.2kbp PCRフラグメントをHindIIIで消化し、ゲル精製し、HindIIIで消化してアルカリホスファヌーゼで処理しておいたpUC13(Pharmacia)に連結した。得られたプラスミドをp1183と命名した。
MNN9遺伝子を酵母URA3遺伝子で破壊するために、(pBR322のHindIII部位にサブクローニングしたS.cerevisiae URA3遺伝子をコードする1.1Kbp HindIIIフラグメントを含む)プラスミドpBR322−URA3をHindIIIで消化し、機能的URA3遺伝子をもつ1.1kbp DNAフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端にした後、PmlIで消化しておいたプラスミドp1183(PmlIはMNN9コーディング配列の内側を切断する)に連結した。得られたプラスミドp1199は機能的URA3遺伝子によるMNN9遺伝子の破壊を含む。
c.MNN9遺伝子の破壊を含むU9誘導株1372の構築。U9株(#325)でMNN9遺伝子を破壊するために、p1199プラスミド30μgをHindIIIで消化し、直鎖状mnn9::URA3破壊カセットを構築した。325株の細胞をスフェロプラスト法(Hinnenら,1978,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:1929−1933)によりHindIIIで消化したp1199DNAで形質転換し、ウラシルを含まず且つ1.0Mソルビトールを含む合成寒天培地で形質転換細胞を選択した。合成培地は蒸留水1リットル当たり寒天20g、酵母窒素ベースw/oアミノ酸6.7g、アデニン0.04g、L−チロシン0.05g、ソルビトール182g、グルコース20g及びロイシン-溶液#2 10mlを加えた。ロイシン-溶液#2は蒸留水1リットル当たりL−アルギニン2g、L−ヒスチジン1g、L−ロイシン6g、L−イソロアシン6g、L−リジン4g、L−メチオニン1g、L−フェニルアラニン6g、L−トレオニン6g、L−トリプトファン4gを含む。
プレートを30℃で5日間インキュベートすると、多数のコロニーが出現した。コロニー10個から染色体DNA調製物を調製した後、EcoRIとHindIIIで消化した。次に、(プラスミドp1199から単離した)MNN9遺伝子をもつ1.2kbp HindIIIフラグメントをプローブとして使用してDNA消化産物をサザンブロット(Sambrookら,1989,Molecular Cloning:A Latoratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press)により評価した。サザンブロット上の予想DNAバンドシフトと、mnn9突然変異体が一般に示すような極度の塊状を示す単離株(#1372株)を同定した。
d.酵母HIS3遺伝子の破壊用ベクターの構築。S.cerevisiae HIS3遺伝子をURA3遺伝子により破壊する破壊用カセットを構築するために、プラスミドYEp6(Struhlら,1979,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 76:1035)をBamHIで消化し、HIS3遺伝子をもつ1.7kbp BamHIフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端にし、BamHIで予め消化してT4 DNAポリメラーゼで処理しておいたpUC18に連結した。得られたプラスミド(p1501又はpUC18−HIS3と命名)を(HIS3コーディング配列を切断する)NheIで消化し、ベクターフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端にした後、子ウシ腸アルカリホスファターゼで処理した。HindIIIで消化することによりプラスミドpBR322−URA3からURA3遺伝子を単離し、URA3遺伝子をもつ1.1kbpフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端にし、上記pUC18−HIS3 NheIフラグメントに連結した。得られたプラスミド(pUC18−his3::URA3又はp1505と命名)は酵母HIS3遺伝子を機能的URA3遺伝子により破壊する破壊用カセットを含む。
