生命科学関連特許情報

タイトル:公開特許公報(A)_体細胞導入遺伝子免疫および関連方法
出願番号:2008328814
年次:2009
IPC分類:A61K 39/00,A61P 37/04,A61K 48/00,C12N 15/09


特許情報キャッシュ

マウリジオ ザネッティ JP 2009102369 公開特許公報(A) 20090514 2008328814 20081224 体細胞導入遺伝子免疫および関連方法 ネバジェン エルエルシー 507004761 大塩 竹志 100107489 マウリジオ ザネッティ US 09/300,959 19990427 A61K 39/00 20060101AFI20090417BHJP A61P 37/04 20060101ALI20090417BHJP A61K 48/00 20060101ALI20090417BHJP C12N 15/09 20060101ALI20090417BHJP JPA61K39/00 AA61P37/04A61K48/00C12N15/00 A 1 2000613478 20000427 OL 50 4B024 4C084 4C085 4B024AA01 4B024BA21 4B024BA61 4B024CA01 4B024CA07 4B024CA09 4B024CA11 4B024CA20 4B024DA02 4B024GA11 4B024HA01 4B024HA17 4C084AA13 4C084NA14 4C084ZA312 4C084ZB012 4C084ZC012 4C085AA03 4C085BA01 4C085BB01 4C085CC03 4C085DD22 4C085EE01 4C085GG01 4C085GG02 4C085GG10 (発明の背景) 以前の研究は、成人の免疫応答性宿主中に導入されたプラスミドDNAが、抗体応答を誘導し得ることを示している(Tangら、Nature 356:152−154(1992))。体液性および細胞媒介性免疫の両方が誘導され得ることが、インフルエンザウイルスを用いてすぐに実証され、これらは、インビボでの防御のために十分であった(Ulmerら、Science 259:1745−1749(1993);Fynanら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:11478−11482(1993))。DNAワクチン(遺伝的ワクチンとも呼ばれる)は、以下に対して免疫するために適用されてきた:癌(Conryら、Cancer Res.54:1164−1168(1994));細菌(Tasconら、Nat.Med.2:888−892(1996);Huygenら、Nat.Med.2:893−898(1996));ウイルス(Ulmerら、前出、1993);Fynanら、前出、1993;Razら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:9519−9523(1994);Davisら、Vaccine 12:1503−1509(1994);Wangら、Proc.Natl.Acad.Sci USA 90:4156−4160(1993);および寄生生物(Sedegahら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:9866−9870(1994))。 遺伝的ワクチンは、感染の恐れなしでウイルス感染を模倣するやり方で、ワクチン分子についての「青写真」を宿主に導入する。成人の免疫応答性動物中の体細胞への機能的遺伝子の接種は、天然の感染を模倣しかつ適応性の免疫を開始するための単純な方法である(Ulmerら、Curr.Opin.Immunol.8:531−536(1996))。 抗原をコードする配列およびそれらを発現するための調節エレメントを含むプラスミドDNAは、非経口的注入(Wangら、前出、1993)または粒子ボンバードメント(Tangら、前出、1992)によって組織に導入され得る。代表的には、筋肉内経路または皮内経路を介するプラスミドDNAの注入は、好ましくは複数のDNA接種によって誘導される、抗体、および長時間続く免疫を伴う細胞応答の両方を生じる(Sedagahら、前出、1994;Xiangら、Virology、199:132−140(1994))。しかし、導入遺伝子産物は、循環中でまれにしか見出されず(Davisら、Human Gene Therapy、4:151−159(1993))、そして抗原提示がどこで起きるか、そしてそれがどのようにして起きるかについてはほとんど知られていない。 DNA接種を介する免疫は、インビボトランスフェクション、産生、および、実証された場合には、導入遺伝子産物の分泌、ならびに特定化された細胞による抗原提示による。しかし、大部分の研究において、インビボでトランスフェクトされた細胞またはこのプロセスに関与する抗原提示細胞のいずれもが同定されていない。ウイルスプロモーターの制御下での外来性DNAの発現(Tangら、前出、1992;Ulmerら、前出、1992;Davisら、前出、1993;Razら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、91:9519−9523(1994);Wangら、前出、1993;Huygenら、前出、1996;Tasconら、前出、1996;Sedegahら、前出、1994;Doolanら、J.Exp.Med.183:1739−1746(1996))は、組織特異性を制限する。 遺伝的ワクチンは、首尾良く用いられてきたが、その免疫原的な潜在性を開発するためのより効果的な方法を発展させるための必要性が残ったままである。本発明は、この必要性を満たし、そして関連する利点もまた提供する。 (発明の要旨) 本発明は、例えば、リンパ組織中のリンパ球に、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的な発現エレメントを含む核酸分子を、インビボまたはエキソビボで投与することによって、免疫応答を刺激するための方法を提供する。異種エピトープは、免疫グロブリン分子の相補性決定領域に挿入され得る。本発明はまた、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的な発現エレメントを含む核酸分子を提供し、ここで異種ポリペプチドは、2以上のT細胞エピトープを含む。本発明はまた、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的な発現エレメントを含む核酸分子を投与することによって状態を処置する方法を提供し、ここで、この核酸分子は、B細胞に標的化される。したがって、本発明は以下をも提供する。(1)免疫応答を刺激するための方法であって、該方法は、1位以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子をリンパ球にエキソビボ投与する工程を包含する、方法。(2)項目1に記載の方法であって、ここで前記リンパ球が、血液、または、脾臓、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)、扁桃、パイアー斑、鼻腔関連リンパ組織(NALT)、ヴァルダイアー環、および尿生殖器リンパ組織からなる群より選択されるリンパ組織に由来する、方法。(3)項目1に記載の方法であって、前記発現エレメントが、B細胞およびT細胞からなる群より選択される細胞中で機能する、方法。(4)前記エピトープが抗体応答を刺激する、項目1に記載の方法。(5)前記エピトープがCD4 T細胞応答を刺激する、項目1に記載の方法。(6)前記エピトープがCD8 T細胞応答を刺激する、項目1に記載の方法。(7)前記エピトープがCD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激する、項目1に記載の方法。(8)項目1に記載の方法であって、前記エピトープのうちの1つが抗体応答を刺激し、そして1以上の第2のエピトープがCD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激する、方法。(9)前記エピトープがサイトカインとの融合物として発現される、項目1に記載の方法。(10)前記サイトカインが、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インターロイキン−2、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−5、インターロイキン−6、インターロイキン−10、およびインターロイキン−12からなる群より選択される、項目9に記載の方法。(11)前記核酸分子が、前記異種エピトープを含む免疫グロブリン分子をコードし、ここで該エピトープは、該免疫グロブリン分子の相補性決定領域(CDR)中に挿入されている、項目1に記載の方法。(12)前記免疫グロブリンが可変領域を含む、項目11に記載の方法。(13)前記可変領域が重鎖可変領域である、項目12に記載の方法。(14)前記可変領域が軽鎖可変領域である、項目12に記載の方法。(15)前記免疫グロブリン分子が重鎖を含む、項目11に記載の方法。(16)前記免疫グロブリン分子が軽鎖を含む、項目11に記載の方法。(17)免疫応答を刺激するための方法であって、該方法は、1位以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子をリンパ球に投与する工程を包含し、ここで該リンパ球が、血液に由来するか、または、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)、扁桃、パイアー斑、鼻腔関連リンパ組織(NALT)、ヴァルダイアー環、および尿生殖器リンパ組織からなる群より選択されるリンパ組織に由来する、方法(18)項目17に記載の方法であって、前記発現エレメントが、B細胞およびT細胞からなる群より選択される細胞中で機能する、方法。(19)前記エピトープが抗体応答を刺激する、項目17に記載の方法。(20)前記エピトープがCD4 T細胞応答を刺激する、項目17に記載の方法。(21)前記エピトープがCD8 T細胞応答を刺激する、項目17に記載の方法。(22)前記エピトープがCD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激する、項目17に記載の方法。(23)項目17に記載の方法であって、前記エピトープのうちの1つが抗体応答を刺激し、そして1以上の第2のエピトープがCD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激する、方法。(24)前記エピトープがサイトカインとの融合物として発現される、項目17に記載の方法。(25)前記サイトカインが、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インターロイキン−2、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−5、インターロイキン−6、インターロイキン−10、およびインターロイキン−12からなる群より選択される、項目24に記載の方法。(26)前記核酸分子が、前記異種エピトープを含む免疫グロブリン分子をコードし、ここで該エピトープは、該免疫グロブリン分子の相補性決定領域(CDR)中に挿入されている、項目17に記載の方法。(27)前記免疫グロブリンが可変領域を含む、項目26に記載の方法。(28)前記可変領域が重鎖可変領域である、項目27に記載の方法。(29)前記可変領域が軽鎖可変領域である、項目27に記載の方法。(30)前記免疫グロブリン分子が重鎖を含む、項目26に記載方法。(31)前記免疫グロブリン分子が軽鎖を含む、項目26に記載方法。(32)核酸分子であって、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを有し、ここで、該異種ポリペプチドは2以上のT細胞エピトープを含む、核酸分子。(33)前記T細胞エピトープが、CD4およびCD8エピトープ、2つのCD4エピトープ、ならびに2つのCD8エピトープからなる群より選択される、項目32に記載の核酸分子。(34)前記異種ポリペプチドが、1以上のB細胞エピトープをさらに含む、項目32に記載の核酸分子。(35)前記発現エレメントが、B細胞およびT細胞からなる群より選択される細胞中で機能する、項目32に記載の核酸分子。(36)前記核酸配列が、サイトカインとの融合物として発現されるポリペプチドをコードする、項目32に記載の核酸分子。(37)前記サイトカインが、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インターロイキン−2、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−5、インターロイキン−6、インターロイキン−10、およびインターロイキン−12からなる群より選択される、項目36に記載の核酸分子。(38)核酸分子であって、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含み、ここで、該核酸配列は、該1以上のエピトープ含む免疫グロブリン分子をコードし、そして該1以上のエピトープは、該免疫グロブリン分子の相補性決定領域(CDR)中に挿入されており、ここで該異種ペプチドが2以上のT細胞エピトープを含む、核酸分子。(39)前記T細胞エピトープが、CD4およびCD8エピトープ、2つのCD4エピトープ、ならびに2つのCD8エピトープからなる群より選択される、項目38に記載の核酸分子。(40)1以上のB細胞エピトープをさらに含む、項目38に記載の核酸分子。(41)前記免疫グロブリンが可変領域を含む、項目38に記載の核酸分子。(42)前記可変領域が重鎖可変領域である、項目41に記載の核酸分子。(43)前記可変領域が軽鎖可変領域である、項目41に記載の核酸分子。(44)前記1以上のエピトープが2つのCDR中に挿入されている、項目38に記載の核酸分子。(45)前記エピトープが、サイトカインとの融合物として発現される、項目38に記載の核酸分子。(46)前記サイトカインが、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インターロイキン−2、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−5、インターロイキン−6、インターロイキン−10、およびインターロイキン−12からなる群より選択される、項目45に記載の核酸分子。(47)状態を処置するための方法であって、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結した、B細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子を含む非ウイルスベクターを投与する工程を包含し、ここで、該核酸分子が、B細胞に標的化されかつ該異種ポリペプチドを発現する、方法。(48)前記造血細胞がエキソビボで標的化される、項目47に記載の方法。(49)前記造血細胞がインビボで標的化される、項目47に記載の方法。(50)前記異種ポリペプチドが、ホルモン、サイトカイン、凝固因子、および免疫グロブリンからなる群より選択される、項目47に記載の方法。 (発明の詳細な説明) 本発明は、免疫に対する合理的かつ効果的なアプローチを提供し、そして造血細胞(例えば、リンパ球)へと標的化された核酸分子(例えば、免疫グロブリンH鎖遺伝子)によってコードされるポリペプチドの接種後の抗体応答(B細胞免疫)および細胞性応答(T細胞免疫)の誘導に基づく。免疫は、例えば、リンパ器官への直接注射によってリンパ球をトランスフェクトすることによって、または例えば、インビトロでトランスフェクトされたリンパ球の静脈内注射によってエキソビボで得られ得る。本発明の方法は、プラスミドDNAのような核酸分子の1回の接種から再現可能な方法で、免疫を開始するために、免疫学的記憶を確立するために、そして免疫応答をプログラムするために、用いられ得る。 本発明の方法は、ワクチンとして役立ち得る核酸分子を、インビボまたはエキソビボで主に(しかし非排他的に)B細胞へと送達するための効果的方法に基づく。トランスフェクトされたB細胞は、ある量の免疫原性分子を産生し、そして免疫系を免疫応答に対してプログラムする。主に(しかし非排他的に)B細胞へと核酸分子(例えば、DNAワクチン)を送達するための方法は、体細胞性導入遺伝子免疫(STI)と呼ばれる。 詳細には、STIは、2つの目的を達する:Bリンパ球を抗原性物質の強力なミニ工場(minifactory)として利用すること、およびこれらを抗原提示細胞(APC)として使用すること。