JP2004511444A - 免疫原 - Google Patents
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Abstract
本発明は、一般に、免疫原に関し、特に、広範囲のHIV初代単離株を中和する抗体を誘導するための免疫原に関する。また、本発明は、このような免疫原を使用して抗HIV抗体を誘導する方法に関する。
Description
【0001】
本出願は、2000年9月22日に出願の仮出願番号第60/234,327号、2001年4月23日に出願の仮出願番号60/285,173、2001年9月21日に出願の仮出願番号 、2002年9月21日に出願の仮出願番号 による優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は、参照により本明細書に援用される。
【0002】
【技術分野】
本発明は、一般に、免疫原に関し、特に、広範囲のHIV初代単離株を中和する抗体を誘導するための免疫原に関する。また、本発明は、このような免疫原を使用して抗HIV抗体を誘導する方法に関する。
【0003】
【背景】
HIVの流行は、世界的に蔓延し続けているため、有効なHIVワクチンの必要が緊急となったままである。HIVワクチンの開発において鍵となる障害は、HIVの異常な多様性、並びにHIV変異の迅速さおよび程度である(Wain−Hobson in The Evolutionary biology of Retroviruses, SSB Morse Ed. Raven Press, NY, pgs 185−209 (1994))。
【0004】
Myers、Korberと同僚等は、世界中のHIV配列を分析してHIV単離株をグループまたはクレードに分け、個々のHIV単離株の進化の類縁関係をそれぞれ評価するための基礎を提供した(Myers et al (Eds), Human Retroviruses and AIDS (1995), Published by Theoretical Biology and Biophysics Group, T−10, Mail Stop K710, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545)。
【0005】
また、CTLおよびTヘルパーエピトープを含むHIVタンパク質領域におけるバリエーションの程度は、Korber等によって最近分析されており、HIV単離株間の多くのCTLおよびTヘルパーエピトープにおいて、配列バリエーションが実証された(Korber et al (Eds), HIV Molecular Immunology Database (1995), Published by Theoretical Biology and Biophysics Group, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545)。
【0006】
HIVのクレード間における頻繁な組換えを示すことにより、HIVバリエーションの複雑度についての新規なレベルが、ハーン等によって最近報告された(Robinson et al, J. Mol. Evol. 40: 245−259 (1995))。これらの著者は、10%程度のHIV単離株が組換えモザイクであることを示唆し、1つのHIVクレードのみに基づいたワクチンは、モザイクHIV単離株から免疫した患者を保護しないであろうことを示唆する(Robinson et al, J. Mol. Evol. 40: 245−259 (1995))。
【0007】
本発明は、HIVワクチンのための適切な免疫原に関する。該免疫原は、ヒトにおいて広く交差反応性の中和抗体を誘導し、広範囲のHIV初代単離株を中和するであろう。
【0008】
【発明の要旨】
本発明は、広範囲なHIV初代単離株を中和する抗体を誘導するための免疫原に関する。また、本発明は、このような免疫原を使用して抗HIV抗体を誘導する方法に関する。
【0009】
本発明の目的および利点は、以下の記載から明らかであろう。
【0010】
【発明の詳細な記載】
本発明は、有効なAIDSワクチンに必要とされる広範な反応性の中和抗体を誘導する免疫原に関する。一つの態様において、該免疫原は、切断または切断されていないgp140またはgp160 HIVエンベロープタンパク質を含む。このタンパク質は、「活性化」されて、通常はHIVビリオンの表面に一時的にのみ、またはほとんど暴露されることがない保存された中和エピトープの中間体コンホメーションを暴露する。該免疫原は、「凍結された」HIVエンベロープのトリガーされた形態であり、これがBリンパ球に提示するための有用な特異的エピトープを作り出す。このエピトープ提示の結果、広くHIVを中和する抗体が作成される。
【0011】
融合中間体免疫原という概念は、gp41 HR−2領域ペプチドDP178がgp41の巻かれてないコンホメーションを捕らえることができ(Furata et al, Nature Struct. Biol. 5: 276 (1998))、およびホルマリン固定したHIV感染細胞が広く中和抗体を生じることができる(LaCasse et al, Science 283: 357 (1997))という観察と一致している。最近、コイルドコイル領域に対するモノクロナール抗体は、コイルドコイルgp41構造のHR1およびHR2領域におけるgp41のコンホメーションの決定因子に結合するが、HIVを中和しなかった(Jiang et al, J. Virol. 10213 (1998))。しかし、この後者の研究は、適正な抗体が生じたならば、コイルドコイル領域は、抗体が結合するために有用であるということを証明した。
【0012】
HIVエンベロープの保存された中和部位は、2つの領域上にあることができ;これらはgp41にあることもでき、これらはgp120にあることもできる。
【0013】
i)コイルドコイル領域のアミノ酸配列は保存されていること、およびii)膜融合因子エンベロープ複合体の機能は保存されており、ウイルス病原性に必須であることから、gp140またはgp160の「トリガリング」(「活性化」)の間に暴露されたgp41の領域およびコンホメーションは、保存されていることが予測できる。この保存は、広範に中和する抗HIV抗体の産生の鍵となる。
【0014】
本発明の一つの側面における免疫原は、切断または切断されていない可溶性もしくはアンカー型のいずれか、たとえばgp140もしくはgp160を発現している細胞から作製された細胞小胞か、または脂質二重層貫通(translipid bilayer)HIV gp140もしくはgp160エンベロープを含むリポソーム中のgp140またはgp160のHIVエンベロープを含む。あるいは、aldrithio 1−2で不活化されたHIV−1ビリオンのトリガーされたgp160を免疫原として使用することもできる。また、gp160は、gp160またはgp140(gp140は、膜貫通領域を有し、且つおそらくその他のgp41領域が削除されたgp160である)のいずれかとして、組換えタンパク質としても存在することができる。組換えCCR5もしくはCXCR4共受容体タンパク質(またはこれらの細胞外ドメインペプチドまたはタンパク質断片)あるいはgp120のCXCR4結合部位もしくはCCR5結合部位に結合する抗体またはその他のリガンド、および/または可溶性CD4、あるいはCD4の結合作用を模倣した抗体もしくはその他のリガンドは、gp160またはgp140に結合することができる(図1)。あるいは、CD4、CCR5(もしくはCXCR4)を含むベシクルまたはリポソーム(図2)、または可溶性CD4およびCCR5もしくはCXCR4 gp120結合部位を反映するペプチド(図3)である。
【0015】
あるいは、最適のCCR5ペプチドリガンドは、特定のチロシンが硫酸化されたCCR5のN末端に由来するペプチドであることもできる(Bormier et al, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 97: 5762 (2001))。図13のデータでは、トリガーされた免疫原は、膜に結合するために必要はないかもしれないが、溶液中に存在してトリガーされてもよいことを明らかに示している。あるいは、可溶性CD4(sCD4)は、CD4ペプチド擬似エピトープ(mimetopes)によってトリガーされたエンベロープ(gp140またはgp160)により、置換されることもできる(Vitra et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 1301 (1999)。また、gp160またはgp140を「トリガー」して、gp160の構造に付随して変化を受けさせて、細胞融合を誘導するという、その他のHIV共受容体分子を使用することもできる(図8も参照)。実施例2に示したデータは、可溶性CD4(sCD4)と可溶性HIV gp140初代単離株HIV 89.6のエンベロープのライゲーションが、gp41のコンホメーション変化を誘導したことを示す(図13を参照)。
【0016】
一つの態様において、本発明は、暴露されたCCR5結合領域をもつ受容体(CD4)ライゲーションしたエンベロープの特徴を有する免疫原に関するが、CD4結合部位が遮断されたCD4−ライゲーションタンパク質と異なり、この免疫原は、暴露されたCD4結合部位を有する(オープン)。さらに、この免疫原は、宿主のCD4が欠けていてもよく、これは、宿主に投与すると潜在的に有害な抗CD4抗体の産生を回避する(図18−25を参照する)。
【0017】
免疫原は、A32モノクローナル抗体(mab)によって認識されるgp120上の部位に結合するリガンドとライゲーションしたgp120エンベロープを含むことができる(Wyatt et al, J. Virol. 69: 5723 (1995), Boots et al, AIDS Res. Hum. Retro. 13: 1549 (1997), Moore et al, J. Virol. 68: 8350 (1994), Sullivan et al, J. Virol. 72: 4694 (1998), Fouts et al, J. Virol. 71: 2779 (1997), Ye et al, J. Virol. 74: 11955 (2000))。1つのA32 mabが、CD4を模倣することが示され、gp120に結合したときにCCR5結合部位をアップレギュレートする(暴露する)(Wyatt et al, J. Virol. 69: 5723 (1995))。また、このようなリガンドとgp120のライゲーションは、CD4結合部位をアップレギュレートして、CD4がgp120に結合することを遮断しない。有利には、このようなリガンドは、切断gp120、切断されていないgp140および切断gp41に結合したgp41のHR−2結合部位をもアップレギュレートし、これにより、これらのタンパク質のHR−2結合部位をさらに暴露し、これらのそれぞれが、抗HIV中和抗体の潜在的な標的である。
【0018】
この態様の特定の側面において、免疫原は、無処置のA32 mab、A32 mabのFab2断片、またはA32 mabのFab断片とライゲーションした可溶性HIV gp120エンベロープを含み、その結果、CD4結合部位、CCR5結合部位およびgp120のHR−2結合部位が暴露され/アップレギュレートされる。免疫原は、結合したA32 mab(またはその断片)とともにgp120を含むことができ、または結合し、且つ3%ホルムアルデヒドなどの架橋剤またはDTSSP(Pierce Chemical Company)などのヘテロ二機能性の架橋剤で架橋されたA32 mab(またはその断片)とともにgp120を含むことができる。免疫原は、また、切断されていないgp140または切断されていないgp140と、切断gp41と、および切断gp120との混合液を含むことができる。gp140および/またはgp120に対して、またはgp41に非共有結合性に結合したgp120に対して結合したA32 mab(またはその断片)は、gp41、gp120および切断されていないgp140のHR−2結合部位のアップレギュレーション(暴露)を生じることとなる。また、gp120またはgp140に対するA32 mab(またはその断片)の結合は、CD4結合部位およびCCR5結合部位のアップレギュレーションを生じることとなる。gp120を含む複合体について、切断されていないgp140とA32 mab(またはその断片)を含む複合体は、架橋されていないか、あるいは3%ホルムアルデヒドまたはDTSSPなどの架橋剤で架橋された免疫原として使用することができる。一つの態様において、本発明は、A32 mabのFab断片に結合し、且つ架橋され、任意には、HR−2結合タンパク質に結合し、且つ架橋された可溶性の切断されていないgp140を含む免疫原に関する。
【0019】
gp120のA32 mab結合部位に結合するリガンドでトリガーされたgp120またはgp140 HIVエンベロープタンパク質は、少なくとも第二のエンベロープを含む第二の免疫原と組み合わせて投与され、mab 17bによって認識されるCCR5結合部位など、A32 mab結合部位と異なった部位に結合するリガンドによってトリガーされることもできる。17b mab(Kwong et al, Nature 393: 648 (1998) AIDS Reference Repository, NIAID, NIHから入手可能)は、gp120に対するsCD4の結合を増加する。この第二の免疫原(これは、単独でも、または上記記載以外のトリガーされた免疫原と組み合わせても使用することができる)は、たとえば全体17b mab、17b mabのFab2断片、または17b mabのFab断片とライゲーションした可溶性HIV gp120エンベロープを含むことができる。その他の抗体(またはその断片)を含むその他のCCR5リガンド(これは、結果として暴露されたCD4結合部位を生じる)は、17b mabの代わりに使用することができる。このさらなる免疫原は、結合した17b mabもしくはその断片(もしくは上記のようにその他のCCR5リガンド)とともにgp120を含むことができ、または結合し、且つ3%ホルムアルデヒドなどの架橋剤またはDTSSP(Pierce Chemical Company)などのヘテロ二機能性の架橋剤で架橋された17b mabもしくはその断片とともにgp120を含むことができる。あるいは、このさらなる免疫原は、切断されていないgp140を単独で、または切断gp41および切断gp120の混合液を含むことができる。このような混合液中でgp140および/またはgp120に結合したMab17bまたはその断片(または上記のようにその他のCCR5リガンド)は、CD4結合領域の暴露を生じることとなる。17b mabまたはその断片(または上記のようにその他のCCR5リガンド)−gp140複合体は、架橋されていないか、または3%ホルムアルデヒドまたはDTSSPなどの試薬で架橋されて存在することもできる。
【0020】
T649Q26LおよびDP178(下記参照)などの可溶性HR−2ペプチド類は、gp120およびgp41並びに切断されていないgp140分子のエピトープを安定させるために、上記複合体に添加することもでき、架橋されたか、または架橋されていないかのいずれかで複合体とともに投与することもできる。
【0021】
上記した17b mabに加えて、gp120のCD4結合部位に結合したmab IgG1b12(Roben et al, J. Virol. 68: 482 (1994), Mo et al, J. Virol. 71: 6869 (1997))、gp120のコンホメーション決定因子に結合したmab 2G12(Trkola et al, J. Virol. 70: 1100 (1996))、gp41の膜近位領域に結合した mab 2F5(Muster et al, J. Virol. 68: 4031 (1994))を含む多くのHIV初代単離株を中和する一連のモノクロナール抗体が作製された。トリガーされたエンベロープ免疫原の混合物は、広範囲のHIV初代単離株を中和する抗体の誘導を最適化するために使用することができる。このような免疫原は、霊長類に、たとえば全身にまたは粘膜部位のいずれかで投与されるときに、初代HIV単離株に対して広く反応性の中和抗体を誘導する。
【0022】
上記のように、本発明にしたがって膜融合因子エピトープを「凍結」するために、種々のアプローチを使用することができる。たとえば、「凍結」は、コイルドコイル領域部分を提示するDP−178またはT−649Q26Lペプチドの添加により生じさせることができ、CD4でトリガーされたエンベロープに添加したときは、融合が阻止されることとなる(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998)(図9および13を参照)。gp140、gp41またはgp160に結合したHR−2ペプチドは、免疫原として使用されるか、またはDTSSPまたはDSP(Pierce Co.)、ホルムアルデヒドまたは同様の効果を有するその他の架橋剤などの試薬により架橋されることもできる(下記参照)。
【0023】
「凍結」は、0.1%から3%のホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドの両タンパク質架橋剤を複合体に添加して、CD4、CCR5もしくはCXCR4、HR−2ペプチドgp160複合体を安定させることにより、または「トリガーされた」gp41分子を安定させることにより、または両方ともにより行うこともできる(LaCasse et al, Science 283: 357−362 (1999))。
【0024】
さらに、gp41またはgp120融合中間体の「凍結」は、DSP(ジチオビス[スクシミジルプロピオネート])(Pierce Co. Rockford, ILL., No. 22585ZZ)または水溶性DTSSP(Pierce Co.)などのヘテロ二機能性の試薬の添加によって行うことができる。これらの試薬は、2つのNHSエステルを使用し、アミノ基と反応性でCD4、CCR5もしくはCXCR4、HR−2ペプチドgp160複合体を架橋および安定化するか、またはトリガーされたgp41分子を安定化するか、または両方を行う。
【0025】
HIVクレード間および地理学的に場所が異なる患者からのHIV単離株間で、HIV単離株に固有の相違が存在する。HIVワクチン開発のためのトリガーされた複合体は、様々なHIVクレードからの、および様々な場所からのHIVエンベロープで作製することができる。上記した複合体の性質を有する組換えタンパク質を産生するために、CCR5結合部位、CD4結合部位もしくは両方ともをアップレギュレートする抗体またはその断片、あるいはCD4誘導可能な抗体もしくはその断片を含むトリガーされた複合体を、たとえばgp120と抗体のFab領域の重鎖および軽鎖との両方のプラスミドにジシストロンな方法で共発現することによって産生することができる。
【0026】