e.HIS3遺伝子による酵母PRB1遺伝子の破壊用ベクターの構築。S.cerevisiae PRB1遺伝子をもつプラスミドFP8ΔHをカーネギー・メロン大学のE.Jones博士から入手した(Moehleら,1987,Genetics 115:255−263)。このプラスミドをHindIIIとXhoIで消化し、PRB1遺伝子をもつ3.2kbp DNAフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼ処理により平滑末端にした。プラスミドpUC18をBamHIで消化し、ゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼ消化処理により平滑末端にした。得られたベクターフラグメントを上記PRB1遺伝子フラグメントに連結し、プラスミドpUC18−PRB1を得た。HIS3遺伝子を含むプラスミドYEp6をBamHIで消化した。得られた機能的HIS3遺伝子をもつ1.7kbp BamHIフラグメントをゲル精製した後、T4 DNAポリメラーゼ処理により平滑末端にした。プラスミドpUC18−PRB1をEcoRVとNcoIで消化し、PRB1コーディング配列を切断してプロテアーゼB活性部位とフランキング配列を除去した。pUC18にPRB1コーディング配列の残留5’及び3’部分をもつ5.7kbp EcoRV−NcoIフラグメントをゲル精製し、T4 DNAポリメラーゼ処理により平滑末端にし、子ウシ腸アルカリホスファターゼで脱リン酸し、上記平滑末端HISフラグメントに連結した。得られたプラスミド(pUC18−prb1::HIS3、ストック#1245と命名)は上記のように欠失させたPRB1遺伝子の部分の代わりに機能的HIS3遺伝子を含む。
f.MNN9及びPRB1遺伝子の両者の破壊を含むU9関連酵母株の構築。MNN9遺伝子破壊を含むU9関連株1372を構築した。1372株のクローン単離株をFOAプレートに継代し、ura3突然変異株を選択した。1372株の多数のura3単離株を得、その後のHIS3遺伝子の破壊に1個の特定単離株(12930−190−S1−1株)を選択した。pUC18−his3::URA3遺伝子破壊ベクター(p1505)をXbaIとEcoRIで消化して直鎖状his3::URA3破壊カセットを生成し、酢酸リチウム法(Methods in Enzymology,1992,194:290)により12930−190−S1−1株の形質転換に使用した。ウラシルを含まない合成寒天培地でura+形質転換細胞を選択し、同一培地でクローン単離株のために再画線した後、ウラシル又はヒスチジンを含まない培地にレプリカプレーティングし、Ura+且つHis-の単離株をスクリーニングした。PRB1遺伝子のその後の破壊のために1個の単離株(12930−230−1株)を選択した。PRB1遺伝子破壊ベクター(pUC18−prb1::HIS3、ストック#1245)をSacIとXbaIで消化して直鎖状prb1::HIS3破壊用カセットを生成し、酢酸リチウム法により12930−230−1株の形質転換に使用した。ヒスチジンを含まない寒天培地でHis+形質転換細胞を選択し、同一培地でクローン単離株のために再画線した。得られた多数のHis+単離株からゲノムDNAを調製し、EcoRIで消化した後、0.8%アガロースゲル上で電気泳動させた。次に、以下のオリゴデオキシヌクレオチドプライマー:
Figure 0004598201
を使用して予めPCRにより調製しておいたPRB1遺伝子の放射性標識617bpプローブを使用してサザンブロット分析を実施した。
2.44kbp prb1::HIS3 DNAフラグントとプローブの予想通りのハイブリダイゼーションを示す11個の単離株が得られた。これに対して、野生型PRB1遺伝子ではプローブは1.59kbpフラグントとハイブリダイズした。所望のprb1::HIS3破壊を含むこれらの単離株の1個を後期使用に備えて選択し、#1558株と命名した。
実施例2
酵母におけるHPV11 L1及びHPV6 L1の発現。プラスミドD362−1(pGAL1−10+HPV6/11L1)、p329−1(pGAL1−10+wt−HPV11L1)、D128(pGAL1−10+HPV6 L1)及びpGAL1−10を使用してスフェロプラスト法(Hinnenら,1978,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75,1929−1933)によりS.cerevisiae株#1558(MATa,leu2−04,prb1::HIS3,mnn9::URA3,ade1,cir0)を形質転換した。プラスミドD362−1で形質転換した#1558酵母株を#1782株と命名した。RNA試験については、0.1Mソルビトールと2%グルコース又はガラクトースを含むYEH複合培地(Cartyら,1987,J.Ind.Micro.2,117−121)で酵母クローン単離株を30℃で26時間増殖させた。細胞を回収後、文献に記載されている熱酸性フェノール法(Current Protocols in Molecular Biology,vol.2,Current Protocols,1993)を使用して酵母RNAを抽出した。タンパク質分析については、0.1Mソルビトール、2%グルコース及び2%ガラクトースを含むYEH複合培地で同一単離株を30℃で70時間増殖させた。細胞を回収後、細胞ペレットをガラスビーズで破壊し、イムノブロット分析によりHPV11 L1又はHPV6 L1の発現について細胞溶解液を分析した。