STIは、免疫原性分子の長引いた製造のためにB細胞を用いて免疫を誘導する(B細胞は、103分子の抗体/秒を産生し得る(LangmanおよびCohn、Mol.Immunol.24:675−697(1987))。それゆえ、導入遺伝子を保有するまさにその細胞による外来DNAおよび抗原提示の効率的な利用は、1つの操作上の事象において取り組まれる。従って、異種エピトープをコードする核酸分子の、リンパ組織に対する標的化は、Bリンパ球における免疫グロブリンの天然の高レベル発現を利用する。 本発明の方法は、免疫応答を刺激する際に効果的である。なぜなら、核酸分子は、造血細胞(例えば、Bリンパ球)に対して標的化されるからである。この方法の有効性は、Bリンパ球に保有される抗原化(antigenization)抗体遺伝子の自己再生特性および活性化されたBリンパ球が多くのコピーの導入遺伝子産物を合成する構成的な能力に由来する。 1つの実施形態では、抗体の可変領域は、抗体抗原化と呼ばれる、分子に新たな抗原性特性および免疫原性特性を付与するように異種抗原の別個の配列をコードするように再操作され得る。このアプローチは、抗原化後、抗体が、B細胞免疫およびT細胞免疫の誘導を導くような様式で抗原の構造的模倣物になるような、免疫グロブリンの可変ドメインの相補性決定領域(CDR)の改変を可能にする。その結果、抗原化H鎖遺伝子の接種およびSTIの間の宿主によるトランスジェニックIgの合成は、異種B細胞エピトープおよびT細胞エピトープを有する生物を提供する方法である。抗原化免疫グロブリンを生成する方法は、例えば、1996年12月10日に発行された米国特許第5,583,202号および1997年8月19日に発行された同第5,658,762号に記載されている。 本発明は、抗体およびT細胞に媒介される抗原特異的免疫を誘導する方法として、STIおよび抗原化抗体遺伝子の組み合わされた使用を提供する。抗原化抗体に対して、免疫応答を刺激するための本発明の方法は、1以上の異種ポリペプチドを発現する核酸(nucelic acid)分子を使用し得る。この異種(heterologus)ポリペプチドは、リンパ組織内の標的におけるポリペプチドの発現を可能にする発現エレメントに作動可能に(operationally)連結される。抗原化抗体と同様に、この方法は、リンパ系細胞への核酸分子の投与の際の、標的化された造血細胞のポリペプチド発現能を利用する。この異種ポリペプチドは、免疫応答を惹起し得る1以上のエピトープをコードし得る。 本発明の方法は、例えば、感染性因子、微生物病原体、腫瘍抗原および病理学的プロセスに対する免疫応答を刺激するために有用である。本発明を用いて、感染性因子に対する免疫応答を刺激し得る。このような感染性因子としては、以下が挙げられる:ウイルス(例えば、免疫不全ウイルス1および2、肝炎ウイルス、パピローマウイルス、インフルエンザウイルス、エプスタイン−バーウイルス、サイトメガロウイルス、日本脳炎(Japanese encephalitis)ウイルス、デング熱ウイルスおよび他のレトロウイルス/レンチウイルス);原生動物(例えば、マラリア、リーシュマニア症、トリパノソーマ症、フィラリア症、トキソプラスマ症、鉤虫、条虫類を引き起こす寄生生物);酵母(例えば、Candida albicans);細菌(特に、Mycobacterium tuberculosis、Mycobacterium lepraeおよびコレラ(colera)を引き起こす細菌、Mycoplasma/Ureaplasma、ならびにスピロヘータ(例えば、treponema pallidum)、ボレリア、レプトスピラのような病原性細菌);毒素(例えば、ボツリヌス菌、炭疽、ヘビ毒素、昆虫毒素および戦争関連化学毒素)。 本発明の方法を用いてまた、病理学的状態または疾患状態に対する免疫応答を刺激し得る。この病理学的状態または疾患状態は、例えば、以下であり得る:抗原(例えば、前立腺特異的抗原(PSA)、Her−2/neu、p53、MUC−1、テロメラーゼ、癌胎児抗原(CEA)、黒色腫関連抗原(MAGE)、チロシナーゼ、gp100)を発現する腫瘍;自己免疫疾患(例えば、糖尿病、重症筋無力症、多発性硬化症、慢性関節リウマチ、クローン病、ブドウ膜炎;アレルギー(例えば、皮膚炎および喘息(athsma));代謝障害(例えば、高血圧、糖尿病、高コレステロール血症);内分泌障害(例えば、甲状腺、副腎、下垂体、卵巣、精巣の内分泌障害);精神障害(例えば、双極性障害、精神分裂症);疼痛(例えば、神経伝達物質および神経ペプチドの変調);血液障害(例えば、凝固、貧血、血小板減少症);ならびに歯の障害(例えば、虫歯)。本発明の方法を用いてまた、生殖を制御し得る(例えば、避妊ワクチン接種)。本発明の方法はさらに、移植、および骨髄移植、抗HLA免疫を誘導することによって移植患者(例えば、固形器官)を処置するために用いられ得る。本発明は、ウイルス、寄生生物、細菌、アレルギー、自己免疫疾患および腫瘍に対するヒトおよび動物のワクチンの産生のために用いられ得る。本発明の方法は、免疫応答を刺激して、上記のような状態を処置または予防するために有用である。 本発明の方法は、1以上の異種エピトープをコードする核酸分子を、二次リンパ組織における主に(しかし非排他的に)B細胞へとインビトロまたはインビボのいずれかで投与する工程を含む。二次リンパ組織は、脾臓、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)(扁桃およびパイアー斑(Payer’s patches)を含む)、および鼻腔関連リンパ組織(NALT)(例えば、ヴァルダイアー環(Waldeyer’s ring))および尿生殖リンパ組織であり得る。種々の方法を用いて、核酸分子をリンパ組織へと投与し得る。例えば、核酸分子は、リンパ組織(例えば、リンパ節)へと直接注射され得る。核酸分子はまた、例えば、内視鏡検査に案内される細い針での注射を用いて個体の脾臓へと直接注射され得る。さらなる方法としては、(免疫)−リポソームまたは時間制御放出のための種々の化学構造(例えば、ヒアルロン酸)の生分解性ビーズ内に封入されたDNAの静脈内注射が挙げられる。さらなる方法としては、(免疫)−リポソームまたは時間制御放出のための種々の化学構造(例えば、ヒアルロン酸)の生分解性ビーズ内に封入されたDNAの鼻腔(内)送達が挙げられる。さらなる方法としては、適切な酸耐性薬学的ビヒクル中の、または生弱毒細菌(例えば、Salmonella typhi)中に操作された、(免疫)−リポソームまたは時間制御放出のための種々の化学構造(例えば、ヒアルロン酸)の生分解性ビーズ内に封入されたDNAの経口送達が挙げられる。 本明細書中で使用される場合、用語「エピトープ」とは、免疫応答を刺激し得る、分子またはそのフラグメントをいう。ポリペプチドエピトープは、抗体応答のためには少なくとも3アミノ酸長であり、そしてT細胞応答のためには少なくとも8アミノ酸長である。 本明細書中で使用される場合、用語「異種ポリペプチド」とは、核酸分子を参照して使用される場合、そのポリペプチドが、発現エレメントに作動可能に連結された核酸配列によってコードされ、ここで、そのポリペプチドが天然ではその発現エレメントに連結して見出されないことを意味する。このように、このポリペプチドは、この発現エレメントに対して異種である。 同様に、用語「異種エピトープ」とは、発現エレメントに作動可能に連結された核酸配列によってコードされるエピトープであって、ここで、このエピトープは天然では、この発現エレメントに連結して見出されない、エピトープをいう。異種エピトープが免疫グロブリンに含まれる場合、このエピトープは、免疫グロブリンには通常見いだされない。それゆえ、この免疫グロブリンは、異種(heterolgous)エピトープ配列を含む。このような異種エピトープ配列は、抗原性エピトープならびにレセプター部位として機能するレセプター様結合ドメインまたは結合領域(例えば、HIVについてのヒトCD4またはCCR5の結合ドメイン、ホルモンレセプター結合リガンド、レチノイドレセプター結合リガンド、および細胞接着を媒介するリガンドまたはレセプター)を含み得る。 本発明の核酸分子によってコードされるエピトープは、発現エレメントに作動可能に連結される。本明細書中で使用される場合、「発現エレメント」は、遺伝子エレメント(例えば、エピトープをコードする核酸)の発現を指向し得る核酸調節エレメントである。発現エレメントとしては、例えば、作動可能に連結された遺伝子エレメント(例えば、ポリペプチドまたはエピトープをコードする遺伝子エレメント)の発現を可能にし得る、プロモーターおよび/またはエンハンサーが挙げられ得る。特に有用なプロモーターおよびエンハンサーは、造血細胞において機能するプロモーターおよびエンハンサー(「造血細胞発現エレメント」と称される)である。このような造血発現エレメントは、造血起源の細胞(例えば、B細胞またはT細胞)における発現を可能にし得る。これらのプロモーターおよびエンハンサーは、造血細胞(例えば、B細胞またはT細胞)に特異的であり得る。本明細書中で使用される場合、「造血細胞特異的発現エレメント」とは、造血細胞または特定の造血細胞に特異的である発現エレメント(例えば、B細胞特異的またはT細胞特異的なプロモーターおよび/またはエンハンサー)をいう。代表的なB細胞特異的発現エレメントは、実施例に開示される。当業者は、造血細胞特異的発現エレメントがわかるかまたは容易に決定し得る。造血細胞特異的発現エレメントは、造血細胞(例えば、B細胞またはT細胞)中で天然に存在する発現エレメントであり得る。 本発明において使用される核酸分子は、1以上の異種エピトープを含む免疫グロブリン分子をコードし得る。このエピトープは、免疫グロブリン分子の相補性決定領域(CDR)中に挿入され得る(例えば、Kabatら,Proteins of Immunological Interest、U.S.Department of Health and Human Services,Bethesda MD(1987)を参照のこと)。このエピトープは、CDR1、CDR2および/またはCDR3内に挿入され得る。さらに、1以上のエピトープが、任意のCDR内に挿入され得る。従って、同じエピトープが、単一のCDR内に複数回挿入され得るかまたは異なるCDR内に複数回挿入され得る。異なるエピトープはまた、同じCDR内に挿入され得るかまたは異なるCDR内に挿入され得る。従って、単一のCDRは、単一のエピトープ、複数コピーの同じエピトープまたは2以上の異なるエピトープを同じCDRに有し得る。6程度の(またはおそらくより多くの)エピトープが、Igポリペプチド鎖の可変領域の3つのCDR内に挿入され得るようである。これらの方法は、米国特許第5,583,202号および同第5,658,762号に記載される抗原化免疫グロブリンを利用する。 一般的に、1より多くのエピトープを投与して免疫(immue)応答を刺激する場合、複数のエピトープは、同じ核酸分子にコードされる。同じプラスミド上にコードされる場合、複数のエピトープは、同じ発現エレメントに作動可能に連結され得、そして融合ポリペプチドとして発現され得るか、または、複数のエピトープは複数コピーの発現エレメントから発現され得る。複数のエピトープはまた、異なる発現エレメントから発現され得る。さらに、同じエピトープは、異なる核酸分子(例えば、異なるプラスミド)において投与され得る。同様に、異なるエピトープは、1つの核酸分子において投与され得るか、または複数の核酸分子において(例えば、異なるプラスミド上で)投与され得る。複数のエピトープをコードする異なる核酸分子を用いることにより、単一の核酸分子にコードされ得るよりも多くのエピトープの投与が可能である。 本発明において有用な免疫グロブリン分子は、重鎖もしくは軽鎖の可変領域、またはそれらの機能的フラグメントを含み得る。例えば、単一のCDRは、免疫グロブリン(本明細書中で抗原化抗体として使用される)が免疫応答を刺激するように機能する場合、機能的フラグメントであり得る。この免疫グロブリンはまた、本明細書中に記載されるような可変領域の2または3のCDRを含み得る。さらに、本発明において有用な免疫グロブリン分子は、重鎖または軽鎖であり得る。免疫グロブリン分子のエフェクター機能は、免疫グロブリン分子の定常領域によって付与され得る。それゆえ、免疫グロブリン分子は、定常領域を含み得る。定常領域は、所望により、例えば、ヒト、霊長類、マウス、ラット、ニワトリまたはラクダに由来し得る。しかし、免疫グロブリンの機能的フラグメントが免疫応答を刺激するように機能する場合、定常領域は本発明の免疫グロブリンには必要でないことが理解される。 本発明はまた、1以上の異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された発現エレメント(例えば、造血細胞特異的発現エレメント)を含む核酸分子を提供する。この異種ポリペプチドは、1以上のエピトープとして作用し得る。さらに、このエピトープは、サイトカインとの融合体として発現され得る。エピトープが融合ポリペプチド(例えば、サイトカインとの融合体)として発現される場合、このエピトープは、サイトカインに近接して融合され得るか、またはエピトープとサイトカインとの間に介在配列が存在し得る。このサイトカインは、例えば、GM−CSF、IL−2、IL−4、INF−γ、IL−5、IL−6、IL−10およびIL−12であり得る。本発明の核酸分子の発現エレメントは、造血発現エレメントであり得る。 本発明はさらに、免疫応答を刺激するための方法を提供し、この方法は、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子をリンパ系細胞にエキソビボで投与する工程を包含する。このリンパ系細胞は、脾臓、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)、扁桃、パイアー斑、鼻腔関連リンパ組織(NALT)、ヴァルダイアー環および尿生殖リンパ組織からなる群より選択される、血液またはリンパ組織に由来し得る。 本発明はさらに、免疫応答を刺激するための方法を提供し、この方法は、1以上の異種エピトープを含む核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子をリンパ系細胞に投与する工程を包含し、ここで、このリンパ系細胞は、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)、扁桃、パイアー斑、鼻腔関連リンパ組織(NALT)、ヴァルダイアー環および尿生殖リンパ組織からなる群より選択される、血液組織またはリンパ組織に存在する。 本発明はまた、免疫応答を刺激するための方法を提供し、この方法は、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された発現エレメント(例えば、造血細胞特異的発現エレメント)を含む核酸分子をリンパ組織に投与する工程を包含する。このリンパ組織は、脾臓、リンパ節、粘膜関連リンパ組織(MALT)、扁桃、パイアー斑、鼻腔関連リンパ組織(NALT)、ヴァルダイアー環および尿生殖リンパ組織からなる群より選択される、血液組織またはリンパ組織に由来し得る。 本発明の方法を用いて、免疫応答を刺激し得る。惹起された免疫応答は、抗体応答、CD4 T細胞応答またはCD8 T細胞応答であり得る。2つの主要なクラスのT細胞(Tヘルパー細胞およびT細胞傷害性細胞と呼ばれる)が区別され得る。Tヘルパー細胞およびT細胞傷害性細胞へのT細胞の分類は一般に、細胞表面での、それぞれ、CD4タンパク質またはCD8タンパク質のいずれかの存在に基づく。本発明の方法を用いて、抗体応答、CD4 T細胞応答もしくはCD8 T細胞応答、または3つ全ての応答を含む、これらの応答のうちの2以上の任意の組み合わせを惹起し得る。例えば、本発明の方法を用いて、抗体応答およびCD4 T細胞応答を刺激し得る。本発明の方法を用いてまた、抗体応答およびCD8 T細胞応答を刺激し得る。さらに、本発明の方法を用いて、CD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激し得る。さらに、本発明の方法を用いて、抗体応答、CD4 T細胞応答およびCD8 T細胞応答を刺激し得る。さらに、本発明の方法を用いて、複数のCD4 T細胞応答(例えば、2以上の、3以上の、または5以上のCD4 T細胞応答)を刺激し得る。同様に、複数のCD8 T細胞応答は、本発明の方法を用いて刺激され得る。従って、所定の型の抗原または状態について所望される免疫応答の型に依存して、当業者は、最も適切な免疫応答、抗体、CD4 T細胞またはCD8 T細胞応答を選択して、所定の状態または潜在的な状態について最適化された免疫応答を提供し得る。 本発明はまた、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結されている、造血細胞特異的発現エレメントを含む、核酸分子を提供する。