JP7649504B2 - Malaria vaccine and methods for preventing and treating malaria - Google Patents
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Description
本発明は、primeに組換えワクシニアウイルスを含みかつboostに組換えアデノ随伴ウイルスを含むマラリアワクチン組成物及び概組成物を使用したマラリア予防・治療方法に関する。
本出願は、参照によりここに援用されるところの日本出願2022-24221号及び日本出願2022-131078号優先権を請求する。
The present invention relates to a malaria vaccine composition comprising a recombinant vaccinia virus in the prime and a recombinant adeno-associated virus in the boost, and a method for preventing and treating malaria using the composition.
This application claims priority to Japanese Application No. 2022-24221 and Japanese Application No. 2022-131078, which are incorporated herein by reference.
マラリアは毎年2億人以上が感染し、50万人が死亡する世界3大感染症の一つである。治療薬はあるが、感染者全てを治療できる体制には程遠い。さらに、薬剤耐性のマラリア原虫の出現が危惧されている。そこで感染防御ワクチンの開発が待望されている。また、社会をマラリア感染から守る方法として、人から蚊そして人への伝播経路を遮断する方法の開発も嘱望されている。
Phase III臨床試験まで行われた感染防御ワクチンとしてGSK社のRTS,Sワクチン(マラリア抗原であるPfCSPとHBsAgとの融合タンパクと特殊アジュバントAS01を使用)があるが、わずか30%の有効率しかなかった。さらに、RTS,Sは3~4回の接種が必要である。ベッドネットでさえ使用率が低い地域において、3~4回ものワクチン接種を受けるための接種保健体制を確立するにはさらに莫大な費用が掛かる点も問題である。
また、大阪大学グループが開発中のBK-SE36ワクチン(Phase-I)は、赤血球期原虫を標的にしており症状軽減に主眼を置いている(非特許文献1)。一方、本発明のワクチンは、スポロゾイト・肝臓期原虫をターゲットとし、完全な感染防御(無症状)を目指している。
SANARIA社はマラリア原虫(sporozoite)を不活化したPfSPZワクチンを開発したが、4回以上の接種が必要である上に感染阻止率がわずか~30%であり、さらに保存と運搬にcold chainが不可欠であるため接種対象が軍隊、旅行者に限られる。
マラリア抗原を発現するチンパンジーアデノウイルスベクターで初回免疫(prime)し、ワクシニアウイルスMVA株(哺乳類で増殖できないワクシニアウイルス)で追加免疫(boost)する方法が報告されている。しかし、マウスで感染防御をするも、臨床実験ではわずか5~15%しか防御できなかった(非特許文献2)。さらに、フィールドトライアルで感染防御効果がないことが示された(非特許文献3)。
伝播阻止ワクチンとして、マラリア原虫の抗原タンパク質pfs25を用いたサブユニットワクチンが試みられている。しかし、短期間しか効果が持続しない。また、使用するアジュバント(IMX313)が独特であるために他のワクチン、例えばRTS,S(AS01をアジュバントとして使用)と混ぜて使用することができない。
2018年に本発明者らは、増殖できないvaccinia株(DIs, MVA)よりもずっと強い免疫をマウスに誘導するLC16m8Δ株(非特許文献4)と他のウイルスベクターを組み合わせた感染防御法を開発した(特許文献1)。
Malaria is one of the world's three major infectious diseases, infecting more than 200 million people and killing 500,000 people every year. Although there are drugs to treat it, we are far from being able to treat all infected people. Furthermore, there are fears of the emergence of drug-resistant malaria parasites. Therefore, the development of a vaccine to protect against infection is eagerly awaited. In addition, as a way to protect society from malaria infection, there is also a desire to develop a method to block the transmission route from person to mosquito and back to person.
GSK's RTS,S vaccine (which uses a fusion protein of the malaria antigens PfCSP and HBsAg, and a special adjuvant AS01) is an infection prevention vaccine that has undergone Phase III clinical trials, but it only has a 30% efficacy rate. Furthermore, RTS,S requires three to four vaccinations. In areas where even bednet use is low, it is problematic that it will cost an enormous amount of money to establish a vaccination health system that can administer three to four vaccinations.
In addition, the BK-SE36 vaccine (Phase-I) being developed by the Osaka University group targets erythrocytic stage parasites and focuses on reducing symptoms (Non-Patent Document 1). On the other hand, the vaccine of the present invention targets sporozoite and liver stage parasites and aims for complete protection against infection (asymptomatic).
SANARIA has developed the PfSPZ vaccine, which inactivates the malaria parasite (sporozoite). However, it requires more than four doses, has an infection prevention rate of only about 30%, and requires a cold chain for storage and transportation, so vaccination is limited to military personnel and travelers.
A method has been reported in which priming is performed with a chimpanzee adenovirus vector expressing a malaria antigen, followed by boosting with the MVA strain of vaccinia virus (a vaccinia virus that cannot grow in mammals). However, although this method was effective in protecting mice against infection, clinical trials showed that it only protected 5-15% of mice (Non-Patent Document 2). Furthermore, field trials showed that this method had no protective effect against infection (Non-Patent Document 3).
A subunit vaccine using the antigen protein pfs25 of the malaria parasite has been attempted as a transmission blocking vaccine. However, the effect only lasts for a short period of time. In addition, the adjuvant used (IMX313) is unique, so it cannot be mixed with other vaccines, such as RTS,S (which uses AS01 as an adjuvant).
In 2018, the inventors developed a method of infection protection that combines the LC16m8Δ strain (Non-Patent Document 4), which induces much stronger immunity in mice than vaccinia strains that cannot grow (DIs, MVA), with other viral vectors (Patent Document 1).
(マラリアワクチンの開発状況)
現在、効果のあるマラリア対策は、殺虫剤を施した蚊帳で眠ること及びアルテミシニンベース混合治療(ACT: artemisinin-based combination therapy)である。
しかし、殺虫剤耐性蚊、アルテミシニン耐性原虫の出現の報告もあり、早急にマラリアワクチンの開発が必要とされている(参照:非特許文献5)。
現在最も開発が進んでいるマラリアワクチンとしてRTS,S(MosquirixTM)が知られている。RTS,Sは、熱帯熱マラリア原虫が宿主となるヒトの血流に初めて入る時、あるいは原虫が肝細胞に感染する時に、免疫を活性化することで原虫からヒトを守ることを目的として開発されている。RTS,Sは、マラリア原虫の感染、成熟、肝臓での増殖を妨げるように設計されており、肝臓で増殖した原虫が再度血流に入り赤血球への感染を経てマラリアを発症するリスクを軽減する(参照:非特許文献6)。
しかし、RTS,Sの第III相臨床試験の有効率はわずか30%であるので、新しい戦略・コンセプトのマラリアの開発が求められている(参照:非特許文献9)。
(Status of malaria vaccine development)
Currently, the effective treatments for malaria are sleeping under insecticide-treated bed nets and artemisinin-based combination therapy (ACT).
However, there have been reports of the emergence of insecticide-resistant mosquitoes and artemisinin-resistant protozoa, and the development of a malaria vaccine is urgently needed (see Non-Patent Document 5).
RTS,S (MosquirixTM) is known as the malaria vaccine currently in the most advanced stage of development. RTS,S was developed to protect humans from Plasmodium falciparum by activating the immune system when the parasite first enters the host's bloodstream or when the parasite infects liver cells. RTS,S is designed to prevent infection, maturation, and proliferation of malaria parasites in the liver, reducing the risk of the parasites proliferating in the liver re-entering the bloodstream and infecting red blood cells, resulting in the development of malaria (see Non-Patent Document 6).
However, the efficacy rate of RTS,S in phase III clinical trials was only 30%, so there is a need to develop new strategies and concepts for malaria treatment (see non-patent document 9).
(三日熱マラリアの感染拡大とワクチン開発の遅れ)
ヒトが罹患するマラリアには5種類あるが、熱帯熱マラリア95%以上、三日熱マラリア3%以上でこれら2つがマラリア感染症の大部分を占めている。研究が先行している熱帯熱マラリアは、短期間のうちに重症化し、死亡に至ることがある。一方、三日熱マラリアは症状がマイルドであり、また三日熱マラリア原虫の赤血球侵入においてレセプターとなるDuffy抗原がアフリカ人では陰性であるために感染症例が少ない、と考えられてきた。このためワクチン研究は大きく立ち遅れている。しかし近年、グローバル化、地球規模の温暖化、変異体の出現、さらには診断技術の向上により、感染地域が東南アジア・ブラジルからアフリカへと広がってきている(PLoS NeglTrop Dis 2019)。熱帯熱マラリアのみならず三日熱マラリアにも効果のある次世代マラリアワクチンの開発が求められているが(WHO MalariaReport 2020)、最も開発が進んでいる熱帯熱マラリアワクチンRTS,Sワクチン(GSK社)のアフリカでの第III相臨床試験の結果は、わずか31%の有効率で、7年間には効果が完全に消失。RTS,Sワクチン技術を三日熱マラリアワクチンに応用することは断念され、両方のマラリアに効くワクチン開発は遥か先との落胆的な予測となっている。
(The spread of P. vivax malaria and delays in vaccine development)
There are five types of malaria that affect humans, but falciparum malaria accounts for more than 95% of cases, and vivax malaria accounts for more than 3% of cases, with these two accounting for the majority of malaria infections. Falciparum malaria, which has been studied ahead of other diseases, can become severe and even fatal in a short period of time. On the other hand, vivax malaria has mild symptoms, and it has been thought that there are few cases of infection because the Duffy antigen, which acts as a receptor for the invasion of red blood cells by the vivax malaria parasite, is negative in Africans. For this reason, vaccine research has lagged far behind. However, in recent years, due to globalization, global warming, the emergence of mutants, and improved diagnostic technology, the area of infection has been spreading from Southeast Asia and Brazil to Africa (PLoS NeglTrop Dis 2019). There is a need to develop a next-generation malaria vaccine that is effective against not only falciparum malaria but also vivax malaria (WHO Malaria Report 2020), but the results of Phase III clinical trials in Africa for the falciparum malaria vaccine RTS,S (GSK), which is the most advanced in development, showed an efficacy rate of only 31%, with the effect completely disappearing within seven years. Application of RTS,S vaccine technology to the vivax malaria vaccine has been abandoned, and it is discouragingly predicted that the development of a vaccine that is effective against both malaria is still a long way off.
(マラリアの治療方法)
マラリアの治療方法、特にマラリアワクチンに関して、下記の複数の報告がある。
(How to treat malaria)
Regarding methods for treating malaria, particularly malaria vaccines, there are several reports as follows:
(特許文献2)
特許文献2は、「以下を含む組換えバキュロウイルスを含むマラリアワクチンであって、(1)マラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子及びDAFのアミノ酸配列をコードする遺伝子、又は、マラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子、(2)該遺伝子を発現可能なプロモーター、さらに、該組換えバキュロウイルスは、該マラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むバキュロウイルス以外の組換えウイルス、該マラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子が導入されたプラスミドDNA、又は該マラリア抗原のアミノ酸配列を有するタンパク質を患者に投与した後に、該患者に投与することを特徴とする、該組換えバキュロウイルスを含むマラリアワクチン」を開示している。
しかし、特許文献2は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 2)
However,
(特許文献3)
特許文献3は、「一方が脊椎動物プロモーターで、他方がバキュロウイルスのプロモーターである連結したデュアル・プロモーターの下流に、少なくとも一つのウイルス粒子の構成成分になり得るタンパク質をコードする遺伝子と、少なくとも一つの免疫原性外来遺伝子とを含む融合遺伝子を連結することを特徴とする、デュアル・プロモーターと融合遺伝子が組み込まれた構造体を含むトランスファーベクターの製造方法」を開示している。
しかし、特許文献3は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 3)
However,
(特許文献4)
特許文献4は、「組換えオートグラファ核多角体病ウイルス(AcNPV)を有効成分とする医薬組成物であって、該組換えAcNPVが、少なくともポリヘドリンプロモーター及びCAGプロモーターが連結したデュアルプロモーターの制御下に以下のいずれかの融合遺伝子を含有することを特徴とする、医薬組成物」を開示している。
しかし、特許文献4は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 4)
However,
(特許文献5)
特許文献5は、「(a)ウイルスの外来エンベロープタンパク質をコーディングするヌクレオチド配列と、(b)前記エンベロープコーディング配列に作動的に連結された第1プロモーターと、(c)抗原タンパク質をコーディングするヌクレオチド配列と、(d)前記抗原コーディング配列に作動的に連結された第2プロモーターとを含む組換えバキュロウイルス」を開示している。
しかし、特許文献5は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 5)
However,
(特許文献6)
特許文献6は、「下記第1構成要素および第2構成要素を含み、前記第1構成要素および第2構成要素が、任意に、薬学的に許容可能な担体をさらに含む、キット。a)1以上の外来タンパク質、もしくは、前記外来タンパク質をコードする核酸、又は、それらの機能的部分を含む第1構成要素;および、b)組換え修飾ワクシニアウィルスアンカラ(MVA)を含み、前記MVAは、融合タンパク質をコードする核酸配列を有し、前記融合タンパク質は、ユビキチン又はその機能的部分、および、1以上の外来タンパク質又はそれらの機能的部分を含む、第2構成要素。」を開示している。
しかし、特許文献6は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 6)
However,
(特許文献7)
特許文献7は、「C4bpドメイン又はその変異体若しくはその断片をコードする核酸配列と、対象とする抗原をコードする核酸配列とを含むウイルスベクターを含む免疫原性組成物」を開示している。
しかし、特許文献7は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Patent Document 7)
However,
(非特許文献7)
非特許文献7は、「Priming-boosting法により、アデノウイルスワクチン(ChAd63)接種後にワクシニアウイルスワクチン(MVA)を接種することによりマラリア感染防御効果が40%に達したこと」を開示している。
しかし、非特許文献7は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Non-Patent Document 7)
Non-Patent
However, Non-Patent
(非特許文献8)
非特許文献8は、「FP9-CS(鶏痘ウイルスにCSPを組込んだ組換えウイルス)接種後にMVA-CS(ワクシニアウイルスにCSPを組込んだ組換えウイルス)を接種することによりマラリア感染防御効果が90%に達したこと」を開示している。
しかし、非特許文献8に記載の方法では、アジュバントを使用しており、当該アジュバントを使用しなかった場合には、マラリア感染防御効果が35%まで低下する。
さらに、非特許文献8は、「本発明のマラリアワクチン組成物の構成」を開示又は示唆していない。
(Non-Patent Document 8)
Non-patent
However, the method described in Non-Patent
Furthermore, Non-Patent
以上により、現状のマラリア感染防御効果は不十分であり、さらに向上させる必要がある。 For these reasons, the current effectiveness of protection against malaria infection is insufficient and needs to be further improved.
本発明の課題は、従来のマラリアワクチンと比較して、感染防御効果だけでなくマラリア伝播阻止効果にも優れたマラリアワクチン及びマラリア予防・治療方法を提供することである。The objective of the present invention is to provide a malaria vaccine and a method for preventing and treating malaria which are superior not only in terms of the effect of preventing infection but also in terms of the effect of blocking malaria transmission, compared to conventional malaria vaccines.
本発明者らは、上記課題を解決するために研究した結果、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスをprimeに用い、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスをboostに用いることにより、感染防御効果だけでなくマラリア伝播阻止効果にも優れたマラリアワクチン組成物であることを見出して、本発明を完成した。As a result of research conducted to solve the above problems, the inventors discovered that by using a recombinant vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 as a prime, and a recombinant adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 as a boost, a malaria vaccine composition is obtained which is excellent not only in terms of the effect of preventing infection, but also in terms of the effect of preventing malaria transmission, and thus completed the present invention.
本発明は以下の通りである。
1.以下を含むマラリアワクチン組成物。
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
2.CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスを含むマラリアワクチンであって、
さらに、該組換えワクシニアウイルスは、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスをヒト又は動物に投与する前に、該ヒト又は動物に投与することを特徴とする、
マラリアワクチン。
3.CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスを含むマラリアワクチンであって、
さらに、該組換えアデノ随伴ウイルスは、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスをヒト又は動物に投与した後に、該ヒト又は動物に投与することを特徴とする、
マラリアワクチン。
4.前記ワクシニアウイルスがB5R遺伝子を欠失したLC16株である、前項1に記載のマラリアワクチン組成物。
5.前記ワクシニアウイルスがB5R遺伝子を欠失したLC16株である、前項2又は3に記載のマラリアワクチン。
6.マラリア感染防御及びマラリア伝播阻止用である、前項1又は4に記載のマラリアワクチン組成物。
7.マラリア感染防御及びマラリア伝播阻止用である、前項2、3又は5に記載のマラリアワクチン。
8.以下を含む接種者に生涯免疫を賦与するマラリアワクチン組成物:
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
ここで、prime用である該組換えワクシニアウイルス及びboost用である該組換えアデノ随伴ウイルスの組み合わせ接種を接種者に2回以上行うことを特徴とする、
マラリアワクチン組成物。
9.前記マラリアは、三日熱マラリアである、前項1に記載のマラリアワクチン組成物。
10.以下の工程を含む、マラリアの予防及び/又は治療方法:
1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスをヒト又は動物に投与する工程;及び
2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスを該ヒト又は該動物に投与する工程。
11.前記ワクシニアウイルスがB5R遺伝子を欠失したLC16株である、前項10に記載の方法。
12.マラリア感染防御及びマラリア伝播阻止用である、前項10に記載の方法。
13.前記マラリアは、三日熱マラリアである、前項10に記載の方法。
14.以下の工程を含む、接種者に生涯免疫を賦与する方法:
1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスを接種者に投与する工程;及び
2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスを該接種者に投与する工程、
ここで、prime用である該組換えワクシニアウイルス及びboost用である該組換えアデノ随伴ウイルスの組み合わせ接種を該接種者に2回以上行うことを特徴とする、
方法。
15.前記ワクシニアウイルスがB5R遺伝子を欠失したLC16株である、前項14に記載の方法。
16.マラリア感染防御及びマラリア伝播阻止用である、前項14に記載の方法。
17.前記マラリアは、三日熱マラリアである、前項14に記載の方法。
18.以下の(1)及び(2)をマラリアワクチン組成物の製造としての使用。
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
19.以下の(1)及び(2)を接種者に生涯免疫を賦与するマラリアワクチン組成物の製造としての使用。
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
20.オオキネート転換阻害用である、前項1又は4に記載のマラリアワクチン組成物。
The present invention is as follows.
1. A malaria vaccine composition comprising:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. 2. A malaria vaccine comprising a recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25,
Furthermore, the recombinant vaccinia virus is characterized in that it is administered to a human or an animal before administering to the human or an animal a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25.
Malaria vaccine.
3. A malaria vaccine comprising a recombinant adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25,
Furthermore, the recombinant adeno-associated virus is characterized in that it is administered to a human or an animal after a recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 is administered to the human or an animal.
Malaria vaccine.
4. The malaria vaccine composition according to the
5. The malaria vaccine according to the above 2 or 3, wherein the vaccinia virus is an LC16 strain lacking the B5R gene.
6. The malaria vaccine composition according to the above 1 or 4, which is for protection against malaria infection and for blocking malaria transmission.
7. The malaria vaccine according to any one of the preceding
8. A malaria vaccine composition that confers lifelong immunity to the recipient, comprising:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of a prime CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of a boost CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25. The recombinant vaccinia virus is characterized in that a combination of the prime recombinant vaccinia virus and the boost recombinant adeno-associated virus is administered to a recipient at least twice.
Malaria vaccine compositions.
9. The malaria vaccine composition according to the
10. A method for preventing and/or treating malaria, comprising the steps of:
1) administering to a human or animal a recombinant vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of prime CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25; and
2) A step of administering to the human or animal a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost and a gene encoding the amino acid sequence of s25.
11. The method according to
12. The method according to the preceding
13. The method according to
14. A method for conferring lifelong immunity to a recipient, comprising the steps of:
1) administering to a recipient a recombinant vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of prime CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25; and
2) administering to the recipient a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boosting and a gene encoding the amino acid sequence of s25;
The present invention is characterized in that a combination of the recombinant vaccinia virus for prime use and the recombinant adeno-associated virus for boost use is inoculated to the inoculated person two or more times.
method.
15. The method according to the preceding
16. The method according to the preceding
17. The method according to
18. Use of the following (1) and (2) in the production of a malaria vaccine composition:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. 19. Use of the following (1) and (2) in the manufacture of a malaria vaccine composition that confers lifelong immunity to vaccinated individuals.
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. 20. The malaria vaccine composition according to the
本発明のマラリアワクチンは、従来のマラリアワクチンと比較して、下記のいずれか1以上の効果を有する。
(1)高いマラリア感染防御効果
(2)高いマラリア感染防御効果及びマラリア伝播阻止効果
(3)boost後短期間でのマラリア感染防御効果
(4)長時間継続するマラリア感染防御効果
(5)2回接種での効果
(6) 接種者に生涯免疫を賦与する効果
The malaria vaccine of the present invention has one or more of the following effects compared to conventional malaria vaccines.
(1) High protection against malaria infection. (2) High protection against malaria infection and blocking of malaria transmission. (3) Protection against malaria infection shortly after boosting. (4) Protection against malaria infection that continues for a long time. (5) Effective after two vaccinations. (6) Effect of conferring lifelong immunity to the vaccine recipient.