HPV6/11 L1(#1782株)の発酵。培地1リットル当たりアミノ酸と硫酸アンモニウムを含まないDifco酵母窒素ベース8.5g、アデニン0.2g、ウラシル0.2g、コハク酸10g、硫酸アンモニウム5g及びL−チロシン0.25gを含み、滅菌前にNaOHでpH5.0〜5.3に調整した無ロイシン液体培地に、1782株のプレート培養物の表面増殖細胞を無菌移転した。ロータリーシェーカーを250rpmに設定して28℃で25時間増殖させた後、−70℃で保存前に無菌グリセロールを最終濃度17%(w/v)まで加えることにより凍結培養バイアルを調製した(クリオバイアル当たり1mL)。1782株の発酵用接種材料を同一培地(2L容フラスコ当たり750mL)に蒔き、2本の凍結培養バイアルの内容物を融解して2L容フラスコに移し、ロータリーシェーカーを250rpmに設定して28℃で25時間インキュベートした。1782株の発酵には接種後に18Lの作業容量をもつChemap 23L発酵槽を使用した。培地1L当たりDifco酵母エキス20g、Sheffield HySoyペプトン10g、グルコース20g、ガラクトース20gを含む産生用培地を使用し、滅菌前にpH5.3に調整した。2L容接種材料フラスコの全内容物(500mL)を発酵槽に移し、28℃、9L空気/分、500rpm、3.5psi圧でインキュベートした。必要に応じて撹拌を強め、>40%飽和の溶存酸素濃度を維持した。発酵の進行をオフライングルコース測定(Beckman Glucose 2 Analyzer)とオンライン質量分析(Perkin−Elmer 1200)によりモニターした。66時間インキュベーション後、9.32g細胞乾量/Lの細胞密度に達した。このような発酵を2回実施し、内容物(ブロス合計17.5L)を細胞回収までプールした。培養物を中空繊維濾過(Amicon DC−10濾過システムでAmicon H5MP01−43カートリッジを使用)により約2Lまで濃縮し、リン酸緩衝食塩水2Lで透析濾過し、(約1Lまで)更に濃縮した後、500mL容遠心びんに分配した。8,000rpm(Sorval GS3ローター)で20分間4℃で遠心分離することにより細胞ペレットを集めた。上清をデカント後、ペレット(合計細胞湿量358g)を使用時まで−70℃で保存した。
組換えHPV11型L1キャプシドタンパク質の精製。全工程は特に指定しない限り4℃で実施した。細胞を−70℃で凍結乾燥した。凍結細胞(湿量=180g)を20〜23℃で融解し、「粉砕用バッファー」(50mM MOPS,pH7.2,500mM NaCl,1mM CaCl2)900mLに再懸濁した。プロテアーゼインヒビターAEBSF及びペプスタチンAを夫々最終濃度1mM及び1.7mMまで加えた。細胞スラリーをM110−Y Microfluidizer(Microfluidics Corp.,Newton,MA)に4回通して約16,000psi圧で粉砕した。粉砕した細胞スラリーに十分な量の10%Triton X100(登録商標)洗剤(Pierce,Rockford,IL)を加え、TX100の濃度を0.5%にした。スラリーを20時間撹拌した。Triton X100で処理した溶解液を12,000xgで40分間遠心分離し、細胞破片を除去した。L1タンパク質を含む上澄み液を回収した。
300Kタンジェンシャルフローメンブランカセット(Filtron,Northborough,MA)を使用して上澄み液を20mMリン酸ナトリウム,pH7.2,0.5M NaCl5容量で透析濾過した。膜に保持された材料はラジオイムノアッセイとウェスタンブロッティングによると、L1タンパク質を含むことが判明した。
20mMリン酸ナトリウム,pH7.2,0.5M NaClで平衡化したSP Spherodex(M)(登録商標)樹脂(IBF,Villeneuve−la−Garenne,仏国)の高分解能アフィニティカラム(11.0cmIDx5.3cm)に濾渣を加えた。平衡化バッファーによる洗浄と、20mMリン酸ナトリウム,pH7.2,1.0M NaClによるステップ洗浄後、L1タンパク質を20mMリン酸ナトリウム,pH7.2,2.5M NaClのステップ洗浄により溶離した。洗浄及び溶離中にフラクションを集めた。カラムフラクションの合計タンパク質をBradford法により定量した。次にフラクションをウェスタンブロッティング及びSDS−PAGEとコロイドクーマシー検出により分析した。更にラジオイムノアッセイによりフラクションを分析した。
妥当な純度とL1タンパク質の集積を示すSP Spherodexフラクションをプールした。最終産物をウェスタンブロッティング及びSDS−PAGEとコロイドクーマシー検出により分析した。L1タンパク質は>90%均質であると推定された。L1タンパク質をウェスタンブロッティングにより同定した。最終産物を0.22mmメンブレンで滅菌濾過し、50mM MOPS及び1.25M NaClに−70℃で保存した。