ここで、この異種ポリペプチドは、2以上のT細胞エピトープを含む。これらのT細胞エピトープは、CD4エピトープおよびCD8エピトープ、2つのCD4エピトープ、ならびに2つのCD8エピトープからなる群より選択され得る。この異種ポリペプチドは、1以上のB細胞エピトープをさらに含み得る。 本発明はさらに、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結されている、造血細胞特異的発現エレメントを含む、核酸分子を提供する。ここで、この核酸配列は、前記1以上のエピトープを含む免疫グロブリン分子をコードし、かつこの1以上のエピトープは、この免疫グロブリン分子の相補性決定領域(CDR)内に挿入されており、この異種ペプチドは、2以上のT細胞エピトープを含む。 本明細書中に開示されるように、脾臓リンパ球に標的化されるH鎖遺伝子の単回接種は、免疫を惹起し(実施例Iを参照のこと)、免疫学的記憶を確立し(実施例IIIを参照のこと)、そして免疫応答を予測可能および再現可能にプログラムするのに十分である。マウス系における実験(インビトロおよびインビボでの)は、この導入遺伝子のH鎖ポリペプチドが、内因性軽鎖に会合し(実施例IV)、そしてトランスジェニックIgが、15ng/mlと30ng/mlとの間の量で分泌される(実施例I)ことを実証する。トランスジェニックIgの合成後、5〜7日目までに、トランスジェニックIgの抗原決定基に特異的な抗体およびT細胞からなる免疫応答を生じる。この抗体応答は、ほぼ無限に検出可能なまま残存する。適切な抗原でのブースター注射に際して、代表的な二次免疫応答が誘導される。 その最も単純な形態において、STIは、プラスミドDNAがリンパ系器官内に直接注射され、そこで、プラスミドDNAが、小節および小節内(Bリンパ球)に到達するモデルによって反映される。あるいは、STIは、エキソビボプロセスとして現実化され、ここで、正常なリンパ球が、インビトロでトランスフェクトされ、その後インビボで注射される(実施例IX)。いずれかの場合において、導入遺伝子をコードする外来DNAを取り込むBリンパ球は、その導入遺伝子を機能的なポリペプチド鎖に転写および翻訳する。アセンブルされたポリペプチドは、異種エピトープを保持するトランスジェニックIg(抗原化された(antigenized)トランスジェニックIg)を形成する。分泌されたトランスジェニックIgは、Bリンパ球による、トランスジニックIg上に生じた抗原決定基に対する免疫応答を誘発する。トランスジェニックIgはまた、T細胞を活性化し得る。T細胞決定基ペプチドは、この導入遺伝子を保有するBリンパ球(直接提示)、または樹状細胞(DC)(二次刺激)のいずれかによって、プロセシングおよび提示される。免疫のプロセスは、血流およびリンパ系に到達する分泌されたトランスジェニックIgを介して、他の二次リンパ器官に対して迅速に伝播する(実施例VI)。応答が、時間につれて進化するように、単独の、または特異的抗体と複合体化されたトランスジェニックIgは、濾胞性樹状細胞(FDC)によって捕捉され、そして記憶応答の間に再利用されるために樹状突起に沿って保存される。 分泌されたトランスジェニックIgは、二次抗原のプロセシングおよび提示のために、Fcレセプターを介してAPCを標的化し得、従って、免疫惹起の部位から遠位のリンパ系組織のための抗原ペプチド供給源として作用する。このことから、免疫が、その惹起部位からどのようにして伝播し得るかが容易に理解される。実際に、導入遺伝子を保持する細胞は、他のリンパ系器官をコロニー形成しない(実施例IIを参照のこと)。トランスジェニックIgは、接種した器官から遊出し、そして血流およびリンパを介してリンパ系の他の区域に拡散する。ここで、それらは、新規に免疫を促進し得る。免疫学的アジュバント中の抗原または抗原ペプチドが、リンパ節をドレインする場合においてのみT細胞を活性化する(Kearneyら、Immunity 1:327−339(1994))、従来の免疫化システムとは異なり、STIの間、可溶性トランスジェニックIgの拡散を伴う活性化されたT細胞の動員は、体内全体のT細胞免疫の伝播を容易にする(実施例VIIIを参照のこと)。 トランスジェニックIgにおいて、B細胞エピトープは、それらが由来するネイティブ抗原の形状に近似する、制御された形状的および空間的特性を有して発現される。B細胞上の抗原レセプターは、抗原の三次元構造を介してそれらの抗原を認識し、そして立体的および静電気的に相補的な大きい領域にわたって相互作用を確立して結合するので、抗体ループ中のB細胞エピトープの発現は、ネイティブ構造と交差反応する抗体を誘導する。対して、T細胞の活性化は、抗原が小さいペプチドの形態で提示されることを必要とする。本明細書中に開示されるように、CDRループにおいて発現されたT細胞ペプチドは、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)分子の状況下で、容易にプロセシングおよび提示される(実施例VIおよびVII、ならびにZanettiら、Immunol.Rev.,130:125−150(1992);Zaghouaniら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,92:631−635(1995);Zaghouaniら、Science,259:224−227(1993);Billettaら、Eur.J.Biochem.25:776−783(1995)を参照のこと)。従って、体細胞性遺伝子導入(transgenesis)の間に、トランスジェニックIgを保持および合成するB細胞は、T細胞ペプチドの自己再生供給源となる。 哺乳動物におけるタンパク質の素晴らしい微小工場(microfactory)であることに加えて、Bリンパ球はまた、Tリンパ球に以下の抗原を提示し得る:(i)それらの膜Igレセプターを介してインターナライズされた抗原(Lanzavecchia,Nature,314:537−539(1985))、および(ii)それら自体のIgを含む分泌タンパク質のペプチド(WeissおよびBogen、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:282−286(1989);Billettaら、Eur.J.Immunol.25:776−783(1995))。これらの特性から、Bリンパ球は、プラスミドDNAでの遺伝子標的化および免疫のストラテジーのための、理想的な基質を構成する。 本明細書中、実施例VIにおいてに開示されるように、12残基のB細胞エピトープと会合した12残基のTh細胞決定基をコードするDNAの単回の脾臓内接種(体細胞性導入遺伝子免疫と呼ばれるプロセス)の後、細胞性免疫応答をインビボで分析した。本明細書中で開示されるように、CD4 T細胞は、容易に活性化され、そしてIL−2、IFN−γおよびIL−4を産生する(限定されない(uncommitted)表現型の特性)。脾臓において発生するが、T細胞応答性は、体内の全てのリンパ節に対して、即座に、かつ類似の特性を有して伝播することが見い出された。単回接種はまた、限界希釈分析によって決定されるように、一次エフェクターT細胞とは異なるサイトカインプロフィールを提示する記憶T細胞による、長期の免疫記憶を確立するのに効果的であった。これらの研究は、二次リンパ器官において免疫を直接的に惹起することによって、当業者が、末梢部位に投与されるアジュバント中の従来のDNAまたはタンパク質のワクチンを使用する特性とは、異なる特性を有する免疫応答を発生するという証拠を提供する。 強力なTh(CD4)細胞決定基をコードする導入遺伝子をマウスに接種する場合、活発なCD4 T細胞応答が誘発される(Gerloniら、J.Immunol.,162:3782−3789(1999))。Th細胞の活性化は、再現可能であり、そして多量のIL−2ならびに比例する量のIFN−γおよびIL−4の同時産生によって、常に特徴付けられる。従来のDNA免疫は、Th1応答を支持する(Romanら、前出、1997;Chuら、J.Exp.Med.186:1623−1631(1997))。STIは、限定されないCD4 T細胞を活性化する。 強力なクラスI MHC制限T(CD8)細胞決定基をコードする導入遺伝子をマウス内に接種する場合、保護を伴う特異的CD8 T応答を測定した(実施例VIIを参照のこと)。本明細書中に開示された結果は、STIが、T細胞ペプチドの内因性供給源として作用し、インビボでの免疫原性についての基本的な要件を満足することを示す。 本明細書中に開示されるように、使用される、免疫グロブリン重(H)鎖をコードするプラスミドDNAは、組織特異的なプロモーターおよびエンハンサーエレメントの制御下にある(Banerjiら、Cell 33:729−740(1983);Gilliesら、Cell 33:717−728(1983);GrosschedlおよびBaltimore,Cell 41:885−897(1985);Masonら、Cell 41:479−487(1985))。 体細胞性の導入遺伝子免疫によって提供される免疫原性刺激の型は、この導入遺伝子を保持するBリンパ球が、生存し、トランスジェニックIgを合成および分泌する限り、この生物中に存続し得る。この導入遺伝子は、宿主B細胞の寿命を通して宿主中で存続し得、このB細胞が死んだ場合に消失する。これは、濾胞性樹状細胞によって果たされる「デポー効果」と共に、抗原が不在の場合の半減期が、2〜3週間程度と推定される、記憶B細胞の誘導および維持に重要であり得る(GrayおよびSkarvall,Nature 336:70−73(1988))。 本明細書中に記載される結果は、微生物病原体に対する抗原特異的免疫を誘導するための、STIの使用を例示する(実施例IIIを参照のこと)。STIは、疎水性テトラペプチド配列Asn−Ala−Asn−Pro(NANP)の3回の反復である、Plasmodium falciparumマラリアスポロゾイトの表面に発現され、H鎖遺伝子のCDR3中に操作されたB細胞エピトープに対して免疫した。このアミノ酸配列は、スポロゾイト周辺(CS)タンパク質の中心部分に複数のタンデムな反復で存在する(Zavalaら、Science 228:1436−1440(1985))。このエピトープに対する抗体は、マラリアの地方病領域で生活する人々(Zavalaら、前出、1985;Nardinら、Science 206:597−601(1979))、および照射済スポロゾイトをワクチン接種されたボランティア(Clydeら、Am.J.Med.Sci.266:398−403(1973);Calleら、J.Immunol.149:2695−2701(1992);Eganら、Am.J.Trop.Med.Hyg.49:166−173(1993))において発生する。 本明細書中、実施例IIIに開示されるように、ヒトマラリア寄生生物Plasmodium falciparumに対する免疫は、体細胞導入遺伝子免疫を使用して誘導された。配列Asn−Ala−Asn−Pro(NANP)の3回の反復である、P.falciparumスポロゾイトのB細胞エピトープをCDR3中にコードする、免疫グロブリン重鎖遺伝子を含むプラスミドDNAの単回接種は、全てのマウスにおいてNANPに対する抗体を誘導した。 本発明の方法を使用して、T細胞応答(例えば、CD4 T細胞応答および/またはCD8 T細胞応答)を刺激し得る。免疫グロブリン(Ig)の超可変ループを使用して、抗原の別個のペプチド配列(抗原化された抗体)を発現し得る(Zanetti、Nature,355:466(1992))。これらは、Tリンパ球、CD4+およびCD8+において特異的応答を誘導するエピトープのアミノ酸配列であり得る。 本明細書中、実施例VIにおいて開示されるように、12残基のB細胞エピトープと会合した12残基のTh細胞決定基をコードするDNAの単回の脾臓内接種(体細胞性導入遺伝子免疫と呼ばれるプロセス)の後、細胞性免疫応答をインビボで分析した。本明細書中で開示されるように、CD4 T細胞は、容易に活性化され、そしてIL−2、IFN−γおよびIL−4を産生する(限定されない表現型の特性)。脾臓において発生するが、T細胞応答性は、体内の全てのリンパ節に対して、即座に、かつ類似の特性を有して伝播することが見い出された。単回接種はまた、限界希釈分析によって決定されるように、一次エフェクターT細胞とは異なるサイトカインプロフィールを提示する記憶T細胞による、長期の免疫記憶を確立するのに効果的であった。 これらの研究は、体細胞性導入遺伝子免疫が、インビボにおいてTh細胞応答性を誘導するための有用な方法である証拠を提供する。 本発明の方法はまた、T細胞応答(例えば、CD4 T細胞応答)との組合せでの抗体応答を刺激するために有用である。このような組み合わせられた応答は、連合認識と称され得る。同じ抗原由来の複数のエピトープを含むこと、または同じ分子において異なる免疫学的機能を有するエピトープの組み合わせが、本発明の核酸分子において使用され得る。例えば、タンパク質抗原に対するこの抗体応答は、B細胞とTヘルパー(Th)細胞が同じ分子の異なる決定基に特異的である場合に生じる最適な条件での、B細胞とTh細胞との間の協調を必要とする(連合認識)(Mitchison,Eur.J.Immunol.1:18−27(1971))。 本明細書中で開示されるように、P.falciparumマラリア寄生生物のスポロザイト周辺(CS)タンパク質のB細胞エピトープ(Zavalaら、Science,228:1436−1440(1985))およびTh細胞エピトープ(Munesingheら、前出、1991;Nardinら、Science 246:1603−1606(1989))を表す、2つの異なる12アミノ酸長のペプチドをコードする、抗原化された抗体の遺伝子を発現させて、そして試験した。同じVHドメインのCDR3およびCDR2の操作は、この抗原化された抗体分子のインビボでの分泌を有意にもたらさなかった。脾臓にこの遺伝子を接種したマウスは、B細胞エピトープのみをコードする遺伝子を受けたマウスよりも、高度にB細胞エピトープに対して応答する抗体をマウントした。インビトロ研究は、この2つのエピトープが、インビボにおいて独立して免疫原性であることを確証した(実施例IVを参照のこと)。 本発明の方法を、連合認識についての方法を同様に使用して、Th/Th応答を刺激し得る。順応性の免疫応答の発生における連合(連結)認識事象の重要性は、一般的に認識されるが、同じ概念が、同じ分子上のTh細胞エピトープ間の協調的相互作用に適用するか否かは、未だ未知である。STIの状況下での抗原化された抗体遺伝子を使用する実験は、このことがこのケースに当てはまることを明らかにした(図35および実施例Xを参照のこと)。 本明細書中に開示されるように、それぞれ、同じ遺伝子のCDR2およびCDR3において発現される2つのTh細胞エピトープは、インビボで独立して免疫原性であった(図36および実施例X)。 CDRにおけるIg V領域遺伝子を操作し、そして複数の異種ペプチドを発現する能力は、ワクチン接種の目的のための、所望の効果に依存する、複雑な予め決定された抗原特異性および/または相補的免疫原性機能の分子の設計における新たな可能性を開く(例えば、B/Th、Th/ThまたはTh/CTLエピトープ)。 STIの重要な特徴は、持続的な免疫記憶の確立である。初回刺激後6週、30週または104週での、アジュバント中のγ1NANPタンパク質のブースター免疫は、真正の記憶応答を生じる。特異的記憶もまた、マウスを、初回刺激後6週でP.falciparum寄生生物でチャレンジした場合に、存在する(実施例IIIを参照のこと)。 本明細書中で開示されるように、天然の免疫学的アジュバントである、GM−CSFは、STIによる免疫の能力を増大することが示された(実施例Vを参照のこと)。DNA/GM−CSFキメラワクチンとして初回刺激時に与えられたGM−CSFは、その後ブースター免疫で使用される抗原の形態に無関係に、記憶応答の程度を増強する。 本明細書中で開示されるように、抗原化された抗体/GM−CSF DNAワクチンでの初回刺激は、その後ブースター免疫で使用される抗原の形態に無関係に、規定されたドデカペプチドB細胞決定基に対する記憶応答の程度を増強する(実施例V)。本明細書中に開示される結果は、免疫応答(免疫記憶を含む)のモジュレーターとしての、インビボでのGM−CSFの活性についての役割を規定する。 本明細書中に開示されるように、本発明の核酸分子は、リンパ系細胞に対して標的化され得る。このリンパ系細胞は、インビボまたはエキソビボで標的化され得る。例えば、上記に記載されるように、核酸分子をインビボで個体に投与して、リンパ系細胞を標的化し得る。例えば、この核酸分子をリンパ組織に投与して、そのリンパ組織における造血細胞(リンパ系細胞を含む)の標的化を生じ得る。