本発明の免疫原は、当業者に周知の技術を使用して、薬学的に許容可能なキャリアおよび/またはアジュバント(ミョウバンなど)とともに処方することもできる。本免疫原の適切な投与経路は、全身(たとえば筋肉内または皮下)を含む。免疫応答が粘膜免疫系を要求するときは、他の経路を使用することもできる(たとえば、鼻腔内)。
【0027】
本発明のいくつかの側面は、以下の限定されない実施例においてより詳細に記載される。
【0028】
実施例1
本発明の免疫原産生アプローチの実施可能性を、BiaCore 3000技術を使用して示した。図4では、CD4はgp120に結合できるが、CD8はできないことを示す。図5,6は、初代単離株とlab−適合型HIV株のエンベロープに対するgp120の相互作用における相違を示す。図7は、HIV−IIIB gp160でトランスフェクションされたキメラ・ハムスター卵巣細胞由来のベシクルであり、BiaCore L1 Chipに存在するこれらのベシクルは、可溶性CD4の安定した結合を示すが、CD8では示さないことを示す。
【0029】
実施例2
実験の詳細
タンパク質
可溶性の単量体gp120 JRFL、gp120 DH12およびsCD4は、Progenicsによって産生され、また、AIDS、NIAID、NIHのDivisionによって提供された。HIVIIIB gp160は、Protein Sciencesから得た。HIV 89.6(クレードB)およびHIV CM235(クレードE)初代単離株からのエンベロープタンパク質は、組換えワクシニアウィルス使用してPat Earl, NIHによって産生され、記載された通りに精製した(Earl et al, J. Virol. 68: 3015−3026 (1994), Earl et al, J. Virol. 75: 645−653 (2001))。
【0030】
簡単には、160cm2フラスコ中のBS−C−1細胞を、vBDl(HIV 89.6のgp140)またはvBD2(gp120)ワクシニアウィルスで感染させた。2h後、細胞をPBSにて洗浄して24−26時間、血清フリーのOPTI−MEM培地(Gibco)に配置した。次いで、培地を遠心および濾過(0.2ism)によって回収し、次いで、TX−100を0.5%(最終濃度(v/v))まで添加した。いくつかの実験については、培地を15−30倍に濃縮して多量体gp140糖タンパク質(切断された形態または切断されていない形態の混合物)の供与源として供給された。2工程の手順を使用して、これらの糖タンパク質のさらなる精製を行った。第1の工程において、混入タンパク質を除去して、培地由来の糖タンパク質をレンチルレクチン・カラムに結合させ、メチルα−D−マンノピラノシドで溶出した。この標品は、〜50:50で切断gp140と切断されていないgp140とを含み、過精製された培養液上清濃縮物を「切断gp140」と名付けた。最後に、オリゴマーgp140およびダイマーgp140を分離してサイズ排除クロマトグラフィによって精製した。このgp140標品を「切断されていないgp140」と名付けた。分画した糖タンパク質をプールしてマイクロ−コンセントレータを使用して濃縮した。
【0031】
モノクロナール抗体
gp120 V3ループ(19b)CCR5結合部位(17b)に対するヒト・モノクロナール抗体およびgp41の免疫優性領域に対するmab 7B2は、James Robinson(Tulane University, New Orleans, LA)から譲り受けた。Mabs 2F5、IgGlbl2および2G12は、AIDS References Repository、NIAID、NIHから得られた。
【0032】
CCR5およびHR−2ペプチド。
【0033】
合成ペプチドを合成して(SynPep Corporation, Dublin, CA)、逆相HPLCにより精製浄した。この研究で使用したペプチドは、95%を超えてHPLCにより決定した純度を有しており、マススペクトル分析によって正しいことを確かめた。CCR5−D1(MDYQVSSPIYDINYYTSEPCQKINVKQIAAR)ペプチドは、ヒトCCR5のN末端に由来した(Bieniasz et al, EMBO Journal 16: 2599−2609 (1997))。Gp41ペプチドDP178 YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994))、T649 WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLEL(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、およびT649−Q26L(WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQLEKNEQELLEL)(Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))は、HIV 89.6由来のHIV−1エンベロープgp41に由来した(Collmann et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。HR−2ペプチドが結合することのコントロールとして、混ぜ合わせた配列のDP178ペプチドを同様に作製した。
【0034】
表面プラスモン共鳴バイオセンサ測定
SPRバイオセンサ測定は、BIAcore 3000(BIAcore社、Uppsala、スウェーデン)装置で決定した。HIVエンベロープタンパク質(gp120、gp140、gp160)およびsCD4をlOmM Na−Acetateバッファ、pH 4.5中で100−300mg/mlに希釈して、タンパク質固定化のための標準的なアミン・カップリングのプロトコールを使用してCM5センサーに直接固定した(Alam et al, Nature 381: 616−620 (1996))。タンパク質とペプチドの結合は、25℃においてリアルタイムで、且つ5−20ml/minのPBS、pH 7.4の連続流動系でモニターした。検体(タンパク質およびペプチド)を除去して、センサー表面は、それぞれの結合サイクル後に、再生溶液(10mM G−HC1、pH 2.5またはlOmM NaOH)を一回または二回、5−10mlパルスすることによって再生した。
【0035】
全ての解析は、O’Shannessy等の非線形適合法(O’Shannessy et al, Anal. Biochem. 205: 132−136 (1992))およびBIAevaluation 3.0ソフトウェア(BIAcore Inc)を使用して行った。速度定数および平衡定数は、単一の二分子相互作用(A+B=AB)のためのラングミュアの式に対するカーブフィッティングに由来した。
【0036】
予備的なSPR実験において、HIV89.6のHIV gp120エンベロープタンパク質は、HIV gp120 DH12(結合のt1/2、25分)およびHIV gp120 JRFL(結合のt1/2、14分)と比較して、相対的に少しの基線変動(結合のt1/2、105分)で、最も強くsCD4に結合すると決定された。したがって、HIV89.6 gp120およびgp140を次の実験のために産生した。
【0037】
HIVエンベロープタンパク質の免疫沈降後のウエスタンブロット解析。可溶性HIV 89.6のgp140またはgp120タンパク質は、2μgの組換えsCD4の存在下または非存在下で、およびコントロールとしてビオチン化されたDP178またはビオチン化された混ぜ合わせDP178のいずれかの用量範囲で、総量50μlのPBS中で2hインキューベートした後、50μlストレプトアビジン−アガロースビーズの懸濁液とインキュベーション(4h)した(Sigma Chemicals, St. Louis, MO)。免疫複合体を500μ1のPBSでx3洗浄して、2−MEを含むSDS−PAGEサンプルバッファに再懸濁して5分間沸騰し、4−20%ポリアクリルアミドゲルのSDS−PAGEにロードした。mabs T8(抗−gp120 N末端)または7B2(抗−gp41免疫優性領域)のいずれかによるウエスタンブロット解析のために、ゲルをイムノブロット膜へ移した。
【0038】
結果
切断および切断されていないHIVエンベロープに対するsCD4の結合。
【0039】
予備的なSPR研究では、HIV gp120エンベロープJRFL、DH12および89.6、HIV 89.6のgp120が、sCD4に対して最も安定な結合を示すことをを示した(図10Aを参照)。したがって、sCD4に結合する切断または主に切断されていないgp140を含むHIV89.6 gp140エンベロープタンパク質の標品について研究した。非切断HIV CM235 gp140と、並びに切断HIV 89.6のgp140を、SPRバイオセンサアッセイのチップに共有結合で固定したsCD4に結合するそれらの能力について試験した。切断された89.6のgp140は、sCD4をよく結合した(図10A)。Protein Sciences由来の切断されていないバキュロウイルス産生のHIV IIIB gp160は、sCD4を結合しなかった(Mascola et al, J. Infect. Dis. 173: 340−348 (1996)))(図10B)。しかし、切断されていないクレード EエンベロープHIV CM235 gp140もsCD4を結合したので(図10B)、gp140がgp120および切り取られたgp41に切断されることは、エンベロープ標品にsCD4が結合するために絶対的に必要ではなかった。
【0040】
HIV 89.6のgp140エンベロープに対するN末端CCR5細胞外ドメインペプチドの結合。HIV gp120のCCR5結合部位は、sCD4によって誘導可能である(Kwong et al, Nature 393: 648−659 (1998), Rizzuto et al, Science 280: 1949−1953 (1998), Wyatt et al, Nature 393: 705−710 (1998))。次に、N末端CCR5細胞外ドメインの合成ペプチドがHIV 89.6のgp140を結合することができるかどうか決定した。30aaペプチドをCCR5のN末端から作製し(CCR5−D1と名付けた)、切断されたHIV 89.6のgp140に結合する能力について試験した。切断gp140に対するCCR5−D1ペプチドの恒常的な結合が低いレベルで見られ、その一方で切断gp140エンベロープに対するsCD4の結合が、gp140に対して結合するCCR5−D1のより安定な結合を引き起こした(図10Cおよび10D)。Doms等は、膜結合エンベロープの環境において、gp120をライゲーションしたsCD4に対する天然のCCR5のアフィニティは500μMであることを見出した(Hoffman et al, Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 11215−11220 (2000))。sCD4がライゲーションしたgp140に対するこのCCR5−D1 N末端ドメインペプチドの結合能は、〜280μMであることが見出された(図10D)。
【0041】
切断されたHIV 89.6のgp140エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合に及ぼす可溶性CD4およびCCR5−D1細胞外ドメインペプチドの効果。この研究の主な目的は、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して、gp41の融合−付随(fusion−associated)コンホメーションが検出されるかどうかを決定することであった。これは、HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41コイルドコイル構造は、内在性HR−2がHR−1に結合されないように解かれなければならないことを理由とする。DP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、T−649 (Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、およびT649Q26L (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))のような3種のHR−2ペプチドを本研究に使用した。DP178は、HR2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 1267612680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くのHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。切断されたHIV 89.6のgp140に対して、DP178の低レベルの結合が見られたが(図11A)、DP178コントロールの混ぜ合わせペプチドでは、全く結合しなかった(図11C)。HR−2ペプチドの結合を、sCD4とライゲーションした切断gp140において測定したとき、sCD4により、切断gp140におけるDP178 HR−2ペプチドの結合が誘導された(図11A)。sCD4−gp140複合体へのCCR5−D1 N末端ペプチドの添加では、gp140に対するDP178の結合のKdを有意に変化しなかったが(0.7〜1.1μM)、DP178結合の速度を遅くしたことから(7.9x10−3 M−1 s−1〜3.47x10−3 M−1 s−1)、おそらくタンパク質コンホメーション変化の誘導を示している(図11A、11Bおよび図11内の表)。
【0042】
T649Q26L HR−2ペプチドは、Q26Lの置換をすることにより、HR−1に対する結合がより高いアフィニティであるようにデザインされており(Shu et al ; Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))、実際に、本研究において、T649Q26Lも、ライゲーションされた切断CD4−gp140複合体に結合した。可溶性CD4は、切断gp140に対して結合するDP178を最大に、平衡状態(Rm)を〜10倍に増加した(sCD4が結合していない35RU(反応ユニット)のDP178結合のRmからsCD4を有する320RUのRmまで)(図11))。DP178が、sCD4との後に切断gp140に対して結合するkd、s−l(解離速度)は、.0056であった。切断gp140オリゴマに対するsCD4の結合は、DP178結合のt 1/2が124秒という結果となった。sCD4および切断gp140 89.6にライゲーションされたCCR5−D1対するDP178の結合kdは、1.1μMであった。HR−2ペプチドの結合特異性についてのさらなるコントロールは、DP178 HR−2ペプチドがsCD4がライゲーションしたgp120に結合しなかったという証拠であった。
【0043】
HIVエンベロープタンパク質の免疫沈降に対するビオチン化されたHR−2ペプチドの能力。
【0044】
HR−2ペプチドが溶液中で結合するgp140の成分を同定するために、gp140エンベロープを、ビオチン化したDP178 HR−2ペプチドで免疫沈降し、次いでビオチン化したHR−2に結合したタンパク質をウエスタンブロット解析により解析した。図12は、切断されたHIV 89.6のgp140に存在するHIVエンベロープ成分を示す。レーン10は、抗gp120 mab T8でイムノブロットしたgp120およびgp140を示す。レーン9は、抗gp41 mab7B2でイムノブロットした切断されていないgp140およびgp41を示す。また、図12は、ビオチン化されたHR−2ペプチドDP178は、sCD4の非存在下で切断gp41(−33kd)および切断されていないgp140の両方を恒常的に免疫沈降すること(レーン3)、並びにビオチン化されたHR−2によって免疫沈降されたgp140およびgp41のレベルは、sCD4によって高められたこと(レーン1)を示す。レーン5および7は、抗gp120 mab T8がビオチン化したHR−2により免疫沈降されたgp140タンパク質におけるgp120領域を認識したことを示す。混ぜ合わせたビオチン化DP178ペプチドで免疫沈降されたコントロールでは、有意なレベルのHIVエンベロープタンパク質を免疫沈降しなかった(レーン2,4,6および8)。
【0045】
CD4で誘導されるHIV 89.6 gp140に対する、エンベロープタンパク質HR−2ペプチドの結合。本研究の主な目的は、gp41の融合結合コンホメーションを検出することができるかどうかを、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して決定することであった。HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41のコイルドコイル構造は、内因性HR−2がHR−1に結合しないように解かれていなければならないからである。本研究では、2つのこのようなHR−2ペプチドDP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、T649Q26L(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 16341642 (2000))を使用した。DP178は、HR−2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。
【0046】
HIVエンベロープgp120タンパク質は、比較的高いアフィニティでsCD4に結合する(Myszka et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 9026−9031 (2000), Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。予備実験において、可溶性HIV 89.6 gp120タンパク質は、固定されたsCD4に対し、Kd 23nMで且つ解離速度1.1×10−4s1で強く結合した。したがって、固定されたCD4表面は、HIVエンベロープを非常に安定して捕獲することができ、このアプローチは、HIV 89.6エンベロープタンパク質に結合したsCD4にHR−2ペプチドが結合することをアッセイするために使用された。
【0047】
gp140およびgp120がつながれた等価な表面をCM5センサーチップ上に作製するために、センサーチップ上に固定化されたsCD4および抗gp120 mab T8を捕獲表面として使用した。ブランクチップは、非特異的結合およびバルク反応の減算のためのインライン基準として供給した。Mab T8は、5.6nMのアフィニティでHIV 89.6 gp120を結合した。したがって、CD4およびmab T8は、HIVエンベロープタンパク質を固着するための安定な表面を提供した。
【0048】