Structure Probe(West Chester,PA)により電子顕微鏡分析を実施した。試料のアリコートを200メッシュ炭素被覆銅グリッドに載せた。pH7.0の2%リンタングステン酸1滴をグリッドに20秒間滴下した。グリッドを風乾後、TEM試験した。全顕微鏡試験はJEOL100CX透過型電子顕微鏡(JEOL USA,Inc.)を100kVの加速電圧で使用して実施した。顕微鏡写真は最終倍率100,000倍とした。
全タンパクのBradfordアッセイ。市販Coomassi Plus(登録商標)キット(Pierce,Rockford,IL)を使用して全タンパクを定量した。試料はMilli−Q−H2Oで適当な濃度まで希釈した。標準及びマイクロアッセイプロトコールに必要な容量は夫々0.1mL及び1.0mLであった。どちらのプロトコールもBSA(Pierce,Rockford,IL)を使用して標準曲線を作成した。アッセイは製造業者の指示に従って実施した。Macintosh IIciコンピューターでCricketGraph(登録商標)ソフトウェアを使用して標準曲線をプロットした。
SDS−PAGE及びウェスタンブロットアッセイ。全ゲル、バッファー及び電気泳動装置はNovex(San Diego,CA)から入手し、製造業者の指示に従って使用した。要約すると、試料をMilli−Q−H2Oで等タンパク濃度まで希釈し、200mM DTTを含む試料インキュベーション用バッファーと1:1に混合した。試料を15分間100℃でインキュベートし、プレキャスト12%Tris−グリシンゲルに加えた。試料を125Vで1時間45分間電気泳動した。市販キット(Integrated Separation Systems,Natick,MA)を使用してコロイドクーマシー染色によりゲルを展開した。
ウェスタンブロットについては、タンパク質を25Vで40分間PVDFメンブレンに移した。メンブレンをMilli−Q−H2Oで洗浄し、風乾した。一次抗体はTrpE−HPV11L1融合タンパク質(D.Brown博士から寄贈)に対するポリクローナルウサギ抗血清とした。抗体溶液は抗血清をブロッティングバッファー(6.25mM リン酸Na,pH7.2,150mM NaCl,0.02% NaN3中5%無脂乳)で希釈することにより調製した。少なくとも1時間20〜23℃でインキュベートした。PBS(6.25mM リン酸Na,pH7.2,150mM NaCl)を3回ずつ交換してブロットを1分間洗浄した。二次抗体溶液はヤギ抗ウサギigGアルカリホスファターゼ結合抗血清(Pierce,Rockford,IL)をブロッティングバッファーで希釈することにより調製した。同一条件下で少なくとも1時間インキュベートした。ブロットを前述と同様に洗浄し、1ステップNBT/BCIP基質(Pierce,Rockford,IL)を使用して検出した。
実施例3
凝集のタンパク質濃度依存性
上述のようにHPV11 VLPのロットを調製し、1.25M NaClを含む50mM MOPS中0.47mg/mLで保存した。このロットを融解し、この溶液の一部を同一バッファーで18μg/mLまで希釈した。タンパク質濃度の高いストック溶液は107〜115nm(動的光散乱により測定)の同一流体力学的直径(Dh)を4℃で2カ月間維持したが、タンパク質濃度の低い溶液は塩濃度を1.25M NaClに維持しても時間が経つにつれて凝集した(図1)。図1から明らかなように、HPVタンパク質濃度が低いと、塩濃度が高くても4℃で保存中にHPVの凝集を阻止できない。
実施例4
凝集の塩濃度依存性
HPV11及びHPV16 VLPのロットを調製し、保存中の流体力学的寸法の塩依存性を試験した。組換えHPV11及び16VLPを(50mM MOPS,1.25M NaCl,pH7.0中)ストック溶液から50mM MOPSバッファーで希釈し、最終タンパク質濃度を約20g/mLの一定値に維持し、NaCl濃度は図2に示すように変化させた。希釈液はポリプロピレンエッペンドルフチューブで調製し、室温で保存した。実施例3(図1)に記載したように塩濃度の高い溶液でもこのタンパク質濃度ではゆっくりと凝集が生じるので、希釈液の調製から1時間以内に測定した。Dh値は0.15M NaCl(HPV11)及び0.5M NaCl(HPV16)までほぼ変化しなかったが、塩濃度がそれ以下になると増加した(図2)。他方、HPV11の透析試料のほうが全塩濃度で大きい流体力学的寸法を示し、効果は0.5M NaCl未満の塩濃度で特に顕著であった。
HPV11の別のロットで行った別の実験(データは図形式で示さず)によると、(種々のNaCl濃度の20mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.2)で透析した)組換えHPV11 L1 VLPは0.5M NaCl中の約113nmから0.15M NaCl中の133nmまでのDhの増加を示した。1.0、2.0及び3.0M NaClで透析した試料は照合比較で114、113及び108nmのDh値を示したが、NaCl濃度0.025Mで透析した試料は目に見える沈殿を形成した。0.025M NaCl中の試料は溶液に残存している16μg/mLのタンパク質しか含有していなかったが、それ以外の試料のタンパク質濃度は130〜179μg/mL(Lowryタンパク質アッセイにより測定)であった。2.5M NaClを含む20mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.2)に保存して透析しなかった対照試料のDh値は82nmであった。