しかし、本発明の核酸分子が、その核酸分子にコードされるエピトープの発現のために、造血細胞(例えば、リンパ系細胞)の標的化を生じる任意の方法または経路によって投与され得ることが、理解される。 本明細書中(実施例IX)で開示されるように、本発明の核酸分子はまた、エキソビボで投与され得る。例えば、造血細胞(リンパ系細胞を含む)が、ある個体または免疫学的に適合性の個体から得られ得、そして本発明の核酸分子が、これらの細胞にエキソビボで投与され得る。核酸分子を細胞にエキソビボで投与する方法は、当該分野で周知であり、そして例えば、リン酸カルシウム沈殿およびエレクトロポレーションが挙げられる(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning a Laboratory Manual Cold Spring Harbor Press(1989);Ausubelら、Current Protocol in Molecular Biology,Wiley & Sons(1998)を参照のこと)。核酸分子をエキソビボで細胞に投与する方法はまた、実施例Xに記載される。次いで、これらのリンパ系細胞(ここでは、その核酸分子を含み、そしてそのコードされたエピトープを発現する)は、個体に投与され得る。次いで、エピトープを発現するこれらのリンパ系細胞は、免疫応答を刺激し得る。 本発明はさらに、本発明の核酸分子を投与することによってある状態を処置する方法を提供する。ここで、この核酸分子は、造血細胞に標的化される。本発明はまた、ある状態を処置する方法を提供し、この方法は、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結されている、B細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子を含む、非ウイルスベクターを投与する工程を包含し、ここで、この核酸分子は、B細胞に標的化され、そしてこの異種ポリペプチドを発現する。同様に、T細胞を、異種ポリペプチドをコードする核酸に作動可能に連結されている、T細胞特異的発現エレメントを含む、非ウイルスベクターで標的化し得る。本明細書中で使用される場合、「非ウイルスベクター」とは、ベクターとして機能し得るが、ウイルス中にカプセル化もされず、ウイルスゲノムにコードもされない、核酸分子をいう。免疫応答を刺激するための、エピトープを発現する核酸分子の投与は、上記の状態を処置するために有用である。造血細胞を標的化することによる、ある状態を処置するための本発明の方法は、B細胞またはT細胞を標的化することによって使用され得る。ある状態を処置するための本発明のこの方法は、B細胞を標的化する場合に特に有用である。 本発明はさらに、ある状態を処置する方法を提供し、この方法は、1以上の異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結されている、造血細胞特異的発現エレメントを含む、核酸分子を投与することによる。ここで、この核酸分子は、造血細胞に標的化される。この標的化された造血細胞は、ある状態を処置するための異種ポリペプチドを発現するように作用する。本発明の方法は、ある状態を処置するための治療ポリペプチドを投与するのに有利である。本発明の方法を使用して、例えば、ホルモン、サイトカイン、凝固因子または免疫グロブリンを発現させ得る。例えば、個体が、ホルモンまたはサイトカインの発現の増加が有益である状態を有する場合、このような個体は、ホルモンまたはサイトカインのポリペプチドを発現する核酸分子の投与によって処置され得る。例えば、免疫不全によって特徴付けられる状態を有する個体は、IL−2またはINF−γのようなサイトカイン、あるいは本明細書中に開示されるような、他のサイトカインを投与することによって処置され得るか、または免疫グロブリンを投与することによって処置され得る。同様に、血友病のような状態に罹患している個体は、例えば、第VIII因子または第IX因子のような凝固因子をコードする核酸を投与することによって処置され得る。当業者は、所定の状態を処置するために発現させるのに適切なポリペプチドを容易に決定し得る。 本発明の方法を使用して、目的の広範な種々の疾患関連遺伝子産物を発現させることによって状態を処置し得、これは目的の疾患を処置または予防するために使用され得る。例えば(そして例示目的のためのみであるが)、この遺伝子は、酵素、ホルモン、サイトカイン、抗原、抗体、凝固因子、アンチセンスRNA、調節タンパク質、リボザイム、融合タンパク質などをコードし得る。従って、この方法を使用して、以下のような治療用タンパク質を供給し得る:第VIII因子、第IX因子、第VII因子、エリトロポイエチン(米国特許第4,703,008号)、α−1−アンチトリプシン、カルシトニン、増殖因子、インスリン、低密度リポタンパク質、アポリポタンパク質E、IL−2レセプターおよびそのアンタゴニスト、スーパーオキシドジスムターゼ、免疫応答変更因子、副甲状腺ホルモン、インターフェロン(IFNα、β、またはγ)、神経発育因子、グルコセレブロシダーゼ、コロニー刺激因子、インターロイキン(IL)1〜15、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球、マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、アデノシンデアミナーゼ、インスリン様増殖因子(IGF−1およびIGF−2)、巨核芽球促進リガンド(magakaryocyte promoting ligand)(MPL、すなわちトロンボポエチン)。治療用ポリペプチドは、例えば、遺伝的障害(例えば、凝固因子障害、筋糖原病およびα−1−アンチトリプシン欠損)の処置および予防のために有用であり得る。本発明の方法はまた、接着分子(例えば、インテグリンのような)のリガンドを発現させて、例えば、接着機能(例えば、新脈管形成)をブロックするために使用され得る。 本発明はまた、薬学的に受容可能なキャリアおよび本発明の核酸分子を含む、薬学的組成物に関する。従って、本発明の方法は、エピトープをコードする本発明の核酸分子を含む薬学的組成物を利用し得る。薬学的に受容可能なキャリアは、当該分野において周知であり、そしてこれには、以下が挙げられる:水性または非水性の溶液、懸濁液、およびエマルジョン(生理学的緩衝化生理食塩水、アルコール/水性の溶液または他の溶媒もしくはビヒクル(例えば、グリコール、グリセロール、油(例えば、オリーブ油または注射可能な有機エステル)))。 薬学的に受容可能なキャリアは、例えば、投与される核酸分子を安定化させるためか、またはその核酸分子の吸収を増加させるために作用する、生理的に受容可能な化合物を含み得る。このような生理的に受容可能な化合物としては、例えば、炭水化物(例えば、グルコース、スクロース、またはデキストラン)、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸またはグルタチオン)、キレート剤、低分子量ポリペプチド、抗菌剤、不活性ガス、または他の安定化剤もしくは賦形剤が挙げられる。核酸分子は、さらに、他の成分(例えば、ペプチド、ポリペプチド、および炭水化物)と複合体化され得る。核酸分子はまた、例えば、ワクチン銃を使用して、個体に投与され得る微粒子またはビーズに複合体化され得る。当業者は、薬学的に受容可能なキャリア(生理的に受容可能な化合物を含む)の選択が、例えば、発現ベクターの投与経路に依存することを知る。上述に記載したように、投与経路は、二次リンパ組織内に直接注射することによる経路であり得る。 投与は、リンパ組織以外であるが、リンパ組織を標的化する部位であり得る。本発明の核酸は、例えば、静脈内注射によって血液を介して全身に投与され得、そしてリンパ組織内のリンパ系細胞に標的化され得る。鼻腔内投与または経口投与もまた、使用され得る。例えば、本発明の核酸を含むバクテリア形態中のベクターは、経口的に投与され得、そしてパイアー斑を標的化する。 本発明のインビボでの方法およびエキソビボでの方法の両方において標的化されるB細胞およびT細胞は、正常な細胞(すなわち、非腫瘍細胞)である。これらの細胞は、処理されていなくとも、そして刺激されていなくとも良い。 以下の実施例は、例示するために意図されるが、本発明を制限しない。 (実施例I) (免疫グロブリン重鎖をコードするDNAでの体細胞性導入遺伝子免疫) 本実施例は、脾臓内への直接注射によるプラスミドDNAでの免疫を記載する。 プラスミドDNAの調製方法および脾臓内への注射による免疫方法は、(Gerloniら、DNA Cell Biol.16:611−625(1997))、図1に記載されるとおりである。 マウスに、1接種あたり100μgのプラスミドDNAを接種した。すべてのDNA接種を、免疫グロブリンアジュバントの非存在下で実施した。4つの基本的な接種経路を使用した。a)筋内。プラスミドDNAを、滅菌生理食塩水30μl容量において、四頭に注射した。その後、マウスは、毎週間隔で3回の追加免疫注射を受けた(合計4回注射)。b)皮下。プラスミドDNAを、滅菌生理食塩水25〜50μl容量において、背部に注射した。その後、マウスは、毎週間隔で3回の追加免疫注射を受けた(合計4回注射)。c)静脈内。プラスミドDNAを、尾静脈を介して、滅菌生理食塩水溶液50〜100μl容量で注射した。その後、マウスは、毎週間隔で3回の追加免疫注射を受けた(合計4回注射)。d)脾臓内。プラスミドDNAを、滅菌生理食塩水溶液30μl容量で注射した。 マウスを、腹腔内で、ミョウバンに吸着されたアフィニティー精製γ1WTタンパク質で免疫した(マウス1匹あたり50μg)。γ1WTタンパク質で追加免疫されたマウスは、皮下的に、不完全フロイントアジュバント中で乳化された50μgのタンパク質を受けた。 マウスの血清中におけるγ1WT H鎖導入遺伝子ポリペプチドの存在を、ELISA捕捉アッセイ(BillettaおよびZanetti、Immuno.Methods 1:41−51(1992))によって検出した。簡潔には、PBSA中における個々のマウス血清の1:10希釈物を、ヒトγグロブリンに対するヤギ抗体(10μg/ml)でコーティングされた96ウェルプレート上でインキュベートした。血清中の免疫グロブリンH鎖導入遺伝子産物の濃度を、既知量のヒトγグロブリンを用いて作成された検量線に対するO.D.値をプロットすることによって算出した。 脾臓組織からのゲノムDNAの抽出およびゲノムDNAの配列決定のために、DNA接種後17日目に脾臓を回収し、−170℃で凍結させ、そして液体窒素中で組織を粉砕することによって、細胞を調製した。代表的には、ゲノムDNAを、QIAamp Tissue Kit(Qiagen Inc.;Chatsworth CA)を使用して、10mgの脾臓組織から抽出した。マウスVH62についての2つの特異的プライマーTTATTGAGAATAGAGGACATCTGおよびATGCTCAGAAAACTCCATAACを用いて、ゲノムDNAから520bpのセグメントをPCRによって増幅した。このPCR条件は、以下の通りであった:94℃で45秒間、54℃で45秒間、および72℃で45秒間の30回。PCR産物を、pGEM Tベクター(Promega;Madison WI)中にクローン化した。以前に17日目に接種された脾臓のゲノムDNA由来の6つのクローン、およびトランスフェクトーマB細胞(Sollazzoら、前出、1989)のゲノムDNA由来の4つのクローンを、Sequenase 2.0 DNA配列決定キット(USB;Cleveland OH)を用いるジデオキシターミネーター法により、2つのプライマーAACAGTATTCTTTCTTTGCAGGおよびTTATTGAGAATAGAGGACATCTG(それぞれ、FR1の最初のコドンの10bp前方およびFR4の3’末端にアニーリングする)を用いて、両鎖において配列決定した。 マウスを、脾臓内経路を介して免疫し、そして他の接種経路(例えば、筋内、皮下、および静脈内)を介する場合と比較した。表1は、種々の経路を通して接種されたマウスにおいてELISA法により決定された抗免疫グロブリン応答を、各場合における注射回数と共に示す。顕著な抗体応答は、脾臓内経路を介して1回接種されたマウスにおいてのみ観察された(I群)。脾臓内経路を介して1回接種され、そして静脈内で3回追加免疫されたマウス(V群)もまた応答したが、3回のさらなる静脈内注射は、実質的に類似した抗体力価を生じたので、論理的に結論付けると、V群において観察された抗体応答は、脾臓内接種の効果を主に反映しているということである。皮下経路は、2匹のマウスのみにおいて、弱い応答を生じた(III群)。筋内または静脈内に4回接種されたマウスにおいて、全く抗体応答は検出されなかった(II群およびIV群)。従って、組織特異的調節エレメントの制御下における免疫グロブリンH鎖遺伝子の使用は、脾臓内接種後にのみ免疫を産生した。 表1.γ1WT DNAを接種されたC57B1/6マウスにおける、γ1WTタンパク質と反応する抗体の産生:接種経路の効果a最初の接種後21日目に収集した血清において、抗体力価の値を測定および算出した。bマウスの大プールの前接種(preinoculation)値は、2.3(log)であった。この力価を算出した終点陽性血清希釈物は、0.200以上のOD値(A492)であった。 H鎖導入遺伝子産物は、抗免疫グロブリン抗体との免疫複合体の形成におそらく起因して、26日目を超えて検出され得なかった。従って、脾臓内経路を介した免疫グロブリンH鎖DNAの接種は、26日目まで、100%の場合で、導入遺伝子免疫グロブリン産物の測定可能な分泌を産生した。 表2.DNAの単回脾臓内接種後のC57B1/6マウスの血清における導入遺伝子免疫グロブリン産物の検出提示された血清中の導入遺伝子産物の値は、各個々のマウスについての最大検出の日に対応する。循環する導入遺伝子免疫グロブリンの決定を、上記のようの実施した。実験およびELISAを、独立して、異なる時点で実施した。 DNA配列決定を使用して、宿主細胞DNA中でのインビボ永続性が、導入遺伝子に体細胞変異を引き起こさせるか否かを決定した。体細胞変異は、VDJコード領域の特性であるので(Griffithsら、Nature 312:271−275(1984))、この領域のみを特徴付けた。このVDJコード領域(520bp)を、上記のような特異的プライマーを用いて、ゲノムDNAから増幅した。全体で、接種した脾臓のゲノムDNAに由来する6つのクローンおよび参照として供されたトランスフェクトーマB細胞のゲノムDNAに由来する4つのクローンにおいて、配列決定を実施した。6つのクローンのヌクレオチド配列では、クローンSP7のフレームワーク3における単一変換(CからTへの)変異を除いて、変異は示されなかった。単一の(CからTへの)変異はまた、トランスフェクトーマB細胞のDNA由来のクローンTR38中のフレームワーク2において観察された(図2)。従って、脾臓内接種後17日目の完全な形態において回収された導入遺伝子のVDJコード領域は、過剰変異の証拠を示さなかった。従って、インビボでの導入遺伝子における体細胞変異の欠損が観察された。 これらの結果は、核酸分子が、リンパ組織である脾臓に投与されて、免疫応答を誘発し得ることを実証する。 (実施例II) (体細胞性導入遺伝子免疫におけるBリンパ球のインビボでの役割) 本実施例は、体細胞性導入遺伝子免疫におけるBリンパ球の役割を記載する。 プラスミドの調製および免疫は、以下(Xiongら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:6352−6357(1997))に記載される。 プラスミドγ1NANP(Sollazzoら、Protein Enq.4:215−220(1990a))(図1)は、キメラH鎖遺伝子を保有し、ここで生産的に再配置されたマウスV領域遺伝子は、ヒトγ1 C領域遺伝子に連結されている。このH鎖遺伝子のV領域を、3つのAsn−Ala−Asn−Pro反復(Sollazzoら、前出、1990a)をコードするヌクレオチド配列の導入によって、第3の相補性決定領域(CDR3)中において改変した。このプラスミド中のプロモーターおよびエンハンサーエレメントは、Ig H鎖遺伝子中で構成的に存在するものであり、そして以前に記載されている(Sollazzoら、前出、1989)。プラスミドpSVneoは、マウスV領域およびヒトγ1 C領域遺伝子を欠く、元々のプラスミドベクターである(MulliganおよびBerg、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2072−2076(1981))。 γ1NANPまたは合成ペプチド(NANP)nに対する抗体を、アフィニティー精製された抗体γ1NANP(2.5μg/ml)または合成ペプチド(5μg/ml)でコーティングされた96ウェルのポリビニルマイクロタイタープレート上で検出した。