図1~図6はm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)熱帯熱マラリアワクチン、図7~図11はm8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)三日熱マラリアワクチン、図12~図15はm8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)熱帯熱マラリアワクチンの記載を示す。
(本発明のマラリアワクチン及びマラリアワクチン組成物)
本発明の「マラリアワクチン」は、以下を対象とする。
CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むマラリアワクチンのprime用である組換えワクシニアウイルス又は該ウイルスを含むprime用マラリアワクチン。
CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むマラリアワクチンのboost用である組換えアデノ随伴ウイルス又は該ウイルスを含むboost用マラリアワクチン。
本発明の「マラリアワクチン組成物」は、以下を含む。
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
以下に本発明のマラリアワクチン及びマラリアワクチン組成物を説明する。
(Malaria vaccine and malaria vaccine composition of the present invention)
The "malaria vaccine" of the present invention is directed to:
A recombinant vaccinia virus for use as a prime malaria vaccine comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25, or a prime malaria vaccine comprising said virus.
A recombinant adeno-associated virus for boosting a malaria vaccine comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25, or a malaria vaccine for boosting comprising said virus.
The "malaria vaccine composition" of the present invention comprises:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP used for prime and a gene encoding the amino acid sequence of s25. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP used for boost and a gene encoding the amino acid sequence of s25. The malaria vaccine and malaria vaccine composition of the present invention are described below.
(遺伝子)
本明細書において、遺伝子(DNA分子)とは、2本鎖DNAのみならず、それを構成するセンス鎖及びアンチセンス鎖という各1本鎖DNAを包含する趣旨であり、またその長さに制限されるものではない。
従って、本発明のマラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子(ポリヌクレオチド)には、特に言及しない限り、ゲノムDNAを含む2本鎖DNA及びcDNAを含む1本鎖DNA(センス鎖)並びに該センス鎖と相補的な配列を有する1本鎖DNA(アンチセンス鎖)及び合成DNA、それらの断片のいずれもが含まれる。
(gene)
In this specification, the term "gene (DNA molecule)" is intended to include not only double-stranded DNA, but also each of the single-stranded DNAs constituting the double-stranded DNA, that is, the sense strand and the antisense strand, and is not limited by its length.
Therefore, unless otherwise specified, the gene (polynucleotide) encoding the amino acid sequence of the malaria antigen of the present invention includes double-stranded DNA including genomic DNA and single-stranded DNA (sense strand) including cDNA, as well as single-stranded DNA (antisense strand) having a sequence complementary to the sense strand, synthetic DNA, and fragments thereof.
(マラリア抗原のアミノ酸配列を有するタンパク質)
本発明で使用する「CSPのアミノ酸配列を有するタンパク質」は、アデノ随伴ウイルス、ワクシニアウイルスが提示する(提示可能な)CSPのアミノ酸配列と同じアミノ酸配列又は同じ機能を有しかつ相同性が90%以上、95%以上、98%以上、99%以上であれば、特に限定されない。さらに、自体公知の方法により、該アミノ酸配列に修飾等をしても良い。
本発明で使用する「s25のアミノ酸配列を有するタンパク質」は、アデノ随伴ウイルス、ワクシニアウイルスが提示する(提示可能な)s25のアミノ酸配列と同じアミノ酸配列又は同じ機能を有しかつ相同性が90%以上、95%以上、98%以上、99%以上であれば、特に限定されない。さらに、自体公知の方法により、該アミノ酸配列に修飾等をしても良い。
(Protein with the amino acid sequence of a malaria antigen)
The "protein having the amino acid sequence of CSP" used in the present invention is not particularly limited, so long as it has the same amino acid sequence or the same function as the amino acid sequence of CSP displayed (capable of being displayed) by adeno-associated virus or vaccinia virus and has a homology of 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more. Furthermore, the amino acid sequence may be modified by a method known per se.
The "protein having the amino acid sequence of s25" used in the present invention is not particularly limited, so long as it has the same amino acid sequence or the same function as the amino acid sequence of s25 displayed (capable of being displayed) by adeno-associated virus or vaccinia virus and has a homology of 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more. Furthermore, the amino acid sequence may be modified by a method known per se.
(CSP)
CSP(CircumsporozoiteProtein)は、蚊から人に侵入するスポロゾイト期原虫の主要膜タンパク質である。約50kDaの分子量で、中央部には高い抗原性を有する4~8つのアミノ酸配列の10~40回の繰り返し配列が存在する。繰り返し配列に対するモノクローナル抗体をスポロゾイトと混ぜて肝細胞に振りかける侵入阻害実験により非常に高い侵入阻害を示すことから、CSPは肝細胞への侵入に重要な役割を果たしていると考えられている。
数あるマラリアの抗原の中でもCSPは、特にワクチン候補抗原として期待されており長年研究されている。熱帯熱マラリアのワクチンとして最も開発の進んでいるRTS,Sも熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparum)のCSP抗原(PfCSP)ワクチン抗原としている。また、PfCSPは4つのシステインで、立体構造を維持しており、この立体構造がマラリア原虫の肝臓侵入機構に重要な働きをしているという報告もある。
本発明で使用するCSPは、好ましくは、熱帯熱マラリア原虫由来の塩基配列であるPfCSP(配列番号1:Plasmodium falciparum)又はシグナル配列とGPIアンカーを欠損したLeu19-Val377のアミノ酸領域をコードする塩基配列を哺乳類細胞で発現するためにコドンを最適化したsPfCSP2(配列番号2:sPfCSP2 derived from Plasmodium falciparum)を用いるが、他のマラリア原虫CSP遺伝子(たとえば、三日熱マラリア原虫PvCSP遺伝子)でも使用可能である。
また、マラリア原虫の複数の原虫株に対応した複数種のCSP遺伝子を連結しても良い。
(CSP)
CSP (Circumsporozoite Protein) is the main membrane protein of the sporozoite stage protozoan that invades humans from mosquitoes. It has a molecular weight of about 50 kDa, and in the center there is a repeat sequence of 10 to 40 times of 4 to 8 amino acid sequences with high antigenicity. In an invasion inhibition experiment in which a monoclonal antibody against the repeat sequence was mixed with sporozoites and sprayed onto liver cells, it showed a very high invasion inhibition, so CSP is thought to play an important role in invasion into liver cells.
Among the many malaria antigens, CSP is particularly expected to be a vaccine candidate antigen and has been studied for many years. RTS,S, the most advanced vaccine for falciparum malaria, also uses the CSP antigen (PfCSP) of the malaria parasite, Plasmodium falciparum , as a vaccine antigen. In addition, PfCSP maintains its three-dimensional structure with four cysteines, and it has been reported that this three-dimensional structure plays an important role in the liver invasion mechanism of the malaria parasite.
The CSP used in the present invention is preferably PfCSP (SEQ ID NO: 1: Plasmodium falciparum), which is a base sequence derived from Plasmodium falciparum, or sPfCSP2 (SEQ ID NO: 2: sPfCSP2 derived from Plasmodium falciparum), which has a base sequence encoding the amino acid region Leu19-Val377 lacking a signal sequence and GPI anchor and has been codon-optimized for expression in mammalian cells; however, other malaria parasite CSP genes (e.g., the PvCSP gene from Plasmodium vivax) can also be used.
Furthermore, multiple types of CSP genes corresponding to multiple strains of malaria parasites may be linked together.
加えて、本発明で使用するCSPは、以下も含む。
(1)CSPの保護化誘導体、糖鎖修飾体、アシル化誘導体、又はアセチル化誘導体。
(2)CSPと90%以上、95%以上、98%以上又は99%以上の相同性を有し、かつCSPと実質的同質の作用を持つタンパク質。
(3)CSPにおいて、100~10個、50~30個、40~20個、10~5個、5~1個のアミノ酸が置換、欠損、挿入及び/又は付加しており、かつCSPと実質的同質の作用を持つタンパク質。
さらに、本発明で使用するCSP遺伝子は、以下を含む。
(1)CSPのアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする遺伝子。
(2)CSPのアミノ酸配列において、1~20個のアミノ酸が置換、欠損、挿入及び/又は付加しており、かつCSPと実質的同質の作用を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
(3)CSPのアミノ酸配列と90%以上、95%以上、98%以上又は99%以上の相同性を有し、かつCSPと実質的同質の作用を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
In addition, CSPs for use in the present invention also include the following:
(1) Protected, glycosylated, acylated, or acetylated derivatives of CSP.
(2) A protein that has 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more homology with CSP and has substantially the same function as CSP.
(3) A protein in which 100 to 10, 50 to 30, 40 to 20, 10 to 5, or 5 to 1 amino acids have been substituted, deleted, inserted, and/or added in CSP and which has substantially the same function as CSP.
Further, CSP genes for use in the present invention include the following:
(1) A gene encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of CSP.
(2) A gene encoding a polypeptide in which 1 to 20 amino acids have been substituted, deleted, inserted and/or added in the amino acid sequence of CSP and which has substantially the same function as CSP.
(3) A gene encoding a polypeptide having 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more homology to the amino acid sequence of CSP and having substantially the same function as CSP.
(s25)
s25(sexual-stage 25-kDaタンパク質)は、マラリア原虫のオオキネート期のsexual-stage抗原に対する多段階標的抗原のタンパク質である{参照:MizutaniM. et al. "Baculovirus-vectored multistage Plasmodium vivax vaccineinduces both protective and transmission-blocking immunities against transgenicrodent malaria parasites." Infection and immunity (2014): IAI-02040.}。
本発明で使用するs25は、好ましくは、熱帯熱マラリア原虫由来の塩基配列を哺乳類に塩基配列を最適化したsPfs25(配列番号3:sPfs25 derived from Plasmodium falciparum、アミノ酸配列:配列番号4:sPfs25 derived from Plasmodium falciparum)を用いるが、他のマラリア原虫s25遺伝子(たとえば、三日熱マラリア原虫Pvs25遺伝子)でも使用可能である。
(s25)
s25 (sexual-stage 25-kDa protein) is a multistage target antigen protein against the sexual-stage antigen of the ookinate stage of the malaria parasite (see Mizutani M. et al. "Baculovirus-vectored multistage Plasmodium vivax vaccineinduces both protective and transmission-blocking immunities against transgenicrodent malaria parasites." Infection and immunity (2014): IAI-02040.).
The s25 used in the present invention is preferably sPfs25 (SEQ ID NO: 3: sPfs25 derived from Plasmodium falciparum; amino acid sequence: SEQ ID NO: 4: sPfs25 derived from Plasmodium falciparum), which is a base sequence derived from Plasmodium falciparum with the base sequence optimized for mammals, but other malaria parasite s25 genes (e.g., the Pvs25 gene from Plasmodium vivax) can also be used.
加えて、本発明で使用するs25は、以下も含む。
(1)s25の保護化誘導体、糖鎖修飾体、アシル化誘導体、又はアセチル化誘導体。
(2)s25と90%以上、95%以上、98%以上又は99%以上の相同性を有し、かつs25と実質的同質の作用を持つタンパク質。
(3)s25において、100~10個、50~30個、40~20個、10~5個、5~1個のアミノ酸が置換、欠損、挿入及び/又は付加しており、かつs25と実質的同質の作用を持つタンパク質。
さらに、本発明で使用するs25遺伝子は、以下を含む。
(1)s25のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする遺伝子。
(2)s25のアミノ酸配列において、1~20個のアミノ酸が置換、欠損、挿入及び/又は付加しており、かつs25と実質的同質の作用を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
(3)s25のアミノ酸配列と90%以上、95%以上、98%以上又は99%以上の相同性を有し、かつs25と実質的同質の作用を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
In addition, s25 as used in the present invention also includes the following:
(1) Protected, glycosylated, acylated, or acetylated derivatives of s25.
(2) A protein that has a homology of 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more with s25 and has substantially the same function as s25.
(3) A protein in which 100 to 10, 50 to 30, 40 to 20, 10 to 5, or 5 to 1 amino acids have been substituted, deleted, inserted, and/or added in s25 and which has substantially the same function as s25.
Further, s25 genes for use in the present invention include the following:
(1) A gene encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of s25.
(2) A gene encoding a polypeptide in which 1 to 20 amino acids have been substituted, deleted, inserted and/or added in the amino acid sequence of s25 and which has substantially the same function as s25.
(3) A gene encoding a polypeptide having 90% or more, 95% or more, 98% or more, or 99% or more homology to the amino acid sequence of s25 and having substantially the same function as s25.
上記変異を有するタンパク質は、天然に存在するものであってよく、また天然由来の遺伝子に基づいて変異を導入して得たものであってもよい。変異を導入する手段は自体公知であり、例えば、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、プライマー伸長法又はポリメラーゼ連鎖反応(以下、PCRと略称する)などを単独で又は適宜組み合わせて使用できる。
例えば成書に記載の方法(サムブルック(Sambrook)ら編、「モレキュラークローニング,ア ラボラトリーマニュアル 第2版」、1989年、コールドスプリングハーバーラボラトリー;村松正實編、「ラボマニュアル遺伝子工学」、1988年、丸善株式会社)に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができ、ウルマーの技術(ウルマー(Ulmer, K.M.)、「サイエンス(Science)」、1983年、第219巻、p.666-671)を利用することもできる。ペプチドの場合、変異の導入において、当該ペプチドの基本的な性質(物性、機能、生理活性又は免疫学的活性等)を変化させないという観点からは、例えば、同族アミノ酸(極性アミノ酸、非極性アミノ酸、疎水性アミノ酸、親水性アミノ酸、陽性荷電アミノ酸、陰性荷電アミノ酸及び芳香族アミノ酸等)の間での相互の置換は容易に想定される。
The protein having the above mutation may be a naturally occurring protein, or may be a protein obtained by introducing a mutation into a naturally occurring gene. Means for introducing a mutation are known per se, and for example, site-directed mutagenesis, homologous recombination, primer extension, polymerase chain reaction (hereinafter abbreviated as PCR), and the like can be used alone or in appropriate combination.
For example, the method described in the literature (Sambrook et al., eds., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory, 1989; Muramatsu Masami, ed., Laboratory Manual of Genetic Engineering, Maruzen Co., Ltd., 1988) or a modified version of the method can be used, and Ulmer's technique (Ulmer, KM, Science, 1983, vol. 219, pp. 666-671) can also be used. In the case of peptides, from the viewpoint of not changing the basic properties (physical properties, functions, physiological activity, immunological activity, etc.) of the peptide upon introduction of mutations, for example, mutual substitutions between homologous amino acids (polar amino acids, nonpolar amino acids, hydrophobic amino acids, hydrophilic amino acids, positively charged amino acids, negatively charged amino acids, aromatic amino acids, etc.) can be easily assumed.
CSP遺伝子及びs25遺伝子は、好ましくは、ヒンジ配列を介して連結して導入することができる。このようなヒンジ配列は、CSP及びs25の細胞表面での発現に影響を与えなければ、特に限定されないが、配列番号6(Hinge sequence for Pfs25 and PfCSP)からなるアミノ酸配列が好ましく、配列番号7(Hinge sequence for Pfs25 and PfCSP)からなる塩基配列が好ましい。
そこで、本発明では、s25とCSPの間にヒンジ配列(例えば、配列番号6)を導入することが好ましい。さらに、本発明では、s25の立体構造保持を考慮して、[N末-s25-ヒンジ-CSP-VSG膜アンカー]の順番で融合することが好ましい。
The CSP gene and the s25 gene can be preferably introduced by linking them via a hinge sequence. Such a hinge sequence is not particularly limited as long as it does not affect the expression of CSP and s25 on the cell surface, but is preferably an amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 (Hinge sequence for Pfs25 and PfCSP), and is preferably a base sequence of SEQ ID NO: 7 (Hinge sequence for Pfs25 and PfCSP).
Therefore, in the present invention, it is preferable to introduce a hinge sequence (e.g., SEQ ID NO: 6) between s25 and CSP. Furthermore, in the present invention, in consideration of maintaining the three-dimensional structure of s25, it is preferable to fuse them in the order of [N-terminus-s25-hinge-CSP-VSG membrane anchor].
(組換えアデノ随伴ウイルス及びその製造方法)
アデノ随伴ウイルスは、自己増殖能はなく、パルボウイルス科の一属に分類され、一本鎖DNAからなるウイルスである。
本発明に用いるアデノ随伴ウイルス(ベクター)は、例えば、ヒトアデノ随伴ウイルス1型(AAV1)、AAV8、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV9{参照:Nieto et al. AAV Vectors Vaccines Against Infectious Diseases. FrontImmunol. 5 (2014)}、他のヒトアデノウイルス血清型あるいは他の動物種(たとえば、チンパンジー、ゴリラ)由来のアデノ随伴ウイルスを挙げることができ、特に限定されないが、骨格筋において導入遺伝子を長期間高発現するアデノ随伴ウイルス1型(AAV1)と皮内投与に適しているAAV5ベクターが好ましい。AAVベクターは病原性が低いため、安全性が高く、実用化までの課題が少ない。
マラリアワクチン開発では長期免疫持続性も不可欠な機能として要求される。AAVは非病原性ウイルスで、長期にわたり外来遺伝子を発現することができる。
組換えアデノ随伴ウイルスの製造方法として、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子、及び必要に応じてウイルス粒子の構成成分になり得るタンパク質のアミノ酸配列をコードする遺伝子を自体公知(市販)のアデノ随伴ウイルスベクター作製用プラスミドに導入し、導入後のプラスミドを公知の方法によりヒト胎児腎臓由来細胞に形質導入し、培養する。次に、培養上清、あるいは培養細胞から、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を発現する組換えアデノ随伴ウイルスを得る。
(Recombinant adeno-associated virus and its production method)
Adeno-associated viruses are non-replicative, belong to the Parvoviridae family, and are composed of single-stranded DNA.
The adeno-associated virus (vector) used in the present invention may be, for example, human adeno-associated virus type 1 (AAV1), AAV8, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV9 {see: Nieto et al. AAV Vectors Vaccines Against Infectious Diseases. FrontImmunol. 5 (2014)}, other human adenovirus serotypes, or adeno-associated viruses derived from other animal species (e.g., chimpanzees, gorillas), and is not particularly limited. However, adeno-associated virus type 1 (AAV1), which expresses a transgene at a high level for a long period of time in skeletal muscles, and AAV5 vectors, which are suitable for intradermal administration, are preferred. AAV vectors have low pathogenicity, so they are highly safe and have few problems to be solved before they can be put to practical use.
In the development of a malaria vaccine, long-term immunity is also an essential function. AAV is a non-pathogenic virus that can express foreign genes for a long period of time.
In a method for producing a recombinant adeno-associated virus, a gene encoding the amino acid sequence of CSP, a gene encoding the amino acid sequence of s25, and, if necessary, a gene encoding the amino acid sequence of a protein that can be a component of a virus particle are introduced into a plasmid for producing a publicly known (commercially available) adeno-associated virus vector, and the introduced plasmid is transduced into human fetal kidney-derived cells by a publicly known method and cultured. Next, a recombinant adeno-associated virus expressing the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25 is obtained from the culture supernatant or the cultured cells.
(組換えワクシニアウイルス及びその製造方法)
本発明に用いるワクシニアウイルス(ベクター)は、その安全性に加え、人に対して好適な免疫反応を誘発する点において優れている。例えば、LC16株、LC16m8株、LC16mO株、DIs株、MVA株などを挙げることができるが、特に、それらのB5R遺伝子において1又は複数のヌクレオチドが置換、付加、挿入及び/又は欠失されていて正常な機能を有するB5R遺伝子産物を産生しないワクシニアウイルスベクターを用いるのが好ましい。
この様な正常な機能を有するB5R遺伝子産物を産生しないワクシニアウイルスベクターには、B5R遺伝子を欠失したLC16株、m8ΔB5R(LC16m8Δ株、LC16m8Δ2株)、mOΔB5R(LC16mOΔ株)、m8proB5RdTM、mOproB5RdTMなどがあるが、中でもB5R遺伝子を欠失したLC16株、m8ΔB5R(LC16m8Δ株、LC16m8Δ2株)及びmOΔB5R(LC16mOΔ株)を用いることが特に好ましい(参照:国際公開2012/053646号公報)。
なお、本明細書では、LC16mO株には、LC16mO株自体だけでなく、LC16mO株由来の株であるLC16m8Δ2株、LC16m8株、LC16mOΔ株、LC16m8Δ株、LC16m8ΔVNC110株(参照:Vaccines (Basel). 2014 Dec;2(4): 755-771.)等が含まれ、好ましくは、LC16m8Δ2株である。
ワクシニアウイルスLC16m8は国内で10万人以上の乳幼児に接種された安全性と有効性が保証された天然痘生ワクチンで、厚生省に認可されている。LC16m8Δはその安全性をさらに高めたワクチンベクターとして本発明者である志田博士と共同研究者木所博士により開発された (Kidokoro M and Shida H., Vaccines 2014, 2,755-771;doi:10.3390/vaccines2040755)。
本発明に用いるマラリア抗原のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスの製造方法は、導入すべきマラリア抗原のポリペプチドをコードする遺伝子を連結したプラスミド(トランスファーベクター)を作製し、該プラスミドを、ワクシニアウイルスを感染させた細胞の中に導入し、その細胞の中で相同組み換えを生じさせることにより作製することができる。また、別の方法としては、導入すべきマラリア抗原のポリペプチドをコードする遺伝子断片を制限酵素で消化して、同酵素で消化したワクシニアウイルスゲノムに直接連結し、この組換えワクシニアウイルスゲノムを、ウイルス感染細胞に導入することによっても、作製することができる。
ワクシニアウイルスベクターの作製において、使用することができるプラスミドとしては、例えば、pSFJ1-10、pSFJ2-16、pMM4、pGS20、pSC11、pMJ601、p2001、pBCB01-3,06、pTKgpt-F1-3s、pTM1、pTM3、pPR34、pPR35、pgpt-ATA18-2、pHES1-3、pJW322、pVR1、pCA、pBHARなどを挙げることができる。
マラリア抗原のポリペプチドをコードする遺伝子の導入領域は、ワクシニアウイルスの生活環に必須でない遺伝子領域であり、例えば、赤血球凝集素(HA)遺伝子、チミジンキナーゼ(TK)遺伝子、B5R遺伝子(B4R遺伝子とB6R遺伝子の間)、Fフラグメントなどの領域を挙げることができる。例えば、HA遺伝子中にマラリア抗原のポリペプチドをコードする遺伝子が導入された組換え体では、HA遺伝子が導入された外来遺伝子によって分断され、機能を失う。そのためプラークはニワトリの赤血球を吸着しなくなるため白く見えるようになるので、組換え体を容易に選別することができる。なお、導入する遺伝子は、1又は複数のヌクレオチドが置換、付加、挿入及び/又は欠失させることによりウイルスの形質を変化させ、組換え体の選択が容易になるものが望ましい。
ワクシニアウイルスベクターを感染させる細胞としては、RK13細胞、Vero細胞、HeLa細胞、CV1細胞、COS細胞、BHK細胞、初代ウサギ腎細胞、BSC-1細胞、HTK-143細胞、Hep2細胞、MDCK細胞等を例示することができる(参照:国際公開2012/053646号公報)。
マラリア抗原のポリペプチドをコードする遺伝子を導入する際、該ペプチドをコードする遺伝子の上流に適当なプロモーターを機能し得る形で連結させることができる。そのようなプロモーターは特に限定されないが、例えば、7.5プロモーター(P7.5と称する場合がある)、ELプロモーター(ELと称する場合がある)、AT1プロモーター、SFJ1-10プロモーター(SFJと称する場合がある)、SFJ2-16プロモーター、7.5プロモーターの改良型プロモーター(7.5E)、mPH5プロモーター、11Kプロモーター、T7.10プロモーター、CPXプロモーター、HFプロモーター、H6プロモーター、T7ハイブリッドプロモーター等を例示することができる。
(Recombinant vaccinia virus and its production method)
The vaccinia virus (vector) used in the present invention is excellent not only in terms of safety but also in terms of inducing a suitable immune response in humans. Examples include the LC16 strain, LC16m8 strain, LC16mO strain, DIs strain, MVA strain, etc., and it is particularly preferable to use a vaccinia virus vector in which one or more nucleotides have been substituted, added, inserted, and/or deleted in the B5R gene, and thus the vector does not produce a normally functional B5R gene product.