本実施例のデータから明らかなように、塩濃度が低いか又はイオン強度が低いと、HPV VLPの粒子間凝集を招くが、低タンパク質濃度やHPV溶液の物理的操作(例えばタンパク質の透析)もHPV VLP凝集の要因である。
実施例5
HPV11 VLPの表面吸着
透析膜表面。透析膜の表面積を変えて0.18M NaClを含むpH7.0の50mM MOPSバッファー中50μg/mLタンパク質溶液をインキュベートし、HPV11凝集に及ぼす透析膜の直接効果を試験した。Dhは室温で96時間インキュベーション後に膜の表面積の増加と共に増加することが判明した(図3)。同時に、溶液中のタンパク質濃度は膜表面積の増加と共に低下することが判明した(図3)。これらの知見はHPV11が膜表面に吸着することを示しており、表面吸着と凝集の相関を示唆している。これらのデータによると、低濃度のHPVをポリプロピレン表面や透析膜表面に長時間暴露すると表面吸着と凝集が生じる。これらのプロセスはいずれも温度依存性である。4℃でインキュベートした試料はどちらのプロセスについても25℃でインキュベートした試料より反応速度が遅かった。
種々の容器表面へのHPV吸着の比較。比表面積を一定にし、HPV濃度を変えてホウケイ酸ガラス、ポリプロピレン及びポリスチレンチューブ(12x75mm2の同一直径)でHPV吸着を比較した。pH7.0で1.25M NaClを含む50mM MOPSバッファー中で試料をインキュベートし、室温で24時間放置した。図4から明らかなように、ホウケイ酸ガラスでは100μg/mL未満で相当の表面吸着が生じる。ポリプロピレンのほうが良好であり、30μg/mL未満では吸着が相当問題となるが、同一条件で濃度が高ければ問題ない。ポリスチレンが最良であり、10μg/mLまで下げても有意タンパク質吸着を示さない。
HPV11(0.25M NaClを含む50mM MOPSバッファー中18μg/mL)を2種の異なる比表面積でポリプロピレンチューブに入れ、HPVの表面吸着を更に試験した(図5)。室温で1日後、6.0cm-1の比表面積ではHPVのほぼ全量が表面吸着したが、比表面積を4.0cm-1にすると吸着は約15%であった(図5)。
実施例6
HPV11 VLP表面吸着及び凝集を阻止する賦形剤
加速安定性実験における界面活性剤のスクリーニング。予備スクリーニング実験として、HPV11試料を0.01%の数種の界面活性剤の存在下と不在下に室温で20時間インキュベートした。HPV濃度は18μg/mLとし、バッファーは50mM MOPS、0.15M NaCl,pH7.0とした。動的光散乱により測定した処、数種の界面活性剤は界面活性剤で処理しなかったHPV試料に比較して同一条件下で凝集を部分的に防止した(図6A)。
より苛酷な条件で界面活性剤スクリーニング実験を実施した。HPV11を各界面活性剤0.01%の不在下又は存在下に50℃で30分間後、室温で2日間インキュベートした。HPV濃度は18μg/mLとし、バッファーは50mM MOPS及び0.04M NaCl,pH7.0とした。これらの条件下で、界面活性剤で処理しなかった対照HPV試料は上記実験に比較して著しく高い程度まで凝集した。図6Bから明らかなように、試験した界面活性剤のうち、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(Tween 80(登録商標))とポリオキシエチレンアルキルエーテル(Brij 58(登録商標))がHPV11 VLP凝集を最良に防止した。
塩とPolysorbate 80の組み合わせ防止効果。図7A及び7Bから明らかなように、HPV濃度が低いと、各々0.1M及び0.5Mの塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム及び硫酸アンモニウムでは塩濃度を高くしただけではHPV VLP表面吸着又は凝集を防止できない。他方、同様に図7A及び7Bから明らかなように、0.4M硫酸アンモニウムを含むバッファーに非イオン界面活性剤Tween 80(登録商標)を加えると、室温で6日後でも吸着と凝集をほぼ完全に防止できる。
表面吸着と凝集に及ぼすPolysorbate 80(例えばTween 80(登録商標))の効果を別の実験で再確認した。0.01%Tween 80(登録商標)の存在下又は不在下に250mM NaCl,pH7を含む50mM MOPSバッファーを入れたポリプロピレンチューブで濃度18μg/mLのHPV11 L1 VLPをインキュベートした。図8は室温でインキュベーション時間の関数として吸着タンパク質の百分率とDh値を示す。Tween 80(登録商標)の不在下では、吸着損失と凝集が非常に顕著であるが、0.01%Tween 80(登録商標)を加えるとどちらの問題も防止できる。