血清を、PBSA中で希釈した。結合した抗体を、ヒトγ−グロブリンと吸着したマウスγ−グロブリンに対するHP結合体化ヤギ抗体を使用して、明らかにした(Pierce;St.Louis MO)。結合したペルオキシダーゼは、o−フェニレンジアミンジヒドロクロリドおよびH2O2を添加することによって、明らかにした。試験を二連で実施した。血清中の導入遺伝子H鎖免疫グロブリンの存在は、捕捉ELISA(実施例Iを参照のこと;BillettaおよびZanetti、前出、1992)を使用して検出した。 DNA配列決定のために、VDJコード領域全体を含む566bpのDNAフラグメントを、再配置されたマウスVHに特異的な2つのプライマー(pCLおよびpCD)を使用して、脾臓ゲノムDNAから増幅した。このフラグメントを、pGEM−Tベクター(Promega;Madison WI)中にサブクローン化した。プラスミドDNAを、形質転換したDH5γ Escherichia coliから抽出し、そしてSEQUENASE 2.0 DNA配列決定キット(USB;Cleveland OH)を用いるジデオキシターミネーター法により、2つのプライマー(pSEおよびpCD)(FR1の前方および反対方向からFR4の末端にアニーリングする)を用いて配列決定した。 蛍光細胞分析分離(FACS)のために、脾臓細胞を、接種後15日目、21日目、および28日目に収集された脾臓組織、ならびに未処理マウスから回収された脾臓組織を粉砕することによって調製した。細胞懸濁物を、0.5%PBSAで2回洗浄し、そして溶解緩衝液(Sigma;St.Louis MO)で処理することによって赤血球を取り除いた。リンパ球を、フィコエリトリン(PE)結合体化ラット抗マウスLy−5(B−220)Pan B細胞(Caltag;San Francisco CA)、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)結合体化ラット抗マウスCD4(Caltag)、およびFITC結合体化ラット抗マウスCD8(Caltag)を用いて、4℃にて20分間示差的に染色した。細胞懸濁物を、0.5%PBSA中で2回洗浄し、そしてDMEM(Irvine Scientific;Irvine CA)中で5×106細胞/mlの濃度で再懸濁した。細胞を、FACSTAR(Becton&Dickinson;San Jose CA)において分類した。ゲノムDNAを、QIAAMP Bloodキット(Qiagen)を使用して、1×106個のBリンパ球またはTリンパ球から抽出した。DNAフラグメントを、PCRによって増幅し、そして1%アガロースゲル上で、泳動した。引き続いて、これを、(32P)標識化pNADオリゴヌクレオチドを用いて、サザンブロットハイブリダイゼーションのために、ナイロンメンブレンに転写した。 Bリンパ球が、導入遺伝子に対するインビボでの標的細胞集団であることを実証するために、以下の実験を実施した。プラスミドDNAの接種の2週間後から開始し、脾臓Bリンパ球およびTリンパ球を、FACS分類によって、高純度(97〜99%)で単離した(図3)。ゲノムDNAを2つの細胞集団から抽出し、そしてPCRによって増幅した。PCRを、以下のプライマーの合計4つのセットを用いて実施した:pCLおよびpCD;pSEおよびpNAD;pNELおよびpNED;ならびに、pγA1およびpγA2。pCLγ(−107nt〜−85nt:5’−TTATTGAGAATAGAGGACATCTG−3’)およびpCDγ(459nt〜439nt:5’−ATGCTCATAAAACTCCATAAC−3’)を使用して、導入遺伝子のVDJ領域全体を増幅した。pSEγ(−32nt〜−11nt:5’−AACAGTATTCTTTCTTTGCAGC−3’)およびpNADγ(352nt〜333nt:5’−GAGAGTAGGGTACTGGGTTT−3’)は、CDR3における遺伝マーカー(NANP)3の増幅に特異的であった。pNELγ(169nt〜189nt:5’−AGCACCTACTATCCAGACACT−3’)およびpNEDγ(366nt〜346nt:5’−GTAGTCCATACCATGAGAGTA−3’)は、ネスト化PCR(nested PCR)についての内部プライマーであった。pγA1γ(184nt〜201nt:5’−TGGGCCGCCCTAGTCACC−3’)およびpγA2γ(427nt〜408nt:5’−CGTTTGGCCTTAGGGTTCAG−3’)を、(Harrisら、Gene 112:265−266(1992))において示された配列に従うマウスβ−アクチン遺伝子を増幅するために設計した。PCRは、94℃で45秒間、58℃で45秒間、および72℃で45秒間の30サイクル;0.3μMの各プライマー;0.2mMの各デオキシヌクレオチド;1.5mM MgCl2(20mM Tris−HCl(pH8.4)および50mM KCl中);および1ユニットのTaq DNAポリメラーゼ(Gibco BRL;Gaithersburg MD)から構成された。サザンブロット分析のためのPCR産物を、1% w/vアガロースゲルにおいて分解し、そしてHYBOND−Nナイロンメンブレン(Amersham;Cleveland、OH)上にブロットした。このメンブレンを、(γ32P−ATP)の存在下で、T4ポリヌクレオチドキナーゼ順方向反応を使用して標識されたオリゴヌクレオチドpNADとハイブリダイズさせた。15日目の時点で、Bリンパ球およびTリンパ球の両方において、異なる増幅産物が容易に検出可能であった。しかし、21日目および28日目の両方の時点では、B細胞においてのみ、特異的増幅が観察された。サザンブロットハイブリダイゼーションによって、増幅産物の特異性が確認された。これらの結果は、脾臓中のBリンパ球は、導入遺伝子が長期間持続する標的細胞集団であることを示唆した。 導入遺伝子を、ゲノムDNAから配列決定した。導入遺伝子のVDJ領域を、脾臓ゲノムDNAから増幅し、サブクローン化し、そしてジデオキシターミネーター法によって配列決定した。3ヶ月後においてさえ、インビボで、導入遺伝子のVDJ領域内に過剰変異の証拠は見出されなかった(表3)。 表3.脾臓ゲノムDNA由来のPCRで生成されたクローンにおける導入遺伝子変異の欠失*塩基対配列の総数あたりの変異の数**FR3におけるサイレント(CからTへの)変異。 これらの結果は、プラスミドDNAでのインビボ接種が少なくとも3ヶ月の間に脾臓のB細胞においてその導入遺伝子の発現をもたらしたことを示す。 (実施例III) (体細胞導入遺伝子免疫による微生物病原体に対する免疫) 本実施例は、P.falciparumマラリア寄生生物のB細胞エピトープをコードする核酸分子を投与して、その寄生生物抗原に対する免疫応答を誘導することを記載する。 使用するプロトコルは下記に記載される(Gerloniら、Nature Biotech.15:876〜881(1997))。 γ1NANPおよびpSV2Neoは、図1および実施例IIに記載される。合成ペプチド(NANP)nに対する抗体の検出を、実施例IIに記載される通りに行った。他の基質は、このγ1NANPタンパク質およびR32LR抗原を含んだ。 1:50希釈した血清を、種々の希釈(1:25〜1:800)の風乾したP.falciparumスポロゾイトとの免疫蛍光反応性についてアッセイした。このアッセイは、以前に記載された通りに実施した(Wirtzら、Exp.Parasitol.63:166〜172(1987))。蛍光強度を0〜4+にランク付けした。0は検出可能な蛍光なしを示し、そして4+はそのスポロゾイトの表面全体にわたる強い蛍光を示す。β+蛍光強度を有するサンプルは、ポジティブとみなした。 マウスに、実施例Iにて詳説した通りに、滅菌した生理食塩水30μl中100μgのプラスミドDNAを、脾臓内接種した。表4に記載する実験において、マウスを、生理食塩水中100μgのプラスミドDNA γ1NANPで、尾静脈を介する静脈内投与によってブーストした。 表4.初回刺激免疫およびブースター免疫の後に抗体がNANPペプチドと反応する場合の力価(log10)*すべての初回刺激注射を、脾臓内経路を介して行った。ブースター注射を、200日目に行った。1つのグループ(グループ1、静脈内で行った)以外のすべてにおいて、ブースター注射を皮下にて行った。 マウスに、滅菌生理食塩水溶液中のアフィニティー精製したγ1NANPタンパク質で、脾臓内(i.s.)接種した。外科手順は上記の通りであった。マウスに、完全フロイントアジュバント中に乳化した、アフィニティー精製したγ1NANPタンパク質(50μg/マウス)で皮下免疫した。このγ1NANPタンパク質でブーストしたマウスに、不完全フロイントアジュバント中に乳化したタンパク質50μgを皮下に与えるか、またはミョウバン上に吸着させたこのγ1NANPタンパク質50μgを腹腔内に与えた。不完全DMEM中の照射した105個のスポロゾイトを、0.4ml容積にて腹腔内注射した。マウスを、眼窩後から採血した。 プラスミドγ1NANP DNA γ1NANPの接種は、そのペプチドNANPに対する一次応答を誘導する。表4は、抗NANPペプチド抗体がH鎖導入遺伝子(γ1NANP DNA)で初回刺激したマウスで見出された(グループIおよびII)、ELISA抗体応答をまとめる。抗体が14日目までに現れ、そして28日目までにプラトーに達した(log 2.8)(表4)。マウスにブースター注射を与えた場合、循環する抗体が、200日間持続した。インタクトな抗原化抗体γ1NANPに対する抗体応答は、その合成ペプチドに対する応答と平行した。50μgのγ1NANPタンパク質を脾臓内接種されたマウス(グループIV)は、測定可能ないかなる抗ペプチド応答もマウントしなかったが、そのインタクトなγ1NANP抗体に対する穏やかな力価の上昇が測定された。pSVneoプラスミドまたはオボアルブミンのいずれかを注射されたコントロールグループは、免疫前の値よりも高くバックグラウンドを超えるいかなる抗体応答も発生しなかった。コントロールとして使用した合成ペプチドDENGNYPLQCに対して同じ血清を試験した場合、何の結合も観察されなかった。 NANPペプチドに対する記憶応答を、γ1NANP DNAにより誘導した。プラスミドγ1NANP DNA γ1NANPの一回の脾臓内接種が、H鎖導入遺伝子のCDR3において発現される(NANP)3ペプチドに対する免疫学的記憶を誘導するに、十分であった。表4は、不完全フロイントアジュバント中のγ1NANPタンパク質の皮下ブースター注射の後の、二次抗ペプチド応答を示す(グループIIおよびIV)。合成NANPペプチドに対する抗体力価が、グループIIにおけるすべての動物において上昇し、そしてインタクトなγ1NANPタンパク質に対する応答と平行した。対照的に、γ1NANP DNAの第2の静脈注射でブーストされたマウスにおいて、何の既往性応答も生じなかった(グループI)。これはおそらく、血漿DNAseによるプラスミドDNAの迅速な分解が原因である。可溶性γ1NANPタンパク質での脾臓内(i.s.)接種により初回刺激されそしてγ1NANPタンパク質で皮下にてブーストされたマウス(グループIV)における抗体応答は、その組換えタンパク質単独を使用する一次免疫にて観察される抗体応答と同様であった。NANPに対する何の抗体応答も、コントロールマウス(グループIIIおよびV)にて検出されなかった。 γ1NANP DNAでの免疫は、P.falciparumスポロゾイトに対する免疫学的記憶応答を誘導した。体細胞導入遺伝子免疫が、この寄生生物のネイティブのCSたんぱく質と遭遇する際に免疫学的記憶について初回刺激し得るか否かを確認するために、マウスに、P.falciparumスポロゾイトの単回注射によりブーストした。生じた抗体応答を、ELISAにより測定した。比較のために、マウスを2つのグループに分けた。1つのグループは、プラスミドDNA γ1NANP(またはそのコントロールγ1WT)で脾臓内(i.s.)初回刺激した。第2のグループは、完全フロイントアジュバント中の抗原化抗体γ1NANPで皮下初回刺激した。初回刺激の45日後、マウスに、105個のP.falciparumスポロゾイトの単回腹腔内ブーストをするか、または皮下注射により不完全フロイントアジュバント中の抗原化抗体γ1NANPでブーストした。コントロールグループは、プラスミドγ1WT DNAまたは生理食塩水で初回刺激し、その後スポロゾイトでブーストしたマウスを含んだ。γ1NANP DNAで初回刺激しそしてスポロゾイトでブーストしたマウス(図4)は、コントロールプラスミドDNAかまたは生理食塩水単独で初回刺激したマウスには存在しない、NANPに対する二次応答をマウントした。さらに、スポロゾイトに対する既往性応答は、完全フロイントアジュバント(CFA)中の抗原化抗体γ1NANPで初回刺激したマウスにおいてよりも、γ1NANP DNAで初回刺激したマウスにおいて大きかった(図4Aおよび4C)。同様の結果は、捕捉抗原として組換えR32LRに対するELISAによって血清を試験した場合に、得られた(図4Bおよび4D)。 これらの血清はまた、間接的免疫蛍光アッセイにより、風乾したスポロゾイトの表面と強力に反応し(表5)、このことにより、このDNA免疫されたマウスが、標的病原体の表面上に存在するのと実質的に同様な立体構造を有するB細胞エピトープで初回刺激されていることが、確認された。 表5.IFAによるPlasmodium falciparumスポロゾイトと反応する抗体 *初回刺激注射およびブースター注射は、上記の通りであった。血清を、4匹のマウス各々のプールとして試験した。値は、最後のポジティブな希釈の逆数を示す。 これらの結果は、微生物病原体P.faiciparumに対する免疫を、P.falciparumエピトープをコードする核酸分子の投与により誘導し得ることを示す。 (実施例IV) (免疫グロブリン遺伝子を使用する、異種B細胞エピトープおよびT細胞エピトープでのワクチンの操作) 本実施例は、異種B細胞エピトープおよびT細胞エピトープを免疫グロブリンのCDRに挿入して、プラスミドDNAとして投与した場合に、免疫学的応答を増強することを記載する。 実験手順は、下記に記載される(Xiongら、Nature Biotechnology 15:882〜886(1997))。 プラスミドγ1NV2NA3を、下記の通りに操作した。生成により再編成されたマウスVHのEcoRIフラグメント(2.3kb)を、ベクターpBluescript II KSにクローン化して、プラスミドpVHを生じた。部位特異的変異誘発を、21マーのオリゴヌクレオチドプライマー2つを使用して実施した。そのプライマーの1つは、CDR3にてアニーリングして、3bp(TAC、太字)を導入して、Asp718部位を生成し、そしてもう1つは、CDR2にてアニーリングして、3bp(CCA、太字)を導入して、NcoI部位を生成する。これらのプライマーは、ウラシル化した、pVHの相補鎖にアニーリングし、そしてその変異鎖が、T4 DNAポリメラーゼおよびリガーゼの存在下で合成および連結された。2つの特有の部位(1つはCDR3中(Asp718)およびもう1つはCDR2中(NcoI))を含む、プラスミドpVH−TAC/CCAを、形質転換、個々のコロニーのスクリーニングおよびDNA配列決定(SEQUENASE 2.0 DNA Sequencing Kit;USB;Cleveland OH)による確認の後に得た。(NANP)3配列をコードする一対の相補的オリゴヌクレオチド(アンチセンス)を合成し、アニーリングし、そしてAsp718部位にクローン化した。NANPNVDPNANP配列をコードする一対の相補的オリゴヌクレオチド(アンチセンス)を、NcoI部位に同様にクローン化した。その挿入および適切な方向を、ジデオキシ配列決定(SEQUENCASE 2.0 DNA Sequencing Kit;USB)により確認した。次いで、この操作したCDR3およびCDR2を保有する2.3kb EcoRIフラグメントを、発現ベクターpNγ1(Sollazzoら、前出、1989)に、特有のEcoRI部位を使用してヒトγ1定常(C)領域から上流にサブクローニングして、プラスミドγ1NV2NA3を得た。プラスミドγ1NANPは、3つのNANP反復をコードするヌクレオチド配列を導入することによってCDR3のみが改変された、生成により再編成されたマウスV領域遺伝子を保有する(Sollazzoら、前出、1990a)。これらのプラスミド中のプロモーターエレメントおよびエンハンサーエレメントは、Ig H鎖遺伝子中に構成的に存在するものである(Sollazoら、前出、1989)。 組換え抗体γ1WTおよびγ1NANPを、以前に記載された通りに産生および精製した(BillettaおよびZanetti、前出、1992;Sollazoら、前出、1989)。循環する導入遺伝子H鎖Ig中の6個および8個の軽鎖の検出を、以下のように行った。