Vaccinia virus vectors that do not produce such normally functional B5R gene products include the LC16 strain, m8ΔB5R (LC16m8Δ strain, LC16m8Δ2 strain), mOΔB5R (LC16mOΔ strain), m8proB5RdTM, and mOproB5RdTM, which lack the B5R gene. Of these, it is particularly preferable to use the LC16 strain, m8ΔB5R (LC16m8Δ strain, LC16m8Δ2 strain), and mOΔB5R (LC16mOΔ strain) which lack the B5R gene (see International Publication No. WO 2012/053646).
In this specification, the LC16mO strain includes not only the LC16mO strain itself, but also strains derived from the LC16mO strain, such as the LC16m8Δ2 strain, LC16m8 strain, LC16mOΔ strain, LC16m8Δ strain, and LC16m8ΔVNC110 strain (see: Vaccines (Basel). 2014 Dec;2(4):755-771.), with the LC16m8Δ2 strain being preferred.
Vaccinia virus LC16m8 is a safe and effective live smallpox vaccine approved by the Ministry of Health, Labor and Welfare and has been administered to more than 100,000 infants in Japan. LC16m8Δ was developed by the inventor, Dr. Shida, and his collaborator, Dr. Kidokoro, as a vaccine vector with improved safety (Kidokoro M and Shida H., Vaccines 2014, 2,755-771;doi:10.3390/vaccines2040755).
The recombinant vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of the malaria antigen used in the present invention can be produced by preparing a plasmid (transfer vector) to which a gene encoding the polypeptide of the malaria antigen to be introduced is linked, introducing the plasmid into a cell infected with vaccinia virus, and inducing homologous recombination in the cell. Alternatively, the virus can be produced by digesting a gene fragment encoding the polypeptide of the malaria antigen to be introduced with a restriction enzyme, directly linking the fragment to the vaccinia virus genome digested with the same enzyme, and introducing the recombinant vaccinia virus genome into a cell infected with the virus.
Plasmids that can be used in the production of vaccinia virus vectors include, for example, pSFJ1-10, pSFJ2-16, pMM4, pGS20, pSC11, pMJ601, p2001, pBCB01-3,06, pTKgpt-F1-3s, pTM1, pTM3, pPR34, pPR35, pgpt-ATA18-2, pHES1-3, pJW322, pVR1, pCA, and pBHAR.
The region of the gene encoding a polypeptide of a malaria antigen introduced is a gene region that is not essential for the life cycle of the vaccinia virus, and examples of such regions include the hemagglutinin (HA) gene, the thymidine kinase (TK) gene, the B5R gene (between the B4R and B6R genes), and the F fragment. For example, in a recombinant in which a gene encoding a polypeptide of a malaria antigen is introduced into the HA gene, the HA gene is disrupted by the introduced foreign gene and loses its function. As a result, the plaques no longer adsorb chicken red blood cells and appear white, making it easy to select the recombinant. It is preferable that the gene to be introduced is one that changes the characteristics of the virus by substituting, adding, inserting, and/or deleting one or more nucleotides, making it easy to select the recombinant.
Examples of cells to be infected with a vaccinia virus vector include RK13 cells, Vero cells, HeLa cells, CV1 cells, COS cells, BHK cells, primary rabbit kidney cells, BSC-1 cells, HTK-143 cells, Hep2 cells, and MDCK cells (see WO 2012/053646).
When a gene encoding a polypeptide of a malaria antigen is introduced, a suitable promoter can be operably linked upstream of the gene encoding the peptide. Examples of such promoters include, but are not limited to, the 7.5 promoter (sometimes referred to as P7.5), the EL promoter (sometimes referred to as EL), the AT1 promoter, the SFJ1-10 promoter (sometimes referred to as SFJ), the SFJ2-16 promoter, an improved version of the 7.5 promoter (7.5E), the mPH5 promoter, the 11K promoter, the T7.10 promoter, the CPX promoter, the HF promoter, the H6 promoter, and the T7 hybrid promoter.
(ワクチン抗原タンパクを感染細胞表面で発現させるための膜アンカー構成成分になり得るタンパク質)
本発明の組換えウイルスは、本発明で用いるウイルスがワクチン抗原タンパクを感染細胞表面で発現させるための膜アンカー構成成分になり得るタンパク質のアミノ酸をコードする遺伝子を含んでもよい。
本発明で用いるウイルスでワクチン抗原を感染細胞で発現させるための膜アンカー構成成分になり得るタンパク質のアミノ酸をコードする遺伝子としては、例えば、gp64タンパク質(GenBank Accession No. L22858)、水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質G(glycoprotein G)(VSV-G:GenBank Accession No. M21416 )、単純ヘルペスウイルス糖タンパク質(KOS:GenBank Accession No. K01760)、1型ヒト免疫不全ウイルスgp120 (GenBank AccessionNo.U47783)、ヒト呼吸器合胞体ウイルス膜糖タンパク質(GenBank Accession No.M86651)、A型インフルエンザウイルスヘマグルチニンタンパク質(GenBank AccessionNo. U38242)などの遺伝子又は該遺伝子の一部、あるいはバキュロウイルスに近縁のウイルスエンベロープタンパク質などの遺伝子又は該遺伝子の一部を例示でき、VSV-Gの膜貫通領域(VSV-G TM)(配列番号5:Vesicular stomatitis virus)が好ましい。
(Proteins that can be membrane anchor components for expressing vaccine antigen proteins on the surface of infected cells)
The recombinant virus of the present invention may contain a gene encoding amino acids of a protein that can become a membrane anchor component for allowing the virus used in the present invention to express a vaccine antigen protein on the surface of infected cells.
Examples of genes encoding amino acids of proteins that can be membrane anchor components for expressing vaccine antigens in infected cells using viruses used in the present invention include genes or parts of the gp64 protein (GenBank Accession No. L22858), vesicular stomatitis virus glycoprotein G (VSV-G: GenBank Accession No. M21416), herpes simplex virus glycoprotein (KOS: GenBank Accession No. K01760), human
(CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス)
本発明のCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスに含まれる遺伝子がコードするアミノ酸配列の組み合わせ及び順序は、特に限定されないが、好ましくはN末端側から順に、s25、ヒンジ配列、CSP及び水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質Gタンパク質の膜貫通領域(VSV-G TM)を含み、より好ましくはN末端側から順に、s25、ヒンジ配列、CSP及びVSV-G TMを含む。
(Recombinant adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25)
The combination and order of the amino acid sequences encoded by the genes contained in the recombinant adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP of the present invention and a gene encoding the amino acid sequence of s25 are not particularly limited, but preferably contain, from the N-terminus, s25, a hinge sequence, CSP, and the transmembrane domain of vesicular stomatitis virus glycoprotein G protein (VSV-G TM), and more preferably contain, from the N-terminus, s25, a hinge sequence, CSP, and VSV-G TM.
(組換えウイルスのワクチンとしての使用例)
本発明の組換えウイルスのワクチンとしての使用方法(予防・治療方法)としては、priming-boosting法を例示することができる。該方法では、以下の組み合せの組換えワクチンを接種者{ヒト又は動物(特に、哺乳動物を含む脊椎動物、例、愛玩動物、ウマ、ウシ、イヌ、ネコ、ウサギ、競馬ウマ)}に筋肉内、経鼻的、又は経気道的等に1回又は複数回投与する。
(Example of using recombinant viruses as vaccines)
An example of a method for using the recombinant virus of the present invention as a vaccine (a preventive or therapeutic method) is the priming-boosting method, in which a recombinant vaccine having the following combination is administered once or multiple times to a recipient (a human or an animal (particularly a vertebrate animal including a mammal, e.g., a pet animal, a horse, a cow, a dog, a cat, a rabbit, or a race horse)) intramuscularly, intranasally, or via the airway.
ヒトへの投与方法は、すでに知られている投与方法も採用することができ、以下を例示することができるが、特に限定されない。
GSKのRTS,S/AS01ワクチンの第三相臨床試験 (N Engl JMed 367:2284-95, 2012)を基にして行う。
1回目免疫:対象であるヒトに皮下接種 CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス (1×105~1×1010 pfu)
2回目免疫:6週間後に筋肉注射 CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス(1×109~1×1014 vg)
なお、RTS,S/AS01ワクチンは3~4回の接種が必要であるが、本発明のマラリアワクチン組成物は原則2回の接種のみで効果を有する。
The method of administration to humans can be any known administration method, and examples thereof include, but are not limited to, the following.
The study will be based on GSK's Phase III clinical trial of the RTS,S/AS01 vaccine (N Engl JMed 367:2284-95, 2012).
First immunization: Subcutaneous vaccination of human subjects with recombinant vaccinia virus (1×10 5 -1×10 10 pfu) containing the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25.
Second immunization:
The RTS,S/AS01 vaccine requires three to four vaccinations, but the malaria vaccine composition of the present invention is effective with only two vaccinations in principle.
(マラリアワクチン又はマラリアワクチン組成物)
本発明のマラリアワクチン又はマラリアワクチン組成物の組み合わせは、以下を例示することができるが特に限定されない。
prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むワクシニアウイルス並びにboost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むアデノ随伴ウイルス
ここで、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子としてはPfCSP又はPvCSPが好ましく、s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子としてはPfs25又はPvs25が好ましく、組換えワクシニアウイルスとしてはm8ΔB5R (LC16m8ΔとLC16m8Δ2)が好ましく、組換えアデノ随伴ウイルスとしてはAAV1あるいはAAV5が好ましい。
本発明のマラリアワクチン又はマラリアワクチン組成物は、下記の実施例により、以下の用途に適していることを確認している。
CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むワクシニアウイルスをprimeとし、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含むアデノ随伴ウイルスをboostとして使用することにより優れた感染防御効果及び優れたマラリア伝播阻止効果を有する。
Malaria vaccine or malaria vaccine composition
Examples of combinations of the malaria vaccine or malaria vaccine composition of the present invention include, but are not limited to, the following.
A vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime and a gene encoding the amino acid sequence of s25, and an adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost and a gene encoding the amino acid sequence of s25.Here, the gene encoding the amino acid sequence of CSP is preferably PfCSP or PvCSP, the gene encoding the amino acid sequence of s25 is preferably Pfs25 or Pvs25, the recombinant vaccinia virus is preferably m8ΔB5R (LC16m8Δ and LC16m8Δ2), and the recombinant adeno-associated virus is preferably AAV1 or AAV5.
The malaria vaccine or malaria vaccine composition of the present invention has been confirmed to be suitable for the following uses as shown in the following examples.
By using a vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 as a prime and an adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 as a boost, it has excellent infection prevention effects and excellent malaria transmission prevention effects.
本発明のマラリアワクチン組成物は、下記の実施例の結果より、アジュバントと併用することなく高い防御効果を示したので、アジュバントを必須の成分とする必要はないが、含めても良い。
本発明のマラリアワクチン組成物(マラリアワクチンも含む)は、PBS(リン酸緩衝化生理食塩水)又は生理食塩水等に懸濁した組換えウイルス懸濁液を局所(例えば、肺組織内、肝臓内、筋肉内及び脳内など)に直接注入、経皮膚的、経鼻的、経気道的に吸入、又は血管内(例えば、動脈内、静脈内及び門脈内)に投与できる。
As shown in the results of the Examples below, the malaria vaccine composition of the present invention exhibited high protective effects without the use of an adjuvant. Therefore, it is not necessary for an adjuvant to be an essential component, but it may be included.
The malaria vaccine composition (including malaria vaccine) of the present invention can be administered by directly injecting a recombinant virus suspension in PBS (phosphate buffered saline) or saline or the like locally (e.g., into lung tissue, liver, muscle, brain, etc.), by inhalation via the skin, nose, or airway, or by intravascular administration (e.g., into an artery, vein, or portal vein).
(マラリアの予防方法及び治療方法)
本発明では、マラリアの予防方法及び治療方法も対象とする。より詳しくは、prime/boost免疫法により、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスを、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスを投与対象者(マラリア患者(マラリア発症前の予防対象者も含む))に筋肉内、経鼻的、又は経気道的に1回又は複数回投与する前に、該患者に筋肉内、経鼻的、又は経気道的に1回又は複数回投与する。
(Methods for preventing and treating malaria)
The present invention also relates to a method for preventing and treating malaria. More specifically, a recombinant vaccinia virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 is administered intramuscularly, intranasally, or intrarespirally once or multiple times to a subject (a malaria patient (including a subject to be prevented before the onset of malaria)) by a prime/boost immunization method, before a recombinant adeno-associated virus containing a gene encoding the amino acid sequence of CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25 is administered intramuscularly, intranasally, or intrarespirally once or multiple times to the subject.
(本発明のマラリアワクチン組成物の特徴)
本発明において、組換えアデノ随伴ウイルス及び組換えワクシニアウイルスを脊椎動物に投与すると組換えアデノ随伴ウイルス及び組換えワクシニアウイルス感染細胞表面に提示されたCSPタンパク質及びs25タンパク質がコンポーネントワクチンとして機能する。さらにCSPタンパク質及びs25タンパク質が哺乳動物の細胞内で産生され、その免疫賦活作用により、マラリア感染症の予防ないし治療剤として機能する。
(Characteristics of the Malaria Vaccine Composition of the Present Invention)
In the present invention, when recombinant adeno-associated virus and recombinant vaccinia virus are administered to a vertebrate, the CSP protein and s25 protein displayed on the surface of recombinant adeno-associated virus and recombinant vaccinia virus-infected cells function as component vaccines. Furthermore, the CSP protein and s25 protein are produced in mammalian cells, and function as preventive or therapeutic agents for malaria infection due to their immunostimulatory effect.
蚊から注入されたスポロゾイト期マラリア原虫は、血流に乗って肝臓に達し、侵入して増殖する。肝臓に達するまでのスポロゾイト期原虫には液性免疫応答が有効であり、肝臓に侵入してからの肝臓期原虫には細胞性免疫応答が必要である。1週間後に肝臓から出て、赤血球期へと移行する。赤血球期からある頻度でガメトサイトと呼ばれる生殖母体が生まれ、これを蚊が吸血すると蚊のステージが新たに始まる。本発明のLC16m8Δ/AAVワクチンはスポロゾイト~肝臓期及び蚊期を標的としており、スポロゾイト・肝臓期表面抗原CSPと蚊期表面抗原s25に対する液性・細胞性両免疫のハイブリッド型応答誘導が効果的に誘導できるようにデザインされており、以下の実施例の結果より「感染防御効果」及び「伝播阻止効果」を発揮する2価ワクチンである。Sporozoite-stage malaria parasites injected from a mosquito travel through the bloodstream to the liver, where they invade and grow. A humoral immune response is effective against sporozoite-stage parasites before they reach the liver, while a cellular immune response is necessary for liver-stage parasites after they invade the liver. After one week, they leave the liver and progress to the erythrocytic stage. Gametocytes, or gametocytes, are born at a certain frequency from the erythrocytic stage, and when a mosquito sucks blood from these, a new mosquito stage begins. The LC16m8Δ/AAV vaccine of the present invention targets the sporozoite to liver stage and the mosquito stage, and is designed to effectively induce a hybrid response of both humoral and cellular immunity against the sporozoite/liver stage surface antigen CSP and the mosquito stage surface antigen s25. As shown in the results of the following examples, this is a bivalent vaccine that exerts an "infection protection effect" and a "transmission prevention effect."
(生涯免疫を賦与するマラリアワクチン組成物)
本発明のマラリアワクチン組成物は、下記の実施例の結果により、prime用である組換えワクシニアウイルス及びboost用である組換えアデノ随伴ウイルスの組み合わせ接種を接種者が2回以上(2回、3回、3回以上、4回、4回以上、5回又は5回以上)受けることにより、該接種者に生涯免疫を賦与することができる。
より詳しくは、該接種者は、免疫状態を1年、5年、10年、15年、20年、30年又は50年維持することができる。
Malaria Vaccine Compositions That Confer Lifelong Immunity
As shown in the results of the Examples below, the malaria vaccine composition of the present invention can confer lifelong immunity to a recipient by receiving a combined vaccination of a prime recombinant vaccinia virus and a boost recombinant adeno-associated virus two or more times (two, three, three or more than three, four, four or more than four, five or five or more than five times).
More specifically, the recipient may maintain immune status for 1 year, 5 years, 10 years, 15 years, 20 years, 30 years or 50 years.
(三日熱マラリアの生活環とワクチン標的抗原)
三日熱マラリア原虫の特徴的な生活環は、ヒプノゾイトと呼ばれる肝臓休眠期であり、この休眠期にある原虫が数ヶ月から数年を経て肝臓から飛び出し、マラリアの再発が起こる。ヒプノゾイトには現行のマラリア特効薬アルテミニシンは効かない。唯一の薬剤であるプリマキンには、禁忌、副作用、耐性原虫出現等々の問題点があり使用が制限されており、診断や治療の遅延により重篤な病態や死亡につながる重大事例が報告されている。上述のアフリカでの広がりと合わせて、ワクチン開発の重要度は熱帯熱マラリアに匹敵する状況である。これにより、本発明のワクチン組成物では、ワクチン標的抗原は「感染防御ワクチン」としてスポロゾイト期PvCSP抗原および感染者から蚊への感染を防ぐ「伝搬阻止ワクチン」として蚊オオキネート期Pvs25抗原である。
(Life cycle of Plasmodium vivax malaria and vaccine target antigens)
The characteristic life cycle of P. vivax is a dormant stage in the liver called hypnozoite, which emerges from the liver after several months to several years, causing recurrence of malaria. The current malaria specific drug artemisin is ineffective against hypnozoites. The only drug, primaquine, has problems such as contraindications, side effects, and the emergence of resistant parasites, and its use is restricted. There have been serious cases reported in which delayed diagnosis and treatment led to severe illness or death. Combined with the spread of the disease in Africa, the importance of vaccine development is comparable to that of falciparum malaria. As a result, in the vaccine composition of the present invention, the vaccine target antigens are the sporozoite stage PvCSP antigen as an "infection protection vaccine" and the mosquito ookine stage Pvs25 antigen as a "transmission blocking vaccine" that prevents infection from infected individuals to mosquitoes.
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明に係る技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。The present invention will be described in detail below using examples, but the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
すべての動物の飼育及び取り扱い手順は金沢大学動物衛生審査委員会によって承認済みである。すべての動物実験は動物の苦しみを最小限に抑えるように適切に処置した。 All animal care and handling procedures were approved by the Kanazawa University Animal Health Review Committee. All animal experiments were conducted appropriately to minimize animal suffering.