HIV 89.6 gp140は、切断gp140および切断されていないgp140の両方を含むので、CD4またはmab T8表面にgp140タンパク質が捕獲された後、gp41がCD4−gp140複合体に存在することを示すことが重要である。これらの2つの表面に、同等の反応ユニット(RU)量のgp140タンパク質が捕獲されたとき(図14A)、同レベルの抗gp120 V3 mab 19bおよび抗gp41 mab 2F5が結合していることが観察された(図14Bおよび14C)。Mab 2F5の反応性は、捕獲された切断gp41と反応すること、または切断されていないgp140のgp41に結合することのいずれかであることもできる。それでもなお、これらの表面の両方に捕獲されたgp140タンパク質は、それらの反応性が抗gp120および抗gp41 mabsとほぼ一致していた。
【0049】
mab T8またはsCD4表面に捕獲されたgp140に対してHR−2ペプチドが結合する能力を試験した。HR−2ペプチドの結合は、mab T8およびsCD4結合gp140に対する結合において定性的な相違を示した。T8−gp140表面(ほぼバックグラウンド結合)と比較して、DP178 HR−2ペプチドは、特異的にsCD4gp140表面に結合した(図14D)。しかし、混ぜ合わせたDP178ペプチドは、mab T8−gp140またはsCD4−gp140表面に結合しなかった(図14D)。HR−2ペプチドDP178の結合と同様に、HR−2ペプチドT649Q26Lは、mab T8−gp140表面に結合しないことを示し、sCD4−gp140表面に結合することを指示した(図14F)。まとめて考えると、これらの結果は、sCD4が両方のHR−2ペプチド、DP178およびT649Q26LのHIV 89.6 gp140に対する結合を引き起こすことを示した。
【0050】
CD4−gp120複合体と比較したCD4−gp140に対するHR−2ペプチド結合。Kowalski等は、gp41 HR−2における変異がgp41−gp120結合を分裂させ、HR−2は、gp41においてgp120との非共有相互作用の触覚部位を含むことを示した(Alam et al, Nature 381: 616−620 (1996))。したがって、SPRアッセイにおいて、sCD4−gp140複合体に対するHR−2の結合を、sCD4−gp120複合体と比較することは重要であった。図14の実験のように、HIV 89.6 gp120またはgp140タンパク質は、sCD4固定表面に同等の量が捕獲された。面白いことに、sCD4−gp140およびsCD4−gp120表面において、HR−2ペプチドの特異的結合が検出された(15A図および15B)。しかし、sCD4−gp140表面に対するDP178およびT649Q26L HR−2ペプチドの結合は、sCD4−gp120表面と比較して非常に高かった(図15Aおよび15B)。gp120に対するHR−2ペプチドの結合がsCD4によって誘導されるかどうかを決定するために、sCD4−gp120に対するHR−2結合を、T8 mab表面に捕獲されたgp120タンパク質に対するHR2の結合と比較した。図15Cに示すように、gp120に対するHR2ペプチドDP178およびT649Q26Lの両者の結合は、どちらのHR−2ペプチドもT8 mab表面のgp120に結合しなかったので、両者の結合は、sCD4により特異的に誘導された。CD4−gp140またはCD4−gp120に対する混ぜ合わせたDP178の結合は、検出されなかった(図15D)。
【0051】
最後に、HR−2ペプチドとsCD4間の結合相互作用のアフィニティを評価するために、HIV 89.6 gp140およびgp120をトリガーし、sCD4−gp140およびsCD4−gp120に対するHR−2ペプチドDP178およびT649Q26L両方の結合について、速度定数および解離定数(Kd)を測定した(図15A、15Bおよび15E)。sCD4−gp140およびsCD4−gp120に結合するHR−2ペプチドの速度は、少しの相違しかなかったことから、CD4−gp140に対するHR2ペプチドのより高レベルの結合は、gp120の結合部位に加えて、HR1−gp41に対する結合が誘導されたことによることが示される。gp120およびgp140に対するHR−2ペプチドの結合アフィニティーは、1.2−2.5μMの間であった。HR−2の結合は、sCD4−gp120およびsCD4gp140複合体両者において、解離速度が比較的遅かった(7.7〜10.5分のt1/2値)。
【0052】
組換えgp4lに対するHR−2ペプチドの結合。HR−2ペプチドは、精製されたgp41に対して恒常的に結合することができるかどうかを直接決定するために、組換えADA gp41をセンサー表面に固定して、HR−2ペプチドDP178の結合を決定した。HR−2ペプチドDP178は、固定されたgp41によく結合したが(図16A)、その一方で、混ぜ合わせたDP178ペプチドとの結合は観察されなかった(図16C)。組換えgp41に対するDP178 HR−2ペプチドの結合とHIV 89.6のgp140−sCD4複合体に対する結合を比較するために、両者に対するHR−2の結合の平衡結合定数(Keq)を測定した。組換えgp41に対するDP178結合のKeqは、26.7μMで弱いが(図16E)、sCD4−gp140に対するDP178の結合のKeqは、1.7μMで10倍強かった(図16F)。
【0053】
センサー表面で形成されるgp120−gp41複合体は、sCD4によって誘導されて、HR−2ペプチド結合をアップレギュレートすることができる。HIV 89.6のgp140エンベロープ標品において、切断されていないgp140および切断gp140の成分のgp120とgp41とが存在した。したがって、HR−2ペプチドは、切断されていないgp140の結合を誘導ですることができ、および/または切断gp120およびgp41の結合を誘導することができる可能性がある。gp41に非共有結合的に結合したgp120に対するsCD4の結合は、sCD4−gp120 gp41複合体に対するHR−2ペプチドの結合をアップレギュレートすることができるかどうかを直接決定するために、組換えADA gp41をセンサーチップに固定して、HIV 89.6 gp120またはgp120 sCD4混合物をその上に流した。gp120が安定してgp41に結合することが見出された(図17)。HR−2ペプチドDP178をgp41−gp120 sCD4複合体上に流したとき、HR−2の結合は、gp41に対しまたはgp41−gp120複合体に対するHR−2の結合と比較してアップレギュレートされた(図17)。したがって、gp41に非共有結合で結合したgp120におけるsCD4ライゲーションは、gp41もしくはgp120、または両方のHR−2に対する結合をアップレギュレートすることができる。
【0054】
sCD4と結合する前および後のHIV 89.6における中和エピトープ。2F5(Muster et al, J. Virol. 67: 6642−6647 (1993))mabは、HIV初代単離株を中和する。sCD4と切断89.6 gp140のライゲーション前に、2F5 gp41エピトープが暴露されることが見出された。sCD4のライゲーションに続いて、17b CCR5結合部位エピトープ(2−4)がアップレギュレートされ、2F5エピトープが発現され続けた。
【0055】
実施例3
実験の詳細
タンパク質。可溶性CD4は、Progenics, Tarrytown, NYによって産生され、Division of AIDS, NIAID, NIHによってされた。HIV 89.6の初代単離株からの可溶性エンベロープgp120(VBD−2)およびgp140(VBD−1)タンパク質は、組換えワクシニアウィルスを使用して産生されされ、記載された通りに精製した(Earl et al, J. Virol. 68: 30153026 (1994), Earl et al, J. Virol. 75: 645−653 (2001))。簡潔には、160cm2フラスコのBS−C−1細胞を、vBDl(HIV 89.6 gp140)またはvBD2(gp120)ウイルスで感染させた。2時間後、細胞をPBSで洗浄して、血清フリーのOPTI−MEM培地(Gibco)中に24−26時間静置した。次いで、培養培地を遠心によって回収し、濾過(0.2pm)してTritox−X 100を0.5%まで添加した。一部の実験については、培地を15−30倍に濃縮して、gp140糖タンパク質(切断および切断されていない形態の混合物)の供与源として供給した。レンチルレクチンカラムでは、切断および切断されていないgp140が〜50:50で含まれるgp140を精製した。組換えHIV ADA gp41タンパク質は、Immunodiagnostics.Inc(Woburn、MA)から得た。HIV−1 BAL gp120は、ABLによって産生され、Division of AIDS, NIAID, NIHによって提供された。
【0056】
モノクロナール抗体。Mab A32は、James Robinson (Tulane University, New Orleans, LA) (Boots et al, AIDS Res. Hum. Res. 13: 1549 (1997))から得た。A32 mabは、Staph Protein−Gカラムを使用して血清フリー培地からアフィニティ精製した。
【0057】
HR−2ペプチド。合成ペプチドは、合成して(SynPep, Inc., Dublin, CA)、逆相HPLCによって精製した。本研究において使用したペプチドは、95%を超えるHPLCによって測定した純度を有し、マススペクトル分析によって正しいことを確かめた。gp41ペプチドDP178、YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 19: 12676−12680 (1994))、およびT649−Q26L、WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQLEKNEQELLEL(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))は、HIV 89.6由来のHIV−1エンベロープgp41に由来した(Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。HR−2ペプチド結合のコントロールとして、混ぜ合わせた配列DP178ペプチドを作製した。免疫沈降および選択SPR実験については、ビオチン化されたDP178およびDP178混ぜ合わせペプチドを合成した(SynPep, Inc.)。
【0058】
表面プラスモン共鳴バイオセンサ測定。
【0059】
SPRバイオセンサ測定は、BIAcore 3000(BIAcore Inc., Uppsala, Sweden)装置で決定した。抗gp120 mab(T8)またはsCD4(100−300μg/ml)のlOmM 酢酸ナトリウムバッファ、pH 4.5溶液を、タンパク質固定化のための標準的なアミン共役プロトコールを使用して、CM5センサーチップに直接固定した(Alam et al, Nature 381 : 616−620 (1996))。非特異的反応またはバルク反応を減算するために、ブランクのインライン基準面(アミン共役について活性化および不活性化された)を使用した。タンパク質およびペプチド(ビオチン化されたか、またはフリーのDP178、T649Q26L、DP178混ぜ合わせ)の結合は、PBS(150mMのNaCl、0.005%の表面活性剤p20)pH 7.4の連続フローを10−30μ1/minで、25℃においてリアルタイムでモニターした。検体(タンパク質およびペプチド)を除去して、再生溶液(10mMのグリシン−HCl、pH 2.5またはlOmM NaOH)の5−10μlパルスを一回または二回することによって、各サイクルの結合の後、センサー表面を再生した。
【0060】
全ての解析は、O’Shannessy等の非線形適合法(O’Shannessy et al, Anal. Biochem. 205: 132−136 (1992))、およびBIAevaluation 3.0ソフトウェア(BIAcore Inc)を使用して行った。速度定数および平衡定数は、単純二分子相互作用(simple bimolecular interaction)(A+B=AB)についてのラングミュアの式に対するカーブフィッティングに由来した。
【0061】
結果
CD4で誘導される、HIV 89.6のgp140エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合。本研究の主な目的は、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して、gp41の融合−付随コンホメーションを検出することができるかどうかを決定することであった。HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41コイルドコイル構造は、内因性HR−2がHR−1に結合しないように解かれていなければならないからである。本研究では、2つのこのようなHR−2ペプチド、DP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、T649Q26L(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 16341642 (2000))を使用した。DP178は、HR−2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。
【0062】
HIVエンベロープgp120タンパク質は、比較的高いアフィニティでsCD4に結合する(Myszka et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 9026−9031 (2000), Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。予備実験において、可溶性HIV 89.6 gp120タンパク質は、固定されたsCD4に対し、Kd 23nMで且つ解離速度1.1×10−4s1で強く結合した。したがって、表面に固定されたCD4は、HIVエンベロープを非常に安定して捕獲することができ、このアプローチは、HIV 89.6エンベロープタンパク質に結合したsCD4にHR−2ペプチドが結合することをアッセイするために使用した。gp140およびgp120がつながれた等価な表面をCM5センサーチップ上に作製するために、センサーチップ上に固定されたsCD4および抗gp120 mab T8を捕獲表面として使用した。ブランクチップは、非特異的結合およびバルク反応の減算のためのインライン基準として供給した。Mab T8は、5.6nMのアフィニティでHIV 89.6のgp120を結合した。したがって、CD4およびmab T8は、HIVエンベロープタンパク質を固着するための安定な表面を提供した。
【0063】
HIV 89.6 gp140は、切断gp140および切断されていないgp140の両方を含むので、CD4またはmab T8表面にgp140タンパク質が捕獲された後、gp41がCD4−gp140複合体に存在することを示すことが重要である。これらの2つの表面に、同等の反応ユニット(RU)量のgp140タンパク質が捕らえられたとき、同レベルの抗gp120 V3 mab 19bおよび抗gp41 mab 2F5が結合していることが観察された。Mab 2F5の反応性は、捕獲された切断gp41と反応すること、または切断されていないgp140のgp41に結合することのいずれかであり得る。それでもなお、これらの表面の両方に捕獲されたgp140タンパク質は、それらの反応性が抗gp120および抗gp41 mabsにほぼ一致していた。
【0064】
mab T8またはsCD4表面に捕獲されたgp140に結合するHR−2ペプチドの能力を試験した。HR−2ペプチドの結合は、mab T8およびsCD4結合gp140に対する結合に、定性的な相違を示した。T8−gp140表面(ほぼバックグラウンド結合)と比較して、DP178 HR−2ペプチドは、特異的にsCD4gp140表面に結合した。しかし、mab T8−gp140またはsCD4−gp140表面に対し、混ぜ合わせたDP178ペプチドは結合しなかった。HR−2ペプチドDP178の結合と同様に、HR−2ペプチドT649Q26Lは、mab T8−gp140表面に対して結合しないことを示し、sCD4−gp140表面に結合することを指示した。まとめて考えると、これらの結果は、sCD4が、両方のHR−2ペプチド、DP178およびT649Q26LのHIV 89.6 gp140に対する結合を引き起こすことを示した。
【0065】
A32 mabは、HIVエンベロープのトリガーにおけるsCD4の効果を再現し、CCR5結合部位の有用性をアップレギュレートしたことが報告されている(Wyatt et al, J. Virol 69: 5723 (1995))。したがって、A32mabがsCD4を模倣して捕獲されたgp140に対するHR−2の結合をアップレギュレートすることができるかどうかを決定するために、A32 mab表面を使用した。sCD4と同様に、gp140がmab T8表面に捕獲されたときと比較して、gp140(切断されていないgp140、切断gp120および切断gp41の混合物)がA32 mab表面に捕獲されたとき、HR−2ペプチドの結合は、著しくアップレギュレートされた(図26)。A32 mabおよびgp120を使用しても同様の結果が得られた。
【0066】
引用した全ての文書は、参照によりそれらの全文が本明細書に援用される。
【0067】
当業者であれば、本開示を読むことにより、本発明の真の範囲から逸脱することなく形態および詳細に種々の変更がなされてもよいことが、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、CCR5またはCXCR4共受容体タンパク質(またはそれらのタンパク質もしくはペプチドの断片)およびgp160に結合した可溶性CD4を示す。
【図2】
図2は、ベシクル、リポソームまたは不活化されたビリオン中にgp160に結合したCD4、CCR5(または、CXCR4)を含むベシクルまたはリポソームを示す。
【図3】
図3は、可溶性CD4およびgp160に結合したCCR5またはCXCR4のgp120結合部位を反映するペプチドを示す。
【図4】
図4は、HIV単離株DH12の可溶性gp120と可溶性CD4との間の結合相互作用のBlAcore測定を示す。
【図5】
図5は、HIV 89.6、JRFLおよびDH1の可溶性gp120タンパク質と可溶性CD4との間の結合相互作用を示す。
【図6】
図6は、gp120とCD4との間の相互作用の速度および結合アフィニティを示す。
【図7】
図7は、CHO−wt(HIV IIIB gp160−発現)細胞由来のgp120を発現している膜に対する可溶性CD4の結合を示す。
【図8】
図8は、細胞融合を誘導する能力に対応するgp160の構造に付随したgp160およびgp140の変化を示す。
【図9】
コイルドコイル領域の一部であるDP−178またはT649ペプチドの添加による膜融合因子エピトープの「凍結」を示し、CD4でトリガーされたエンベロープに添加されたときに融合の阻止を生じる。