手短かには、血清導入遺伝子H鎖Igを、ヒトIgG1に対するヤギ抗体(10μg/ml)でコートした96ウェルプレート上に、一晩4℃でインキュベートすることによって捕捉した。マウス軽鎖の存在を、ヒトIgに吸着したマウス6個または8個の軽鎖に対するHP結合体化ヤギ抗体(Caltag;San Francisco CA)の1:2000希釈物を使用して、評価した。このアッセイを、上記の通り継続した。試験は2連で行った。 同じIg V領域遺伝子における2つの別個のエピトープの操作を、それぞれ、Asp718(Sollazoら、Prot.Engineer.3:531〜539(1990b))およびNcoI部位を含むCDR3およびCDR2にて実施した。発現されたタンパク質において、両方のCDRは、Vドメインの同じβ−シート上のβ鎖を相互連結するループである。これらの2つのCDRの改変は、適切なVH/VL足場と適合可能であると予期されたが、Vドメインの異なる2つのシートを連結するCDR1の操作は、このポリペプチドの誤った折り畳みを生じ得る。使用したB細胞エピトープは、P.falciparum寄生生物のCS抗原由来のテトラペプチドAsn−Ala−Asn−Pro(NANP)の3回反復から構成された(Zavalaら、前出、1985)。 使用したTh細胞エピトープは、ペプチドAsn−Ala−Asn−Pro−Asn−Val−Asp−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro(NANPNVDPNANP)であり、これは、P.falciparumのCS抗原の5’領域に位置する保存されたペプチド配列である。このペプチドは、免疫ヒトCD4+Tリンパ球により認識され(Nardinら、Science 246:1603〜1606(1989))、マウスにおいていくつかのMHCハプロタイプについて免疫原性であり(Munesinggheら、前出、1991)、そしてマラリアに対する多抗原ペプチドワクチンに含まれている。 pVHのCDR3およびCDR2を、図5に示されるように操作した。pBluescriptにクローン化された生成により再編成されたマウスVHを保有する2.3kb EcoRI DNA(pVH)を、オリゴヌクレオチド部位特異的変異誘発により改変して、2つの特有のクローニング部位(CDR3中のAsp718部位(Sollazzoら、前出、1990a)およびCDR2中のNcoI)を導入した(pVH−TAC/CCA)。3つのNANP反復をコードする一対の相補的合成オリゴヌクレオチドを、このAsp718部位にクローン化し、一方NANPNVDPNANP配列をコードする対を、pVH−TAC/CCAのNcoI部位にクローン化した。ヌクレオチドの挿入および正確な方向を、PCRによりチェックし、そして配列決定により確認した(図5A)。次いで、操作した2.3kb EcoRIフラグメントを、発現ベクターpNγ1の特有のEcoRI部位にクローン化して、プラスミドγ1NV2NA3を生じた(図5B)。従って、プラスミドγ1NV2NA3のV領域遺伝子は、CS抗原の異なる2つのエピトープ(1つはCDR3中そしてもう1つはCDR2中)をコードする。 導入遺伝子H鎖抗体のインビボ発現を決定した。実施例Iにおいて記載されるように、IgH鎖遺伝子をコードするプラスミドDNAの脾臓内接種後、導入遺伝子Igを、15ng/mlと30ng/mlとの間の範囲の量で循環において不変的に検出した 10。類似の量を、CDR3におけるNANPエピトープをコードする抗原化H鎖遺伝子で接種したマウスにおいて検出した(実施例IIIを参照のこと)。プラスミドγ1NV2NA3で接種したマウスは、プラスミドDNAγ1NANPで接種したマウスによって分泌される導入遺伝子H鎖Igと比較可能な量で導入遺伝子H鎖Igを分泌した(29.4ng/ml対33.3ng/ml)。これらの結果は、2つのCDRループにおける改変が、内因性の軽鎖に関連する導入遺伝子H鎖Igの折り畳みおよび分泌に影響しないことを示す。これはまた、2つのCDRにおける異種ペプチドの挿入を有する導入遺伝子H鎖が、従来のIgH鎖遺伝子のようにインビボで操作されることを示唆する。 2つの異種エピトープを有する導入遺伝子H鎖Igの免疫原性を、プラスミドγ1NV2NA3の直接の脾臓内接種によって分析した。プラスミドγ1NANPで接種したマウスはコントロールとなる。抗(NANP)3抗体を産生する両方の群のマウスは、両方の例において、このCDR3ループが免疫原性であったことを示している(図6)。しかし、プラスミドγ1NV2NA3で接種されたマウスにおける抗NANP応答は、プラスミドγ1NANPで接種されたマウスにおいてよりも強かった(図6A対6B)。プラスミドγ1NV2NA3で接種したマウスが、(NANP)3およびNANPNVDPNANPペプチドの両方に対して反応性である抗体を産生した(図6Bおよび6D)のに対して、プラスミドγ1NANPで接種したマウスは、(NANP)3のみに対して抗体を産生した(図6Aおよび6C)。(NANP)3に対する抗体は、NANPNVDPNANPと交差反応しないので、プラスミドγ1NV2NA3で接種されたマウスは、2つの異なる抗体集団(CDR3における(NANP)3ペプチドに対する抗体およびCDR2におけるNANPNVDPNANPペプチドに対する抗体)を産生した。 これらの結果は、2つの操作されたCDRは、独立してインビボで免疫原性であったということ、およびCDR2におけるTh細胞決定基の存在が、CDR3におけるB細胞エピトープに対する抗体の産生を増強したことを実証する。 (実施例V) (体細胞導入遺伝子免疫化後の免疫学的記憶を、GM−CSFでの初回刺激によって正に作用する) 本実施例は、投与された核酸分子をGM−CSFで初回刺激した場合の増強された免疫学的記憶を記載する。 使用されるプロトコルを、以下に記載する(Gerloniら、Eur.J.Immunol.28:1832−1838(1998))。 プラスミドγ1NANP/GM−CSF(DNA/GM−CSF)を定常部分のCH3ドメインの3’末端からGly−Glyリンカーでプラスミドp3159由来のマウスGM−CSFコード配列をクローニングすることによってプラスミドγ1NANP(実施例II)から構築した(Taoら、Nature,362:755−758(1993))。 DNAワクチン接種は、実施例Iに記載されるように30μlの滅菌生理食塩水溶液中100μgのプラスミドDNAの単一脾臓内接種からなる。アフィニティー精製されたγ1NANPタンパク質で免疫したマウスに、フロイント完全アジュバント(CFA)においてタンパク質(50μg/マウス)の皮下注射をした。ブースター注射は、フロイント不完全アジュバント(IFA)において乳化されたアフィニティー精製されたγ1NANPタンパク質(50μg/マウス)の単一の皮下注射か、または0.4mlのDulbecco最少培地において腹腔内に注射された105の放射線照射されたP.falciparumスポロゾイトかのいずれかからなる。スポロゾイトを、記載のように感染したAnopheles freeborni蚊において産生した(Wirtzら、前出、1987)。 合成ペプチド(NANP)nおよびγ1NANPに対する抗体を、実施例11のように行った。抗体のアイソタイプを、マウスIgMクラスおよびマウスIgG1クラスに特異的なヤギ抗体を用いて決定した(Caltag;San Francisco CA)(実施例IIIを参照のこと)。 GM−CSFは、IFA中抗原化抗体によって誘導される免疫応答を高める。この抗NANP応答を、DNA/GM−CSFまたはDNAで初回刺激し、続いて、IFA中抗原化抗体γ1NANPでブーストしたマウスにおいて測定した。DNAではなくDNA/GM−CSFの接種は、1次応答の間のIgG1抗体を誘導した。IFA中の抗体γ1NANPでのブースター注射は、DNA/GM−CSF初回刺激マウスにおけるIgG1力価を上昇した。この抗体力価は、DNA単独で初回刺激されたマウスにおいてよりもDNA/GM−CSFで初回刺激したマウスにおいて平均4倍高かった(4.1〜4.4対3.5〜3.8)(表6)。a)示された2つの実験は、独立して行った。各群は、4匹のマウスからなる。初回刺激を、DNAまたはDNA/GM−CSFの単一脾臓内接種によって行った。ブースター免疫を、IFA中γ1NANP抗体を用いて35日目に与えた。プールされた血清を、合成ペプチド(NANP)nまたは示された抗原化抗体全体に対して試験した。b)値は、最後の正希釈の逆数として示された抗体力価をいう。対応するlog10力価を丸括弧において示した。 GM−CSFは、P.falciparumスポロゾイトの注射によって誘導される免疫応答を高めた。プラスミドDNAの接種によって初回刺激されたマウスは、代表的な2次応答をともなうP.falciparumスポロゾイトによるブースター免疫に対して応答する(実施例IIIを参照のこと)。寄生体によるブースターは、DNA単独で初回刺激されたマウスと比較して4倍高いDNA/GM−CSFで初回刺激したマウスにおけるIgG1抗NANP抗体力価を生じた(Log4.7対4.1)(図7、左のパネル)。生理食塩水で初回刺激されたかつスポロゾイトでブースターされたマウスにおいて、抗体を検出しなかった(ネガティブコントロール)。IgM抗体に対する効果は、最少であった(図7、右のパネル)。従って、初回刺激中に与えられたGM−CSFは、ブースター免疫において使用された抗原の組成物とは関係なくIgG1記憶応答を高める。 (実施例VI) (CD4T細胞の体細胞導入遺伝子による活性化は、中立のT細胞の一般化された免疫および免疫学的記憶を誘導する) 本実施例は、エピトープをコードする核酸分子の投与を用いるCD4 T細胞の活性化を記載する。 使用されたプロトコルは、以下に記載される(Gerloniら、J.Immunol.162:3782−3789(1999))。 プラスミドγ1NV2NA3を、実施例IVに記載のように操作した。プラスミドγ1NANPは、図1に記載する。組換え抗原化抗体γ1NV2NA3およびγ1NANPをトランスフェクション細胞において産生し、そして実施例IVにおいて記載のように精製した(Sollazzoら、前出、1990a)。 マウスを、実施例1に先に記載のように50μlの滅菌生理食塩水溶液中100μgのプラスミドを用いて脾臓内接種した。フロイント不完全アジュバントにおいて乳化されたアフィニティー精製されたγ1NV2NA3抗体の単一皮下注射(50μg/マウス)によって初回刺激した後、ブースター注射を、90日目、110日目、120日目および150日目で投与した。 収集の時点で、マウスを屠殺し、そしてリンパ節および脾臓を取り出した。単一細胞懸濁物を、Hepes緩衝液、グルタミン、7.5%胎仔ウシ血清および50μM 2−メルカプトエタノールを補充したRPMI 1640培地(Irvine Scientific;Santa Ana CA)において、3連で合成ペプチドNANPNVDPNANPまたはNANPNANPNANP(50μg/ml)の存在下または非存在下で培養した(106細胞/ml)。この細胞を、10% CO2下で37℃で3日間インキュベートした。(3H)−チミジンを1μCi/ウェルで添加し、そしてこの細胞を、37℃で16〜18時間インキュベートした。細胞をTomtec cell harvesterを用いてガラス繊維濾過マット上で収集し、そして放射能を、液体シンチレーションカウンター(Betaplate;Wallac;Tuku Finland)において測定した。結果を刺激指数(Stimulation Index)(S.I)として示した。(合成ペプチドの存在下で培養された細胞の1分あたりの数)/(ペプチドの非存在下で培養された細胞の1分あたりの数)の比として計算した。コンカナバリンA(ConA)刺激を、ポリクローナルアクチベーターおよび正コントロールとして使用した。 CD4+T細胞およびCD8+T細胞を、DNA接種によって7日前に免疫したマウスの脾細胞から抗体および補体媒介性枯渇によって単離した。簡潔には、細胞懸濁液(30×106細胞/ml)を、氷上で30分間CD8(3.155)またはCD4(RL172)に対するモノクローナル抗体で処置した。洗浄後、抗T細胞抗体を、氷上で30分間マウス抗ラット(MAR18.5)モノクローナル抗体を用いて交差結合し、そしてウサギ補体を、37℃で30分間で2回添加した。次いで、この細胞懸濁液を2回洗浄し、そしてRPMI(Irvine Scientific)において5×106細胞/mlの濃度で再懸濁した。別個の細胞画分の純度を、フィコエリスリン(PE)−結合体化抗CD4モノクローナル抗体および蛍光イソチオシアネート(FITC)結合体化抗CD8モノクローナル抗体(Pharmingen,San Diego CA)を用いてCellquestソフトウェア(Becton & Dickinson,Mountain View,CA)を用いるFACScanでの分析によって評価した。 培養上清を、最初の播種から40時間後に収集し、そして−20℃で保存した。3つの別個の3連培養物由来の上清を、各マウスからプールした。IL−2活性を、(11B11細胞株、ATCCから精製した)抗IL−4の存在下でIL−2依存性NK.3細胞およびIL−4依存性NK.3細胞を利用するバイオアッセイにおいて決定した。簡潔には、100μl(培地中1:2希釈)の40時間培養上清を、100μlのNK.3細胞(106/ml)に2連で添加し、そして36時間インキュベートした。(3H)−チミジンを、最後の12時間に1μCi/ウェルで添加した。細胞を、上記のように収集した。結果を、1分あたりの数として示した。 IL−4、IL−5およびIFN−γを、抗体11B11およびビオチン化抗IL−4(BVD6、Pharmigen)、TRFK5、ならびにビオチン化TRFK4およびR46A−2およびビオチン−XMG1.2(Pharmigen)をそれぞれ用いて先に記載のようにELISAによって同一の40時間培養上清において測定した。標準曲線を、精製したIL−2、IL−4、IL−5およびIFN−g(それぞれのX63.Ag細胞株由来の上清)を用いて作製した。試験は、2連で行った。 抗原提示細胞(APC)の供給源として、未初回刺激マウス由来の脾細胞を使用し、そしてLPS/デキストラン(25μg/ml)で24時間培養し、そして25μg/mlのマイトマイシンC(Sigma)を用いて37℃で30分間処理した。使用の前に、ネイティブマウス、初回刺激マウス、または初回刺激し、かつブーストしたマウス由来の脾細胞を、50μg/mlの合成ペプチドNANPNVDPNANP(−NVDP−)の存在下で96ウェル平底プレートにおいて2×106/ml APCと混合した。細胞の各希釈を、48回繰り返して、プレートした。上清を36時間後に収集し、そして各培養物の20μlをNK.3細胞株を、用いてIL−2活性について試験した。3H−チミジン取り込みの値が、抗原を含まない複製コントロール培養物の平均+2標準偏差よりも高かった場合、単一培養上清は、ポジティブとみなした。サイトカイン産生細胞の頻度を、Waldmanによって記載されたプログラムを用いて計算し、そして最大尤度分析を用いて計算した。 脾細胞を、Th細胞決定基を発現する抗原化抗体または対応する12マーのTh細胞決定基ペプチド(図8A)での再刺激後の培養物において増大した100μgのγ1NV2NA3DNAの単一脾臓内接種から7日後に収集した。細胞を、CDR2における異種ペプチドによる特異的活性化を実証する、B−[(NANP)3]細胞ペプチドではなく、T−(−NVDP−)細胞ペプチドを用いて培養した場合、増殖が起る。−NVDP−を発現する抗原化抗体を用いて培養した後の増殖はまた、抗体分子内のCDR2ペプチドはAPCによって処理され、かつ提示されることが示唆される。CFA中抗原化抗体で免疫されたマウス由来の細胞の増殖性応答を比較した場合、STIは、同様のまたはより大きい規模の応答を誘導した。T細胞の特異的活性化を、マークされたIL−2の産生によって達成した(図8B)。−NVDP−ペプチドでインビトロ再刺激した培養物において測定したIL−2のより低い量は、より高い範囲で増大していたこれらの培養物における細胞のように、より高い消費をおそらく反映する。 7日目と14日目で収集した脾細胞はまた、1型表現型および2型表現型に対する任意の増殖が起るか否かを評価するために、IFN−γ、IL−4およびIL−5の産生についてアッセイした(図9)。異なる量であったが、IFN−γおよびIL−4の両方を検出し、そしてIL−5は非存在であった。IFN−γ特異的活性はIL−4よりも平均で100倍低く、かつIL−4は代表的には、IFN−γよりも非常に低い量で分泌されるので、これらの結果は、両方のサイトカインは比例的に産生され、そしてSTIを介して活性化された細胞が残存しているままである(すなわち、中立(Th0))ことを示した。 活性化された細胞を、CD4+Tリンパ球であると決定した。