本実施例では、熱帯熱マラリアを対象とした。詳細は、以下の通りである。
<材料と方法>
(pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VVプラスミドの構築)
pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE内のpfcsp遺伝子の下流には細胞膜発現アンカーであるvsv-g遺伝子の膜貫通領域が配列されているが、vsv-g遺伝子内にワクシニアウイルス転写ターミネータ“TTTTTCT”(T5NT)配列が存在する。
“TTTTTCT”配列を同一アミノ酸をコードするコドン配列“TTCTTCT”配列に置換するため、両端にPst IならびにHindIIIサイトを有し、かつ、“TTCTTCT”配列を有するvsv-g遺伝子を人工合成し、これをPstI/Hind IIIで切断後、Pst I/Hind IIIで切断したpENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPREのvsv-g遺伝子と置換しpENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nheを作製した。
pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nhe内のopen reading frameならびにwpre配列をpVR1トランスファーベクターに挿入するため、両端にAge IならびにMun Iサイトを有する組換え用プラスミドpUC57-Simple-sPfCSP2-VVを作製した。すなわち、両端にAge IならびにMunIサイトを有しNco Iサイトが直前に付与されたwpre配列を人工合成したpUC57-Simple-VV-WPREを作製後、Nco Iで切断されたpENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nheのopen reading frameならびにwpre配列をpUC57-Simple-VV-WPREのNcoIサイトに配置し、これをpUC57-Simple-sPfCSP2-VVとした。
m8ΔトランスファーベクターであるpVR1をXmaI/Eco RIで切断し、同部位にAge I/Mun Iサイトで切断したpUC57-Simple-sPfCSP2-VVのopen reading frameならびにwpre配列を配置し、これをpVR1-Pf(P7.5-CSP)-HA-VVとした。pVR1-Pf(P7.5-CSP)-HA-VVからWPRE配列を除去するため、Xma I/Fse Iサイトを両端に有するvsv-g遺伝子をPCR法で増幅した。
PCRのプライマーとしてpVSV-G-F1(CACCCGGGCGTTCGAACATCCTCACATTCAAGAC) ならびにpVSV-G-R7(TTTTTGGCCGGCCTTACTTTCCAAGTCGGTTCATC) を使用し、増幅した遺伝子産物はpCR2.1-TOPOベクターに挿入後、Xma I/Fse Iで切断した。vsv-g遺伝子を含む切断片はpVR1-sPfCSP2-VVのXma I/Fse Iサイトに挿入した。その結果、wpre配列が消失したpVR1-Pf(P7.5-CSP) -WPRE(-)-HA-VVを作製した。pVR1-Pf(P7.5-CSP) -WPRE(-)-HA-VVはm8Δ-Pf(P7.5-CSP)-G-WPRE(-)-HA(以後、m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HAと称する)ウイルス作製用のトランスファーベクターとして使用した。pVR1-Pf(P7.5-CSP) -WPRE(-)-HA-VVのEcoRI/XmaIサイトにpENTR-CAG-sPfs25-sPfCSP-G2-sWPREをEcoRI/XmaIで切断して得られたDNA断片を挿入してpVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VVを構築した。pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VVはm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAウイルス作製用のトランスファーベクターとして使用した。
In this example, the subject was falciparum malaria. The details are as follows.
Materials and Methods
(Construction of pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VV plasmid)
The transmembrane domain of the vsv-g gene, which acts as a cell membrane expression anchor, is located downstream of the pfcsp gene in pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE, and the vsv-g gene contains the vaccinia virus transcription terminator "TTTTTCT" (T 5 NT) sequence.
To replace the “TTTTTCT” sequence with the “TTCTTCT” codon sequence encoding the same amino acid, a vsv-g gene having Pst I and HindIII sites at both ends and the “TTCTTCT” sequence was artificially synthesized, cleaved with PstI/Hind III, and then replaced with the vsv-g gene of pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE cleaved with Pst I/Hind III to produce pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nhe.
In order to insert the open reading frame and wpre sequence in pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nhe into the pVR1 transfer vector, a recombinant plasmid pUC57-Simple-sPfCSP2-VV with Age I and Mun I sites at both ends was prepared. That is, pUC57-Simple-VV-WPRE was prepared by artificially synthesizing the wpre sequence with Age I and Mun I sites at both ends and an Nco I site just before it, and then the open reading frame and wpre sequence of pENTR-CAG-sPfCSP2-G2-sWPRE-Nhe cut with Nco I were placed in the Nco I site of pUC57-Simple-VV-WPRE to give pUC57-Simple-sPfCSP2-VV.
The m8Δ transfer vector pVR1 was cleaved with XmaI/EcoRI, and the open reading frame and wpre sequence of pUC57-Simple-sPfCSP2-VV cleaved at the Age I/Mun I sites were placed at the same sites to create pVR1-Pf(P7.5-CSP)-HA-VV. To remove the WPRE sequence from pVR1-Pf(P7.5-CSP)-HA-VV, the vsv-g gene with XmaI/FseI sites at both ends was amplified by PCR.
The PCR primers used were pVSV-G-F1 (CACCCGGGCGTTCGAACATCCTCACATTCAAGAC) and pVSV-G-R7 (TTTTTGGCCGGCCTTACTTTCCAAGTCGGTTCATC). The amplified gene product was inserted into pCR2.1-TOPO vector and digested with Xma I/Fse I. The digested fragment containing the vsv-g gene was inserted into the Xma I/Fse I site of pVR1-sPfCSP2-VV. As a result, pVR1-Pf(P7.5-CSP)-WPRE(-)-HA-VV, in which the wpre sequence had disappeared, was created. pVR1-Pf(P7.5-CSP)-WPRE(-)-HA-VV was used as a transfer vector for the construction of m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-G-WPRE(-)-HA (hereafter referred to as m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA) virus. pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VV was constructed by inserting a DNA fragment obtained by cleaving pENTR-CAG-sPfs25-sPfCSP-G2-sWPRE with EcoRI/XmaI into the EcoRI/XmaI site of pVR1-Pf(P7.5-CSP)-WPRE(-)-HA-VV. pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VV was used as a transfer vector for the construction of m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA virus.
(ワクシニアウイルスの作製)
組換えワクシニアウイルスm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAウイルスの作製方法
BHK細胞(ベビーハムスター細胞)に、トリポックスウイルスであるcanarypoxを感染させた後、リポフェクション法で、上記プラスミド[pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VV)]と上記ワクシニアウイルスのゲノムを同時に遺伝子導入した。生じた子孫ウイルスをRK13細胞単層培養に感染させてプラークを作らせ、ニワトリ赤血球を用いたHA testによってHA(-)プラークを採取し、組換えワクシニアウイルスを分離した。
(Production of vaccinia virus)
Method for producing recombinant vaccinia virus m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA virus
After infecting BHK cells (baby hamster cells) with canarypox, the avian poxvirus, the above plasmid [pVR1-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA-VV)] and the above vaccinia virus genome were co-transfected by lipofection. The resulting progeny virus was infected into a monolayer culture of RK13 cells to produce plaques, and HA(-) plaques were collected by the HA test using chicken red blood cells, and the recombinant vaccinia virus was isolated.
(組換えアデノ随伴ウイルス及び組換えアデノウイルスの作製)
組換えアデノ随伴ウイルスAAV1-Pf(s25-CSP)ウイルス及び組換えヒトアデノウイルス5型AdHu5-Pf(s25-CSP)ウイルスの作製方法
AAV1-Pf(s25-CSP)ウイルス及びAdHu5-Pf(s25-CSP)ウイルスは、文献“Sci Rep 8, 3896,doi:10.1038/s41598-018-21369-y (2018)”、“Front Immunol10, 730, doi:10.3389/fimmu.2019.00730 (2019)”及び“FrontImmunol 10, 2412, doi:10.3389/fimmu.2019.02412 (2019)”を参照して、作製した。
(Construction of recombinant adeno-associated viruses and recombinant adenoviruses)
Methods for producing recombinant adeno-associated virus AAV1-Pf(s25-CSP) and recombinant
AAV1-Pf(s25-CSP) virus and AdHu5-Pf(s25-CSP) virus were prepared with reference to the literature: “
(イムノブロッティング)
ヒト胎児腎細胞HEK293T細胞を、48well-plateに播種した24時間後に、1の感染多重度(MOI)のm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA及びm8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA又はMOI=105のAAV1-Pf(s25-CSP)及びAAV1-PfCSPワクチンにより感染させた。感染の24時間後に細胞上清を除き、PBSで1回洗浄してから細胞溶解物(レムリバッファー)50μl/well加え29G針付きインシュリンシリンジで裁断してから95℃で5分間ボイルし、イムノブロッティングに供した。該細胞溶解物に2-メルカプトエタノールを加えた還元サンプルと、加えない非還元サンプルを用意した。10%ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミド(SDS-PAGE)ゲル上で電気泳動した。試料をImmobilon FL(登録商標)PVDF膜(MerckMillipore社)上に電気泳動的に展開した。該膜を0.1%Tween 20を含有するPBS(PBS-T)中の5%スキムミルクを用いて1時間ブロッキングした。還元サンプルを泳動・転写したPVDF膜には5%スキムミルクで1:10,000に希釈した抗PfCSP抗体2A10モノクローナル抗体(mAb)と共にインキュベートした。非還元サンプルを泳動・転写したPVDF膜には5%スキムミルクで1:10,000に希釈した抗Pfs25抗体4B7mAbと共にインキュベートした。PBS-Tで洗浄した後、ブロットを、5%スキムミルクで1:20,000に希釈したIRDye 800(Rockland Immunochemicals社)で標識したヤギ抗マウス二次抗体でプローブした。該膜をOdyssey infrared imager(LI-COR社)を用いて可視化した。分子量予測は、ExPASyサーバを用いて行った。
(Immunoblotting)
Human fetal kidney cells HEK293T cells were seeded on a 48-well plate and then infected with m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA and m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA at a multiplicity of infection (MOI) of 1 or AAV1-Pf(s25-CSP) and AAV1-PfCSP vaccines at an MOI of 10. 24 hours after infection, the cell supernatant was removed, the cells were washed once with PBS, and then 50 μl/well of cell lysate (Laemmli buffer) was added. The cells were cut with an insulin syringe with a 29G needle, boiled at 95°C for 5 minutes, and subjected to immunoblotting. A reduced sample in which 2-mercaptoethanol was added to the cell lysate and a non-reduced sample in which 2-mercaptoethanol was not added were prepared. Electrophoresis was performed on a 10% sodium dodecyl sulfate polyacrylamide (SDS-PAGE) gel. Samples were electrophoretically spread on Immobilon FL® PVDF membranes (Merck Millipore). The membranes were blocked for 1 h with 5% skim milk in PBS containing 0.1% Tween 20 (PBS-T). The PVDF membranes to which reduced samples were transferred were incubated with anti-PfCSP antibody 2A10 monoclonal antibody (mAb) diluted 1:10,000 in 5% skim milk. The PVDF membranes to which non-reduced samples were transferred were incubated with anti-Pfs25 antibody 4B7 mAb diluted 1:10,000 in 5% skim milk. After washing with PBS-T, the blots were probed with goat anti-mouse secondary antibody labeled with IRDye 800 (Rockland Immunochemicals) diluted 1:20,000 in 5% skim milk. The membranes were visualized using an Odyssey infrared imager (LI-COR). Molecular weight prediction was performed using the ExPASy server.
{HEK293T細胞を用いたIndirect fluorescent assay (IFA)}
HEK293T細胞を、8well-chamberスライドに播種した24時間後に、MOI=0.02のm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAワクチンにより感染させた。感染の24時間後に細胞上清を除き、PBSで洗浄後にホルマリン液(non-permeabilizationbuffer)で室温20分間静置して固定した。PBSで2分間2回洗浄し、10% Normal Goat Serum(NGS)(Sigma-Aldrich Co. LLC)/PBSで1時間ブロッキングした。その後、10% NGS/PBSでAlexa Fluor 594で標識した4B7及びAlexa Fluor 488で標識した2A10をそれぞれ100倍及び200倍希釈し、各wellに加えて1時間遮光しながら放置した。PBS-Tで2分間5回洗浄し、Vectashield containing4,6’-diamidino2-phenylindole(DAPI;Vector Laboratories)で封入した。該スライドをLSM710 inverted laserscanning microscope (Carl Zeiss社)で可視化した。
{Indirect fluorescent assay (IFA) using HEK293T cells}
HEK293T cells were seeded on 8-well-chamber slides and infected with m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA vaccine at MOI=0.02 24 hours after infection. After 24 hours of infection, the cell supernatant was removed, washed with PBS, and fixed in formalin (non-permeabilization buffer) at room temperature for 20 minutes. The cells were washed twice for 2 minutes with PBS and blocked with 10% Normal Goat Serum (NGS) (Sigma-Aldrich Co. LLC)/PBS for 1 hour. Then, 4B7 labeled with Alexa Fluor 594 and 2A10 labeled with Alexa Fluor 488 were diluted 100-fold and 200-fold, respectively, in 10% NGS/PBS, added to each well, and left in the dark for 1 hour. After washing five times for 2 min with PBS-T, sections were mounted with Vectashield containing 4,6'-diamidino2-phenylindole (DAPI; Vector Laboratories). The slides were visualized under an LSM710 inverted laser scanning microscope (Carl Zeiss).
(HEK293T細胞を用いたFlow cytometry)
HEK293T細胞を、24well-plateに播種した24時間後に、MOI=5のm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA及びm8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HAワクチンにより感染させた。感染の24時間後に細胞を回収し、細胞液を1%FBS/PBS溶液に置換し、Fluoresceinで標識した4B7及びAllophycocyaninで標識した2A10をそれぞれ100倍希釈した溶液を該細胞に加えて1時間遮光しながら放置した。該細胞は1%FBS/PBS溶液で洗浄後、4%パラホルムアルデヒド溶液で固定化し、FACSVerseTM; Flow Cytometer(BD社)で蛍光強度を定量した。
(Flow cytometry using HEK293T cells)
24 hours after seeding HEK293T cells on a 24-well plate, they were infected with m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA and m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA vaccines at MOI=5. 24 hours after infection, the cells were harvested, the cell solution was replaced with 1% FBS/PBS solution, and a 100-fold diluted solution of 4B7 labeled with fluorescein and 2A10 labeled with allophycocyanin was added to the cells and left in the dark for 1 hour. The cells were washed with 1% FBS/PBS solution, fixed with 4% paraformaldehyde solution, and the fluorescence intensity was quantified using a FACSVerse ™ Flow Cytometer (BD).
(使用した哺乳動物及び原虫)
使用した哺乳動物及び原虫は、以下の通りである。
マウス:BALB/c雌マウス6週齢ならびにICR雌マウス6週齢を日本エスエルシー株式会社から入手し、1週間後に使用した。
マウスマラリア原虫:遺伝子組換えネズミマラリア{PfCSP発現P. berghei(Pb)PfCSP-Tc/Pb}(Insect Mol. Biol.2013, 22:41に記載) に感染したハマダラカ(Anopheles stephensi SDA500 strain)の唾液腺を解剖し、遺伝子組換えネズミマラリア原虫スポロゾイトを単離した。RPMI 1640 Medium(Gibco, Life Technologies社)を加えてホモジェナイズした後、遠心して上清を回収し、光学顕微鏡を用いてスポロゾイト数を計測した。1,000、2,500あるいは10,000スポロゾイト/匹(body)となるように調製した。
(Mammals and protozoa used)
The mammals and protozoa used are as follows:
Mice: 6-week-old female BALB/c mice and 6-week-old female ICR mice were obtained from Japan SLC Co., Ltd. and used after 1 week.
Mouse malaria parasites: The salivary glands of Anopheles stephensi SDA500 strain infected with recombinant mouse malaria {PfCSP-expressing P. berghei (Pb) PfCSP-Tc/Pb} (described in Insect Mol. Biol. 2013, 22:41) were dissected, and recombinant mouse malaria parasite sporozoites were isolated. After homogenization with RPMI 1640 Medium (Gibco, Life Technologies), the supernatant was collected by centrifugation, and the number of sporozoites was counted using an optical microscope. The number of sporozoites was determined to be 1,000, 2,500, or 10,000 sporozoites per body.
(ワクチン接種)
SLCから購入したBalb/cマウス(7週齢雌)を各群10匹で使用した。m8Δワクチン(m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA及びm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAは1× 107 pfu/100 μL/mouse、AAV1ワクチン(AAV-PfCSP及びAAV-Pf(s25-CSP))は1 × 1010 vg/100 μL/mouse、AdHu5ワクチン(AdHu5-s25-CSP)は5 × 107 pfu/100 μL/mouseになるようにPBSで希釈した。各m8Δワクチンは二叉針を用いた種痘接種法(ts)でマウス尾部根元に免疫し、AAV1ワクチンあるいはAdHu5ワクチンは29G針付きインシュリンシリンジを用いた左大腿部筋肉接種(im)で免疫した。免疫は異種 prime-boost法により、m8ΔワクチンあるいはAdHu5ワクチンを初回免疫し(Prime)、6週後にAAV1ワクチンで追加免疫(Boost)を行った。
(Vaccination)
Balb/c mice (7-week-old female) purchased from SLC were used, 10 mice per group. The m8Δ vaccines (m8Δ-Pf(P7.5-CSP)-HA and m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA were diluted with PBS to 1 × 107 pfu/100 μL/mouse, the AAV1 vaccines (AAV-PfCSP and AAV-Pf(s25-CSP)) were diluted to 1 × 1010 vg/100 μL/mouse, and the AdHu5 vaccine (AdHu5-s25-CSP) was diluted to 5 × 107 pfu/100 μL/mouse. Mice were immunized with each m8Δ vaccine by the tail base vaccination method (ts) using a bifurcated needle, and with the AAV1 vaccine or AdHu5 vaccine by inoculation into the left thigh muscle (im) using an insulin syringe with a 29G needle. Immunization was performed using the heterologous Using the prime-boost method, mice were primed with m8Δ vaccine or AdHu5 vaccine (prime), and then boosted with
{Enzyme-linkedimmunosorbent assay (ELISA)}
抗PfCSP抗体価を、文献{Iyori M, Yamamoto DS, Sakaguchi M,Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shielded baculovirus-vectoredvaccine enhances protection against malaria sporozoite challenge in mice. MalarJ (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x.}に記載されたようにELISAによって定量化した。
抗Pfs25抗体価に関しては、m8Δ及びAAV1各ワクチンに使用されているのと同じpfs25遺伝子を用いて構築されたPfs25抗原を、コムギ胚芽無細胞(WGCF)タンパク質発現系(CellFreeSciences社)を用いて産生した{Miura K, Takashima E,Deng B, Tullo G, Diouf A, Moretz SE., et al. Functional comparison of Plasmodiumfalciparum transmission-blocking vaccine candidates by the standardmembrane-feeding assay. Infect Immun (2013)81(12):43 77. doi:10.1128/IAI.01056-13}。400 ng/ウェルのPfCSP又は200 ng/ウェルのPfs25をプレコートされたCostar(登録商標)EIA/RIAポリスチレンプレート(Corning Inc社)をPBS中の1%ウシ血清アルブミン(BSA)でブロッキングし、次いで連続希釈した血清試料、陰性対照及び陽性対照(それぞれmAb 2A10又はmAb 4B7)をインキュベートした。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)(Bio-Rad lab, Inc社)でコンジュゲート化した抗マウスIgGを二次抗体として使用した。洗浄後、ABTS (2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid)(SIGMA)及びH2O2を加えたクエン酸リン酸バッファーによって吸収波長414 nmで検出した。エンドポイント力価は、陰性対照の値(<0.1)を0.15 U上回る414 nmでの光学密度を得られる最終希釈の逆数として表した。実験で使用したすべてのマウスは、免疫前に血清陰性であった。
{Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)}
Anti-PfCSP antibody titers were quantified by ELISA as described previously (Iyori M, Yamamoto DS, Sakaguchi M, Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shielded baculovirus-vectored vaccine enhances protection against malaria sporozoite challenge in mice. MalarJ (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x.).
For anti-Pfs25 antibody titers, the Pfs25 antigen was produced using the wheat germ cell-free (WGCF) protein expression system (CellFreeSciences) with the same pfs25 gene used in the m8Δ and AAV1 vaccines {Miura K, Takashima E,Deng B, Tullo G, Diouf A, Moretz SE., et al. Functional comparison of Plasmodium falciparum transmission-blocking vaccine candidates by the standard membrane-feeding assay. Infect Immun (2013)81(12):43 77. doi:10.1128/IAI.01056-13}. Costar® EIA/RIA polystyrene plates (Corning Inc.) precoated with 400 ng/well PfCSP or 200 ng/well Pfs25 were blocked with 1% bovine serum albumin (BSA) in PBS and then incubated with serially diluted serum samples, negative and positive controls (mAb 2A10 or mAb 4B7, respectively). Anti-mouse IgG conjugated with horseradish peroxidase (HRP) (Bio-Rad lab, Inc.) was used as the secondary antibody. After washing, the antibodies were detected at an absorbance wavelength of 414 nm with citrate-phosphate buffer supplemented with ABTS ( 2' -azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid) (SIGMA) and H2O2 . The endpoint titers were expressed as the reciprocal of the final dilution that gave an optical density at 414 nm that was 0.15 U above the value of the negative control (<0.1). All mice used in the experiment were seronegative before immunization.