【図10A】
図10A−10Dは、HIV 89.6 gp140オリゴマに対するCD4およびCCR5 N末端ペプチドの結合を示す。図10A。固定されたCD4とHIVエンベロープタンパク質(89.6 gp120およびgp140)との間の相互作用の結合曲線の重ね合わせ。データは、切断されたHIV 89.6 gp140(切断)に対して、およびHIV 89.6 gp120タンパク質に対して、sCD4が結合したことを示す。ネガティブコントロール(ネガティブコントロール)は、CD8を固定した表面上に89.6 gp120タンパク質を注入することによって作製した。HIV JRFLおよびDH12 gp120 envタンパク質と比較して、HIV 89.6のgp120 envは、比較的高いアフィニティ(JRFL、DH12および89.6envのそれぞれについて、Kd=146nM、96nMおよび23nM)でCD4に結合した。Kdのこれらの相違は、主に解離速度の相違によるものであった(JRFL、DH12および89.6 gp120エンベロープタンパク質について、それぞれkd= 8.8x10−4s−1、4.7x10−4 s−1、1.1x10−4 s−1)。
【図10B】
固定されたCD4に対する切断されていないCM235 gp140(切断されていない)およびIIIB−gp160(切断されていない)オリゴマの結合。データは、切断されていないIIIB−gp160(図10B)オリゴマが、CD4に不十分にしか結合しなかったのに対して、切断されていないHIV CM235 gp140(図10B)オリゴマは、sCD4を結合したことを示す。ネガティブコントロールは、IIIBgp160タンパク質とともに固定された表面上に同じIIIBgp160フローの注入である。
【図10C】
CD4が固定された表面上に可溶性89.6 gp140オリゴマを注入することにより、CD4−gp140複合体(矢印で示した)が最初に形成された。次いで、CD4−gp140複合体に対するその結合をモニターするために、CCR5のN末端ペプチド(D1)を注入した。
【図10D】
CD4の存在下および非共存における、89.6のgp140オリゴマに結合するCCR5のN末端ペプチドD1の結合曲線の重ね合わせ。CD4−gp140複合体において、D1ペプチドは、280nM(ka=9x103 M−1s−1、kd=2.56x10−3s−1)の明らかなKdで結合する。CD4の非共存下において、D1ペプチドは、切断gp140に対して同様の結合速度で、しかしより速い解離速度で、恒常的に結合する(kd=0.01 S−1;Kd=1μM)。CD4の存在下および非共存下におけるCCR5−D1ペプチドの定常状態の結合の相違は、定量的な効果である。全てのgp140分子がCD4に結合したことを確かめるために、切断gp140タンパク質をCD4固定化センサー表面(RU=530)に捕らえ、可溶性89.6のgp140タンパク質を同じセンサーチップの隣接したフローセルに直接固定した(RU=3300)。
【図11A】
図11A−11Dは、CD4およびCCR5細胞外のドメインペプチドが、HIV 89.6のgp140に対するHR−2ペプチドの結合を誘導することを示す。図11A。CD4に対し(実線)、CD4およびCCR5−D1ペプチドに対し(破線)、CCR5−D1ペプチド(黒丸)、並びにgp140オリゴマ単独(破線)に対する89.6のgp140オリゴマの結合後におけるHR−2ペプチドDP178の結合。
【図11B】
89.6のgp140オリゴマ(破線)、CD4−gp140複合体(白丸)に対し、およびCD4−gp140−Dl複合体(実線)に対するHR−2ペプチドT649QLの結合。89.6のgp140タンパク質およびCCR5−D1ペプチドをsCD4固定化表面上に順番に注入した(図10Cを参照)。
【図11C】
CD4−89.6 gp140複合体に対するHR−2ペプチドDP178およびコントロールの混ぜ合わせDP178ペプチドの結合。
【図11D】
CD4およびCCR5−D1ペプチドで誘導後の89.6のgp140に対するHR−2ペプチドDP178およびT649QLの結合についての速度データ。Rmは、gp140複合体上に同濃度のHR−2ペプチド(5mM)を注入する間に定常状態で結合したRUを指す。nm=HR−2ペプチドがgp140タンパク質に対して極めて低いアフィニティで結合しているために、速度定数を測定することができない。
【図12】
図12は、89.6のgp140エンベロープタンパク質の、HR−2ペプチドによる免疫沈降およびウエスタンブロット解析を示す。ビオチン化されたHR−2ペプチドDP178は、恒常的に切断gp41および切断されていないgp140タンパク質の両方を免疫沈降した。免疫沈降されたgp140およびgp41のレベルは、sCD4によって増加した。HIV 89.6のgp140タンパク質をsCD4(2μg)の存在下(レーン1および5)または非存在下(レーン3および7)で、2.5μgのビオチン化されたDP178とインキューベートした。また、コントロールとして、HIV 89.6 gp140タンパク質をsCD4(2μg)の存在下(レーン2および6)または非存在下(レーン4および8)で、2.5μgのビオチン化混ぜ合わせたDP178ペプチドとインキューベートした。レーン9は、mab 7B2(抗gp41)でイムノブロットしたgp140標品内のgp140およびgp41を示し、一方、Lane 10は、mab T8(抗gp120)反応性のgp140標品内のgp120を示す。
【図13】
図13は、可溶性HIV 89.6 gp140エンベロープに対するHR−2ペプチドの結合の誘導を示す。
【図14A】
図14A−14Fは、可溶性CD4による89.6のgp140に対するHR−2ペプチドの結合の誘導を示す。図14A。CD4(実線)およびT8(破線)固定化表面上での可溶性89.6のgp140の捕獲。およそ3000〜5000RUのsCD4およびT8 mabをCM5センサーチップに固定した。次いで、可溶性89.6 gp140タンパク質を両表面に同じレベルに捕獲して、それぞれCD4−gp140およびT8−gp140がラベルされる。
【図14B】
CD4−gp140(実線)およびT8−gp140(破線)複合体に対する19b(図14B)抗体の結合。gp140捕獲の安定化の後、19b(抗gp120 V3)または2F5(抗gp41)抗体(300ssg/ml)を注入してgp120およびgp41の両表面の相対量を評価した。
【図14C】
CD4−gp140(実線)およびT8−gp140(破線)複合体に対する19b(図14B)抗体の結合。gp140捕獲の安定化の後、19b(抗gp120 V3)または2F5(抗gp41)抗体(300ssg/ml)を注入してgp120およびgp41の両表面の相対量を評価した。
【図14D】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14E)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図14E】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14F)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図14F】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14F)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図15A】
図15A−15Eは、CD4−gp140およびCD4−gp120複合体とHR−2ペプチドの結合相互作用を示す。HR−2ペプチドDP178(図15A)およびT649Q26L(図15B)と、CD4−gp120(破線)およびCD4−gp140(実線)との間の相互作用を示す結合曲線の重ね合わせ。図15Aおよび15Bは、CD4−gp140(実線)およびCD4−gp120(破線)表面上に12.5〜100μg/mlの間のHR−2ペプチドDP178およびT649Q26Lの滴定を示す。
【図15B】
図15Aおよび15Bは、CD4−gp140(実線)およびCD4−gp120(破線)表面上に12.5〜100μg/mlの間のHR−2ペプチドDP178およびT649Q26Lの滴定を示す。
【図15C】
CD4−gp140またはT8−gp140のいずれかに対する混ぜ合わせDP178 HR−2ペプチドの結合はなかった。
【図15D】
CD4は、gp120エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合を誘導した。T8−gp120複合体に対するHR−2ペプチドの特異的結合はなかったが、sCD4−gp120およびsCD4−gp140表面は、安定してHR−2ペプチドを結合した。CD4−gp120と比較して、CD4−gp140でより高い結合が観察された。
【図15E】
図15Eの表は、HR−2ペプチドおよびCD4−gp120およびCD4−gp140複合体についての結合速度定数および解離定数を示す。データは、2つの別々の実験の代表である。HR−2ペプチドは、ブランク、sCD4およびsCD4−gp120またはsCD4−gp140表面上に30μl/分で同時に注入した。示した曲線は、CD4−gp120またはCD4−gp140に特異的な結合を示し、ブランクおよびsCD4表面から結合シグナルを減算した後のものに由来する。
【図16A】
図16A−16Fは、固定されたgp41に対するHR−2ペプチドの恒常的結合、およびCD4で誘導されるgp140に対する結合を示す。図16Aおよび16B。固定されたADA gp41およびCD4−gp140(図16B)表面に対するDP178(12.5〜100μg/ml)の結合。
【図16B】
図16Aおよび16B。固定されたADA gp41およびCD4−gp140(図16B)表面に対するDP178(12.5〜100g/ml)の結合。
【図16C】
16C図および16D。固定されたADA gp41に対する混ぜ合わせDP178(12.5〜100μg/ml、図16D)およびT8−gp140表面に対するHR−2ペプチドDP178(12.5〜50μg/ml)の結合。
【図16D】
16C図および16D。固定されたADA gp41に対する混ぜ合わせDP178(12.5〜100μg/ml、図16D)およびT8−gp140表面に対するHR−2ペプチドDP178(12.5〜50μg/ml)の結合。
【図16E】
gp41に対して結合するDP178についてのRU対RU/Cのスキャッチャードプロット。データは、2つの別々の実験の代表である。
【図16F】
CD4−gp140に結合するDP178についてのRU対RU/Cのスキャッチャードプロット。データは、2つの別々の実験の代表である。
【図17A】
図17Aおよび17Bは、gp120−gp41複合体に対するHR−2ペプチド結合の誘導を示す。固定されたgp41、gp41−gp120およびgp41−gp120−CD4複合体に対するHR2ペプチドDP178(50μg/ml)の結合。gp41表面と比較して、gp41−gp120およびgp41−gp120 CD4表面において、DP178における高い結合が観察される。可溶性89.6のgp120(100μg/ml)またはgp120−CD4混合物(0.3mg/mlのCD4と30分間プレプレインキュベートしたgp120)を、ADA gp41で固定したセンサー表面上に、5μl/分で10分間注入した。注入の終わりに、表面が基線変動せずに安定するまで、洗浄バッファ(PBS)を流した。およそ300 RUのgp120および850 RUのgp120−CD4は、固定されたgp41表面に安定な複合体を形成した。その後、gp120−CD4の結合は、再生バッファ(lOmMグリシン−HC1、pH 2.0)を短く注入することにより約325 RU(およそgp41−gp120表面と同等まで)まで減少させた後、gp120−CD4混合物を注入した。したがって、両表面は、安定であり、結合したgp120またはgp120−CD4を同量有した。
【図17B】
図17Aおよび17Bは、gp120−gp41複合体に結合するHR−2ペプチドの誘導を示す。固定されたgp41、gp41−gp120およびgp41−gp120−CD4複合体に対するHR2ペプチドDP178(50μg/ml)の結合。gp41表面と比較して、gp41−gp120およびgp41−gp120 CD4表面において、DP178における高い結合が観察される。可溶性89.6 gp120(100μg/ml)またはgp120−CD4混合物(0.3mg/mlのCD4と30分間プレプレインキュベートしたgp120)を、ADA gp41で固定したセンサー表面上に、5μl/分で10分間注入した。注入の終わりに、表面が基線変動せずに安定するまで、洗浄バッファ(PBS)を流した。およそ300 RUのgp120および850 RUのgp120−CD4は、固定されたgp41表面に安定な複合体を形成した。その後、gp120−CD4の結合は、再生バッファ(lOmMグリシン−HC1、pH 2.0)を短く注入することにより約325 RU(およそgp41−gp120表面と同等まで)まで減少させた後、gp120−CD4混合物を注入した。したがって、両表面は、安定であり、結合したgp120またはgp120−CD4を同量有した。
【図18】
非共有結合性にgp41に結合したHIV gp120に対する可溶性CD4の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120結合をアップレギュレーションする。免疫原は、可溶性形態で架橋されたCD4−gp120−gp41である。
【図19】
非共有結合性にgp41に結合したHIV gp120に対するA32の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120結合をアップレギュレーションする。免疫原は、可溶性形態で架橋されたA32(総Ig)−gp120−gp41または可溶性形態のA32(FabまたはFab2)−gp120−gp41である。
【図20】
可溶性gp120に対する可溶性CD4の結合は、CCR5結合部位およびgp41 HR−2結合部位の暴露を生じる。
【図21】
可溶性HIV gp120に対するA32 mabの結合は、CD4結合部位およびCCR5結合部位の暴露を生じる。
【図22】
可溶性の切断されていないHIV gp140に対する可溶性CD4の結合は、gp41におけるHR−1に対するHR−2の結合をアップレギュレートし、CCR5結合部位を暴露する。免疫原は、DP178またはT649Q26Lの結合の有無にかかわらず、架橋されたCD4−gp140である。
【図23】
可溶性切断されていないHIV gp140に対するMab A32の結合は、gp41におけるHR−1に対するHR−2の結合をアップレギュレートし、CCR5結合部位を暴露する。免疫原は、gp41もしくは複合体のどこかに結合したDP178またはT649Q26Lの有無にかかわらず、架橋されたA32またはその断片−gp140である。
【図24】
非共有結合的にgp41に結合したHIV gp120に対する可溶性CD4の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120の結合をアップレギュレーションする。免疫原は、HR−1に結合したHR−2ペプチドと架橋された可溶性形態のCD4−gp120−gp41である。
【図25】
非共有結合的にgp41に結合したHIV gp120に対するA32の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120の結合をアップレギュレーションした。免疫原は、可溶性形態で架橋されたA32(総Ig)−gp120−gp41または可溶性形態でHR−1もしくは複合体のどこかに結合したHR−2ペプチドとともにA32(FabまたはFab2)−gp120−gp41である。
【図26】
可溶性CD4によるHIV 89.6 gp140に対するHR−2ペプチドの結合の誘導。可溶性89.6 gp140タンパク質は、三表面に全てで同じレベルに捕獲され、CD4−gp140、T8−gp140およびA32 gp140がラベルされた。図は、T8−gp140(丸)、CD4−gp140(実線)およびA32gp140(破線)複合体に対するHR−2ペプチドDP178の結合を示す。50μg/mlのHR−2ペプチドを、A32、CD4およびT8表面上に30μl/分で注入した。sCD4、T8およびA32表面に対するHR−2ペプチドのバルク反応および非特異的結合を減算した後、特異的結合のみを示した。
本出願は、2000年9月22日に出願の仮出願番号第60/234,327号、2001年4月23日に出願の仮出願番号60/285,173、2001年9月21日に出願の仮出願番号 、2002年9月21日に出願の仮出願番号 による優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は、参照により本明細書に援用される。
【0002】
【技術分野】
本発明は、一般に、免疫原に関し、特に、広範囲のHIV初代単離株を中和する抗体を誘導するための免疫原に関する。また、本発明は、このような免疫原を使用して抗HIV抗体を誘導する方法に関する。
【0003】
【背景】
HIVの流行は、世界的に蔓延し続けているため、有効なHIVワクチンの必要が緊急となったままである。HIVワクチンの開発において鍵となる障害は、HIVの異常な多様性、並びにHIV変異の迅速さおよび程度である(Wain−Hobson in The Evolutionary biology of Retroviruses, SSB Morse Ed. Raven Press, NY, pgs 185−209 (1994))。
【0004】
Myers、Korberと同僚等は、世界中のHIV配列を分析してHIV単離株をグループまたはクレードに分け、個々のHIV単離株の進化の類縁関係をそれぞれ評価するための基礎を提供した(Myers et al (Eds), Human Retroviruses and AIDS (1995), Published by Theoretical Biology and Biophysics Group, T−10, Mail Stop K710, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545)。
【0005】
また、CTLおよびTヘルパーエピトープを含むHIVタンパク質領域におけるバリエーションの程度は、Korber等によって最近分析されており、HIV単離株間の多くのCTLおよびTヘルパーエピトープにおいて、配列バリエーションが実証された(Korber et al (Eds), HIV Molecular Immunology Database (1995), Published by Theoretical Biology and Biophysics Group, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545)。
【0006】