CD4+T細胞を、増殖およびサイトカインを作製する細胞集団として正式に定義した。7日前に免疫したマウス由来の脾細胞を、CD8またはCD4および補体に対して特異的なモノクローナル抗体でインビトロでの処理によってCD4+細胞およびCD8+細胞を枯渇した。フローサイトメトリーによって、この2つの集団の純度は、それぞれ94%(CD4)および99%(CD8)であった(図10Cおよび10D)。次いで、この2つの細胞集団を、ネイティブマウス由来の新鮮なAPCおよび合成ペプチド−NVDP−の添加によってインビトロで培養した。増殖はCD4+T細胞集団で起ったが、CD8+T細胞集団では起らなかった(図10E)。同様に、IL−2産生を、CD4+T細胞集団でのみ検出した(図10F)。これらの結果は、STIが、CD4+Tリンパ球を選択的に活性化することを実証する。 T細胞免疫は、他の2次リンパ系器官に拡散することが見出された。初回刺激が、一般化されたT細胞活性化を誘導する、範囲を決定することは、本研究と密接に関係がある。実験の第一のセットにおいて、他の2次リンパ系器官に対する免疫の拡散は、鼡径細胞、腸間膜細胞および頸部リンパ節細胞のプールにおける細胞増殖およびIL−2産生を測定することによってモニターした。7日後、リンパ節プールのDNA取り込み細胞は、−NVDP−でのインビトロでの再刺激の際に特異的に増殖したが、B細胞エピトープ細胞での再刺激の際には増殖しなかった(図11A)。脾細胞と比較した場合、リンパ節における増殖は、より小さな規模であった。14日目に、リンパ節細胞における応答の規模は、脾細胞に対して顕著に達する比較可能な値に上昇した。21日目に、残存する増殖活性のみが、リンパ節および脾細胞の両方において存在する。増殖性応答の規模および特異性を、対応する培養上清におけるIL−2のレベルによって反映した(図11B)。これらの反応速度論的分析は、リンパ節におけるT細胞活性化が、免疫のプロセスを開始した器官において平行することを示した。正確な解剖学的分布に従って収集されたリンパ節の細胞(下部(膝窩の、尾の、坐骨の、および腰部の)、中部(腸間膜の、腎臓の、および上胃部の)、および上部(腋窩の、上腕の、深大脳および浅頸))は、類似のT細胞増殖およびIL−2産生を有した(図11Dおよび11E)。 STIの他のパラメーターに対する関係において、これらの応答の速度分析は、いくつかの興味深い点を明らかにした。リンパ節および脾臓における刺激指数の間の比が計算された場合、14日まで、リンパ節におけるT細胞応答性が流行性であったことが、明白になった。さらに、リンパ節における増殖性応答のピークは、血清におけるトランスジェニックIgのピーク値に相関するようであった(図11C)。比例パターンが、トランスジェニックIgの分泌とT細胞免疫伝播との間に存在することを、この結果は示す。 抗体応答に対するThおよびB細胞エピトープの連結された認識の効果が決定された。Th細胞決定因子およびB細胞エピトープの両方をコードする導入遺伝子を与えられたマウスは、B細胞エピトープ保有遺伝子で免疫されたマウスよりも高い抗体力価を一貫して産生した(図12)。第2に、NVDP決定因子によるTh細胞の特異的活性を、IgG1スイッチに対するIgMを促進するのに十分であると決定した。Th/Bダブルエピトープ導入遺伝子を与えられたマウスは、IgMおよびIgG1抗体を発達させた(図12)。これらの結果は、T細胞免疫が、B細胞エピトープに結合されたTh細胞決定因子によって誘発されたことを示す。このB細胞エピトープは、抗体力価を強めることによって、かつアイソタイプの転換を促進することによって、B細胞応答を最適化する。 インビボでの抗原に対する2度目の曝露に対する応答を決定した。抗原応答性T細胞の頻度は、不完全フロイントアジュバント(IFA)中の抗原化抗原γ1NV2NA3(50μg)でブースター免疫の後により高かった(表7)。比較目的で、LDA研究もまた、1度のDNA接種後、4日および7日で行われた(表7)。4日および7日目に、頻度は、それぞれ1/90,200(グループII)および1/50,500(グループIII)であった。IFA中のタンパク質抗原で初回刺激した4日間、頻度は、1/60,000(グループVII)であった。記憶応答の間の平均頻度は、2.5〜4倍高い1/21,900であった。表7はまた、DNA初回刺激直後の抗原応答性T細胞が、ネイティブ前駆体よりも75倍に高めたが、110日までに1/424,500(グループV)に下がったことを示す。まとめると、これらの結果は、STIによる初回刺激は、T細胞記憶を確立することを示す。抗原との再遭遇は、より速い、かつより高度に特異的な応答を誘導した。 (表7.Th決定因子に特異的なCD4 T細胞の頻度)a値は、2つの独立した実験の平均を表す。b値は、3つの独立した実験の平均を表す。ブースター免疫を90日〜110日に行った。c脾臓細胞を収集し、そしてブースター免疫後、4日間、培地に配置した。 本明細書中に開示された結果は、CD4 T細胞を活性化し、耐久性T細胞記憶を確立するために、STIが有効な方法であることを示す。抗原反応性T細胞の頻度は、長期間初回刺激された動物において3〜4倍、そしてブースター免疫後、再び数倍に増加した。さらに、応答は、第1の応答より速く、免疫性記憶の機能的な定義に一致した。すべての可能性において、初期のエフェクターT細胞は、静止記憶細胞を生じた。この細胞は、24〜48時間後、抗原によって再び分離されるまで、脾臓およびリンパ節を通じたプールとして再循環することが既知である。 (実施例VII) (体細胞導入遺伝子免疫は、CD8 T細胞を活性化し、そしてウイルスのチャレンジに対して保護する) この実施例は、インフルエンザウイルスA/PR8由来のエピトープをコードする核酸分子の投与を用いたCD8 T細胞の活性化を記載する。 使用されるプロトコルは、Billettaら、Eur.J.Immunol.25:776−783(1995)に部分的に記載される。 H鎖遺伝子を操作し、第3の相補性決定領域(CDR3)において、A/PR/8/34インフルエンザウイルス核タンパク質(NP)抗原の配列由来の13アミノ酸残基を発現した(図13)。このNPペプチドは、H−2bマウス(mide)におけるDb対立遺伝子と結合している。 マウスを100μgのプラスミドDNA/接種を用いて接種した。すべてのDNA接種を実施例1に示されるように脾臓内で行った。12週間後、不完全フロイントアジュバント内に乳化された50μgの合成ペプチドASNENNETMESSTL(アミノ酸残基366−374)(NPペプチド)でマウスのグループをさらにブーストした。コントロールグループは、不完全(concomplete)フロイントアジュバント中に乳化された50μgのNPペプチドで2度免疫されたマウス(ポジティブコントロール)、または処置を受けていない同齢のグループのマウス(ネガティブコントロール)からなる。 マウスは、10×LD50用量の感染性相同ウイルスを用いて鼻腔内でチャレンジされた。チャレンジ後、重量の減少および生存について、マウスをモニターした。 細胞毒性を、4時間51Cr放出アッセイを使用して脾臓細胞について試験した。簡単には、RMAS(H2b)標的細胞を、Na51Cro4(150mCi/1×d106細胞)を用いて、1時間37℃で、5%のCO2の雰囲気下で、NPペプチド(10μg/ml)を含むか、含まないで標識した。次いで洗浄し、そして10%FCSを補充した培養培地に再懸濁した。100μlの51Cr標識標的細胞(2.5×105細胞/ml)を、100μl中に、種々の(100:1)のエフェクター:標的(E:T)比で、エフェクター細胞と混合した。このプレートを4時間37℃で、5%CO2中でインキュベートし、次いで500gで4分間遠心分離した。100μlの上清を除去し、そしてγカウンターでカウントした。自発的および最大51Crの放出を、標的細胞を培地のみでか、または1%Triton100×の存在下で、それぞれインキュベートすることによって決定した。三通りのウェルから以下のように細胞毒性の百分率を算出した:[実験の放出−自発的放出/最大放出−自発的放出]×100。 インビトロでの初期の研究は、Ig H鎖導入遺伝子を保有するB細胞が、プロセスし、そして細胞毒性(CD8)T細胞に対するT細胞ペプチド中に存在し、そして高い効率で溶解されること実証した(Billettaら、Eur.J.Immunol.25:776−783(1995))。例えば、第3のCDR中でNPペプチドASNENNETMESSTLを発現するために操作されたH鎖遺伝子でトランスフェクトされたBリンパ腫細胞(Db)は、用量依存の様式で特異的CTLによって効率的に殺され、細胞内プロセシングおよび細胞の表面でのNPペプチドの提示を示す。 一連の実験において、この導入遺伝子を接種されたC57BL6マウスは、CTL応答を発達することが示された。接種されたマウス由来の脾臓細胞を、免疫後三週間で収集し、そして従来の細胞毒性アッセイにおいて、NPペプチドでパルスされたRMAS標的細胞を殺す能力について試験した。ペプチドを含まないRMAS細胞は、コントロールとして役立った。このアッセイにおいて、本発明者らは、60〜75%の間のマウスが、インフルエンザNPペプチドに特異的な細胞毒性T細胞応答を産生したことを見出した。 記憶CTLの保護および誘発はまた、実証された(図14を参照のこと)。示された実験において、マウス(10/グループ)を、STIを介してか、不完全フロイントアジュバント中の合成ペプチドを用いてのいずれかで(wither)ワクチン接種した。マウスの1グループは、未処置のままにし、そしてコントロールとして役立てた。ワクチン接種の3月後、マウスは、10×LK50の用量の感染性インフルエンザウイルスでの鼻腔内チャレンジ(すなわち、10回のマウスのr50%の致死用量)を受けた。示されるように、アジュバント中の合成ペプチドでワクチン接種されたすべての未処置のマウスは、11日までに死んだ。示されるように、体細胞導入遺伝子免疫でワクチン接種されたマウスの大多数(50および60%)は、生存した。 (実施例VIII) (体細胞導入遺伝子免疫化の間の2つのTh細胞エピトープ間のポジティブな相互制御) この実施例は、腫瘍抗原(それ自体、細胞性応答を誘導し得ない)の決定因子に対するCD4 T細胞のインビボでの活性化を記載する。これは、マラリア寄生生物の優性T細胞エピトープに結合した腫瘍エピトープをコードする核酸分子での免疫化によって得られる。 2つのH鎖遺伝子が操作され、CDR3において、腫瘍抗原MUC−1のタンデム反復由来の2つのアミノ酸配列(VTSAPDTRPAPおよびDTRP3)を発現した(Gendlerら、Proc Natl Acad Sci USA,84:6060−6064(1987))。MUC−1抗原の1つのエピトープをコードする各々の遺伝子はまた、操作され、CDR2内でマラリア寄生生物P.Falciparumの外膜由来のTh細胞決定因子NANPNVDPNANPをコードした(Nardinら、Science246:1603−1606(1989))。対応するプラスミドベクターは、γ1NV2VTSA3(図15)およびγ1NV2DTRP3と呼ばれる。 MUC−1−由来ペプチド配列のみをコードするプラスミドDNAは、インビボでの増殖応答を誘発し得ない。しかし、プラスミドγ1NV2VTSA3およびγ1NV2DTRP3は、それぞれのMUC−1エピトープに対する強力な応答を誘発した(図16)。1つのMUC−1エピトープをコードするDNAで免疫された8匹のマウスは、単独でT細胞応答を発達させなかった。逆に、応答は、マラリア寄生虫由来のMUC−1エピトープおよび非相同Th細胞決定因子に結合してコードする遺伝子で免疫されたすべてのマウスにおいて生じた。 これらの結果は、弱い免疫原性エピトープが、強力な非相同性Th細胞決定因子との結合によって免疫原性を与えられ得ることを示す。この発見は、MUC−1に基づいたワクチンの開発と関連するが、また他の腫瘍抗原に対するT細胞免疫の発展とも関連する。 これらの結果は、2つのTh細胞決定因子T細胞の連結された結合が、開発され、弱いT細胞決定因子(例えば、腫瘍抗原)に対して免疫することを示す。これらの結果は、体細胞導入遺伝子免疫の原理に沿った免疫化のために使用される遺伝子における連結されたTh/Th結合が、免疫原性、別の乏しいまたは非免疫原性Th細胞決定因子を与え得ることを示す。これらの結果は、この原理は、強力なT細胞免疫が所望されるすべての抗原に対してワクチン接種するために適用可能であることを示す。 (実施例IX) (エキソビボでの体細胞導入遺伝子免疫化は、T細胞免疫を誘発する。) この実施例は、エキソビボSTIを使用する抗原特異的なCD4 T細胞の誘導を記載する。第1のインビトロ工程において、正常脾臓リンパ球はプラスミドγ1NV2NA3でトランスフェクトされた。トランスフェクションの24時間後、リンパ球は、正常マウスの静脈内に注射された。 示された実験(表8)において、マウスは、200mlの滅菌生理食塩水内の異なる数のトランスフェクトされたリンパ球を注射された(尾の静脈内に)。トランスフェクトされた細胞の注射後、14日マウスを屠殺した。単一の脾臓細胞懸濁液を、3通りに培養した。合成ペプチドNANPNVDPNAPまたはNANPNANPNANP(50μg/ml)の存在または非存在下で、Hepes緩衝液、グルタミン、7.5%胎児ウシ血清および50μMの2−メルカプトエタノールを補充したRPMI1640培地(Irvine Scientific;Santa Ana、CA)において培養した(106細胞/ml)。細胞を37℃で、10%CO2中で、3日間インキュベートした。(3H)チミジンを、1μCi/ウエルで添加し、そして細胞を37℃で16〜18時間インキュベートした。細胞をTomtec細胞回収機を使用してガラスファイバーフィルターマット上に回収し、そして放射能を液体シンチレーションカウンター(Betaplate;Wallac;Tuku Finland)で測定した。結果は、(合成ペプチドの存在下で培養された細胞のカウント/分)/(ペプチドの存在下で培養された細胞のカウント/分)の比として算出したStimulation Index(S.I.)として表した。コンカナバリンA(ConA)刺激を、ポリクローナル活性化因子およびポジティブコントロールとして使用した。血清を使用し、トランスジェニック産物(TgIg)およびTgIgに対する抗体の存在を検出した。 表8に記載される結果は、特異的な増殖応答が、20,000〜70の注射されたポジティブ細胞/マウスの範囲に渡って、すべてのマウスにおいて検出されたことを示す。この増殖応答は、用量応答曲線に続き、そして応答は特異的であった。Th細胞決定因子を欠く導入遺伝子を保有するトランスジェニックリンパ球を注射されたコントロールマウスは、試験された任意の細胞濃度で応答しなかった。 (表8.エキソビボでのSTIは、CD4 T細胞応答を誘導する。用量応答分析) ネイティブC57B1/6マウスは、プラスミドγ1NV2NA3をトランスフェクトされた合成リンパ球を、静脈内に注射された。2匹のマウスのグループの各々は、導入遺伝子を保有する細胞の1度の注射(20,000〜70細胞/マウス)を受けた。細胞の免疫化後、2週間でマウスを屠殺し、そして脾臓細胞を調製し、そしてコントロールとしての−NVDP−ペプチドまたは(NANP)3ペプチドの存在下で従来のCD4 T細胞増殖アッセイで試験した。コントロールマウスを、コントロール導入遺伝子、(NANP)3ペプチドをコードするが、CD4 T細胞決定因子、−NVDPをコードしないプラスミドγ1NA3を保有する等数の脾臓細胞で同様に免疫した。結果は、−NVDP−ペプチドを用いてインビトロで再刺激された培養物のcpm − 培地単独での培養物のcpm、として表される。B細胞エピトープ(NANP)3で3再刺激されたコントロール培養物の値(cpm)は、示されない。なぜなら、培地単独での培養物の値(cpm)に等しいからである。 本明細書中に開示される結果は、エキソビボでのSTIは、CD4 T細胞を活性化するのに有効な方法であることを示す。抗原特異的免疫は、1つのCDR内で、Th細胞決定因子をコードするIg H鎖遺伝子でトランスフェクトされた正常リンパ球の静脈内注射によって容易に誘導された。エキソビボでのSTIを介した免疫化は、用量応答免疫化の特徴を有する増殖応答を誘導した。 (実施例X) (体細胞導入遺伝子は、ヒトB細胞についてインビトロで機能する。) この実施例は、免疫グロブリン遺伝子をコードする細菌プラスミドDNAを使用するヒトB細胞の自発的トランスフェクションを記載する。 Raji(MHCクラスII+)およびRJ2.2.5(MHCクラスII-改変体)は、2%グルタミンが補充された10%FCSを含むRPMI−1640中で培養された。プラスミドDNAγ1NANPおよびPCR方法論は、実施例IIに記載される。 Raji(MHCクラスII+)およびRJ2.2.5(MHCクラスII-改変体)を収集し、そして滅菌生理食塩水で徹底的に(throughly)洗浄し、カウントし、そして300μlのリン酸緩衝液生理食塩水中に種々の濃度で再分布した。