{チャレンジ感染試験}
(スポロゾイト投与によるチャレンジ試験)
PfCSP-Tc/Pb に感染したAnopheles stephensiハマダラカの唾液腺よりスポロゾイトを摘出した。これをRPMI-1640培地(Gibco, Life Technologies社)に懸濁した。AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンを追加免疫したマウスは26日後に1,000匹もしくは2,500匹のスポロゾイトを含む100 μLの培地を尾静脈投与された。感染の有無は尾から得られた薄い血液塗抹標本のギムザ染色により、4日目から14日目までモニターした。感染防御効果は、スポロゾイト投与後、原虫血症が1%に到達した日数(1%原虫血症)ならびに完全感染防御効率を用いて計算された。完全感染防御効率(sterile protective efficacy)は、チャレンジ後14日目の原虫血症の完全な欠如として定義された。
完全感染防御効率は以下の式を用いて算出した。
%完全感染防御効率=[1-(ワクチン群における感染マウスの数/ワクチン群におけるマウスの総数)/(非免疫群における感染マウスの数/非免疫群におけるマウスの総数)]×100
{Challenge infection test}
(Sporozoite challenge test)
Sporozoites were extracted from the salivary glands of Anopheles stephensi mosquitoes infected with PfCSP-Tc/Pb and suspended in RPMI-1640 medium (Gibco, Life Technologies). Mice boosted with AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine were given 1,000 or 2,500 sporozoites in 100 μL of medium via the
The complete protection efficacy was calculated using the following formula:
% complete protection efficiency = [1 - (number of infected mice in vaccinated group/total number of mice in vaccinated group)/(number of infected mice in non-immunized group/total number of mice in non-immunized group)] x 100
(感染蚊吸血によるチャレンジ試験及び複数回チャレンジ試験)
PfCSP-Tc/Pb に感染した7匹のハマダラカで各マウスを20分間吸血させた後、吸血したすべての蚊の唾液腺を解剖し、スポロゾイト陽性の蚊の数が3匹以上となるまで吸血感染を繰り返した(3≦吸血感染蚊≦7)。感染防御したマウスに対して、最終免疫日から86日目に2,500匹のスポロゾイト、100日目に10,000匹のスポロゾイトを投与した。各チャレンジ試験時において1%原虫血症及び完全感染防御効率が計算された。
(Challenge test by infected mosquito blood-feeding and multiple challenge test)
Each mouse was allowed to feed on blood for 20 min with seven Anopheles mosquitoes infected with PfCSP-Tc/Pb, after which the salivary glands of all mosquitoes were dissected and repeatedly fed on until the number of sporozoite-positive mosquitoes reached 3 or more (3 <= blood-fed <= 7 mosquitoes). Protected mice were challenged with 2,500 sporozoites on day 86 and 10,000 sporozoites on
{伝搬阻止試験}
(直接吸血試験)
AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンを追加免疫したマウスは22日後に6 mg/mlのフェニルヒドラジン溶液(Sigma社)200 μLが腹腔内投与され、3日後1×106個のPb-Pfs25DR3感染赤血球が腹腔内投与された。その3日後、該マウスは約60匹の飢餓状態のハマダラカによって吸血された。吸血後10日目から12日目において該吸血蚊の中腸が解剖され、中腸中のオーシストの数が定量された。
伝搬抑制活性(TRA)は次の式を用いて算出した。
%オーシスト形成抑制率(伝搬抑制活性:TRA)={1-(ワクチン群マウスを吸血した蚊のオーシスト数)/(対照群マウスを吸血した蚊のオーシスト数の平均値)}×100。
伝搬阻止活性(TBA)は次の式を用いて算出した。
%オーシスト非形成率(伝搬阻止活性:TBA)=[1-(ワクチン群マウスを吸血しオーシストを形成していない蚊の数/ワクチン群マウスを吸血した蚊の総数)/(対照群マウスを吸血しオーシストを形成していない蚊の数/対照群マウスを吸血した蚊の総数)]×100。
{Propagation Blocking Test}
(Direct Blood Feeding Test)
Mice boosted with the AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine were intraperitoneally administered 200 μL of 6 mg/ml phenylhydrazine solution (Sigma) 22 days later, and intraperitoneally administered 1×10 6 Pb-Pfs25DR3-infected
The propagation inhibitory activity (TRA) was calculated using the following formula:
% Oocyst formation inhibition rate (transmission inhibition activity: TRA) = {1 - (number of oocysts of mosquitoes that fed on vaccine group mice) / (average number of oocysts of mosquitoes that fed on control group mice)} x 100.
The propagation blocking activity (TBA) was calculated using the following formula:
% Oocyst non-formation rate (transmission blocking activity: TBA) = [1 - (number of mosquitoes that fed on vaccinated mice and did not form oocysts / total number of mosquitoes that fed on vaccinated mice) / (number of mosquitoes that fed on control mice and did not form oocysts / total number of mosquitoes that fed on control mice)] x 100.
(統計解析)
感染防御効果の検定において、1%原虫血症に到達する日までの日数の比較には各免疫群間及び陰性対照群との有意差をLog-Rank(Mantel-Cox)検定を用いて計算した。完全感染防御効果の検定にはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。IgG抗体価の検定において、2群間の検定にはマン・ホイットニーのU検定、ならびに、3群以上の検定にはダネットの多重比較検定を使用した一元配置分散分析を用いて計算した。定期的に採取された末梢血のIgG抗体価の検定においては、各免疫群間の有意差をSidakの多重比較検定を使用した反復測定二元配置分散分析によって計算した。伝搬阻止効果の検定においては、TRAはマン・ホイットニーのU検定を用いて計算し、TBAはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。すべての検定においてP 値< 0.05の時に有意差があるものとした。統計解析にはPrism version 8(GraphPad Software Inc., La Jolla, CA)を用いた。
(Statistical Analysis)
In the test of protective effect against infection, the number of days to reach 1% parasitemia was compared to calculate the significance of differences between each immunization group and the negative control group using the Log-Rank (Mantel-Cox) test. The complete protective effect was calculated using Fisher's exact test. In the test of IgG antibody titers, the Mann-Whitney U test was used to test between two groups, and one-way analysis of variance with Dunnett's multiple comparison test was used to test between three or more groups. In the test of IgG antibody titers in peripheral blood collected periodically, the significance of differences between each immunization group was calculated using repeated measures two-way analysis of variance with Sidak's multiple comparison test. In the test of transmission-blocking effect, the TRA was calculated using the Mann-Whitney U test, and the TBA was calculated using Fisher's exact test. In all tests, a P value of < 0.05 was considered to indicate a significant difference. Statistical analysis was performed using Prism version 8 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA).
〇ワクチンの構築の確認
本実施例では、ヒンジG6Sリンカーを使用した融合タンパク質としてPfs25とPfCSPを発現するLC16m8Δ(m8Δ)とアデノ随伴ウイルス1型 (AAV1)に基づく二価ワクチンを構築した(図1a)。
ウエスタンブロット法では、両方のウイルスベクターがPfs25-PfCSP融合タンパク質を発現することができたことを確認し(図1b) 、さらにPfCSP及びPfs25の細胞表面発現を確認した(図5)。
〇 Confirmation of vaccine construction In this example, a bivalent vaccine was constructed based on LC16m8Δ (m8Δ) and adeno-associated virus type 1 (AAV1) expressing Pfs25 and PfCSP as a fusion protein using a hinge G6S linker (Figure 1a).
Western blotting confirmed that both viral vectors were able to express the Pfs25-PfCSP fusion protein (Fig. 1b) and further confirmed cell surface expression of PfCSP and Pfs25 (Fig. 5).
〇感染防御効果の確認
m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチン接種の感染防御効果は、PfCSP-Tc/Pbスポロゾイトに対する完全感染防御によって判定した。Balb/cマウスにおいて、10頭すべての対照群マウスはスポロゾイト1,000匹を静脈内投与した後に感染したが、m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)投与群では10頭中10頭(100%、p<0.0001)が完全感染防御し、m8Δ/AAV1-PfCSP群では10頭中9頭(90%、p=0.0001)が完全感染防御した(図1c)。
m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンならびにm8Δ/AAV1-PfCSPワクチンは、いずれもm8Δワクチン単回接種と比較し、追加免疫効果として顕著に高い抗PfCSP抗体応答を誘導した(図1d、p<0.0001)。m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンは該抗PfCSP抗体価に加えて、追加免疫効果を伴う抗Pfs25抗体応答も誘導した(図1d、p<0.0001)。
全個体が同種のMHCハプロタイプを発現する近交系のBalb/cマウスに比較して、クローズドコロニーのICRマウスは個体間で異なるMHCハプロタイプを発現する。このような多様性に対してm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンが有効性を保てるか調べるためにICRマウスを用いたところ、該ワクチン接種によってスポロゾイト1,000匹に対して10頭のマウス中9頭(90%、p=0.0001)が完全感染防御し(図1e)、追加免疫効果を伴う抗PfCSP抗体応答ならびに抗Pfs25抗体応答が誘導された(図1f、p<0.0001)。
上記から、本発明のm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンは、PfCSPに加えてPfs25抗原遺伝子を発現させ得るにも関わらず、PfCSP単独発現型ワクチンであるm8Δ/AAV1-PfCSP(90%)に優る完全感染防御効果(100%)を発揮することを確認した。さらに、m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンは公知のワクチン(例:AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP))で有効性が確認されていない、多様なMHCハプロタイプを有するICRマウスにおいても顕著な効果を確認した。
Confirmation of infection prevention effect
The protective effect of vaccination with m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) was determined by complete protection against PfCSP-Tc/Pb sporozoites in Balb/c mice. All 10 control mice were challenged after intravenous inoculation with 1,000 sporozoites, whereas 10 of 10 mice (100%, p<0.0001) in the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) group and 9 of 10 mice (90%, p=0.0001) in the m8Δ/AAV1-PfCSP group were completely protected (Fig. 1c).
Both the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine and the m8Δ/AAV1-PfCSP vaccine induced significantly higher anti-PfCSP antibody responses as a booster effect compared to a single vaccination with the m8Δ vaccine (Fig. 1d, p<0.0001). In addition to the anti-PfCSP antibody titers, the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine also induced anti-Pfs25 antibody responses with a booster effect (Fig. 1d, p<0.0001).
Compared to inbred Balb/c mice, all of which express the same MHC haplotype, ICR mice from a closed colony express different MHC haplotypes. To test whether the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine could maintain efficacy against such heterogeneity, we vaccinated ICR mice with the vaccine and found that vaccination completely protected 9 of 10 mice (90%, p = 0.0001) against 1,000 sporozoites (Fig. 1e) and induced anti-PfCSP and anti-Pfs25 antibody responses with boosting effect (Fig. 1f, p < 0.0001).
From the above, it was confirmed that the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine of the present invention exerts a complete infection protection effect (100%) superior to the m8Δ/AAV1-PfCSP (90%) vaccine, which is a PfCSP-only expression type vaccine, even though it can express the Pfs25 antigen gene in addition to PfCSP. Furthermore, the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine was also confirmed to be significantly effective in ICR mice with diverse MHC haplotypes, where the efficacy of known vaccines (e.g., AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP) has not been confirmed.
m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)の感染防御効果を、以前に完全感染防御効果と長期間持続する抗体応答が確認されたアデノウイルスを基にしたワクチンであるAdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP)と比較した。チャレンジ試験ではスポロゾイト2,500匹(高投与量)を使用した。該ワクチンの最終免疫後、短期間(29日間)経過時でのスポロゾイトチャレンジ試験では、m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)群では10頭中10頭のマウス(100%、p<0.0001)が完全感染防御したが、AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP)群では10頭中7頭(70%、p=0.0031) が完全感染防御した(図2a)。該ワクチンの最終免疫後、長期間(102日間)経過時でのスポロゾイトチャレンジ試験ではm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)群では10頭中9頭のマウス(90%、p=0.0001)が完全感染防御したが、AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP)群では7頭中2頭のマウス(29%、p=0.1544)が完全感染防御した(図2b)。
完全感染防御したマウスの抗PfCSP抗体価ならびに抗Pfs25抗体価の両抗体応答を長期間観察したところ、m8Δ/AAV1-s25-CSP群はAdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP)群に比較して最終免疫後210日目まで両抗体応答は有意に高く維持された(図2c-d)。
これにより、公知のワクチン接種後の感染で生じる71% (100%-29%)の有病率を10% (100%-90%)まで減少せしめ、その差約7倍(71%÷10%)の顕著な効果を確認するとともに、有意に高い抗体応答の長期間持続という顕著な効果を確認した。
The protective efficacy of m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) was compared with AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP), an adenovirus-based vaccine previously shown to provide complete protection and long-lasting antibody responses. 2,500 sporozoites (high dose) were used in the challenge study. In a short-term (29 days) sporozoite challenge study after the final immunization with the vaccine, 10 out of 10 mice (100%, p<0.0001) in the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) group were completely protected, whereas 7 out of 10 mice (70%, p=0.0031) in the AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP) group were completely protected (Figure 2a). In a sporozoite challenge test conducted long-term (102 days) after the final immunization with the vaccine, 9 out of 10 mice (90%, p = 0.0001) in the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) group were completely protected from infection, whereas only 2 out of 7 mice (29%, p = 0.1544) in the AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP) group were completely protected from infection (Figure 2b).
When we observed the anti-PfCSP and anti-Pfs25 antibody responses of the fully protected mice over a long period of time, both antibody responses were maintained significantly higher in the m8Δ/AAV1-s25-CSP group than in the AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP) group up to 210 days after the final immunization (Fig. 2c-d).
As a result, the prevalence rate of infection after vaccination was reduced from 71% (100%-29%) to 10% (100%-90%), a remarkable effect of approximately seven times the original rate (71% ÷ 10%), and the significant effect of a significantly high antibody response that persisted for a long period of time was also confirmed.
〇伝搬阻止効果の確認
伝搬阻止効果の確認は、該ワクチンの最終免疫後に短期間(37日間)及び長期間(236日間)経過時に実施した。短期間経過時のTRA及びTBAは、それぞれ、99.99%(p<0.0001)及び97.94% (p < 0.0001)であった(図3a)。長期間経過時のTRA及びTBAは、それぞれ、97.16%(p<0.0001)及び60.08% (p < 0.0001)であった(図3b)。
Confirmation of the transmission blocking effect Confirmation of the transmission blocking effect was performed after a short period (37 days) and a long period (236 days) after the final immunization of the vaccine. The TRA and TBA after the short period were 99.99% (p<0.0001) and 97.94% (p < 0.0001), respectively (Figure 3a). The TRA and TBA after the long period were 97.16% (p<0.0001) and 60.08% (p < 0.0001), respectively (Figure 3b).
〇反復感染に対する感染防御効果の確認
マラリア流行地域住人においては、生涯のうちで複数回マラリア原虫に感染することが一般的であるため、複数回のマラリア原虫暴露に対して有効性を示すワクチン開発が重要である。本発明のワクチンが、複数回のスポロゾイトチャレンジ試験に対して感染防御効果を示すかを確認した。
Balb/cマウスにおいて、10頭すべての対照群マウスはPfCSP/Pbスポロゾイト感染蚊による吸血チャレンジ後に感染したが、最終免疫後26日目のm8Δ/AAV1-s25-CSP群では10頭中10頭(100%、p<0.0001)が完全感染防御した(図4a)。最終免疫後86日目及び100日目において、同じマウスにそれぞれ2,500匹のスポロゾイト及び10,000匹のスポロゾイトを静脈内投与した。すべてのワクチン接種マウス(100%、p<0.0001)は完全感染防御したが、対照マウスはすべて感染した(図4b、4c)。
該感染防御マウスのうち任意の5頭について、最終免疫後276日目に伝搬阻止効果を調べた。TRAは99.43% (p<0.0001)であり、TBAは85.02% (p<0.0001)であった(図4d)。
PfCSP-Tc/Pbスポロゾイトの複数回曝露により末梢血中の抗PfCSP抗体価は、最終免疫後25日目の631,750と比較して、175日目では1,280,500まで有意に増加した(図4e、p=0.0279)。一方、抗Pfs25抗体価は最終免疫後25日目では721,540であり、175日目では194,507と有意に減少した(図4e、p=0.0044)。抗Pfs25抗体価は伝播阻止実験直前の272日目では68,195まで低下した(図4e、p<0.0001)が、高い伝搬阻止効果が維持されたことを確認した(図4d)。
Confirmation of the protective effect against repeated infections Since it is common for people living in malaria endemic areas to be infected with malaria parasites multiple times in their lifetime, it is important to develop a vaccine that is effective against multiple exposures to malaria parasites. We confirmed whether the vaccine of the present invention exhibits a protective effect against infection in a multiple sporozoite challenge test.
In Balb/c mice, all 10 control mice were infected after blood meal challenge with PfCSP/Pb sporozoite-infected mosquitoes, whereas 10 of 10 mice (100%, p<0.0001) in the m8Δ/AAV1-s25-CSP group were completely protected from
Five randomly selected mice were examined for the effect of blocking
Multiple exposure to PfCSP-Tc/Pb sporozoites significantly increased the anti-PfCSP antibody titer in peripheral blood to 1,280,500 on day 175 compared to 631,750 on
本実施例では、三日熱マラリアを対象とした。詳細は、以下の通りである。In this example, we focused on Plasmodium vivax malaria. Details are as follows.
<材料と方法>
(pVR1-Pv(s25-CSP-S/P)-HA-VVプラスミドの構築)
世界に蔓延している三日熱マラリア原虫には2つの遺伝子型(サルバドール株VK210, パプアニューギニア株VK247)が存在しており、PvCSP遺伝子間には中央部繰返し配列に大きな違いがある。混在感染している地域があり、2種類の株に有効なワクチンを設計する必要がある。LC16m8Δ/AAV三日熱ワクチンは、この遺伝子多型に対応できるように設計した。三日熱マラリア原虫の融合抗原遺伝子Pv(s25-CSP-S/P)がクローニングされたpUC57-Simple-Pv(s25-CSP-S/P)をフナコシ(株)に外部委託し、人工合成した。そのDNA遺伝子配列を配列番号8(Pv(s25-CSP-S/P))に、アミノ酸配列を配列番号9(Pv(s25-CSP-S/P))に示す。また、構造を図7aに示す。
Pv(s25-CSP-S/P)の構造は、三日熱マラリア原虫のPvs25遺伝子の3’末にヒンジ(GlyGlyGlyGlyGlyGlySer)をコードしたDNA配列を連結し、VK210 サルバドール株由来のPvCSP遺伝子を連結した。さらにVK247 パプアニューギニア株由来のPvCSP遺伝子の繰り返し領域3回を挿入した。m8ΔトランスファーベクターであるpVRをEcoR I/Xma Iで切断し、同部位にEcoR I/Xma Iサイトで切断したpUC57-Simple-Pv(s25-CSP-S/P)のopen reading frameを配置し、これをpVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VVとした。pVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VVはm8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HAウイルス作製用のトランスファーベクターとして使用した。
Materials and Methods
(Construction of pVR1-Pv(s25-CSP-S/P)-HA-VV plasmid)
There are two genotypes of Plasmodium vivax that are prevalent worldwide (Salvador strain VK210 and Papua New Guinea strain VK247), and there is a large difference in the central repeat sequence between the PvCSP genes. There are areas where mixed infection occurs, so it is necessary to design a vaccine that is effective against both strains. The LC16m8Δ/AAV P. vivax vaccine was designed to accommodate this genetic polymorphism. The fusion antigen gene Pv(s25-CSP-S/P) of P. vivax was cloned into pUC57-Simple-Pv(s25-CSP-S/P) and artificially synthesized by Funakoshi Co., Ltd. The DNA gene sequence is shown in SEQ ID NO: 8 (Pv(s25-CSP-S/P)), and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 9 (Pv(s25-CSP-S/P)). The structure is also shown in Figure 7a.
The structure of Pv(s25-CSP-S/P) was created by ligating a DNA sequence encoding a hinge (GlyGlyGlyGlyGlyGlySer) to the 3' end of the Pvs25 gene of Plasmodium vivax, and then ligating the PvCSP gene derived from the VK210 Salvador strain. In addition, three repeats of the PvCSP gene derived from the VK247 Papua New Guinea strain were inserted. The m8Δ transfer vector pVR was cleaved with EcoR I/Xma I, and the open reading frame of pUC57-Simple-Pv(s25-CSP-S/P) cleaved at the EcoR I/Xma I site was placed at the same site, and the resulting vector was named pVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VV. pVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VV was used as a transfer vector for generating m8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA virus.
(ワクシニアウイルスの作製)
組換えワクシニアウイルスm8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HAウイルス(図7b)の作製方法
BHK細胞(ベビーハムスター細胞)に、トリポックスウイルスであるcanarypoxを感染させた後、リポフェクション法で、上記プラスミドpVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VVと上記ワクシニアウイルスのゲノムを同時に遺伝子導入した。生じた子孫ウイルスをRK13細胞単層培養に感染させてプラークを作らせ、ニワトリ赤血球を用いたHA testによってHA(-)プラークを採取し、組換えワクシニアウイルスを分離した。
(Production of vaccinia virus)
Method for producing recombinant vaccinia virus m8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA virus (Figure 7b)
After infecting BHK cells (baby hamster cells) with canarypox, the avian poxvirus, the above plasmid pVR1-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA-VV and the above vaccinia virus genome were co-transfected by lipofection. The resulting progeny virus was infected into a monolayer culture of RK13 cells to produce plaques, and HA(-) plaques were collected by the HA test using chicken red blood cells, and the recombinant vaccinia virus was isolated.
(組換えアデノ随伴ウイルスの作製)
組換えアデノ随伴ウイルスAAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ウイルス(図7c)の作製方法
AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ウイルスは、文献“Sci Rep 8, 3896, doi:10.1038/s41598-018-21369-y (2018)”、“Front Immunol 10, 730, doi:10.3389/fimmu.2019.00730 (2019)”を参照して、作製した。
(Construction of recombinant adeno-associated virus)
Method for producing recombinant adeno-associated virus AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) virus (Figure 7c)
The AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) virus was prepared with reference to the literature, “
(イムノブロッティング)
ヒト胎児腎細胞HEK293T細胞を、48well-plateに播種した24時間後に、1の感染多重度(MOI)のm8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA又はMOI=105のAAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ワクチンにより感染させた。感染の24時間後に細胞上清を除き、PBSで1回洗浄してから細胞溶解物(レムリバッファー)50 μl/well加え29G針付きインシュリンシリンジで裁断してから95℃で5分間ボイルし、イムノブロッティングに供した。該細胞溶解物に2-メルカプトエタノールを加えた還元サンプルと、加えない非還元サンプルを用意した。10%ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミド(SDS-PAGE)ゲル上で電気泳動した。試料をImmobilon FL(登録商標)PVDF膜(Merck Millipore社)上に電気泳動的に展開した。該膜を0.1%Tween 20を含有するPBS(PBS-T)中の5%スキムミルクを用いて1時間ブロッキングした。還元サンプルを泳動・転写したPVDF膜には5%スキムミルクで1:10,000に希釈した抗PvCSP-Sal抗体2F2モノクローナル抗体(mAb)(図8a)又は1:1,000に希釈した抗PvCSP-PNG抗体2E10E9 mAb(図8b)と共にインキュベートした。非還元サンプルを泳動・転写したPVDF膜には5%スキムミルクで1:2,000に希釈した抗Pvs25抗体NHH10 mAbと共にインキュベートした。PBS-Tで洗浄した後、ブロットを、5%スキムミルクで1:20,000に希釈したIRDye 800(RocklandImmunochemicals社)で標識したヤギ抗マウス二次抗体でプローブした。該膜をOdyssey infraredimager(LI-COR社)を用いて可視化した。分子量予測は、ExPASyサーバを用いて行った。
(Immunoblotting)
Human fetal kidney cells HEK293T cells were seeded on a 48-well plate and then infected with m8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA at a multiplicity of infection (MOI) of 1 or AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) vaccine at an MOI of 10. 24 hours after infection, the cell supernatant was removed, washed once with PBS, and then 50 μl/well of cell lysate (Laemmli buffer) was added, cut with an insulin syringe with a 29G needle, boiled at 95°C for 5 minutes, and subjected to immunoblotting. A reduced sample in which 2-mercaptoethanol was added to the cell lysate and a non-reduced sample in which 2-mercaptoethanol was not added were prepared. Electrophoresis was performed on a 10% sodium dodecyl sulfate polyacrylamide (SDS-PAGE) gel. The samples were electrophoretically developed on an Immobilon FL® PVDF membrane (Merck Millipore). The membrane was blocked for 1 h with 5% skim milk in PBS containing 0.1% Tween 20 (PBS-T). The PVDF membranes to which the reduced samples were transferred were incubated with anti-PvCSP-Sal 2F2 monoclonal antibody (mAb) diluted 1:10,000 in 5% skim milk (Fig. 8a) or anti-PvCSP-PNG 2E10E9 mAb diluted 1:1,000 in 5% skim milk (Fig. 8b). The PVDF membranes to which the non-reduced samples were transferred were incubated with anti-Pvs25 NHH10 mAb diluted 1:2,000 in 5% skim milk. After washing with PBS-T, the blots were probed with goat anti-mouse secondary antibody conjugated with IRDye 800 (Rockland Immunochemicals) diluted 1:20,000 in 5% skim milk. The membrane was visualized using an Odyssey infrared imager (LI-COR). Molecular weight prediction was performed using the ExPASy server.