図9は、低濃度のHPV11 VLP(100μg/mL)を凝集と吸着から防止するにはPolysorbate 80に加えて最適塩濃度が必要であることを示す。また、イオン強度の低い製剤でTween 80(登録商標)を増加すると、完全ではないが部分的に防止できることも明らかである。図9から明らかなように、50mM MOPSと0.04M NaClaを含むバッファーに0.01%Tween 80(登録商標)を加えてもHPV11(18μg/mL)の凝集を部分的にしか防止できないが、NaCl濃度を0.10Mまで上げると室温で48時間VLP凝集をほぼ完全に防止できた。
図10は0.15M NaCl,pH7.0を含む50mM MOPSバッファー中のHPV11 VLP(18μg/mL)の凝集に及ぼすPolysorbate 80滴定の効果を示す。0〜0.01%の濃度のTween 80(登録商標)と共に試料を4℃と室温でインキュベートした。室温では部分的な凝集防止が観察されるが、4℃では0.01%Tweenを含む試料に20日間まで有意凝集は全く観察されなかった。
図11は非イオン界面活性剤がHPV16 VLPを凝集から防止する能力を示す。試験した界面活性剤はPolysorbate 80(例えばTween 80)、Polysorbate 20(例えばTween 20)、NP−40、Triton X100、Triton X114及びポリオキシエチレンアルキルエーテル類(例えばBrij 35及びBrij 58)である。20μg/mLタンパク質のHPV16試料を0.01%の種々の界面活性剤と共に夫々室温(周囲温度)で50日間インキュベートした。インキュベーションバッファーは50mM MOPS,0.15M NaCl,pH7とした。DLSにより測定した処、全界面活性剤は保存中にHPV16の凝集を防止したが、界面活性剤を加えなかった対照HPV16試料はそうではなかった(図11)。この界面活性剤濃度(0.01%)の防御の程度は界面活性剤毎に多少異なる。非イオン界面活性剤の防御能の塩依存性を試験するために、30〜60μg/mLタンパク質のHPV16試料を0.01〜0.02%Tween 80及び0.15〜0.5MのNaCl濃度で4℃で24時間インキュベートした。NaCl濃度が0.2M以上では非イオン界面活性剤との併用によりHPV16 VLP凝集を有意に防止できることが判明した。
非イオン界面活性剤の存在下のHPV凝集に対する塩濃度の安定化効果を全イオン強度により試験した。図2及び図9から明らかなように、非イオン界面活性剤の存在下又は不在下でHPV VLPを安定化するためには最小NaCl濃度が必要である。以下の実験では、種々の塩が一定イオン強度でHPV16 VLPを安定化する能力を試験した。60μg/mL HPV16を22℃で24時間インキュベートした後、動的光散乱とEIA及びBIAコア分析によるin vitro抗原性(抗体結合)により流体力学的寸法(Dh)をアッセイするまで4℃で保存した。表1は、NaClの代わりに種々の塩を使用した場合に同一イオン強度で塩濃度を低くしても同様のHPV安定性が観察されたことを示す。対照として、低イオン強度溶液はHPV凝集と抗原性の部分的損失を生じた。これらの結果は、塩安定化効果がこれらの条件下では塩の種類よりもイオン強度により支配されることを示唆している。より苛酷な条件(37℃)で同様の塩安定化効果を試験した処、in vitro抗原性アッセイと凝集分析により示すように、種々の塩の間に安定化能の多少の相違が観察された。例えば、CaCl2とMgCl2とリン酸バッファーは一定イオン強度でHPV VLPの安定化効果が低かった。
Figure 0004598201
従って、0.01%程度の低い濃度でもPolysorbate 80が存在すると、ほぼ生理的イオン強度で数週間4℃でHPV11とHPV16を容器表面吸着と粒子間凝集から防止する。これらのデータは更に、(1)HPVの表面吸着と凝集が関連しており、(2)洗剤のみ又は塩のみでは吸着も凝集も完全に防止することができないことから静電及び疎水性メカニズムが関与しているらしいことも示している。
配列表
配列番号:1
配列の長さ:164
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:2
配列の長さ:156
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:3
配列の長さ:136
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:4
配列の長さ:127
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:5
配列の長さ:125
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:6