HIVのクレード間における頻繁な組換えを示すことにより、HIVバリエーションの複雑度についての新規なレベルが、ハーン等によって最近報告された(Robinson et al, J. Mol. Evol. 40: 245−259 (1995))。これらの著者は、10%程度のHIV単離株が組換えモザイクであることを示唆し、1つのHIVクレードのみに基づいたワクチンは、モザイクHIV単離株から免疫した患者を保護しないであろうことを示唆する(Robinson et al, J. Mol. Evol. 40: 245−259 (1995))。
【0007】
本発明は、HIVワクチンのための適切な免疫原に関する。該免疫原は、ヒトにおいて広く交差反応性の中和抗体を誘導し、広範囲のHIV初代単離株を中和するであろう。
【0008】
【発明の要旨】
本発明は、広範囲なHIV初代単離株を中和する抗体を誘導するための免疫原に関する。また、本発明は、このような免疫原を使用して抗HIV抗体を誘導する方法に関する。
【0009】
本発明の目的および利点は、以下の記載から明らかであろう。
【0010】
【発明の詳細な記載】
本発明は、有効なAIDSワクチンに必要とされる広範な反応性の中和抗体を誘導する免疫原に関する。一つの態様において、該免疫原は、切断または切断されていないgp140またはgp160 HIVエンベロープタンパク質を含む。このタンパク質は、「活性化」されて、通常はHIVビリオンの表面に一時的にのみ、またはほとんど暴露されることがない保存された中和エピトープの中間体コンホメーションを暴露する。該免疫原は、「凍結された」HIVエンベロープのトリガーされた形態であり、これがBリンパ球に提示するための有用な特異的エピトープを作り出す。このエピトープ提示の結果、広くHIVを中和する抗体が作成される。
【0011】
融合中間体免疫原という概念は、gp41 HR−2領域ペプチドDP178がgp41の巻かれてないコンホメーションを捕らえることができ(Furata et al, Nature Struct. Biol. 5: 276 (1998))、およびホルマリン固定したHIV感染細胞が広く中和抗体を生じることができる(LaCasse et al, Science 283: 357 (1997))という観察と一致している。最近、コイルドコイル領域に対するモノクロナール抗体は、コイルドコイルgp41構造のHR1およびHR2領域におけるgp41のコンホメーションの決定因子に結合するが、HIVを中和しなかった(Jiang et al, J. Virol. 10213 (1998))。しかし、この後者の研究は、適正な抗体が生じたならば、コイルドコイル領域は、抗体が結合するために有用であるということを証明した。
【0012】
HIVエンベロープの保存された中和部位は、2つの領域上にあることができ;これらはgp41にあることもでき、これらはgp120にあることもできる。
【0013】
i)コイルドコイル領域のアミノ酸配列は保存されていること、およびii)膜融合因子エンベロープ複合体の機能は保存されており、ウイルス病原性に必須であることから、gp140またはgp160の「トリガリング」(「活性化」)の間に暴露されたgp41の領域およびコンホメーションは、保存されていることが予測できる。この保存は、広範に中和する抗HIV抗体の産生の鍵となる。
【0014】
本発明の一つの側面における免疫原は、切断または切断されていない可溶性もしくはアンカー型のいずれか、たとえばgp140もしくはgp160を発現している細胞から作製された細胞小胞か、または脂質二重層貫通(translipid bilayer)HIV gp140もしくはgp160エンベロープを含むリポソーム中のgp140またはgp160のHIVエンベロープを含む。あるいは、aldrithio 1−2で不活化されたHIV−1ビリオンのトリガーされたgp160を免疫原として使用することもできる。また、gp160は、gp160またはgp140(gp140は、膜貫通領域を有し、且つおそらくその他のgp41領域が削除されたgp160である)のいずれかとして、組換えタンパク質としても存在することができる。組換えCCR5もしくはCXCR4共受容体タンパク質(またはこれらの細胞外ドメインペプチドまたはタンパク質断片)あるいはgp120のCXCR4結合部位もしくはCCR5結合部位に結合する抗体またはその他のリガンド、および/または可溶性CD4、あるいはCD4の結合作用を模倣した抗体もしくはその他のリガンドは、gp160またはgp140に結合することができる(図1)。あるいは、CD4、CCR5(もしくはCXCR4)を含むベシクルまたはリポソーム(図2)、または可溶性CD4およびCCR5もしくはCXCR4 gp120結合部位を反映するペプチド(図3)である。
【0015】
あるいは、最適のCCR5ペプチドリガンドは、特定のチロシンが硫酸化されたCCR5のN末端に由来するペプチドであることもできる(Bormier et al, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 97: 5762 (2001))。図13のデータでは、トリガーされた免疫原は、膜に結合するために必要はないかもしれないが、溶液中に存在してトリガーされてもよいことを明らかに示している。あるいは、可溶性CD4(sCD4)は、CD4ペプチド擬似エピトープ(mimetopes)によってトリガーされたエンベロープ(gp140またはgp160)により、置換されることもできる(Vitra et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 1301 (1999)。また、gp160またはgp140を「トリガー」して、gp160の構造に付随して変化を受けさせて、細胞融合を誘導するという、その他のHIV共受容体分子を使用することもできる(図8も参照)。実施例2に示したデータは、可溶性CD4(sCD4)と可溶性HIV gp140初代単離株HIV 89.6のエンベロープのライゲーションが、gp41のコンホメーション変化を誘導したことを示す(図13を参照)。
【0016】
一つの態様において、本発明は、暴露されたCCR5結合領域をもつ受容体(CD4)ライゲーションしたエンベロープの特徴を有する免疫原に関するが、CD4結合部位が遮断されたCD4−ライゲーションタンパク質と異なり、この免疫原は、暴露されたCD4結合部位を有する(オープン)。さらに、この免疫原は、宿主のCD4が欠けていてもよく、これは、宿主に投与すると潜在的に有害な抗CD4抗体の産生を回避する(図18−25を参照する)。
【0017】
免疫原は、A32モノクローナル抗体(mab)によって認識されるgp120上の部位に結合するリガンドとライゲーションしたgp120エンベロープを含むことができる(Wyatt et al, J. Virol. 69: 5723 (1995), Boots et al, AIDS Res. Hum. Retro. 13: 1549 (1997), Moore et al, J. Virol. 68: 8350 (1994), Sullivan et al, J. Virol. 72: 4694 (1998), Fouts et al, J. Virol. 71: 2779 (1997), Ye et al, J. Virol. 74: 11955 (2000))。1つのA32 mabが、CD4を模倣することが示され、gp120に結合したときにCCR5結合部位をアップレギュレートする(暴露する)(Wyatt et al, J. Virol. 69: 5723 (1995))。また、このようなリガンドとgp120のライゲーションは、CD4結合部位をアップレギュレートして、CD4がgp120に結合することを遮断しない。有利には、このようなリガンドは、切断gp120、切断されていないgp140および切断gp41に結合したgp41のHR−2結合部位をもアップレギュレートし、これにより、これらのタンパク質のHR−2結合部位をさらに暴露し、これらのそれぞれが、抗HIV中和抗体の潜在的な標的である。
【0018】
この態様の特定の側面において、免疫原は、無処置のA32 mab、A32 mabのFab2断片、またはA32 mabのFab断片とライゲーションした可溶性HIV gp120エンベロープを含み、その結果、CD4結合部位、CCR5結合部位およびgp120のHR−2結合部位が暴露され/アップレギュレートされる。免疫原は、結合したA32 mab(またはその断片)とともにgp120を含むことができ、または結合し、且つ3%ホルムアルデヒドなどの架橋剤またはDTSSP(Pierce Chemical Company)などのヘテロ二機能性の架橋剤で架橋されたA32 mab(またはその断片)とともにgp120を含むことができる。免疫原は、また、切断されていないgp140または切断されていないgp140と、切断gp41と、および切断gp120との混合液を含むことができる。gp140および/またはgp120に対して、またはgp41に非共有結合性に結合したgp120に対して結合したA32 mab(またはその断片)は、gp41、gp120および切断されていないgp140のHR−2結合部位のアップレギュレーション(暴露)を生じることとなる。また、gp120またはgp140に対するA32 mab(またはその断片)の結合は、CD4結合部位およびCCR5結合部位のアップレギュレーションを生じることとなる。gp120を含む複合体について、切断されていないgp140とA32 mab(またはその断片)を含む複合体は、架橋されていないか、あるいは3%ホルムアルデヒドまたはDTSSPなどの架橋剤で架橋された免疫原として使用することができる。一つの態様において、本発明は、A32 mabのFab断片に結合し、且つ架橋され、任意には、HR−2結合タンパク質に結合し、且つ架橋された可溶性の切断されていないgp140を含む免疫原に関する。
【0019】
gp120のA32 mab結合部位に結合するリガンドでトリガーされたgp120またはgp140 HIVエンベロープタンパク質は、少なくとも第二のエンベロープを含む第二の免疫原と組み合わせて投与され、mab 17bによって認識されるCCR5結合部位など、A32 mab結合部位と異なった部位に結合するリガンドによってトリガーされることもできる。17b mab(Kwong et al, Nature 393: 648 (1998) AIDS Reference Repository, NIAID, NIHから入手可能)は、gp120に対するsCD4の結合を増加する。この第二の免疫原(これは、単独でも、または上記記載以外のトリガーされた免疫原と組み合わせても使用することができる)は、たとえば全体17b mab、17b mabのFab2断片、または17b mabのFab断片とライゲーションした可溶性HIV gp120エンベロープを含むことができる。その他の抗体(またはその断片)を含むその他のCCR5リガンド(これは、結果として暴露されたCD4結合部位を生じる)は、17b mabの代わりに使用することができる。このさらなる免疫原は、結合した17b mabもしくはその断片(もしくは上記のようにその他のCCR5リガンド)とともにgp120を含むことができ、または結合し、且つ3%ホルムアルデヒドなどの架橋剤またはDTSSP(Pierce Chemical Company)などのヘテロ二機能性の架橋剤で架橋された17b mabもしくはその断片とともにgp120を含むことができる。あるいは、このさらなる免疫原は、切断されていないgp140を単独で、または切断gp41および切断gp120の混合液を含むことができる。このような混合液中でgp140および/またはgp120に結合したMab17bまたはその断片(または上記のようにその他のCCR5リガンド)は、CD4結合領域の暴露を生じることとなる。17b mabまたはその断片(または上記のようにその他のCCR5リガンド)−gp140複合体は、架橋されていないか、または3%ホルムアルデヒドまたはDTSSPなどの試薬で架橋されて存在することもできる。
【0020】
T649Q26LおよびDP178(下記参照)などの可溶性HR−2ペプチド類は、gp120およびgp41並びに切断されていないgp140分子のエピトープを安定させるために、上記複合体に添加することもでき、架橋されたか、または架橋されていないかのいずれかで複合体とともに投与することもできる。
【0021】
上記した17b mabに加えて、gp120のCD4結合部位に結合したmab IgG1b12(Roben et al, J. Virol. 68: 482 (1994), Mo et al, J. Virol. 71: 6869 (1997))、gp120のコンホメーション決定因子に結合したmab 2G12(Trkola et al, J. Virol. 70: 1100 (1996))、gp41の膜近位領域に結合した mab 2F5(Muster et al, J. Virol. 68: 4031 (1994))を含む多くのHIV初代単離株を中和する一連のモノクロナール抗体が作製された。トリガーされたエンベロープ免疫原の混合物は、広範囲のHIV初代単離株を中和する抗体の誘導を最適化するために使用することができる。このような免疫原は、霊長類に、たとえば全身にまたは粘膜部位のいずれかで投与されるときに、初代HIV単離株に対して広く反応性の中和抗体を誘導する。
【0022】
上記のように、本発明にしたがって膜融合因子エピトープを「凍結」するために、種々のアプローチを使用することができる。たとえば、「凍結」は、コイルドコイル領域部分を提示するDP−178またはT−649Q26Lペプチドの添加により生じさせることができ、CD4でトリガーされたエンベロープに添加したときは、融合が阻止されることとなる(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998)(図9および13を参照)。gp140、gp41またはgp160に結合したHR−2ペプチドは、免疫原として使用されるか、またはDTSSPまたはDSP(Pierce Co.)、ホルムアルデヒドまたは同様の効果を有するその他の架橋剤などの試薬により架橋されることもできる(下記参照)。
【0023】
「凍結」は、0.1%から3%のホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドの両タンパク質架橋剤を複合体に添加して、CD4、CCR5もしくはCXCR4、HR−2ペプチドgp160複合体を安定させることにより、または「トリガーされた」gp41分子を安定させることにより、または両方ともにより行うこともできる(LaCasse et al, Science 283: 357−362 (1999))。
【0024】
さらに、gp41またはgp120融合中間体の「凍結」は、DSP(ジチオビス[スクシミジルプロピオネート])(Pierce Co. Rockford, ILL., No. 22585ZZ)または水溶性DTSSP(Pierce Co.)などのヘテロ二機能性の試薬の添加によって行うことができる。これらの試薬は、2つのNHSエステルを使用し、アミノ基と反応性でCD4、CCR5もしくはCXCR4、HR−2ペプチドgp160複合体を架橋および安定化するか、またはトリガーされたgp41分子を安定化するか、または両方を行う。
【0025】
HIVクレード間および地理学的に場所が異なる患者からのHIV単離株間で、HIV単離株に固有の相違が存在する。HIVワクチン開発のためのトリガーされた複合体は、様々なHIVクレードからの、および様々な場所からのHIVエンベロープで作製することができる。上記した複合体の性質を有する組換えタンパク質を産生するために、CCR5結合部位、CD4結合部位もしくは両方ともをアップレギュレートする抗体またはその断片、あるいはCD4誘導可能な抗体もしくはその断片を含むトリガーされた複合体を、たとえばgp120と抗体のFab領域の重鎖および軽鎖との両方のプラスミドにジシストロンな方法で共発現することによって産生することができる。
【0026】
本発明の免疫原は、当業者に周知の技術を使用して、薬学的に許容可能なキャリアおよび/またはアジュバント(ミョウバンなど)とともに処方することもできる。本免疫原の適切な投与経路は、全身(たとえば筋肉内または皮下)を含む。免疫応答が粘膜免疫系を要求するときは、他の経路を使用することもできる(たとえば、鼻腔内)。
【0027】
本発明のいくつかの側面は、以下の限定されない実施例においてより詳細に記載される。
【0028】
実施例1
本発明の免疫原産生アプローチの実施可能性を、BiaCore 3000技術を使用して示した。図4では、CD4はgp120に結合できるが、CD8はできないことを示す。図5,6は、初代単離株とlab−適合型HIV株のエンベロープに対するgp120の相互作用における相違を示す。図7は、HIV−IIIB gp160でトランスフェクションされたキメラ・ハムスター卵巣細胞由来のベシクルであり、BiaCore L1 Chipに存在するこれらのベシクルは、可溶性CD4の安定した結合を示すが、CD8では示さないことを示す。
【0029】
実施例2
実験の詳細
タンパク質
可溶性の単量体gp120 JRFL、gp120 DH12およびsCD4は、Progenicsによって産生され、また、AIDS、NIAID、NIHのDivisionによって提供された。HIVIIIB gp160は、Protein Sciencesから得た。HIV 89.6(クレードB)およびHIV CM235(クレードE)初代単離株からのエンベロープタンパク質は、組換えワクシニアウィルス使用してPat Earl, NIHによって産生され、記載された通りに精製した(Earl et al, J. Virol. 68: 3015−3026 (1994), Earl et al, J. Virol. 75: 645−653 (2001))。
【0030】
簡単には、160cm2フラスコ中のBS−C−1細胞を、vBDl(HIV 89.6のgp140)またはvBD2(gp120)ワクシニアウィルスで感染させた。2h後、細胞をPBSにて洗浄して24−26時間、血清フリーのOPTI−MEM培地(Gibco)に配置した。次いで、培地を遠心および濾過(0.2ism)によって回収し、次いで、TX−100を0.5%(最終濃度(v/v))まで添加した。いくつかの実験については、培地を15−30倍に濃縮して多量体gp140糖タンパク質(切断された形態または切断されていない形態の混合物)の供与源として供給された。2工程の手順を使用して、これらの糖タンパク質のさらなる精製を行った。第1の工程において、混入タンパク質を除去して、培地由来の糖タンパク質をレンチルレクチン・カラムに結合させ、メチルα−D−マンノピラノシドで溶出した。この標品は、〜50:50で切断gp140と切断されていないgp140とを含み、過精製された培養液上清濃縮物を「切断gp140」と名付けた。最後に、オリゴマーgp140およびダイマーgp140を分離してサイズ排除クロマトグラフィによって精製した。このgp140標品を「切断されていないgp140」と名付けた。分画した糖タンパク質をプールしてマイクロ−コンセントレータを使用して濃縮した。