{HEK293T細胞を用いたIndirect fluorescentassay (IFA)}
HEK293T細胞を、8well-chamberスライドに播種した24時間後に、MOI=0.04のm8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HAワクチン及びMOI=105のAAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ワクチンにより感染させた。感染の24時間後に細胞上清を除き、PBSで洗浄後にホルマリン液(non-permeabilizationbuffer)で室温20分間静置して固定した。PBSで2分間2回洗浄し、10% Normal Goat Serum(NGS)(Sigma-Aldrich Co. LLC)/PBSで1時間ブロッキングした。その後、10% NGS/PBSでR-Phycoerythrin LK23で標識した2F2及びFluorescein LK01で標識した2E10E9及びHiLyte FlourTM647 LK13で標識した抗Pvs25ポリクローナル抗体をそれぞれ1000倍希釈し、各wellに加えて1時間遮光しながら放置した。PBS-Tで2分間5回洗浄し、Vectashield containing4,6’-diamidino2-phenylindole(DAPI; Vector Laboratories)で封入した。該スライドをLSM710inverted laser scanning microscope (Carl Zeiss社)で可視化した(図8c)。
{Indirect fluorescent assay (IFA) using HEK293T cells}
HEK293T cells were seeded on 8-well-chamber slides and then infected with m8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA vaccine at MOI=0.04 and AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) vaccine at MOI= 10.5 24 hours after infection. The cell supernatant was removed 24 hours after infection, and the cells were washed with PBS and fixed in formalin (non-permeabilization buffer) at room temperature for 20 minutes. The cells were washed twice for 2 minutes with PBS and blocked with 10% Normal Goat Serum (NGS) (Sigma-Aldrich Co. LLC)/PBS for 1 hour. Then, 2F2 labeled with R-Phycoerythrin LK23, 2E10E9 labeled with Fluorescein LK01, and anti-Pvs25 polyclonal antibody labeled with HiLyte Flour ™ 647 LK13 were diluted 1000-fold in 10% NGS/PBS, added to each well, and left for 1 hour in the dark. The wells were washed 5 times for 2 minutes with PBS-T and mounted with Vectashield containing 4,6'-diamidino2-phenylindole (DAPI; Vector Laboratories). The slides were visualized with an LSM710 inverted laser scanning microscope (Carl Zeiss) (Figure 8c).
(使用した哺乳動物及び原虫)
使用した哺乳動物及び原虫は、以下の通りである。
マウス:BALB/c雌マウス6週齢を日本エスエルシー株式会社から入手し、1週間後に使用した。
マウスマラリア原虫:遺伝子組換えネズミマラリア{PvCSP-Sal発現P. berghei(Pb)PvCSP-Sal}(Sal/Pb; Infect Immun.2014, 82. 10に記載) に感染したハマダラカ(Anophelesstephensi SDA500 strain)の唾液腺を解剖し、遺伝子組換えネズミマラリア原虫スポロゾイトを単離した。RPMI 1640 Medium(Gibco, LifeTechnologies社)を加えてホモジェナイズした後、遠心して上清を回収し、光学顕微鏡を用いてスポロゾイト数を計測した。1,000スポロゾイト/匹(body)となるように調製した。
(Mammals and protozoa used)
The mammals and protozoa used are as follows:
Mice: 6-week-old female BALB/c mice were obtained from Japan SLC Co., Ltd. and used after 1 week.
Mouse malaria parasites: The salivary glands of Anopheles stephensi SDA500 strain infected with recombinant mouse malaria {PvCSP-Sal expressing P. berghei (Pb) PvCSP-Sal} (Sal/Pb; described in Infect Immun. 2014, 82. 10) were dissected, and recombinant mouse malaria parasite sporozoites were isolated. After homogenization with RPMI 1640 Medium (Gibco, LifeTechnologies), the supernatant was collected by centrifugation, and the number of sporozoites was counted using an optical microscope. The number of sporozoites was 1,000 per body.
(ワクチン接種)
SLCから購入したBalb/cマウス(7週齢雌)を各群10匹で使用した。m8Δワクチン[m8Δ- Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA]は1 × 107pfu/10 μl/mouse、AAV1ワクチン[AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)]は1 × 1010vg/100 μL/mouseになるようにPBSで希釈した。各m8Δワクチンは二叉針を用いた種痘接種法(ts)でマウス尾部根元に免疫し、AAV1ワクチンは29G針付きインシュリンシリンジを用いた左大腿部筋肉接種(im)で免疫した。免疫は異種 prime-boost法により、m8Δワクチンを初回免疫し(Prime)、6週後にAAV1ワクチンで追加免疫(Boost)を行った。
(Vaccination)
Balb/c mice (7-week-old female) purchased from SLC were used, with 10 mice per group. The m8Δ vaccine [m8Δ-Pv(P7.5-s25-CSP-S/P)-HA] was diluted with PBS to 1 × 10 7 pfu/10 μl/mouse, and the AAV1 vaccine [AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)] was diluted with PBS to 1 × 10 10 vg/100 μL/mouse. Each m8Δ vaccine was administered to the base of the tail using a bifurcated needle (ts), and the AAV1 vaccine was administered to the left thigh muscle (im) using an insulin syringe with a 29G needle. Immunization was performed using the heterologous prime-boost method, with the m8Δ vaccine as the prime immunization (Prime) and the AAV1 vaccine as the boost immunization (Boost) 6 weeks later.
{Enzyme-linkedimmunosorbent assay (ELISA)}
抗PvCSP-Sal及びPvs25抗体価を、文献{Infect Immun. 2014, 82.10. doi: 10.1128/IAI.02040-14}に記載されたようにELISAによって定量化した。
200 ng/ウェルのPvCSP-Sal又は400 ng/ウェルのPvs25をプレコートしたCostar(登録商標)EIA/RIAポリスチレンプレート(Corning Inc社)をPBS中の1%ウシ血清アルブミン(BSA)でブロッキングし、次いで連続希釈した血清試料、陰性対照及び陽性対照(それぞれmAb 2A10又はmAb NHH10)をインキュベートした。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)(Bio-Rad lab, Inc社)でコンジュゲート化した抗マウスIgGを二次抗体として使用した。洗浄後、ABTS (2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid) (SIGMA)及びH2O2を加えたクエン酸リン酸バッファーによって吸収波長414 nmで検出した。エンドポイント力価は、陰性対照の値(<0.1)を0.15 U上回る414 nmでの光学密度を得られる最終希釈の逆数として表した。実験で使用したすべてのマウスは、免疫前に血清陰性であった。図9aは抗PvCSP-Sal抗体価、図9bは抗Pvs25抗体価を示す。
{Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)}
Anti-PvCSP-Sal and Pvs25 antibody titers were quantified by ELISA as described previously (Infect Immun. 2014, 82.10. doi: 10.1128/IAI.02040-14).
Costar® EIA/RIA polystyrene plates (Corning Inc.) precoated with 200 ng/well PvCSP-Sal or 400 ng/well Pvs25 were blocked with 1% bovine serum albumin (BSA) in PBS and then incubated with serially diluted serum samples, negative and positive controls (mAb 2A10 or mAb NHH10, respectively). Anti-mouse IgG conjugated with horseradish peroxidase (HRP) (Bio-Rad lab, Inc.) was used as the secondary antibody. After washing, the antibodies were detected at an absorbance wavelength of 414 nm using citrate-phosphate buffer supplemented with ABTS ( 2' -azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid) (SIGMA) and H2O2 . The endpoint titers were expressed as the reciprocal of the final dilution that gave an optical density at 414 nm that was 0.15 U above the negative control value (<0.1). All mice used in the experiment were seronegative before immunization. Figure 9a shows the anti-PvCSP-Sal antibody titers, and Figure 9b shows the anti-Pvs25 antibody titers.
{チャレンジ感染試験}
(スポロゾイト投与によるチャレンジ試験)
PvCSP-Sal/Pbに感染したAnopheles stephensiハマダラカの唾液腺よりスポロゾイトを摘出した。これをRPMI-1640培地(Gibco, LifeTechnologies社)に懸濁した。AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ワクチンを追加免疫したマウスは28日後に1,000匹のスポロゾイトを含む100 μLの培地を尾静脈投与された。感染の有無は尾から得られた薄い血液塗抹標本のギムザ染色により、4日目から14日目までモニターした。感染防御効果は、スポロゾイト投与後、原虫血症が1%に到達した日数(1%原虫血症)ならびに完全感染防御効率を用いて計算された。完全感染防御効率(sterileprotective efficacy)は、チャレンジ後14日目の原虫血症の完全な欠如として定義された(図10)。
完全感染防御効率は以下の式を用いて算出した。
%完全感染防御効率=[1-(ワクチン群における感染マウスの数/ワクチン群におけるマウスの総数)/(非免疫群における感染マウスの数/非免疫群におけるマウスの総数)]×100
{Challenge infection test}
(Sporozoite challenge test)
Sporozoites were extracted from the salivary glands of Anopheles stephensi mosquitoes infected with PvCSP-Sal/Pb and suspended in RPMI-1640 medium (Gibco, Life Technologies). Mice boosted with AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) vaccine were given 1,000 sporozoites in 100 μL of medium via the
The complete protection efficacy was calculated using the following formula:
% complete protection efficiency = [1 - (number of infected mice in vaccinated group/total number of mice in vaccinated group)/(number of infected mice in non-immunized group/total number of mice in non-immunized group)] x 100
{伝搬阻止試験}
三日熱マラリア患者から採血を行い、血液塗抹標本を作製しの配偶子(ガメトサイト)の存在を確認した。血液を2,000 rpmで5分間遠心分離し、パスツールピペットで血漿を除去した。RPMI1640(濃縮血液と等量)を加え、血液と軽く混ぜる。1.5 mL チューブに 5 本取り、それぞれを次のように識別した(Control、1:5、1:10、 1:50) 。
糖液のみで飼育していた生後3~5日のメス蚊を分離(約120匹または200匹)(砂糖は実験の約24時間前に除去する)し、容器に入れた。
直接メンブレン吸血アッセイ(DMF: DirectMembrane Feeding Assay)の感染実験システムは、37℃のウォーターバスと血液サンプルに接続された水循環システムで構成されている。パラフィルム(5cm × 5cm)をよく伸ばしたものを500 μlのガラス製フィーダーに巻き、ガラス製フィーダー、ホース、ウォーターポンプを水槽に入れ、回路を組み立てた。最後のホースを見て、水の流れが連続的であることを確認した。雌蚊の入った各プラスチックポットにフィーダーをテープで固定した(各ポットには対照群または処理群を明記する)。サンプルの血液をそれぞれガラスピペットで各フィーダーに加え、30-120分間完全給餌させた。給餌後、給餌したメスアノフェレスのみを大きめのケージに移し、10%糖液で飼育し、解剖時まで感染室内で待機させた。感染7日後、感染室から雌蚊を取り出し、解剖室に運び、捕獲器を用いてケージから取り出し、冷凍庫-20℃の中で3~5分寝かせた。睡眠後、蚊を 70%アルコールの入ったシャーレに入れ、すぐに 1× PBS で洗浄した。顕微鏡を使用し蚊腹部より中腸を摘出した。その後、中腸に2%マーキュロクローム色素を1滴滴下し、5-8分染色した後に顕微鏡でオーシストを数えた(図11)。
TRA(Transmission reducing activity)については、下記の次の式で算出した。
TRA (%) =100× {1-(テスト群の平均オーシスト数/コントロール群の平均オーシスト数)}
TBA(Transmission blocking activity)については 下記の次の式で算出した。
TBA (%) =100× {1-(テスト群のオーシストが確認された蚊数/コントロール群のオーシスト確認された蚊数)}
{Propagation Blocking Test}
Blood was collected from a patient with P. vivax and blood smears were prepared to confirm the presence of gametocytes. The blood was centrifuged at 2,000 rpm for 5 minutes and the plasma was removed with a Pasteur pipette. RPMI1640 (equal volume to the concentrated blood) was added and gently mixed with the blood. Five 1.5 mL tubes were filled and identified as follows (Control, 1:5, 1:10, 1:50).
Three to five day old female mosquitoes (approximately 120 or 200) that had been reared on sugar solution alone were separated (sugar was removed approximately 24 hours before the experiment) and placed in containers.
The infection experiment system for the Direct Membrane Feeding Assay (DMF) consisted of a 37°C water bath and a water circulation system connected to blood samples. A well-stretched piece of parafilm (5 cm × 5 cm) was wrapped around a 500 μl glass feeder, and the glass feeder, hose, and water pump were placed in the aquarium to assemble the circuit. The last hose was checked to ensure that the water flow was continuous. The feeder was fixed with tape to each plastic pot containing female mosquitoes (each pot was clearly marked as a control or treatment group). A blood sample was added to each feeder using a glass pipette, and the mosquitoes were allowed to fully feed for 30-120 min. After feeding, only the fed female anopheles were transferred to a larger cage, reared in 10% sugar solution, and kept in the infection room until dissection. Seven days after infection, the female mosquitoes were removed from the infection room, taken to the dissection room, removed from the cage using a trap, and placed in a freezer at -20°C for 3-5 min. After sleep, the mosquito was placed in a petri dish containing 70% alcohol and immediately washed with 1× PBS. The midgut was extracted from the mosquito abdomen using a microscope. Then, one drop of 2% mercurochrome dye was dropped into the midgut, and after staining for 5-8 minutes, the oocysts were counted under a microscope (Figure 11).
TRA (Transmission reducing activity) was calculated using the following formula:
TRA (%) = 100 × {1-(average number of oocysts in the test group/average number of oocysts in the control group)}
TBA (Transmission blocking activity) was calculated using the following formula:
TBA (%) = 100 × {1-(number of mosquitoes with confirmed oocysts in the test group/number of mosquitoes with confirmed oocysts in the control group)}
(統計解析)
感染防御効果の検定において、1%原虫血症に到達する日までの日数の比較には各免疫群間及び陰性対照群との有意差をLog-Rank(Mantel-Cox)検定を用いて計算した。完全感染防御効果の検定にはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。IgG抗体価の検定において、2群間の検定にはマン・ホイットニーのU検定、ならびに、3群以上の検定にはダネットの多重比較検定を使用した一元配置分散分析を用いて計算した。定期的に採取された末梢血のIgG抗体価の検定においては、各免疫群間の有意差をSidakの多重比較検定を使用した反復測定二元配置分散分析によって計算した。伝搬阻止効果の検定においては、TRAはマン・ホイットニーのU検定を用いて計算し、TBAはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。すべての検定においてP 値< 0.05の時に有意差があるものとした。統計解析にはPrismversion 8 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA)を用いた。
(Statistical Analysis)
In the test of protective effect against infection, the number of days to reach 1% parasitemia was compared to calculate the significance of differences between each immunization group and the negative control group using the Log-Rank (Mantel-Cox) test. The complete protective effect was calculated using Fisher's exact test. In the test of IgG antibody titers, the Mann-Whitney U test was used to test between two groups, and one-way analysis of variance with Dunnett's multiple comparison test was used to test between three or more groups. In the test of IgG antibody titers in peripheral blood collected periodically, the significance of differences between each immunization group was calculated using repeated measures two-way analysis of variance with Sidak's multiple comparison test. In the test of transmission-blocking effect, the TRA was calculated using the Mann-Whitney U test, and the TBA was calculated using Fisher's exact test. In all tests, a P value of < 0.05 was considered significant. Statistical analysis was performed using Prism version 8 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA).
〇ワクチンの構築の確認
本実施例では、ヒンジG6Sリンカーを使用した融合タンパク質としてPvs25とPvCSP-S/Pを発現するm8ΔとAAVに基づく感染防御・伝播阻止ワクチンを構築した(図7)。
ウエスタンブロット法では、両方のウイルスベクターがPv(s25-CSP-S/P)融合タンパク質を発現することができたことを確認し(図8a, b) 、さらにPvCSP-S/Pの細胞表面発現を確認した(図8c )。
○ Confirmation of vaccine construction In this example, an infection-protective/transmission-blocking vaccine was constructed based on m8Δ and AAV expressing Pvs25 and PvCSP-S/P as a fusion protein using a hinge G6S linker (Figure 7).
Western blotting confirmed that both viral vectors were able to express the Pv(s25-CSP-S/P) fusion protein (Fig. 8a, b ) and further confirmed the cell surface expression of PvCSP-S/P (Fig. 8c ).
〇感染防御効果の確認
m8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)ワクチン接種により高いレベルの抗PvCSP-Sal抗体価(図9a)および抗Pvs25抗体価(図9b)が誘導された。感染防御効果は、PvCSP-Sal/Pbスポロゾイトに対する完全感染防御(1,000匹を静脈内投与)によって判定した。Balb/cマウスにおいて、m8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)投与群では10頭中9頭(90%、p<0.0001)が完全感染防御した。非接種対照群マウスは全て感染した(図10)。
Confirmation of infection prevention effect
Vaccination with m8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) induced high levels of anti-PvCSP-Sal (Fig. 9a) and anti-Pvs25 (Fig. 9b) antibody titers. Protective efficacy was determined by complete protection against PvCSP-Sal/Pb sporozoites (1,000 mice given intravenously). In Balb/c mice, 9 out of 10 mice (90%, p<0.0001) were completely protected from m8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) vaccination. All unvaccinated control mice were infected (Fig. 10).
〇伝搬阻止効果の確認
伝搬阻止効果の確認は、該ワクチンの最終免疫後28日経過時に実施した。TRA及びTBAは、それぞれ、93.0%及び73.0%であった(図11)。
Confirmation of the transmission blocking effect Confirmation of the transmission blocking effect was carried out 28 days after the final immunization of the vaccine. The TRA and TBA were 93.0% and 73.0%, respectively (FIG. 11).
本実施例では追加免疫ワクチンとしてのAAV5の効果を示し、実施例1で使用したAAV1との効果の対比を検証した。詳細は、以下の通りである。
<材料と方法>
(ワクシニアウイルスの作製)
組換えワクシニアウイルスm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAウイルスの作製方法は実施例1に記載されている。
In this example, the effect of AAV5 as a booster vaccine was shown, and the effect was compared with that of AAV1 used in Example 1. The details are as follows.
Materials and Methods
(Production of vaccinia virus)
The method for producing the recombinant vaccinia virus m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA virus is described in Example 1.
(組換えアデノ随伴ウイルスの作製)
組換えアデノ随伴ウイルスAAV5-Pf(s25-CSP)ウイルスの作製方法はAAV1を用いたAAV1-Pf(s25-CSP)ウイルス(実施例1)に記載されている。異なる点はAAV5を用いることだけである。
(Construction of recombinant adeno-associated virus)
The method for producing the recombinant adeno-associated virus AAV5-Pf(s25-CSP) virus is described in the AAV1-Pf(s25-CSP) virus using AAV1 (Example 1). The only difference is that AAV5 is used.
(イムノブロッティング)
ヒト胎児腎細胞HEK293T細胞を、48well-plateに播種した24時間後に、MOI=105のAAV5-Pf(s25-CSP)により感染させた。詳細な方法は実施例1に記載されている。
(Immunoblotting)
Human embryonic kidney cells HEK293T cells were seeded on a 48-well plate and then infected with AAV5-Pf(s25-CSP) at an MOI of 10 5. The detailed method is described in Example 1.
{HEK293T細胞を用いたIndirect fluorescentassay (IFA)}
HEK293T細胞を、8well-chamberスライドに播種した24時間後に、MOI=105のAAV5-Pf(s25-CSP)により感染させた。詳細な方法は実施例1に記載されている。
{Indirect fluorescent assay (IFA) using HEK293T cells}
24 hours after seeding HEK293T cells on an 8-well-chamber slide, they were infected with AAV5-Pf(s25-CSP) at an MOI of 10 5. The detailed method is described in Example 1.
(使用した哺乳動物及び原虫)
使用した哺乳動物及び原虫は、実施例1に記載されている。
(Mammals and protozoa used)
The mammals and protozoa used are described in Example 1.