配列の長さ:116
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:7
配列の長さ:124
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:8
配列の長さ:113
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:9
配列の長さ:113
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:10
配列の長さ:105
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:11
配列の長さ:155
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:12
配列の長さ:134
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:13
配列の長さ:154
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:14
配列の長さ:135
配列の型:核酸
鎖の数:1本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201
配列番号:15
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配列の型:核酸
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配列
Figure 0004598201
配列番号:16
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配列
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配列番号:18
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配列
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配列番号:35
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配列の種類:他の核酸 合成DNAオリゴマー
配列
Figure 0004598201

Claims (10)

  1. ヒトパピローマウイルス抗原非ミョウバン製剤であって2℃〜8℃の温度で少なくとも1ヵ月間の保存に安定であり、
    (a)ヒトパピローマウイルス様粒子を含むワクチン成分;
    (b)50mM〜500mMの濃度で存在する塩であって、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及びリン酸ナトリウムからなる群から選択される塩;及び
    (c)0.2%w/vまでの濃度で存在する非イオン界面活性剤であって、該非イオン界面活性剤が、ポリソルベート80である非イオン界面活性剤;
    を含み、ミョウバン含有アジュバントとは組み合わされない抗原製剤。
  2. ヒトパピローマウイルス様粒子がL1タンパク質又は、L1及びL2タンパク質を含む請求項1に記載の抗原製剤。
  3. ヒトパピローマウイルス様粒子が6a、6b、11、16、18及びその任意の組み合わせから構成されるヒトパピローマウイルス型からなる群から選択される請求項2に記載の抗原製剤。
  4. 塩が塩化ナトリウムである請求項3に記載の抗原製剤。
  5. 塩化ナトリウムが150mM〜300mMの濃度で存在する請求項4に記載の抗原製剤。
  6. ポリソルベート80が0.01%w/vまでの濃度で存在する請求項5に記載の抗原製剤。
  7. (a)6a、6b、11、16及び18からなる群から選択されるヒトパピローマウイルスのL1タンパク質を含むヒトパピローマウイルス様粒子の集団;
    (b)150mM〜300mMの濃度の塩化ナトリウム;及び
    (c)0.1%w/vまでの濃度のポリソルベート80;
    を含むヒトパピローマウイルス抗原非ミョウバン製剤。
  8. ヒトパピローマウイルスのL1又は、L1及びL2タンパク質から誘導される精製ウイルス様粒子の集団を2℃〜8℃の温度で少なくとも1カ月間安定化する方法であって、50mM〜500mMの濃度の塩化ナトリウムと少なくとも0.2%w/vまでの濃度のポリソルベート80を含む非ミョウバン製剤に精製ウイルス様粒子を加えることを含む方法。
  9. ワクチン製剤が150mM〜300mMの濃度範囲の塩化ナトリウムを含む請求項8に記載の方法。
  10. ポリソルベート80が少なくとも0.1%w/vまでの濃度で存在する請求項9に記載の方法。
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