【0031】
モノクロナール抗体
gp120 V3ループ(19b)CCR5結合部位(17b)に対するヒト・モノクロナール抗体およびgp41の免疫優性領域に対するmab 7B2は、James Robinson(Tulane University, New Orleans, LA)から譲り受けた。Mabs 2F5、IgGlbl2および2G12は、AIDS References Repository、NIAID、NIHから得られた。
【0032】
CCR5およびHR−2ペプチド。
【0033】
合成ペプチドを合成して(SynPep Corporation, Dublin, CA)、逆相HPLCにより精製浄した。この研究で使用したペプチドは、95%を超えてHPLCにより決定した純度を有しており、マススペクトル分析によって正しいことを確かめた。CCR5−D1(MDYQVSSPIYDINYYTSEPCQKINVKQIAAR)ペプチドは、ヒトCCR5のN末端に由来した(Bieniasz et al, EMBO Journal 16: 2599−2609 (1997))。Gp41ペプチドDP178 YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994))、T649 WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLEL(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、およびT649−Q26L(WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQLEKNEQELLEL)(Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))は、HIV 89.6由来のHIV−1エンベロープgp41に由来した(Collmann et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。HR−2ペプチドが結合することのコントロールとして、混ぜ合わせた配列のDP178ペプチドを同様に作製した。
【0034】
表面プラスモン共鳴バイオセンサ測定
SPRバイオセンサ測定は、BIAcore 3000(BIAcore社、Uppsala、スウェーデン)装置で決定した。HIVエンベロープタンパク質(gp120、gp140、gp160)およびsCD4をlOmM Na−Acetateバッファ、pH 4.5中で100−300mg/mlに希釈して、タンパク質固定化のための標準的なアミン・カップリングのプロトコールを使用してCM5センサーに直接固定した(Alam et al, Nature 381: 616−620 (1996))。タンパク質とペプチドの結合は、25℃においてリアルタイムで、且つ5−20ml/minのPBS、pH 7.4の連続流動系でモニターした。検体(タンパク質およびペプチド)を除去して、センサー表面は、それぞれの結合サイクル後に、再生溶液(10mM G−HC1、pH 2.5またはlOmM NaOH)を一回または二回、5−10mlパルスすることによって再生した。
【0035】
全ての解析は、O’Shannessy等の非線形適合法(O’Shannessy et al, Anal. Biochem. 205: 132−136 (1992))およびBIAevaluation 3.0ソフトウェア(BIAcore Inc)を使用して行った。速度定数および平衡定数は、単一の二分子相互作用(A+B=AB)のためのラングミュアの式に対するカーブフィッティングに由来した。
【0036】
予備的なSPR実験において、HIV89.6のHIV gp120エンベロープタンパク質は、HIV gp120 DH12(結合のt1/2、25分)およびHIV gp120 JRFL(結合のt1/2、14分)と比較して、相対的に少しの基線変動(結合のt1/2、105分)で、最も強くsCD4に結合すると決定された。したがって、HIV89.6 gp120およびgp140を次の実験のために産生した。
【0037】
HIVエンベロープタンパク質の免疫沈降後のウエスタンブロット解析。可溶性HIV 89.6のgp140またはgp120タンパク質は、2μgの組換えsCD4の存在下または非存在下で、およびコントロールとしてビオチン化されたDP178またはビオチン化された混ぜ合わせDP178のいずれかの用量範囲で、総量50μlのPBS中で2hインキューベートした後、50μlストレプトアビジン−アガロースビーズの懸濁液とインキュベーション(4h)した(Sigma Chemicals, St. Louis, MO)。免疫複合体を500μ1のPBSでx3洗浄して、2−MEを含むSDS−PAGEサンプルバッファに再懸濁して5分間沸騰し、4−20%ポリアクリルアミドゲルのSDS−PAGEにロードした。mabs T8(抗−gp120 N末端)または7B2(抗−gp41免疫優性領域)のいずれかによるウエスタンブロット解析のために、ゲルをイムノブロット膜へ移した。
【0038】
結果
切断および切断されていないHIVエンベロープに対するsCD4の結合。
【0039】
予備的なSPR研究では、HIV gp120エンベロープJRFL、DH12および89.6、HIV 89.6のgp120が、sCD4に対して最も安定な結合を示すことをを示した(図10Aを参照)。したがって、sCD4に結合する切断または主に切断されていないgp140を含むHIV89.6 gp140エンベロープタンパク質の標品について研究した。非切断HIV CM235 gp140と、並びに切断HIV 89.6のgp140を、SPRバイオセンサアッセイのチップに共有結合で固定したsCD4に結合するそれらの能力について試験した。切断された89.6のgp140は、sCD4をよく結合した(図10A)。Protein Sciences由来の切断されていないバキュロウイルス産生のHIV IIIB gp160は、sCD4を結合しなかった(Mascola et al, J. Infect. Dis. 173: 340−348 (1996)))(図10B)。しかし、切断されていないクレード EエンベロープHIV CM235 gp140もsCD4を結合したので(図10B)、gp140がgp120および切り取られたgp41に切断されることは、エンベロープ標品にsCD4が結合するために絶対的に必要ではなかった。
【0040】
HIV 89.6のgp140エンベロープに対するN末端CCR5細胞外ドメインペプチドの結合。HIV gp120のCCR5結合部位は、sCD4によって誘導可能である(Kwong et al, Nature 393: 648−659 (1998), Rizzuto et al, Science 280: 1949−1953 (1998), Wyatt et al, Nature 393: 705−710 (1998))。次に、N末端CCR5細胞外ドメインの合成ペプチドがHIV 89.6のgp140を結合することができるかどうか決定した。30aaペプチドをCCR5のN末端から作製し(CCR5−D1と名付けた)、切断されたHIV 89.6のgp140に結合する能力について試験した。切断gp140に対するCCR5−D1ペプチドの恒常的な結合が低いレベルで見られ、その一方で切断gp140エンベロープに対するsCD4の結合が、gp140に対して結合するCCR5−D1のより安定な結合を引き起こした(図10Cおよび10D)。Doms等は、膜結合エンベロープの環境において、gp120をライゲーションしたsCD4に対する天然のCCR5のアフィニティは500μMであることを見出した(Hoffman et al, Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 11215−11220 (2000))。sCD4がライゲーションしたgp140に対するこのCCR5−D1 N末端ドメインペプチドの結合能は、〜280μMであることが見出された(図10D)。
【0041】
切断されたHIV 89.6のgp140エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合に及ぼす可溶性CD4およびCCR5−D1細胞外ドメインペプチドの効果。この研究の主な目的は、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して、gp41の融合−付随(fusion−associated)コンホメーションが検出されるかどうかを決定することであった。これは、HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41コイルドコイル構造は、内在性HR−2がHR−1に結合されないように解かれなければならないことを理由とする。DP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、T−649 (Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、およびT649Q26L (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))のような3種のHR−2ペプチドを本研究に使用した。DP178は、HR2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 1267612680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くのHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。切断されたHIV 89.6のgp140に対して、DP178の低レベルの結合が見られたが(図11A)、DP178コントロールの混ぜ合わせペプチドでは、全く結合しなかった(図11C)。HR−2ペプチドの結合を、sCD4とライゲーションした切断gp140において測定したとき、sCD4により、切断gp140におけるDP178 HR−2ペプチドの結合が誘導された(図11A)。sCD4−gp140複合体へのCCR5−D1 N末端ペプチドの添加では、gp140に対するDP178の結合のKdを有意に変化しなかったが(0.7〜1.1μM)、DP178結合の速度を遅くしたことから(7.9x10−3 M−1 s−1〜3.47x10−3 M−1 s−1)、おそらくタンパク質コンホメーション変化の誘導を示している(図11A、11Bおよび図11内の表)。
【0042】
T649Q26L HR−2ペプチドは、Q26Lの置換をすることにより、HR−1に対する結合がより高いアフィニティであるようにデザインされており(Shu et al ; Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))、実際に、本研究において、T649Q26Lも、ライゲーションされた切断CD4−gp140複合体に結合した。可溶性CD4は、切断gp140に対して結合するDP178を最大に、平衡状態(Rm)を〜10倍に増加した(sCD4が結合していない35RU(反応ユニット)のDP178結合のRmからsCD4を有する320RUのRmまで)(図11))。DP178が、sCD4との後に切断gp140に対して結合するkd、s−l(解離速度)は、.0056であった。切断gp140オリゴマに対するsCD4の結合は、DP178結合のt 1/2が124秒という結果となった。sCD4および切断gp140 89.6にライゲーションされたCCR5−D1対するDP178の結合kdは、1.1μMであった。HR−2ペプチドの結合特異性についてのさらなるコントロールは、DP178 HR−2ペプチドがsCD4がライゲーションしたgp120に結合しなかったという証拠であった。
【0043】
HIVエンベロープタンパク質の免疫沈降に対するビオチン化されたHR−2ペプチドの能力。
【0044】
HR−2ペプチドが溶液中で結合するgp140の成分を同定するために、gp140エンベロープを、ビオチン化したDP178 HR−2ペプチドで免疫沈降し、次いでビオチン化したHR−2に結合したタンパク質をウエスタンブロット解析により解析した。図12は、切断されたHIV 89.6のgp140に存在するHIVエンベロープ成分を示す。レーン10は、抗gp120 mab T8でイムノブロットしたgp120およびgp140を示す。レーン9は、抗gp41 mab7B2でイムノブロットした切断されていないgp140およびgp41を示す。また、図12は、ビオチン化されたHR−2ペプチドDP178は、sCD4の非存在下で切断gp41(−33kd)および切断されていないgp140の両方を恒常的に免疫沈降すること(レーン3)、並びにビオチン化されたHR−2によって免疫沈降されたgp140およびgp41のレベルは、sCD4によって高められたこと(レーン1)を示す。レーン5および7は、抗gp120 mab T8がビオチン化したHR−2により免疫沈降されたgp140タンパク質におけるgp120領域を認識したことを示す。混ぜ合わせたビオチン化DP178ペプチドで免疫沈降されたコントロールでは、有意なレベルのHIVエンベロープタンパク質を免疫沈降しなかった(レーン2,4,6および8)。
【0045】
CD4で誘導されるHIV 89.6 gp140に対する、エンベロープタンパク質HR−2ペプチドの結合。本研究の主な目的は、gp41の融合結合コンホメーションを検出することができるかどうかを、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して決定することであった。HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41のコイルドコイル構造は、内因性HR−2がHR−1に結合しないように解かれていなければならないからである。本研究では、2つのこのようなHR−2ペプチドDP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、T649Q26L(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 16341642 (2000))を使用した。DP178は、HR−2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。
【0046】
HIVエンベロープgp120タンパク質は、比較的高いアフィニティでsCD4に結合する(Myszka et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 9026−9031 (2000), Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。予備実験において、可溶性HIV 89.6 gp120タンパク質は、固定されたsCD4に対し、Kd 23nMで且つ解離速度1.1×10−4s1で強く結合した。したがって、固定されたCD4表面は、HIVエンベロープを非常に安定して捕獲することができ、このアプローチは、HIV 89.6エンベロープタンパク質に結合したsCD4にHR−2ペプチドが結合することをアッセイするために使用された。
【0047】
gp140およびgp120がつながれた等価な表面をCM5センサーチップ上に作製するために、センサーチップ上に固定化されたsCD4および抗gp120 mab T8を捕獲表面として使用した。ブランクチップは、非特異的結合およびバルク反応の減算のためのインライン基準として供給した。Mab T8は、5.6nMのアフィニティでHIV 89.6 gp120を結合した。したがって、CD4およびmab T8は、HIVエンベロープタンパク質を固着するための安定な表面を提供した。
【0048】
HIV 89.6 gp140は、切断gp140および切断されていないgp140の両方を含むので、CD4またはmab T8表面にgp140タンパク質が捕獲された後、gp41がCD4−gp140複合体に存在することを示すことが重要である。これらの2つの表面に、同等の反応ユニット(RU)量のgp140タンパク質が捕獲されたとき(図14A)、同レベルの抗gp120 V3 mab 19bおよび抗gp41 mab 2F5が結合していることが観察された(図14Bおよび14C)。Mab 2F5の反応性は、捕獲された切断gp41と反応すること、または切断されていないgp140のgp41に結合することのいずれかであることもできる。それでもなお、これらの表面の両方に捕獲されたgp140タンパク質は、それらの反応性が抗gp120および抗gp41 mabsとほぼ一致していた。
【0049】
mab T8またはsCD4表面に捕獲されたgp140に対してHR−2ペプチドが結合する能力を試験した。HR−2ペプチドの結合は、mab T8およびsCD4結合gp140に対する結合において定性的な相違を示した。T8−gp140表面(ほぼバックグラウンド結合)と比較して、DP178 HR−2ペプチドは、特異的にsCD4gp140表面に結合した(図14D)。しかし、混ぜ合わせたDP178ペプチドは、mab T8−gp140またはsCD4−gp140表面に結合しなかった(図14D)。HR−2ペプチドDP178の結合と同様に、HR−2ペプチドT649Q26Lは、mab T8−gp140表面に結合しないことを示し、sCD4−gp140表面に結合することを指示した(図14F)。まとめて考えると、これらの結果は、sCD4が両方のHR−2ペプチド、DP178およびT649Q26LのHIV 89.6 gp140に対する結合を引き起こすことを示した。
【0050】
CD4−gp120複合体と比較したCD4−gp140に対するHR−2ペプチド結合。Kowalski等は、gp41 HR−2における変異がgp41−gp120結合を分裂させ、HR−2は、gp41においてgp120との非共有相互作用の触覚部位を含むことを示した(Alam et al, Nature 381: 616−620 (1996))。したがって、SPRアッセイにおいて、sCD4−gp140複合体に対するHR−2の結合を、sCD4−gp120複合体と比較することは重要であった。図14の実験のように、HIV 89.6 gp120またはgp140タンパク質は、sCD4固定表面に同等の量が捕獲された。面白いことに、sCD4−gp140およびsCD4−gp120表面において、HR−2ペプチドの特異的結合が検出された(15A図および15B)。しかし、sCD4−gp140表面に対するDP178およびT649Q26L HR−2ペプチドの結合は、sCD4−gp120表面と比較して非常に高かった(図15Aおよび15B)。gp120に対するHR−2ペプチドの結合がsCD4によって誘導されるかどうかを決定するために、sCD4−gp120に対するHR−2結合を、T8 mab表面に捕獲されたgp120タンパク質に対するHR2の結合と比較した。図15Cに示すように、gp120に対するHR2ペプチドDP178およびT649Q26Lの両者の結合は、どちらのHR−2ペプチドもT8 mab表面のgp120に結合しなかったので、両者の結合は、sCD4により特異的に誘導された。CD4−gp140またはCD4−gp120に対する混ぜ合わせたDP178の結合は、検出されなかった(図15D)。