(ワクチン接種)
SLCから購入したBalb/cマウス(7週齢雌)を各群10匹で使用した。m8Δワクチン[m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA]は1 × 107 pfu/100 μL/mouse、AAV5ワクチン[AAV5-Pf(s25-CSP)]は1 × 1010 vg/100 μL/mouseになるようにPBSで希釈した。m8Δワクチンは二叉針を用いた種痘接種法(ts)でマウス尾部根元に免疫し、AAV5ワクチンは29G針付きインシュリンシリンジを用いた左大腿部筋肉接種(im)で免疫した。免疫は異種 prime-boost法により、m8Δワクチンを初回免疫し(Prime)、6週後にAAV5ワクチンで追加免疫(Boost)を行った。詳細な方法は、実施例1に記載されている。
(Vaccination)
Balb/c mice (7-week-old female) purchased from SLC were used, with 10 mice per group. The m8Δ vaccine [m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA] was diluted with PBS to 1 × 10 7 pfu/100 μL/mouse, and the AAV5 vaccine [AAV5-Pf(s25-CSP)] was diluted with PBS to 1 × 10 10 vg/100 μL/mouse. The m8Δ vaccine was administered to the base of the tail by the vaccinal inoculation method (ts) using a bifurcated needle, and the AAV5 vaccine was administered to the left thigh muscle (im) using an insulin syringe with a 29G needle. Immunization was performed by the heterologous prime-boost method, with the m8Δ vaccine as the prime immunization (Prime) and the AAV5 vaccine as the boost immunization (Boost) 6 weeks later. The detailed method is described in Example 1.
{Enzyme-linkedimmunosorbent assay (ELISA)}
抗PfCSP抗体価を、文献{Iyori M, Yamamoto DS,Sakaguchi M, Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shieldedbaculovirus-vectored vaccine enhances protection against malaria sporozoitechallenge in mice. Malar J (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x.}に記載されたようにELISAによって定量化した。詳細な方法は、実施例1に記載されている。
{Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)}
Anti-PfCSP antibody titers were quantified by ELISA as described in Iyori M, Yamamoto DS, Sakaguchi M, Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shielded baculovirus-vectored vaccine enhances protection against malaria sporozoitechallenge in mice. Malar J (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x. Detailed methods are described in Example 1.
{チャレンジ感染試験}
(スポロゾイト投与によるチャレンジ試験)
PfCSP-Tc/Pb に感染したAnopheles stephensiハマダラカの唾液腺よりスポロゾイトを摘出した。これをRPMI-1640培地(Gibco, Life Technologies社)に懸濁した。AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンを追加免疫したマウスは40日後に2,500匹のスポロゾイトを含む100 μLの培地を尾静脈投与された。感染の有無は尾から得られた薄い血液塗抹標本のギムザ染色により、4日目から14日目までモニターした。詳細な方法は、実施例1に記載されている。
{Challenge infection test}
(Sporozoite challenge test)
Sporozoites were extracted from the salivary glands of Anopheles stephensi mosquitoes infected with PfCSP-Tc/Pb and suspended in RPMI-1640 medium (Gibco, Life Technologies). Mice boosted with AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine were administered 100 μL of medium containing 2,500 sporozoites via the
{伝搬阻止試験}
(直接吸血試験)
AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンを追加免疫したマウスは29日後に6 mg/mlのフェニルヒドラジン溶液(Sigma社)200 μLが腹腔内投与され、3日後に1×106個のPb-Pfs25-DR3感染赤血球が腹腔内投与された。さらにその3日後、該マウスは約60匹の飢餓状態のハマダラカによって吸血された。吸血後10日目から12日目において該吸血蚊の中腸が解剖され、中腸中のオーシストの数が定量された。詳細な方法は、実施例1に記載されている。
{Propagation Blocking Test}
(Direct Blood Feeding Test)
Mice boosted with the AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine were intraperitoneally administered 200 μL of 6 mg/ml phenylhydrazine solution (Sigma) 29 days later, and intraperitoneally administered 1×10 6 Pb-Pfs25-DR3-infected
(統計解析)
感染防御効果の検定において、1%原虫血症に到達する日までの日数の比較には各免疫群間及び陰性対照群との有意差をLog-Rank(Mantel-Cox)検定を用いて計算した。完全感染防御効果の検定にはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。IgG抗体価の検定において、2群間の検定にはマン・ホイットニーのU検定、ならびに、3群以上の検定にはダネットの多重比較検定を使用した一元配置分散分析を用いて計算した。詳細な方法は、実施例1に記載されている。
(Statistical Analysis)
In the test of the protective effect against infection, the number of days until 1% parasitemia was reached was compared, and the significant difference between each immunization group and the negative control group was calculated using the Log-Rank (Mantel-Cox) test. The complete protective effect was calculated using Fisher's exact test. In the test of IgG antibody titer, the Mann-Whitney U test was used for the test between two groups, and the one-way analysis of variance using Dunnett's multiple comparison test was used for the test between three or more groups. The detailed method is described in Example 1.
〇ワクチンの構築の確認
本実施例では、ヒンジG6Sリンカーを使用した融合タンパク質としてPfs25とPfCSPを発現するAAV5に基づくワクチンを構築した(図12a)。構造は図1aと同じであるが、使用したAAVはAAV5である。
ウエスタンブロット法では、AAV5-Pf(s25-CSP)がPfs25-PfCSP融合タンパク質を発現することを確認し(図12b) 、さらにPfCSP及びPfs25の細胞表面発現を確認した(図12b)。
In this example, an AAV5-based vaccine was constructed that expresses Pfs25 and PfCSP as a fusion protein using a hinge G6S linker (Figure 12a). The structure is the same as in Figure 1a, but the AAV used is AAV5.
Western blotting confirmed that AAV5-Pf(s25-CSP) expressed the Pfs25-PfCSP fusion protein (Fig. S12b) and further confirmed cell surface expression of PfCSP and Pfs25 (Fig. S12b).
〇感染防御効果の確認
m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチン接種の感染防御効果は、PfCSP/Pbスポロゾイトに対する完全感染防御によって判定した。Balb/cマウスにおいて、10頭すべての対照群マウスはスポロゾイト2,500匹を静脈内投与した後に感染したが、m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)投与群では9頭中9頭(100%)が完全感染防御した(図14)。この効果はAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチン(100%)と同様の完全感染防御であった。
m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンは、AAV5-Pf(s25-CSP)による追加免疫効果として高い抗PfCSP抗体応答を誘導した(図13a、2.71 × 106)。m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンは該抗PfCSP抗体価に加えて、追加免疫効果を伴う抗Pfs25抗体応答も誘導した(図13b、7.17 × 105)。これら抗PfCSP抗体価及び抗Pfs25抗体価はこの効果はAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンと同様の高い抗体価であった。
上記から、本発明のAAV5を用いたm8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンはAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチン(実施例1)と同等の完全感染防御効果(100%)を発揮することを確認した。
Confirmation of infection prevention effect
The protective effect of vaccination with m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) was determined by complete protection against PfCSP/Pb sporozoites. In Balb/c mice, all 10 control mice were infected after intravenous administration of 2,500 sporozoites, whereas 9 out of 9 mice (100%) in the m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)-treated group were completely protected (Figure 14). This effect was similar to the complete protection achieved by the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine (100%) using AAV1.
The m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine induced a high anti-PfCSP antibody response as a booster effect of AAV5-Pf(s25-CSP) (Fig. 13a, 2.71 × 106 ). In addition to the anti-PfCSP antibody titer, the m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine also induced an anti-Pfs25 antibody response with a booster effect (Fig. 13b, 7.17 × 105 ). These anti-PfCSP and anti-Pfs25 antibody titers were as high as those of the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV1.
From the above, it was confirmed that the m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV5 of the present invention exhibits complete infection protection effect (100%) equivalent to that of the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV1 (Example 1).
〇伝搬阻止効果の確認
伝搬阻止効果の確認は、該ワクチンの最終免疫後に35日間経過時に実施した。TRA及びTBAは、それぞれ99.94% (p<0.0001)及び95.27% (p<0.0001)であった(図15)。このTRA及びTBA効果はAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンと同様の高い伝播阻止効果であった。
本発明のAAV5を用いたm8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンはAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチン(実施例1)と同等の高い伝播阻止効果を発揮することを確認した。
○ Confirmation of transmission blocking effect Confirmation of the transmission blocking effect of the vaccine was carried out 35 days after the final immunization. TRA and TBA were 99.94% (p<0.0001) and 95.27% (p<0.0001), respectively (Figure 15). The TRA and TBA effects were as high as those of the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV1.
It was confirmed that the m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV5 of the present invention exhibits a high transmission blocking effect equivalent to that of the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV1 (Example 1).
本実施例ではヒトに近い霊長類の動物モデルとしてアカゲザルでのワクチンの安全性、免疫原性、感染防御及び伝播阻止効果について検証した。詳細は、以下の通りである。In this example, the safety, immunogenicity, infection protection and transmission blocking effects of the vaccine were examined in rhesus monkeys, an animal model of primates similar to humans. The details are as follows.
<材料と方法>
(ワクシニアウイルスとアデノ随伴ウイルス)
組換えワクシニアウイルスm8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAの作製方法は実施例1に記載されており、組換えアデノ随伴ウイルス1型AAV1-Pf(s25-CSP)の作製方法は実施例1に記載されている。
Materials and Methods
(Vaccinia virus and adeno-associated virus)
A method for producing recombinant vaccinia virus m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA is described in Example 1, and a method for producing recombinant adeno-associated
(使用したサル及び原虫)
使用したサル及び原虫は、以下の通りである。
アカゲザル:京都大学医生物学研究所で飼育されていたインド産アカゲザル4頭を使用した。詳細は下記の通りである。
(Monkeys and protozoa used)
The monkeys and protozoa used are as follows:
Rhesus monkeys: Four Indian rhesus monkeys kept at the Institute of Medical and Biological Sciences, Kyoto University, were used. Details are as follows:
マウスマラリア原虫:遺伝子組換えネズミマラリア{PfCSP発現P. berghei(Pb)PfCSP-Tc/Pb}(Insect Mol. Biol.2013, 22:41に記載) を使用した。 Mouse malaria parasite: A genetically modified mouse malaria parasite {PfCSP expressing P. berghei (Pb) PfCSP-Tc/Pb} (described in Insect Mol. Biol. 2013, 22:41) was used.
(ワクチン接種)
m8Δワクチン[m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA]は1×108 pfu/10 μL、AAV1ワクチン(AAV1-Pf(s25-CSP))は3.3×1012 vg/100 μLになるようにPBSで希釈した。m8Δワクチンは二叉針を用いた種痘接種法(ts)で脱毛した背中上部に初回免疫した。8週後に、AAV1ワクチンを29G針付きインシュリンシリンジを用いた左大腿部筋肉接種(im)で追加免疫した。
(Vaccination)
The m8Δ vaccine [m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA] was diluted with PBS to 1×10 8 pfu/10 μL, and the AAV1 vaccine (AAV1-Pf(s25-CSP)) was diluted with PBS to 3.3×10 12 vg/100 μL. The m8Δ vaccine was administered to the depilated upper back by vaccination (ts) using a bifurcated needle. Eight weeks later, the AAV1 vaccine was boosted by inoculation (im) into the left thigh muscle using an insulin syringe with a 29G needle.
(採血のスケジュールおよびIgGの精製方法)
図16に示すスケジュールに従って、EDTA存在下で上腕より採血(10~20mL)した。採血した血液は以下の血液検査又は遠心で血球成分を除去した血漿として使用するまで-20℃で保存した。サル血漿からのIgGの精製はHiTrap Protein G HP(cytiva社)を用いて行った。
(Blood collection schedule and IgG purification method)
Blood (10-20 mL) was collected from the upper arm in the presence of EDTA according to the schedule shown in Figure 16. The collected blood was stored at -20°C until use in the following blood tests or as plasma after removing blood cell components by centrifugation. IgG was purified from monkey plasma using HiTrap Protein G HP (Cytiva).
(血液検査による安全性試験)
免疫前(0w)、m8Δワクチン初回接種1週後(1w)、AAV1ワクチン追加接種1週後(9w)又は3週後(11w)に採血した血液を図面17に示す項目で血液検査を行った。
(Safety testing by blood test)
Blood samples were collected before immunization (0w), one week after the first m8Δ vaccine administration (1w), one week after the AAV1 vaccine booster administration (9w), or three weeks after the booster administration (11w), and blood tests were performed for the items shown in Figure 17.
{Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)}
抗PfCSP抗体価を、文献{Iyori M, Yamamoto DS, Sakaguchi M, Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shielded baculovirus-vectored vaccine enhances protection against malaria sporozoite challenge in mice. Malar J (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x.}に記載されたようにELISAによって定量化した。測定した血漿サンプルは0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28wであった。
抗Pfs25抗体価に関し、m8Δ及びAAV1各ワクチンに使用されているのと同じpfs25遺伝子を用いて構築されたPfs25抗原を、コムギ胚芽無細胞(WGCF)タンパク質発現系(CellFree Sciences社)を用いて産生した{Miura K, Takashima E, Deng B, Tullo G, Diouf A, Moretz SE., et al. Functional comparison of Plasmodium falciparum transmission-blocking vaccine candidates by the standard membrane-feeding assay. Infect Immun (2013)81(12):43 77. doi: 10.1128/IAI.01056-13}。400 ng/ウェルのPfCSP又は200 ng/ウェルのPfs25をプレコートされたCostar(登録商標)EIA/RIAポリスチレンプレート(Corning Inc社)をPBS中の1%ウシ血清アルブミン(BSA)でブロッキングし、次いで連続希釈した血漿および精製IgG試料をインキュベートした。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)でコンジュゲート化した抗ヒトIgG(Bio-Rad lab, Inc社)を二次抗体として使用した。洗浄後、ABTS (2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid) (SIGMA)及びH2O2を加えたクエン酸リン酸バッファーによって吸収波長414 nmで検出した。エンドポイント力価は、陰性対照の値(<0.1)を0.15 U上回る414 nmでの光学密度を得られる最終希釈の逆数として表した。測定した血漿サンプルは0, 12wであった。
実験で使用したアカゲザル4頭はすべて免疫前にPfCSPおよびPfs25抗体陰性(<1:1,000)であった。
{Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)}
Anti-PfCSP antibody titers were quantified by ELISA as described previously (Iyori M, Yamamoto DS, Sakaguchi M, Mizutani M, Ogata S, Nishiura H., et al. DAF-shielded baculovirus-vectored vaccine enhances protection against malaria sporozoite challenge in mice. Malar J (2017) 16(1):390. doi:10.1 186/s12936-017-2039-x.) Plasma samples were assayed at 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, and 28w.
For anti-Pfs25 antibody titers, the Pfs25 antigen was produced using the wheat germ cell-free (WGCF) protein expression system (CellFree Sciences) and was constructed using the same pfs25 gene used in the m8Δ and AAV1 vaccines {Miura K, Takashima E, Deng B, Tullo G, Diouf A, Moretz SE., et al. Functional comparison of Plasmodium falciparum transmission-blocking vaccine candidates by the standard membrane-feeding assay. Infect Immun (2013)81(12):43 77. doi: 10.1128/IAI.01056-13}. Costar® EIA/RIA polystyrene plates (Corning Inc.) precoated with 400 ng/well PfCSP or 200 ng/well Pfs25 were blocked with 1% bovine serum albumin (BSA) in PBS and then incubated with serially diluted plasma and purified IgG samples. Horseradish peroxidase (HRP)-conjugated anti-human IgG (Bio-Rad lab, Inc.) was used as the secondary antibody. After washing, detection was performed at 414 nm absorbance with citrate phosphate buffer supplemented with ABTS (2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid) (SIGMA) and H2O2 . The endpoint titer was expressed as the reciprocal of the final dilution that gave an optical density at 414 nm 0.15 U above the negative control value (<0.1). Plasma samples were measured at 0, 12w.
All four rhesus macaques used in the study were negative for PfCSP and Pfs25 antibodies (<1:1,000) before immunization.
(in vitroスポロゾイト中和試験)
文献{Kumar KA., et al. Quantitative Plasmodium sporozoite neutralization assay (TSNA). Journal of Immunological Methods, 293:157-164. doi.org/10.1016/j.jim.2004.06.017.}に記載されたようにin vitroスポロゾイト中和試験によって定量化した。具体的には、ヒト肝癌由来HepG2細胞を6×104細胞/300 μL/ウェルになるように48ウェルプレートに播種し、37℃のインキュベーター中で24時間培養した。組換えマラリア原虫 (PfCSP-Tc/Pb) 感染蚊を解剖し、唾液腺をバイオマッシャーカラム (バイオマッシャーIII)に加えホモジナイズし、8,000rpm, 40s, 4℃で遠心し、C-CHIP (NanoEnTek) を用いてカウントした。免疫及び免疫前のサルIgG終濃度がそれぞれ1,000 μg/mL、500 μg/mL、100 μg/mLになるようにRPMI (血清を含まない) で希釈した溶液を50 μLと、10,000 スポロゾイト/50 μLになるようにRPMI (血清を含まない) で希釈した溶液を準備した。IgG溶液とspz溶液を1.5mLマイクロチューブ内で混合し、氷上で40分間静置した。培養終了後にIgGとスポロゾイトの混合液をウェルに加え、1,000rpm, 5min, 室温で遠心し、37℃のインキュベーター中で24時間培養した。培養終了後、ウェルから細胞上清を除き、RPMI (血清を含まない) を300 μL/ウェル加え、37℃のインキュベーター中で24時間培養した。培養終了後、RNA抽出及びqRT-PCRを行い、原虫由来ribosomal RNA(rRNA)量を測定した。反応データはGraphPad Prism (GraphPad Software社)を用いて解析した。中和活性は、抗体を反応させないスポロゾイトを感染させた細胞における原虫由来rRNA量を100%とした場合の各濃度の抗体を含むスポロゾイト感染細胞のrRNA量の割合(パーセンテージ)として求めた。回帰直線からスポロゾイト侵入を50%阻害する抗体の濃度を計算した。
(In vitro sporozoite neutralization test)
Plasmodium sporozoite neutralization assay (TSNA) was performed in vitro as described in Kumar KA., et al. Quantitative Plasmodium sporozoite neutralization assay (TSNA). Journal of Immunological Methods, 293:157-164. doi.org/10.1016/j.jim.2004.06.017. Specifically, human hepatoma-derived HepG2 cells were seeded in a 48-well plate at 6× 104 cells/300 μL/well and cultured in an incubator at 37°C for 24 hours. Mosquitoes infected with recombinant malaria parasites (PfCSP-Tc/Pb) were dissected, and the salivary glands were homogenized in a BioMasher column (Biomasher III), centrifuged at 8,000 rpm, 40 s, 4°C, and counted using a C-CHIP (NanoEnTek). A solution was prepared by diluting 50 μL of monkey IgG with RPMI (without serum) to a final concentration of 1,000 μg/mL, 500 μg/mL, and 100 μg/mL before and after immunization, respectively, and a solution was prepared by diluting 10,000 sporozoites/50 μL with RPMI (without serum). The IgG solution and the spz solution were mixed in a 1.5 mL microtube and left on ice for 40 minutes. After the incubation, the mixture of IgG and sporozoites was added to the wells, centrifuged at 1,000 rpm, 5 min, and room temperature, and incubated in a 37°C incubator for 24 hours. After the incubation, the cell supernatant was removed from the wells, 300 μL/well of RPMI (without serum) was added, and the incubation was continued in a 37°C incubator for 24 hours. After the incubation, RNA extraction and qRT-PCR were performed to measure the amount of protozoan-derived ribosomal RNA (rRNA). The reaction data were analyzed using GraphPad Prism (GraphPad Software). The neutralizing activity was calculated as the percentage of the rRNA amount in cells infected with sporozoites containing each concentration of antibody, with the amount of protozoan rRNA in cells infected with sporozoites that did not react with the antibody taken as 100%. The antibody concentration that inhibited 50% of sporozoite invasion was calculated from the regression line.