5μgのプラスミドDNA(γ1NANP)を細胞懸濁液に添加し、そして37℃で、1時間、5%CO2雰囲気下でインキュベートした。インキュベーション後、細胞を生理食塩水で洗浄し、そして完全培養培地に置き、37℃で、5%CO2で24時間増殖させた。取り込みおよびトランスフェクションを、24時間後に収集した細胞において評価した。ゲノムDNAをQIAamp Blood Kit(Qiagen)を使用して抽出し、そして、VDJ特異的プライマーを使用する2回のネスト化されたPCRに供した(実施例IIを参照のこと)。PCR産物を、エチジウムブロマイド染色をした1%アガロースゲルで分析した。24時間後、RajiおよびRJ2.2.5細胞の両方において導入遺伝子をPCRを用いて検出し、このことは、導入遺伝子の取り込みおよび統合を示唆する。異なる実験において、105のトランスフェクトされた細胞の合計のRNAは、チオシアン酸グアニジンフェノールクロロホルムを使用する培養の7日後に1度の工程で抽出された。マウスのトランスフェクトーマ(transfectoma)細胞株を、ポジティブコントロールとして使用した。RT−PCRによって、H鎖導入遺伝子産物をコードするRNAを、トランスフェクトされたRajiにおいて検出したが、トランスフェクトされていないRaji細胞において検出しなかった。 この適用の全体に渡って、種々の刊行物が参照された。それらのすべてにおいて、これらの刊行物の開示は、本発明のに関係のある最新技術をより十分に記載するために本願における参考として本明細書中に援用される。 上記の実施例に関連して、本発明が記載されてきたが、本発明の精神から逸脱しないで種々の変更がなされ得ることを理解されるべきである。従って、本発明は、請求項のみによって限定される。図1は、プラスミドDNAγ1WTおよびそのγ1WT−TAC改変体およびγ1NANP改変体の模式図を示す。γ1WT H鎖構築物は、プラスミドベクターpNeoy1中に存在するヒトγ定常(C)領域遺伝子とマウスVH62遺伝子との間の融合産物(2.3kb)である(Sollazzoら、Eur.J.Immunol.19:453−457(1989))。VH領域遺伝子は、生産的に再配列され、そしてC領域遺伝子は、ゲノム配置中にある。改変体γ1WT−TACおよびγ1NANPは、CDR3中の太字で示すヌクレオチドの挿入を含む。各プラスミドDNAは、組織特異的発現に必要とされる、調節配列、プロモーター(Pr)、およびエンハンサー(En)を有する。プラスミドDNA γ1NANPにおいて、ヒトγ1 C領域遺伝子は、3つのAsn−Ala−Asn−Pro反復をコードするヌクレオチド配列の導入によって、第3の相補性決定領域(CDR3)において改変されている、生産的に再配列されたマウス可変(V)領域遺伝子に連結されている。これらのプラスミドにおいて、プロモーターエレメントおよびエンハンサーエレメントは、IgH鎖遺伝子中に構成的に存在するエレメントである。Neor=ネオマイシン耐性遺伝子;Ampr=アンピシリン耐性遺伝子;PR=プロモーター;EN=エンハンサー;CH=重鎖C領域;VH=重鎖可変領域;FR=フレームワーク領域;CDR=相補性決定領域。図2は、γ1WT−TAC DNAの生産的に再配列されたVDJ領域に対応するゲノムDNAクローンのヌクレオチド配列を示す。520bpフラグメントを、(1)プラスミドDNAγ1WT−TACを17日前に接種した脾臓から抽出したゲノムDNA、および(2)プラスミドDNA γ1WTを構成的に有するJ558L細胞から増幅した(Sollazzoら、前出、1989)。この増幅された産物を、反対方向からの2つの異なるプライマーを使用して、クローニングおよび配列決定した。一番上のヌクレオチド配列はγ1WT−TACでありれ、参照として役立つ。SP7−SP12は、脾臓ゲノムDNAから産生した6つのクローンを同定する。TR35−TR38は、トランスフェクト細胞に由来する4つのゲノムDNAクローンを同定する。CDRおよびフレームワーク領域(FR)を示す。この研究は、インビボでの注入後に、導入遺伝子が体細胞変異を受けないことを示す。図3は、脾臓Bリンパ球およびTリンパ球の単離および精製したリンパ球集団中での導入遺伝子H鎖の検出を示す。DNA接種したマウスの脾臓からのBリンパ球およびTリンパ球を分類し、そして示した時間に、蛍光活性化セルソーターで精製した。図4は、P.falciparum sporozoitesでのチャレンジ後の、プラスミドDNA γ1NANPを用いて誘発された既往抗体性応答を示す。マウスを、プラスミドγ1NANPを用いて初回免疫するか、または抗原化抗体γ1NANPもしくはCFA中の抗原化抗体γ1NANPで初回免疫した。コントロールグループには、プラスミドγ1WT DNAまたは生理食塩水を接種した。45日目のマウスには、示されるように、P.falciparumスポロゾイトまたはIFA中の抗原化抗体γ1NANP(50μl)のいずれかを皮下で用いて、ブースター免疫を与えた。P.falciparumスポロゾイトを、不完全DMEM中に腹腔内接種した(109)。血液サンプルを、45日目に収集し(ブースター注入の前に)、そして引き続いて、ブースター15日後および35日後に収集した。合成ペプチド(NANP)n(パネルAおよびC)と反応性の抗体および組換えタンパク質R32LR(パネルBおよびD)と反応性の抗体が、ELISAによって検出された。値は、1:1600の希釈で試験した、プールした血清(4マウス/グループ)の吸光度(A492)を表す。図5は、2つの異種エピトープを有する免疫グロブリンH鎖遺伝子の操作および発現を示す。パネルAは、変異誘発ベクターの模式図、(NANP)3の導入、およびNANPNVDPNANPコード配列、ならびに、挿入後の、CDR2およびCDR3の、部分的なヌクレオチド配列を示す。合成オリゴヌクレオチドおよびpVH−TAC/CCAの作製のための変異誘発工程は、実験プロトコルに詳述されている。(NANP)3およびNANPNVDPNANPをコードする相補的合成オリゴヌクレオチドの2対を、pVH−TAC/CCAの、CDR3のAsp718部位およびCDR2中のNcoI部位でクローニングした。挿入物を、ジデオキシ鎖ターミネーション配列決定によって確認した。パネルBは、それぞれ、CDR2およびCDR3において2つの異種エピトープについてのコード配列を有するプラスミドDNA γ1NV2NA3の模式図を示す。ヒトγ1定常(C)領域遺伝子は、ゲノム配置にある。CH1、CH2、およびCH3は、γ1遺伝子のC領域中の対応するドメインである。組織特異的発現のためのプロモーター(Pr)およびエンハンサー(En)エレメントならびにネオマイシン耐性遺伝子(Neor)およびアンピシリン耐性遺伝子(Ampr)を示す。パネルCは、軽鎖と対をなす抗原化H鎖遺伝子産物の模式図を示す。CDR2およびCDR3中の操作されたエピトープを示す(スケールは同一ではない)。図6は、CDR3エピトープおよびCDR2エピトープのインビボ免疫原性を示す。マウスを、プラスミドDNA γ1NANP(黒四角)またはγ1NV2NA3(白四角)で免疫した。これらの血清を、合成ペプチド(NANP)n(パネルAおよびB)またはNANPNVDPNANP(パネルCおよびD)でのELISAによって試験した。値は、1:1600希釈で試験された血清の吸光度(492nm)であり、そして平均(±標準誤差)として表現される。各グループは4マウスからなる。(*)は、パネルB対パネルAで示される値の間の統計学的な有意性を示す。有意性は、7日目でp<0.01、14日目でp<0.05であった。時間は、DNA接種後の日数である。図7は、GM−CSFが、P.falciparumスポロゾイトを用いるブースター免疫後に、既往抗体性反応の抗NANP抗体応答を強調することを示す。縦軸は抗体力価(Log10)であり、(NANP)nペプチドで測定される。実験グループは、下側に同定される。矢印は、ブースター免疫が与えられた場合の時間(45日目)を示す。値は、同じ時点で収集された血清のプールの結合である。各グループは、4マウスから構成された。図8は、STIによるTリンパ球の抗原特異性活性化を示す。パネルAは、B細胞エピトープをコードするプラスミドDNA g1NAP(4マウス)、B細胞およびT細胞エピトープをコードするγ1NV2NA3(4マウス)、またはコントロールプラスミドpSV2neo(2マウス)を接種したC57B1/6マウスからの脾臓細胞の増殖性応答を示し、そして7日目に収集した。細胞を、横座標に沿って示される抗原の存在下で培養した。結果は、平均±S.D.として表現される刺激指数である。結果は、2つの独立した実験に対応する。AgAb=抗原化抗体。試験は3連で行った。パネルBは、パネルAにおいて示される同じC57B1/6マウスからの脾臓細胞培養におけるIL−2産生を示す。結果を、インジケーターであるNK.3細胞の増殖性応答の1分間あたりの計数(cpm)で表現し、そして平均±S.D.として表現される。図9は、初回応答の間のIFN−γおよびIL−4のレベルを示す。免疫7日後および14日後に収集した脾臓細胞を、Th細胞決定基に対応する合成ペプチド(50Yg/ml)と40時間インキュベートした。3連の培養からの上清を収集し、そしてIFN−γまたはIL−4に特異的な捕捉ELISAにおいて試験した。図10は、活性化細胞がCD4+細胞であることを示す。DNA接種の7日後、脾臓細胞集団を調製し、そして抗体および補体によって、CD8+細胞枯渇(パネルC)またはCD4+細胞枯渇(パネルD)させた。未分離のCD8+細胞(パネルA)および未分離のCD4+細胞(パネルB)を参照として示す。未分画(総計)、分離したCD4およびCD8、ならびに再構築(CD4+CD8)T細胞集団の増殖性応答(パネルE)ならびにIL−2産生(パネルF)を示す。刺激指数およびIL−2産生を決定した。図11は、脾臓内DNA接種によって誘導されたT細胞免疫がリンパ節まで広がることを示す。γ1NV2NA3DNA接種の7日後、14日後、または21日後に収集された鼡径部、腸間膜、および頸部リンパ節、ならびに脾臓細胞のプールにおける細胞増殖(パネルA)およびIL−2産生(パネルB)。リンパ節は、4マウス/実験から単離した。血清中の血清トランスジェニックIg(ng/ml)を、各時点での6匹の異なるマウスの平均±SDとして表現する(パネルC)。以下から収集したリンパ節の細胞増殖(パネルD)およびIL−2産生(パネルE):(1)腋窩、上腕、深頸、および浅頸(上部);(2)腸間膜、腎臓、および上腹部(中間部);ならびに(3)膝窩、仙骨、坐骨、および腰椎(下部)、DNA接種14日後のリンパ節。リンパ節を、6匹のマウスから単離した。図12は、抗体応答に対する、Th細胞エピトープおよびB細胞エピトープの関連した認識の効果を示す。TエピトープおよびBエピトープ(三角)、B細胞エピトープ(四角)、またはコントロールプラスミド(丸)をコードするプラスミドDNAを接種されたマウスにおけるB細胞エピトープ反応性抗体の力価(Log)(パネルA)。B細胞エピトープのみをコードするプラスミドDNA(パネルB)、またはB細胞エピトープおよびT細胞エピトープをコードするプラスミドDNA(パネルC)を接種したマウスの血清中でのELISAにおいて決定される、IgG1抗体、IgM抗体、およびIgG2a抗体の力価(log)。すべての記号は単一のマウスを示す。すべてのマウスを14日目に試験した。試験を、二連で行った。図13は、プラスミドDNA γ1NPの模式図を示す。このH鎖コードプラスミドは、第3の相補性決定領域(CDR3)におけるインフルエンザウイルスヌクレオタンパク質(NP)抗原(366−379)の配列から、13アミノ酸残基を発現するように操作された、ヒトγ1C領域のマウスVHとの融合物の産物である。このNPペプチドは、H−2bマウスにおいてDb対立遺伝子に付随して提示される。CDR3領域のコード鎖を太字で示し、NPコード配列に下線を付す。インフルエンザペプチド366ASNENMETMESSTL379のアミノ酸配列を太字で示す。B、BamHI;RI、EcoRI;Neo、ネオマイシン(G418)耐性;Amp、アンピシリン耐性。H鎖遺伝子を、単一のKpnI/Asp178部位、およびインフルエンザウイルスNP抗原(ASNENMETMESSTL)の残基366−379をコードする、相補的オリゴヌクレオチド(5’GTA CCC GCT TCC AAT GAA AAT ATG GAG ACT ATG GAA TCA AGT ACA,CTT 3’)、5’GTA CAA GTG TAC TTG、ATT、CCA、TAG、TCT、CCA、TAT、TTT、CAT、TGG,AAG、CGG 3’は、変異誘発したVH領域の94Vと95Pとの間に導入した。2.3kb EcoRIフラグメントによってコードされる操作されたVHNPを、12.8kbベクターpNγ1に含まれるヒトγ1定常(C)領域遺伝子から上流にクローニングした。図14は、脾臓内接種を介してプラスミドDNA γ1NP(DNA)でワクチン投与し、そして10LD50インフルエンザウイルスでチャレンジしたマウスにおける生存曲線を示す。他のグループは、プラスミドDNAγ1NPで初回免疫し、その後、合成ペプチド(免疫学的アジュバント中のインフルエンザウイルスNP抗原ASNENMETMESSTL)でブーストするか(DNA+ペプチド)、または免疫学的アジュバント中のNP合成ペプチドASNENMETMESSTL、その後、同じ合成ペプチドでブーストした(ペプチド+ペプチド)。ウイルスを用いるチャレンジを、初回免疫3ヶ月後に与えた。図15は、免疫グロブリンH鎖遺伝子の、2つの異種Th細胞エピトープでの操作を例証する。H鎖遺伝子は、プラスミドベクターγ1NV2VTSA3によってコ−ドされる。VH領域は、マウスV領域遺伝子のVDJ再配列を含む2.3kb EcoRIゲノムフラグメントである(図1を詳細に参照のこと)。ヒトγ1定常(C)領域遺伝子は、ゲノム配置中にある。CH1、CH2、およびCH3は、γ1遺伝子のC領域中の対応するドメインをいう。組織特異的発現のためのプロモーター(Pr)エレメントおよびエンハンサー(En)エレメントならびにネオマイシン耐性遺伝子(Neor)およびアンピシリン耐性遺伝子(Ampr)を示す。VH領域は、右のパネルに示されるような2つの異種決定基をコードするように変異誘発によって改変される。矢印は、宿主細胞によって提供されるトランスジェニックH鎖および軽鎖(L鎖)から構成される翻訳された他の構造を示す。CDR2およびCDR3におけるアミノ酸配列が示され、そして、マラリア寄生虫P.falciparumの外被由来のTh細胞決定基NANPNVDPNANP(CDR2において)および腫瘍抗原MUC−1のタンデムリピート由来のVTSAPDTRPAPエピトープ(CDR3において)に対応する。CDR=相補性決定領域。H=重(鎖);C=定常領域。スケールは同一ではない。図16は、潜在性の/サブドミナントなエピトープに対する増殖性応答への、ドミナントなThエピトープおよび潜在性の/サブドミナントなThエピトープの連結性認識の効果を示す。Th/Th連結性認識が、MUC−1抗原から免疫原性T細胞決定基を与えるために必要である。マウスに、示されるように、プラスミドDNAを接種した。脾臓細胞を、15日目に収集し、そして、50μg/mlの合成ペプチド(DTRP)3およびVTSAPDTRPAP(VTSAと示す)の存在下で、インビトロで4日間再刺激した。両方の配列は、腫瘍抗原MUC−1のPDTRPAPGSTAPタンデムリピートに含まれる。上付き数字は、異種抗原配列が挿入されたCDRを示す。下付き数字は、特定のCDRの状況において、括弧内の配列が反復される回数の数を示す。示された結果は、3回の独立した実験の累積である。各グループは、8〜10マウスから構成される。結果を、刺激指数として表現する。棒は、刺激指数±SEMの平均を示す。明細書に記載の発明。 【課題】本発明は、リンパ器官中でまたはエキソビボでのいずれかで、リンパ球に、1以上の異種エピトープをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子を投与することによって、免疫応答を刺激するための方法を提供する。【解決手段】その異種エピトープは、免疫グロブリン分子の相補性決定領域に挿入され得る。本発明はまた、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む、核酸分子を提供する。本発明はさらに、異種ポリペプチドをコードする核酸配列に作動可能に連結された造血細胞特異的発現エレメントを含む核酸分子を投与することによって、状態を処置するための方法を提供し、ここで、この核酸分子は、造血細胞に標的化される。【選択図】なし


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