【0051】
最後に、HR−2ペプチドとsCD4間の結合相互作用のアフィニティを評価するために、HIV 89.6 gp140およびgp120をトリガーし、sCD4−gp140およびsCD4−gp120に対するHR−2ペプチドDP178およびT649Q26L両方の結合について、速度定数および解離定数(Kd)を測定した(図15A、15Bおよび15E)。sCD4−gp140およびsCD4−gp120に結合するHR−2ペプチドの速度は、少しの相違しかなかったことから、CD4−gp140に対するHR2ペプチドのより高レベルの結合は、gp120の結合部位に加えて、HR1−gp41に対する結合が誘導されたことによることが示される。gp120およびgp140に対するHR−2ペプチドの結合アフィニティーは、1.2−2.5μMの間であった。HR−2の結合は、sCD4−gp120およびsCD4gp140複合体両者において、解離速度が比較的遅かった(7.7〜10.5分のt1/2値)。
【0052】
組換えgp4lに対するHR−2ペプチドの結合。HR−2ペプチドは、精製されたgp41に対して恒常的に結合することができるかどうかを直接決定するために、組換えADA gp41をセンサー表面に固定して、HR−2ペプチドDP178の結合を決定した。HR−2ペプチドDP178は、固定されたgp41によく結合したが(図16A)、その一方で、混ぜ合わせたDP178ペプチドとの結合は観察されなかった(図16C)。組換えgp41に対するDP178 HR−2ペプチドの結合とHIV 89.6のgp140−sCD4複合体に対する結合を比較するために、両者に対するHR−2の結合の平衡結合定数(Keq)を測定した。組換えgp41に対するDP178結合のKeqは、26.7μMで弱いが(図16E)、sCD4−gp140に対するDP178の結合のKeqは、1.7μMで10倍強かった(図16F)。
【0053】
センサー表面で形成されるgp120−gp41複合体は、sCD4によって誘導されて、HR−2ペプチド結合をアップレギュレートすることができる。HIV 89.6のgp140エンベロープ標品において、切断されていないgp140および切断gp140の成分のgp120とgp41とが存在した。したがって、HR−2ペプチドは、切断されていないgp140の結合を誘導ですることができ、および/または切断gp120およびgp41の結合を誘導することができる可能性がある。gp41に非共有結合的に結合したgp120に対するsCD4の結合は、sCD4−gp120 gp41複合体に対するHR−2ペプチドの結合をアップレギュレートすることができるかどうかを直接決定するために、組換えADA gp41をセンサーチップに固定して、HIV 89.6 gp120またはgp120 sCD4混合物をその上に流した。gp120が安定してgp41に結合することが見出された(図17)。HR−2ペプチドDP178をgp41−gp120 sCD4複合体上に流したとき、HR−2の結合は、gp41に対しまたはgp41−gp120複合体に対するHR−2の結合と比較してアップレギュレートされた(図17)。したがって、gp41に非共有結合で結合したgp120におけるsCD4ライゲーションは、gp41もしくはgp120、または両方のHR−2に対する結合をアップレギュレートすることができる。
【0054】
sCD4と結合する前および後のHIV 89.6における中和エピトープ。2F5(Muster et al, J. Virol. 67: 6642−6647 (1993))mabは、HIV初代単離株を中和する。sCD4と切断89.6 gp140のライゲーション前に、2F5 gp41エピトープが暴露されることが見出された。sCD4のライゲーションに続いて、17b CCR5結合部位エピトープ(2−4)がアップレギュレートされ、2F5エピトープが発現され続けた。
【0055】
実施例3
実験の詳細
タンパク質。可溶性CD4は、Progenics, Tarrytown, NYによって産生され、Division of AIDS, NIAID, NIHによってされた。HIV 89.6の初代単離株からの可溶性エンベロープgp120(VBD−2)およびgp140(VBD−1)タンパク質は、組換えワクシニアウィルスを使用して産生されされ、記載された通りに精製した(Earl et al, J. Virol. 68: 30153026 (1994), Earl et al, J. Virol. 75: 645−653 (2001))。簡潔には、160cm2フラスコのBS−C−1細胞を、vBDl(HIV 89.6 gp140)またはvBD2(gp120)ウイルスで感染させた。2時間後、細胞をPBSで洗浄して、血清フリーのOPTI−MEM培地(Gibco)中に24−26時間静置した。次いで、培養培地を遠心によって回収し、濾過(0.2pm)してTritox−X 100を0.5%まで添加した。一部の実験については、培地を15−30倍に濃縮して、gp140糖タンパク質(切断および切断されていない形態の混合物)の供与源として供給した。レンチルレクチンカラムでは、切断および切断されていないgp140が〜50:50で含まれるgp140を精製した。組換えHIV ADA gp41タンパク質は、Immunodiagnostics.Inc(Woburn、MA)から得た。HIV−1 BAL gp120は、ABLによって産生され、Division of AIDS, NIAID, NIHによって提供された。
【0056】
モノクロナール抗体。Mab A32は、James Robinson (Tulane University, New Orleans, LA) (Boots et al, AIDS Res. Hum. Res. 13: 1549 (1997))から得た。A32 mabは、Staph Protein−Gカラムを使用して血清フリー培地からアフィニティ精製した。
【0057】
HR−2ペプチド。合成ペプチドは、合成して(SynPep, Inc., Dublin, CA)、逆相HPLCによって精製した。本研究において使用したペプチドは、95%を超えるHPLCによって測定した純度を有し、マススペクトル分析によって正しいことを確かめた。gp41ペプチドDP178、YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 19: 12676−12680 (1994))、およびT649−Q26L、WMEWDREINNYTSLIHSLIEESQNQLEKNEQELLEL(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))は、HIV 89.6由来のHIV−1エンベロープgp41に由来した(Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。HR−2ペプチド結合のコントロールとして、混ぜ合わせた配列DP178ペプチドを作製した。免疫沈降および選択SPR実験については、ビオチン化されたDP178およびDP178混ぜ合わせペプチドを合成した(SynPep, Inc.)。
【0058】
表面プラスモン共鳴バイオセンサ測定。
【0059】
SPRバイオセンサ測定は、BIAcore 3000(BIAcore Inc., Uppsala, Sweden)装置で決定した。抗gp120 mab(T8)またはsCD4(100−300μg/ml)のlOmM 酢酸ナトリウムバッファ、pH 4.5溶液を、タンパク質固定化のための標準的なアミン共役プロトコールを使用して、CM5センサーチップに直接固定した(Alam et al, Nature 381 : 616−620 (1996))。非特異的反応またはバルク反応を減算するために、ブランクのインライン基準面(アミン共役について活性化および不活性化された)を使用した。タンパク質およびペプチド(ビオチン化されたか、またはフリーのDP178、T649Q26L、DP178混ぜ合わせ)の結合は、PBS(150mMのNaCl、0.005%の表面活性剤p20)pH 7.4の連続フローを10−30μ1/minで、25℃においてリアルタイムでモニターした。検体(タンパク質およびペプチド)を除去して、再生溶液(10mMのグリシン−HCl、pH 2.5またはlOmM NaOH)の5−10μlパルスを一回または二回することによって、各サイクルの結合の後、センサー表面を再生した。
【0060】
全ての解析は、O’Shannessy等の非線形適合法(O’Shannessy et al, Anal. Biochem. 205: 132−136 (1992))、およびBIAevaluation 3.0ソフトウェア(BIAcore Inc)を使用して行った。速度定数および平衡定数は、単純二分子相互作用(simple bimolecular interaction)(A+B=AB)についてのラングミュアの式に対するカーブフィッティングに由来した。
【0061】
結果
CD4で誘導される、HIV 89.6のgp140エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合。本研究の主な目的は、HR−2ペプチド結合のSPRアッセイを使用して、gp41の融合−付随コンホメーションを検出することができるかどうかを決定することであった。HR−2ペプチドがgp140を結合することができる場合、gp41コイルドコイル構造は、内因性HR−2がHR−1に結合しないように解かれていなければならないからである。本研究では、2つのこのようなHR−2ペプチド、DP178(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、T649Q26L(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986−993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 16341642 (2000))を使用した。DP178は、HR−2のC末端アミノ酸を含み(Wild et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 12676−12680 (1994), Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998))、一方、T649Q26Lは、より多くHR−2のN末端アミノ酸を含む(Rimsky et al, J. Virol. 72: 986993 (1998), (Shu et al, Biochemistry 39: 1634−1642 (2000))。
【0062】
HIVエンベロープgp120タンパク質は、比較的高いアフィニティでsCD4に結合する(Myszka et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 9026−9031 (2000), Collman et al, J. Virol. 66: 7517−7521 (1992))。予備実験において、可溶性HIV 89.6 gp120タンパク質は、固定されたsCD4に対し、Kd 23nMで且つ解離速度1.1×10−4s1で強く結合した。したがって、表面に固定されたCD4は、HIVエンベロープを非常に安定して捕獲することができ、このアプローチは、HIV 89.6エンベロープタンパク質に結合したsCD4にHR−2ペプチドが結合することをアッセイするために使用した。gp140およびgp120がつながれた等価な表面をCM5センサーチップ上に作製するために、センサーチップ上に固定されたsCD4および抗gp120 mab T8を捕獲表面として使用した。ブランクチップは、非特異的結合およびバルク反応の減算のためのインライン基準として供給した。Mab T8は、5.6nMのアフィニティでHIV 89.6のgp120を結合した。したがって、CD4およびmab T8は、HIVエンベロープタンパク質を固着するための安定な表面を提供した。
【0063】
HIV 89.6 gp140は、切断gp140および切断されていないgp140の両方を含むので、CD4またはmab T8表面にgp140タンパク質が捕獲された後、gp41がCD4−gp140複合体に存在することを示すことが重要である。これらの2つの表面に、同等の反応ユニット(RU)量のgp140タンパク質が捕らえられたとき、同レベルの抗gp120 V3 mab 19bおよび抗gp41 mab 2F5が結合していることが観察された。Mab 2F5の反応性は、捕獲された切断gp41と反応すること、または切断されていないgp140のgp41に結合することのいずれかであり得る。それでもなお、これらの表面の両方に捕獲されたgp140タンパク質は、それらの反応性が抗gp120および抗gp41 mabsにほぼ一致していた。
【0064】
mab T8またはsCD4表面に捕獲されたgp140に結合するHR−2ペプチドの能力を試験した。HR−2ペプチドの結合は、mab T8およびsCD4結合gp140に対する結合に、定性的な相違を示した。T8−gp140表面(ほぼバックグラウンド結合)と比較して、DP178 HR−2ペプチドは、特異的にsCD4gp140表面に結合した。しかし、mab T8−gp140またはsCD4−gp140表面に対し、混ぜ合わせたDP178ペプチドは結合しなかった。HR−2ペプチドDP178の結合と同様に、HR−2ペプチドT649Q26Lは、mab T8−gp140表面に対して結合しないことを示し、sCD4−gp140表面に結合することを指示した。まとめて考えると、これらの結果は、sCD4が、両方のHR−2ペプチド、DP178およびT649Q26LのHIV 89.6 gp140に対する結合を引き起こすことを示した。
【0065】
A32 mabは、HIVエンベロープのトリガーにおけるsCD4の効果を再現し、CCR5結合部位の有用性をアップレギュレートしたことが報告されている(Wyatt et al, J. Virol 69: 5723 (1995))。したがって、A32mabがsCD4を模倣して捕獲されたgp140に対するHR−2の結合をアップレギュレートすることができるかどうかを決定するために、A32 mab表面を使用した。sCD4と同様に、gp140がmab T8表面に捕獲されたときと比較して、gp140(切断されていないgp140、切断gp120および切断gp41の混合物)がA32 mab表面に捕獲されたとき、HR−2ペプチドの結合は、著しくアップレギュレートされた(図26)。A32 mabおよびgp120を使用しても同様の結果が得られた。
【0066】
引用した全ての文書は、参照によりそれらの全文が本明細書に援用される。
【0067】
当業者であれば、本開示を読むことにより、本発明の真の範囲から逸脱することなく形態および詳細に種々の変更がなされてもよいことが、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、CCR5またはCXCR4共受容体タンパク質(またはそれらのタンパク質もしくはペプチドの断片)およびgp160に結合した可溶性CD4を示す。
【図2】
図2は、ベシクル、リポソームまたは不活化されたビリオン中にgp160に結合したCD4、CCR5(または、CXCR4)を含むベシクルまたはリポソームを示す。
【図3】
図3は、可溶性CD4およびgp160に結合したCCR5またはCXCR4のgp120結合部位を反映するペプチドを示す。
【図4】
図4は、HIV単離株DH12の可溶性gp120と可溶性CD4との間の結合相互作用のBlAcore測定を示す。
【図5】
図5は、HIV 89.6、JRFLおよびDH1の可溶性gp120タンパク質と可溶性CD4との間の結合相互作用を示す。
【図6】
図6は、gp120とCD4との間の相互作用の速度および結合アフィニティを示す。
【図7】
図7は、CHO−wt(HIV IIIB gp160−発現)細胞由来のgp120を発現している膜に対する可溶性CD4の結合を示す。
【図8】
図8は、細胞融合を誘導する能力に対応するgp160の構造に付随したgp160およびgp140の変化を示す。
【図9】
コイルドコイル領域の一部であるDP−178またはT649ペプチドの添加による膜融合因子エピトープの「凍結」を示し、CD4でトリガーされたエンベロープに添加されたときに融合の阻止を生じる。
【図10A】
図10A−10Dは、HIV 89.6 gp140オリゴマに対するCD4およびCCR5 N末端ペプチドの結合を示す。図10A。固定されたCD4とHIVエンベロープタンパク質(89.6 gp120およびgp140)との間の相互作用の結合曲線の重ね合わせ。データは、切断されたHIV 89.6 gp140(切断)に対して、およびHIV 89.6 gp120タンパク質に対して、sCD4が結合したことを示す。ネガティブコントロール(ネガティブコントロール)は、CD8を固定した表面上に89.6 gp120タンパク質を注入することによって作製した。HIV JRFLおよびDH12 gp120 envタンパク質と比較して、HIV 89.6のgp120 envは、比較的高いアフィニティ(JRFL、DH12および89.6envのそれぞれについて、Kd=146nM、96nMおよび23nM)でCD4に結合した。Kdのこれらの相違は、主に解離速度の相違によるものであった(JRFL、DH12および89.6 gp120エンベロープタンパク質について、それぞれkd= 8.8x10−4s−1、4.7x10−4 s−1、1.1x10−4 s−1)。
【図10B】
固定されたCD4に対する切断されていないCM235 gp140(切断されていない)およびIIIB−gp160(切断されていない)オリゴマの結合。データは、切断されていないIIIB−gp160(図10B)オリゴマが、CD4に不十分にしか結合しなかったのに対して、切断されていないHIV CM235 gp140(図10B)オリゴマは、sCD4を結合したことを示す。ネガティブコントロールは、IIIBgp160タンパク質とともに固定された表面上に同じIIIBgp160フローの注入である。
【図10C】
CD4が固定された表面上に可溶性89.6 gp140オリゴマを注入することにより、CD4−gp140複合体(矢印で示した)が最初に形成された。次いで、CD4−gp140複合体に対するその結合をモニターするために、CCR5のN末端ペプチド(D1)を注入した。
【図10D】
CD4の存在下および非共存における、89.6のgp140オリゴマに結合するCCR5のN末端ペプチドD1の結合曲線の重ね合わせ。CD4−gp140複合体において、D1ペプチドは、280nM(ka=9x103 M−1s−1、kd=2.56x10−3s−1)の明らかなKdで結合する。CD4の非共存下において、D1ペプチドは、切断gp140に対して同様の結合速度で、しかしより速い解離速度で、恒常的に結合する(kd=0.01 S−1;Kd=1μM)。CD4の存在下および非共存下におけるCCR5−D1ペプチドの定常状態の結合の相違は、定量的な効果である。全てのgp140分子がCD4に結合したことを確かめるために、切断gp140タンパク質をCD4固定化センサー表面(RU=530)に捕らえ、可溶性89.6のgp140タンパク質を同じセンサーチップの隣接したフローセルに直接固定した(RU=3300)。