(伝播阻止試験)
文献(Mlambo G, Maciel J, Kumar N. Murine model for assessment of Plasmodium falciparum transmission-blocking vaccine using transgenic Plasmodium berghei parasites expressing the target antigen Pfs25. Infect Immun. 2008 May;76(5):2018-24. doi: 10.1128/IAI.01409-07. Epub 2008 Mar 3. )に記載されたように、サル抗体をマラリア感染マウスへ移入し、その後蚊に吸血させることにより、サル抗体の蚊内におけるマラリア発育阻止効果を評価した。具体的には、精製されたサルIgG:10mgをs25発現マウスマラリア(Pb/Pfs25DR3)に感染させたマウスへ静脈内投与した。抗体投与後約1時間後にマウスを蚊に吸血させた。コントロールとして、同一個体から採取された免疫前血清より精製されたIgGを用いた。吸血24時間後に吸血していない蚊を除去し、吸血後10-12日後に蚊中腸内のオオシスト数を計測した。コントロール抗体群との比較により、抗体の原虫発育阻止効果を算出した。
(Transmission Blockage Test)
As described in the literature (Mlambo G, Maciel J, Kumar N. Murine model for assessment of Plasmodium falciparum transmission-blocking vaccine using transgenic Plasmodium berghei parasites expressing the target antigen Pfs25. Infect Immun. 2008 May;76(5):2018-24. doi: 10.1128/IAI.01409-07. Epub 2008
(in vitroオオキネート転換阻害試験)
文献 (Blagborough AM, Sinden RE. Plasmodium berghei HAP2 induces strong malaria transmission-blocking immunity in vivo and in vitro. Vaccine. 2009 Aug 20;27(38):5187-94. doi: 10.1016/j.vaccine.2009.06.069. Epub 2009 Jul 9.)に記載されたように、マラリア感染マウス血とサル抗体の混合物を培養することにより、オオキネートの形成(転換)阻害効果を評価した。具体的にはPfs25を遺伝子組換えにより挿入されたネズミマラリア 原虫(Pfs25-DR3/Pb)に感染したマウスから心臓採血で感染血を採取した。24ウェルプレートの各ウェルに400 μl培地と20 μl感染血及び100 μlの血清+PBS混合物を加えて19℃で24時間培養した。抗体濃度はそれぞれ500 μg/mL、250 μg/mL、100 μg/mLとし、コントロールには伝播阻止試験同様、免疫前の同一個体より採取されたIgGを用いた。培養終了後、ウェル内の混合物をエッペンチューブに移し、500gで5分間遠心した。上清を取り除き、500倍に希釈した蛍光抗体を加え混和し室温で10分静置したものを蛍光顕微鏡で観察した。円形のガメトサイト とバナナ状のオオキネートの数を数え、ガメトサイトのオオキネートへの変換効率を算出した。
(In vitro ookinete conversion inhibition test)
As described in the literature (Blagborough AM, Sinden RE. Plasmodium berghei HAP2 induces strong malaria transmission-blocking immunity in vivo and in vitro. Vaccine. 2009
(統計解析)
感染防御効果の検定において、1%原虫血症に到達する日までの日数の比較には各免疫群間及び陰性対照群との有意差をLog-Rank(Mantel-Cox)検定を用いて計算した。完全感染防御効果の検定にはフィッシャーの正確確率検定を用いて計算した。IgG抗体価の検定において、2群間の検定にはマン・ホイットニーのU検定、並びに、3群以上の検定にはダネットの多重比較検定を使用した一元配置分散分析を用いて計算した。
(Statistical Analysis)
In the test of protective effect against infection, the number of days until 1% parasitemia was reached was compared and the significant difference between each immunization group and the negative control group was calculated using the Log-Rank (Mantel-Cox) test. The complete protective effect was calculated using Fisher's exact test. In the test of IgG antibody titer, the Mann-Whitney U test was used to test between two groups, and one-way analysis of variance with Dunnett's multiple comparison test was used to test three or more groups.
〇ワクチンの安全性の確認
図17に示した14項目の血液検査すべてにおいて、ワクチン接種の前後で基準値を超える異常値・危険値は4頭すべてのサルで見られなかった。この結果は、本ワクチンの安全性を立証するものである。
Confirmation of vaccine safety In all 14 blood tests shown in Figure 17, no abnormal or dangerous values exceeding the standard values were observed in any of the four monkeys before or after vaccination. This result proves the safety of this vaccine.
〇ワクチンの免疫原性の確認
AAV1ワクチンによる追加免疫 (8w) 後には抗PfCSP抗体価は急激に上昇し、16wで>1:500,000のピークに達し、その後も高値を維持し続けて観察が終了する32wでもすべてのサルで1:100,000前後を維持していた。本ワクチンが長期間にわたり、感染防御に効果的な抗PfCSP抗体を誘導できることを立証した(図18(1))。伝播阻止に関与する抗Pfs25抗体価もAAV1ワクチンによる追加免疫 4w後(12w)に200,000~500,000に達した(図18(2))。本ワクチンが感染防御・伝播阻止両効果発揮に必要な高い抗体産生を誘導することを立証した。
Confirmation of vaccine immunogenicity
After booster immunization with AAV1 vaccine (8 weeks), anti-PfCSP antibody titers rose rapidly, reaching a peak of >1:500,000 at 16 weeks and then remaining high, remaining at around 1:100,000 in all monkeys even at 32 weeks, when observation ended. This demonstrated that this vaccine can induce anti-PfCSP antibodies that are effective in preventing infection over a long period of time (Figure 18(1)). Anti-Pfs25 antibody titers, which are involved in preventing transmission, also reached 200,000-500,000 4 weeks after booster immunization with AAV1 vaccine (12 weeks) (Figure 18(2)). This demonstrated that this vaccine induces high antibody production, which is necessary for both infection protection and transmission prevention effects.
〇感染防御効果の確認
in vitroスポロゾイト中和試験の結果を図19に示す。免疫前サルIgGと比較して免疫サルIgGの4頭全てでInfection ratioが大幅に低下した。特に1,000 μg/mLでは5.0%(サルMM638)、0.03% (サルMM641)、12.7%(サルMM651)、0.44%(サルMM633)であった。免疫サルIgGは高い侵入防御効果(中和活性)が確認された。
Confirmation of infection prevention effect
The results of the in vitro sporozoite neutralization test are shown in Figure 19. Compared to pre-immune monkey IgG, the infection ratio was significantly reduced in all four monkeys that received immunized monkey IgG. In particular, at 1,000 μg/mL, the infection ratios were 5.0% (monkey MM638), 0.03% (monkey MM641), 12.7% (monkey MM651), and 0.44% (monkey MM633). It was confirmed that immunized monkey IgG had a high defense against invasion (neutralizing activity).
〇伝搬阻止効果の確認
伝播阻止試験の結果を図20に示す。吸血後の蚊におけるマラリア陽性率は、コントロール群と比較して、免疫群でそれぞれ67.9%(サルMM651)、90.3% (サルMM641)、53.9%(サルMM633)、23.4%(サルMM638)まで減少した。
Confirmation of transmission blocking effect The results of the transmission blocking test are shown in Figure 20. The malaria positive rate in mosquitoes after blood feeding was reduced to 67.9% (monkey MM651), 90.3% (monkey MM641), 53.9% (monkey MM633), and 23.4% (monkey MM638) in the immunized groups compared to the control group.
○in vitroオオキネート転換阻害効果の確認
オオキネート転換阻害試験の結果を図21に示す。 コントロール群と比較して免疫群での転換阻害率は各濃度でそれぞれ4頭の平均で47.8%(500 μg/mL群)、23.1%(250 μg/mL群)、23.5%(200 μg/mL群)3.9%(100 μg/mL群)-4.1%(50 μg/mL群)であり、500 μg/mL群とその他の群、および250 μg/mL群と50 μg/mL群、200 μg/mL群と100 μg/mL群および50 μg/mL群、では優位な転換阻害効果が確認された。
Confirmation of in vitro ookinete conversion inhibition effect The results of the ookinete conversion inhibition test are shown in Figure 21. Compared with the control group, the conversion inhibition rate in the immunized group was 47.8% (500 μg/mL group), 23.1% (250 μg/mL group), 23.5% (200 μg/mL group), 3.9% (100 μg/mL group)-4.1% (50 μg/mL group) on average for each concentration in four animals, and a significant conversion inhibition effect was confirmed between the 500 μg/mL group and other groups, the 250 μg/mL group and the 50 μg/mL group, the 200 μg/mL group and the 100 μg/mL group and the 50 μg/mL group.
(本発明のマラリアワクチン組成物の構成例)
本発明のマラリアワクチン組成物の各構成の組み合わせを以下に例示するが、限定されない。
1)(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス、及び(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス
2)(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスLC16株、及び(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えヒトアデノ随伴ウイルス1型
3)(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスLC16株、及び(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えヒトアデノ随伴ウイルス5型
さらに、本明細書に記載の各ウイルス型を適宜変更したマラリアワクチン組成物も例示される。
(Examples of the composition of the malaria vaccine composition of the present invention)
Examples of combinations of the components of the malaria vaccine composition of the present invention are shown below, but are not limited thereto.
1) (1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime use and a gene encoding the amino acid sequence of s25, and (2) a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost use and a gene encoding the amino acid sequence of s25. 2) (1) A recombinant vaccinia virus LC16 strain comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for prime use and a gene encoding the amino acid sequence of s25, and (2) a recombinant human adeno-associated
(総論)
本発明のワクチンは、上記の実施例等により、以下を確認している。
1)本発明のワクチンは、PfCSP/Pbスポロゾイトに対する100%の防御効果が得られるだけでなく、Pb-Pfs25DR3原虫の蚊への移動を99%以上阻害する伝搬阻止効果も得られる。
2)本発明のワクチンは、7カ月以上持続するワクチン誘発性免疫応答効果を有し、寄生虫の複数回感染に対する完全感染防御効果を得られる。
3)本発明のワクチンは、ヒンジ配列を介して、Pfs25とPfCSPをコードする遺伝子を融合タンパク質として発現できていることを確認し、さらに、前赤血球期ワクチン(PEV)だけでなく、伝搬阻止ワクチン(TBV)としても機能することを確認した。
4)本発明のワクチンは、1,000匹のスポロゾイトチャレンジに対して90~100%の完全感染防御効果を示したほか、2,500匹のスポロゾイトチャレンジ及び感染蚊による吸血チャレンジに対しても100%の完全感染防御効果を示した。
5)本発明のワクチンでは、迅速かつ強力な体液性免疫応答を誘導でき、AAVによる持続的な抗原発現は該応答を持続的に増強し、長期的な抗PfCSP抗体応答ならびに抗Pfs25抗体応答を維持した。本発明のワクチン接種による長期的に持続する該抗体応答は、公知のAdHu5/AAV1ワクチン接種によるものよりも有意に優れていた(図2c、2d)。
6)本発明のワクチンは、最終免疫後26日目、86日目ならびに100日間に反復して行われたスポロゾイトチャレンジに対して、いずれも100%の完全感染防御効果を示した(図4a-c)。さらに同じマウスは最終免疫後276日目において高い伝搬阻止効果を示した(図4d)。
7) 99%以上の伝搬阻止効果を有する本発明のワクチン[m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)]は、伝搬阻止効果を有さないm8Δ/AAV1-PfCSPよりも高い感染防御効果を示したことから、PfCSPとPfs25の両抗原発現によりワクチンの相乗効果が示された。
8)本発明のワクチンは、公知のワクチン(特に、AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP)と比較して、約7倍(71%÷10%)の顕著な有病率抑制効果を有する。
9)以上により、本発明のワクチンは、m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAとAAV1-Pf(s25-CSP)の計2回接種以上により、ヒトに生涯免疫が賦与させる能力を持つと考えられる。より詳しくは、実施例の結果(1)免疫後210日目まで抗体応答は持続する(図2c、2d)、(2)複数回の原虫暴露によって抗体応答は上昇する(図4e)、(3)免疫後276日目までワクチン効果が持続する及び(4)マラリアでは幼齢期の致死率が高いがその時期を大幅に超えて長期間効果が持続する、さらに、感染流行地域ではワクチン以外にも流行している原虫が感染することで追加免疫効果が得られる、並びに、マウスの寿命を考慮すれば、本発明のワクチンは、マウスと同様にヒトでも生涯免疫を賦与させることができる。
10)本発明のワクチンは伝搬阻止抗原Pvs25遺伝子と感染防御抗原PvCSP-S/P遺伝子とを融合したPv(s25-PvCSP-S/P)遺伝子を導入したm8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P)三日熱マラリアワクチンである。このワクチンは三日熱マラリア原虫の2つのPvCSP遺伝子多型(サルバドール株VK210, パプアニューギニア株VK247)を発現している。マウスに接種したところ十分に高い抗Pvs25および抗PvCSP-Sal抗体価を誘導することを確認した。感染防御効果(90%)及び伝播阻止効果(>93%)の両効果を同時に誘導することに成功した。加えて、2種類の株にも効果があると考えられる。
11)本発明のAAV5を用いたm8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP)ワクチンは、上記記載のAAV1を用いたm8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)ワクチンと同様な効果を有する。
12)本発明のワクチンは、サルモデルにおいて安全性が確認された。
13)本発明のワクチンは、AAV1ワクチン追加免疫後には全頭のサルで非常に高い抗PfCSP抗体価(50万倍以上)が誘導された。その抗体価は半年間たっても維持されることより2回接種のマラリアワクチンとしての有用性を示した。
14) 本発明のワクチンにより誘導される抗PfCSP抗体は非常に強いin vitroスポロゾイト中和活性を示した。本発明のワクチンは、マラリア感染防御ワクチンとしての有用性を示している。
15)本発明のワクチンは、AAV1ワクチン追加免疫後には全頭のサルで非常に高い抗Pfs25抗体価(20~50万倍)が誘導された。該抗体には非常に強い伝播阻止活性を示した。本発明のワクチンは、マラリア伝播阻止ワクチンとしての有用性を示している。
16)上記12)~15)により、本発明のワクチンは、m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HAとAAV1-Pf(s25-CSP)の計2回接種により、ヒトに生涯免疫が賦与させる能力を持つと考えられる。
(General remarks)
The vaccine of the present invention has been confirmed to have the following properties based on the above examples and the like.
1) The vaccine of the present invention not only provides 100% protection against PfCSP/Pb sporozoites, but also has a transmission-blocking effect, inhibiting the movement of Pb-Pfs25DR3 protozoa into mosquitoes by 99% or more.
2) The vaccine of the present invention has a vaccine-induced immune response effect that lasts for more than 7 months, and provides complete protection against multiple parasitic infections.
3) We confirmed that the vaccine of the present invention is capable of expressing the genes encoding Pfs25 and PfCSP as a fusion protein via the hinge sequence, and further confirmed that it functions not only as a pre-erythrocytic vaccine (PEV) but also as a transmission blocking vaccine (TBV).
4) The vaccine of the present invention showed 90-100% complete protection against challenge with 1,000 sporozoites, and also showed 100% complete protection against challenge with 2,500 sporozoites and blood-sucking challenge by infected mosquitoes.
5) The vaccine of the present invention was able to induce rapid and strong humoral immune responses, and the sustained antigen expression by AAV continuously enhanced the responses, maintaining long-term anti-PfCSP and anti-Pfs25 antibody responses. The long-lasting antibody responses by the vaccination of the present invention were significantly superior to those by the known AdHu5/AAV1 vaccination (Fig. 2c, 2d).
6) The vaccine of the present invention showed 100% complete protection against repeated sporozoite challenges on
7) The vaccine of the present invention [m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP)], which has a transmission blocking effect of more than 99%, showed a higher infection prevention effect than m8Δ/AAV1-PfCSP, which has no transmission blocking effect, demonstrating the synergistic effect of the vaccine due to the expression of both the PfCSP and Pfs25 antigens.
8) The vaccine of the present invention has a remarkable suppressive effect on the prevalence of the disease, which is about 7 times (71%÷10%) compared to known vaccines (especially AdHu5/AAV1-Pf(s25-CSP).
9) From the above, it is considered that the vaccine of the present invention has the ability to confer lifelong immunity to humans by administering a total of two or more doses of m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA and AAV1-Pf(s25-CSP). More specifically, the results of the Examples show that (1) the antibody response lasts until 210 days after immunization (Fig. 2c, 2d), (2) the antibody response increases with multiple exposures to the protozoa (Fig. 4e), (3) the vaccine effect lasts until 276 days after immunization, and (4) the malaria has a high mortality rate in early childhood, but the effect lasts for a long period of time that significantly exceeds that period. Furthermore, in areas where infection is prevalent, a booster effect can be obtained by infection with a protozoa that is prevalent other than the vaccine, and considering the lifespan of mice, the vaccine of the present invention can confer lifelong immunity to humans as well as mice.
10) The vaccine of the present invention is a m8Δ/AAV1-Pv(s25-CSP-S/P) P. vivax malaria vaccine that incorporates the Pv(s25-PvCSP-S/P) gene, which is a fusion of the Pvs25 gene, a transmission-blocking antigen, and the PvCSP-S/P gene, a protective antigen. This vaccine expresses two PvCSP gene polymorphisms (Salvador strain VK210 and Papua New Guinea strain VK247) of P. vivax. When inoculated into mice, it was confirmed that the vaccine induced sufficiently high anti-Pvs25 and anti-PvCSP-Sal antibody titers. It was successful in simultaneously inducing both infection protection effects (90%) and transmission blocking effects (>93%). In addition, it is believed to be effective against two types of strains.
11) The m8Δ/AAV5-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV5 of the present invention has an effect similar to that of the m8Δ/AAV1-Pf(s25-CSP) vaccine using AAV1 described above.
12) The safety of the vaccine of the present invention was confirmed in a monkey model.
13) The vaccine of the present invention induced extremely high anti-PfCSP antibody titers (500,000-fold or more) in all monkeys after booster immunization with the AAV1 vaccine. The antibody titers were maintained even after half a year, demonstrating its usefulness as a two-dose malaria vaccine.
14) The anti-PfCSP antibodies induced by the vaccine of the present invention showed very strong in vitro sporozoite neutralizing activity, demonstrating the usefulness of the vaccine of the present invention as a vaccine for preventing malaria infection.
15) The vaccine of the present invention induced extremely high anti-Pfs25 antibody titers (200,000-500,000 fold) in all monkeys after booster immunization with the AAV1 vaccine. The antibodies showed very strong transmission-blocking activity. The vaccine of the present invention is useful as a malaria transmission-blocking vaccine.
16) Based on the above 12) to 15), the vaccine of the present invention is considered to have the ability to confer lifelong immunity to humans by administering a total of two doses of m8Δ-Pf(P7.5-s25-CSP)-HA and AAV1-Pf(s25-CSP).
従来のマラリアワクチンと比較して、感染防御効果に優れたワクチンを提供することができる。さらにマラリア伝播阻止効果を併せ持つ全く新規のワクチンであり、マラリア独特の感染経路であるヒトと蚊の伝播も断ち切ることができる画期的なワクチンである。 Compared to conventional malaria vaccines, this vaccine provides superior protection against infection. Furthermore, it is a completely new vaccine that also has the effect of blocking malaria transmission, making it a groundbreaking vaccine that can also block the unique route of malaria infection between humans and mosquitoes.
Claims (18)
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス、ここで、該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子は、ヒンジ配列をコードする遺伝子を介して連結している、
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス、ここで、該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子は、ヒンジ配列をコードする遺伝子を介して連結している。
A malaria vaccine composition comprising:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of a prime CSP and a gene encoding the amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of the CSP and the gene encoding the amino acid sequence of the s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence;
(2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP for boost and a gene encoding the amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence.
さらに、該組換えワクシニアウイルスは、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子、s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子並びに該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を連結するヒンジ配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルスをヒト又は動物に投与する前に、該ヒト又は動物に投与することを特徴とする、
マラリアワクチン。
A malaria vaccine comprising a recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding an amino acid sequence of CSP and a gene encoding an amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence;
Furthermore, the recombinant vaccinia virus is characterized in that it is administered to a human or an animal before administering to the human or an animal a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP, a gene encoding the amino acid sequence of s25, and a gene encoding a hinge sequence linking the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25.
Malaria vaccine.
さらに、該組換えアデノ随伴ウイルスは、CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子、s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子並びに該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を連結するヒンジ配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルスをヒト又は動物に投与した後に、該ヒト又は動物に投与することを特徴とする、
マラリアワクチン。
A malaria vaccine comprising a recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding an amino acid sequence of CSP and a gene encoding an amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence;
Furthermore, the recombinant adeno-associated virus is characterized in that it is administered to a human or an animal after administering to the human or an animal a recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding the amino acid sequence of CSP, a gene encoding the amino acid sequence of s25, and a gene encoding a hinge sequence linking the gene encoding the amino acid sequence of CSP and the gene encoding the amino acid sequence of s25.
Malaria vaccine.
The malaria vaccine composition of claim 1, wherein the vaccinia virus is an LC16 strain lacking the B5R gene.
The malaria vaccine according to claim 2 or 3, wherein the vaccinia virus is the LC16 strain lacking the B5R gene.
The malaria vaccine composition according to claim 1 or 4, which is for protection against malaria infection and for blocking malaria transmission.
The malaria vaccine according to claim 2 or 3 , which is for protection against malaria infection and for blocking malaria transmission.
(1)prime用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えワクシニアウイルス、ここで、該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子は、ヒンジ配列をコードする遺伝子を介して連結している
(2)boost用であるCSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及びs25のアミノ酸配列をコードする遺伝子を含む組換えアデノ随伴ウイルス、ここで、該CSPのアミノ酸配列をコードする遺伝子及び該s25のアミノ酸配列をコードする遺伝子は、ヒンジ配列をコードする遺伝子を介して連結している
ここで、prime用である該組換えワクシニアウイルス及びboost用である該組換えアデノ随伴ウイルスの組み合わせ接種を接種者に2回以上行われることを特徴とする、
マラリアワクチン組成物。
1. A malaria vaccine composition that confers lifelong immunity to a recipient, comprising:
(1) A recombinant vaccinia virus comprising a gene encoding an amino acid sequence of a prime CSP and a gene encoding an amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of the CSP and the gene encoding the amino acid sequence of the s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence. (2) A recombinant adeno-associated virus comprising a gene encoding an amino acid sequence of a boost CSP and a gene encoding an amino acid sequence of s25, wherein the gene encoding the amino acid sequence of the CSP and the gene encoding the amino acid sequence of the s25 are linked via a gene encoding a hinge sequence, wherein a combined vaccination of the prime recombinant vaccinia virus and the boost recombinant adeno-associated virus is administered to a recipient two or more times.
Malaria vaccine compositions.
The malaria vaccine composition according to claim 1 or 4, which is for inhibiting ookinete conversion.
請求項1に記載のマラリアワクチン組成物。
The hinge sequence is a GnS sequence, where n is 2 or more.
The malaria vaccine composition of claim 1.
The malaria vaccine composition of claim 11, wherein the GnS sequence is G6S .
請求項2に記載のマラリアワクチン。
The hinge sequence is a GnS sequence, where n is 2 or more.
The malaria vaccine of claim 2.
The malaria vaccine of claim 13, wherein the GnS sequence is G6S .
請求項3に記載のマラリアワクチン。
The hinge sequence is a GnS sequence, where n is 2 or more.
The malaria vaccine of claim 3.
The malaria vaccine of claim 15, wherein the GnS sequence is G6S .
請求項8に記載のマラリアワクチン組成物。
The hinge sequence is a GnS sequence, where n is 2 or more.
The malaria vaccine composition of claim 8.
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