【図11A】
図11A−11Dは、CD4およびCCR5細胞外のドメインペプチドが、HIV 89.6のgp140に対するHR−2ペプチドの結合を誘導することを示す。図11A。CD4に対し(実線)、CD4およびCCR5−D1ペプチドに対し(破線)、CCR5−D1ペプチド(黒丸)、並びにgp140オリゴマ単独(破線)に対する89.6のgp140オリゴマの結合後におけるHR−2ペプチドDP178の結合。
【図11B】
89.6のgp140オリゴマ(破線)、CD4−gp140複合体(白丸)に対し、およびCD4−gp140−Dl複合体(実線)に対するHR−2ペプチドT649QLの結合。89.6のgp140タンパク質およびCCR5−D1ペプチドをsCD4固定化表面上に順番に注入した(図10Cを参照)。
【図11C】
CD4−89.6 gp140複合体に対するHR−2ペプチドDP178およびコントロールの混ぜ合わせDP178ペプチドの結合。
【図11D】
CD4およびCCR5−D1ペプチドで誘導後の89.6のgp140に対するHR−2ペプチドDP178およびT649QLの結合についての速度データ。Rmは、gp140複合体上に同濃度のHR−2ペプチド(5mM)を注入する間に定常状態で結合したRUを指す。nm=HR−2ペプチドがgp140タンパク質に対して極めて低いアフィニティで結合しているために、速度定数を測定することができない。
【図12】
図12は、89.6のgp140エンベロープタンパク質の、HR−2ペプチドによる免疫沈降およびウエスタンブロット解析を示す。ビオチン化されたHR−2ペプチドDP178は、恒常的に切断gp41および切断されていないgp140タンパク質の両方を免疫沈降した。免疫沈降されたgp140およびgp41のレベルは、sCD4によって増加した。HIV 89.6のgp140タンパク質をsCD4(2μg)の存在下(レーン1および5)または非存在下(レーン3および7)で、2.5μgのビオチン化されたDP178とインキューベートした。また、コントロールとして、HIV 89.6 gp140タンパク質をsCD4(2μg)の存在下(レーン2および6)または非存在下(レーン4および8)で、2.5μgのビオチン化混ぜ合わせたDP178ペプチドとインキューベートした。レーン9は、mab 7B2(抗gp41)でイムノブロットしたgp140標品内のgp140およびgp41を示し、一方、Lane 10は、mab T8(抗gp120)反応性のgp140標品内のgp120を示す。
【図13】
図13は、可溶性HIV 89.6 gp140エンベロープに対するHR−2ペプチドの結合の誘導を示す。
【図14A】
図14A−14Fは、可溶性CD4による89.6のgp140に対するHR−2ペプチドの結合の誘導を示す。図14A。CD4(実線)およびT8(破線)固定化表面上での可溶性89.6のgp140の捕獲。およそ3000〜5000RUのsCD4およびT8 mabをCM5センサーチップに固定した。次いで、可溶性89.6 gp140タンパク質を両表面に同じレベルに捕獲して、それぞれCD4−gp140およびT8−gp140がラベルされる。
【図14B】
CD4−gp140(実線)およびT8−gp140(破線)複合体に対する19b(図14B)抗体の結合。gp140捕獲の安定化の後、19b(抗gp120 V3)または2F5(抗gp41)抗体(300ssg/ml)を注入してgp120およびgp41の両表面の相対量を評価した。
【図14C】
CD4−gp140(実線)およびT8−gp140(破線)複合体に対する19b(図14B)抗体の結合。gp140捕獲の安定化の後、19b(抗gp120 V3)または2F5(抗gp41)抗体(300ssg/ml)を注入してgp120およびgp41の両表面の相対量を評価した。
【図14D】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14E)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図14E】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14F)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図14F】
CD4−gp140(実線)またはT8−gp140(破線)表面に対するHR−2ペプチドDP178(図14D)、混ぜ合わせDP178(図14E)およびT649Q26L(図14F)の結合。50μg/mlの各HR−2ペプチドをCD4およびT8の両者の表面上に30μl/分で注入した。
【図15A】
図15A−15Eは、CD4−gp140およびCD4−gp120複合体とHR−2ペプチドの結合相互作用を示す。HR−2ペプチドDP178(図15A)およびT649Q26L(図15B)と、CD4−gp120(破線)およびCD4−gp140(実線)との間の相互作用を示す結合曲線の重ね合わせ。図15Aおよび15Bは、CD4−gp140(実線)およびCD4−gp120(破線)表面上に12.5〜100μg/mlの間のHR−2ペプチドDP178およびT649Q26Lの滴定を示す。
【図15B】
図15Aおよび15Bは、CD4−gp140(実線)およびCD4−gp120(破線)表面上に12.5〜100μg/mlの間のHR−2ペプチドDP178およびT649Q26Lの滴定を示す。
【図15C】
CD4−gp140またはT8−gp140のいずれかに対する混ぜ合わせDP178 HR−2ペプチドの結合はなかった。
【図15D】
CD4は、gp120エンベロープタンパク質に対するHR−2ペプチドの結合を誘導した。T8−gp120複合体に対するHR−2ペプチドの特異的結合はなかったが、sCD4−gp120およびsCD4−gp140表面は、安定してHR−2ペプチドを結合した。CD4−gp120と比較して、CD4−gp140でより高い結合が観察された。
【図15E】
図15Eの表は、HR−2ペプチドおよびCD4−gp120およびCD4−gp140複合体についての結合速度定数および解離定数を示す。データは、2つの別々の実験の代表である。HR−2ペプチドは、ブランク、sCD4およびsCD4−gp120またはsCD4−gp140表面上に30μl/分で同時に注入した。示した曲線は、CD4−gp120またはCD4−gp140に特異的な結合を示し、ブランクおよびsCD4表面から結合シグナルを減算した後のものに由来する。
【図16A】
図16A−16Fは、固定されたgp41に対するHR−2ペプチドの恒常的結合、およびCD4で誘導されるgp140に対する結合を示す。図16Aおよび16B。固定されたADA gp41およびCD4−gp140(図16B)表面に対するDP178(12.5〜100μg/ml)の結合。
【図16B】
図16Aおよび16B。固定されたADA gp41およびCD4−gp140(図16B)表面に対するDP178(12.5〜100g/ml)の結合。
【図16C】
16C図および16D。固定されたADA gp41に対する混ぜ合わせDP178(12.5〜100μg/ml、図16D)およびT8−gp140表面に対するHR−2ペプチドDP178(12.5〜50μg/ml)の結合。
【図16D】
16C図および16D。固定されたADA gp41に対する混ぜ合わせDP178(12.5〜100μg/ml、図16D)およびT8−gp140表面に対するHR−2ペプチドDP178(12.5〜50μg/ml)の結合。
【図16E】
gp41に対して結合するDP178についてのRU対RU/Cのスキャッチャードプロット。データは、2つの別々の実験の代表である。
【図16F】
CD4−gp140に結合するDP178についてのRU対RU/Cのスキャッチャードプロット。データは、2つの別々の実験の代表である。
【図17A】
図17Aおよび17Bは、gp120−gp41複合体に対するHR−2ペプチド結合の誘導を示す。固定されたgp41、gp41−gp120およびgp41−gp120−CD4複合体に対するHR2ペプチドDP178(50μg/ml)の結合。gp41表面と比較して、gp41−gp120およびgp41−gp120 CD4表面において、DP178における高い結合が観察される。可溶性89.6のgp120(100μg/ml)またはgp120−CD4混合物(0.3mg/mlのCD4と30分間プレプレインキュベートしたgp120)を、ADA gp41で固定したセンサー表面上に、5μl/分で10分間注入した。注入の終わりに、表面が基線変動せずに安定するまで、洗浄バッファ(PBS)を流した。およそ300 RUのgp120および850 RUのgp120−CD4は、固定されたgp41表面に安定な複合体を形成した。その後、gp120−CD4の結合は、再生バッファ(lOmMグリシン−HC1、pH 2.0)を短く注入することにより約325 RU(およそgp41−gp120表面と同等まで)まで減少させた後、gp120−CD4混合物を注入した。したがって、両表面は、安定であり、結合したgp120またはgp120−CD4を同量有した。
【図17B】
図17Aおよび17Bは、gp120−gp41複合体に結合するHR−2ペプチドの誘導を示す。固定されたgp41、gp41−gp120およびgp41−gp120−CD4複合体に対するHR2ペプチドDP178(50μg/ml)の結合。gp41表面と比較して、gp41−gp120およびgp41−gp120 CD4表面において、DP178における高い結合が観察される。可溶性89.6 gp120(100μg/ml)またはgp120−CD4混合物(0.3mg/mlのCD4と30分間プレプレインキュベートしたgp120)を、ADA gp41で固定したセンサー表面上に、5μl/分で10分間注入した。注入の終わりに、表面が基線変動せずに安定するまで、洗浄バッファ(PBS)を流した。およそ300 RUのgp120および850 RUのgp120−CD4は、固定されたgp41表面に安定な複合体を形成した。その後、gp120−CD4の結合は、再生バッファ(lOmMグリシン−HC1、pH 2.0)を短く注入することにより約325 RU(およそgp41−gp120表面と同等まで)まで減少させた後、gp120−CD4混合物を注入した。したがって、両表面は、安定であり、結合したgp120またはgp120−CD4を同量有した。
【図18】
非共有結合性にgp41に結合したHIV gp120に対する可溶性CD4の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120結合をアップレギュレーションする。免疫原は、可溶性形態で架橋されたCD4−gp120−gp41である。
【図19】
非共有結合性にgp41に結合したHIV gp120に対するA32の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120結合をアップレギュレーションする。免疫原は、可溶性形態で架橋されたA32(総Ig)−gp120−gp41または可溶性形態のA32(FabまたはFab2)−gp120−gp41である。
【図20】
可溶性gp120に対する可溶性CD4の結合は、CCR5結合部位およびgp41 HR−2結合部位の暴露を生じる。
【図21】
可溶性HIV gp120に対するA32 mabの結合は、CD4結合部位およびCCR5結合部位の暴露を生じる。
【図22】
可溶性の切断されていないHIV gp140に対する可溶性CD4の結合は、gp41におけるHR−1に対するHR−2の結合をアップレギュレートし、CCR5結合部位を暴露する。免疫原は、DP178またはT649Q26Lの結合の有無にかかわらず、架橋されたCD4−gp140である。
【図23】
可溶性切断されていないHIV gp140に対するMab A32の結合は、gp41におけるHR−1に対するHR−2の結合をアップレギュレートし、CCR5結合部位を暴露する。免疫原は、gp41もしくは複合体のどこかに結合したDP178またはT649Q26Lの有無にかかわらず、架橋されたA32またはその断片−gp140である。
【図24】
非共有結合的にgp41に結合したHIV gp120に対する可溶性CD4の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120の結合をアップレギュレーションする。免疫原は、HR−1に結合したHR−2ペプチドと架橋された可溶性形態のCD4−gp120−gp41である。
【図25】
非共有結合的にgp41に結合したHIV gp120に対するA32の結合は、gp120に対するHR−2の結合を生じ、gp41−gp120の結合をアップレギュレーションした。免疫原は、可溶性形態で架橋されたA32(総Ig)−gp120−gp41または可溶性形態でHR−1もしくは複合体のどこかに結合したHR−2ペプチドとともにA32(FabまたはFab2)−gp120−gp41である。
【図26】
可溶性CD4によるHIV 89.6 gp140に対するHR−2ペプチドの結合の誘導。可溶性89.6 gp140タンパク質は、三表面に全てで同じレベルに捕獲され、CD4−gp140、T8−gp140およびA32 gp140がラベルされた。図は、T8−gp140(丸)、CD4−gp140(実線)およびA32gp140(破線)複合体に対するHR−2ペプチドDP178の結合を示す。50μg/mlのHR−2ペプチドを、A32、CD4およびT8表面上に30μl/分で注入した。sCD4、T8およびA32表面に対するHR−2ペプチドのバルク反応および非特異的結合を減算した後、特異的結合のみを示した。
Claims (27)
- 単離された免疫原であって、リガンドに結合したHIVエンベロープタンパク質を含み、このリガンドは、前記タンパク質のCD4結合部位およびCCR5結合部位の少なくとも一つをアップレギュレートする免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記HIVタンパク質は、gp120、切断されていないgp140またはgp41に非共有結合性に結合したgp120である免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記リガンドは、抗体、またはそのFab2もしくはFab断片である免疫原。
- 請求項2に記載の免疫原であって、前記リガンドは、gp120のCCR5結合部位に結合し、且つgp120のCD4結合部位をアップレギュレートする免疫原。
- 請求項4に記載の免疫原であって、前記リガンドは、抗体、またはそのFab2もしくはFab断片である免疫原。
- 請求項4に記載の免疫原であって、前記リガンドは、モノクロナール抗体(mab)17b、またはそのFab2もしくはFab断片、またはその擬態である免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記リガンドは、gp120のCCR5およびCD4結合部位をアップレギュレートする免疫原。
- 請求項7に記載の免疫原であって、前記リガンドは、抗体、またはそのFab2もしくはFab断片である免疫原。
- 請求項7に記載の免疫原であって、前記リガンドは、gp120におけるmab A32が結合する部位に結合する免疫原。
- 請求項9に記載の免疫原であって、前記リガンドは、mab A32、またはそのFab2もしくはFab断片、またはその擬態である免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記タンパク質と前記リガンドは、架橋されている免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記タンパク質は、可溶型である免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記タンパク質は、細胞小胞またはリポソームと結合した免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原であって、前記タンパク質は、gp41に非共有結合性に結合したgp120である免疫原。
- 請求項14に記載の免疫原であって、gp120、gp41および前記リガンドは、架橋されている免疫原。
- 請求項14に記載の免疫原であって、前記免疫原は、前記タンパク質に結合したHR−2ペプチドをさらに含む免疫原。
- 請求項14に記載の免疫原であって、gp120、gp41、前記リガンドおよび前記HR−2ペプチドは、架橋されている免疫原。
- 請求項1に記載の免疫原の少なくとも一つおよびキャリアを含む組成物。
- 哺乳類においてHIVに対する中和抗体の産生を誘導する方法であって、前記誘導を生じるために十分な請求項1に記載の前記免疫原の量を前記哺乳類に投与することを含む方法。
- gp120のCD4結合部位をアップレギュレートする能力のある化合物をスクリーニングするための方法であって、gp120およびmab 17b、またはそのFab2もしくはFab断片、またはその擬態と、前記化合物とを接触させることと、および前記化合物は、前記gp120のCCR5結合部位に対する結合について、mab 17b、またはその断片もしくは擬態と競合するかどうかを決定することとを含み、ここで、mab 17b、またはその断片もしくは擬態と競合する化合物が、gp120のCD4結合部位を潜在的にアップレギュレートする化合物である方法。
- 請求項20に記載の方法であって、mab 17b、またはその断片もしくは擬態は、検出可能な標識を有する方法。
- 請求項20に記載の方法であって、gp120は、固体支持体に結合された方法。
- 請求項22に記載の方法であって、前記固体支持体は、BIACOREチップである方法。
- gp120のCD4およびCCR5結合部位をアップレギュレートする能力のある化合物をスクリーニングするための方法であって、gp120およびmab 17b、またはそのFab2もしくはFab断片、またはその擬態と、前記化合物とを接触させることと、および前記化合物は、前記gp120に対する結合について、mab A32、またはその断片もしくは擬態と競合するかどうかを決定することを含み、ここで、mab A32、またはその断片もしくは擬態と競合する化合物が、gp120のCD4およびCCR5結合部位を潜在的にアップレギュレートする化合物である方法。
- 請求項24に記載の方法であって、mab A32、またはその断片もしくは擬態は、検出可能な標識を有する方法。
- 請求項24に記載の方法であって、gp120は、固体支持体に結合された方法。
- 請求項26に記載の方法であって、前記固体支持体は、BIACOREチップである方法。
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