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JP4846200B2 - 免疫賦活性g、u含有オリゴリボヌクレオチド - Google Patents

免疫賦活性g、u含有オリゴリボヌクレオチド Download PDF

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Description

(発明の分野)
本発明は、全体として、免疫学および免疫賦活の分野に関する。より詳細には、本発明は、免疫賦活性リボ核酸、該免疫賦活性リボ核酸のホモログ、ならびに該免疫賦活性リボ核酸およびホモログの利用方法に関する。本発明の組成物および方法は、トル様(Toll−like)受容体7(TLR−7)およびトル様受容体8(TLR8)を介するシグナル伝達を誘起するのに有用であると考えられる。
(発明の背景)
免疫反応は、概念的には、先天性免疫と適応免疫に分類される。先天性免疫は、感染性細菌により発現される特定の種類の分子もしくは外来性高分子が同様に共有している病原体関連分子パターン(PAMP)の認識を含むと考えられている。また、PAMPは、特定の免疫細胞のパターン認識受容体(PRR)によって認識されると考えられている。
トル様受容体(TLR)は、哺乳動物の先天性免疫において重要な役割を果たす高度に保存されたポリペプチドのファミリーである。現在、TLR1〜TLR10と呼ばれる10個のファミリー・メンバーが同定されている。種々のTLRの細胞質ドメインは、トル−インターロイキン1(IL−1)受容体(TIR)ドメインによって特徴付けられる。メドジトフ・Rほか(Medzhitov R.et al.)(1998年)モレキュラー・セル(Mol Cell)2:p253−8参照。TLRによって細菌の侵入が認識されると、ショウジョウバエおよび哺乳動物において進化的に保存されているシグナル伝達系が賦活化される。TIRドメイン含有アダプタ蛋白質MyD88は、TLRと一体となってIL−1受容体関与キナーゼ(IRAK)および腫瘍壊死因子(TNF)受容体関与ファクター6(TRAF6)をTLRに動員すると報告されている。このMyD88依存性シグナル伝達経路は、免疫賦活の重要な段階であるNF−kB転写因子およびc−Jun NH末端キナーゼ(Jnk)マイトジェン賦活化蛋白質キナーゼ(MAPKs)の賦活化、ならびに炎症性サイトカインの産生をもたらすと考えられている。総説としては、アデレム・Aほか(Aderem A.et al.)(2000年)ネイチャー(Nature)406:p782−87を参照されたい。
特定のTLRリガンドがいくつか報告されているが、一部のTLRのリガンドについてはまだ特定されていない。TLR2のリガンドとしては、ペプチドグリカンおよびリポペプチドが挙げられる。ヨシムラ・Aほか(Yoshimura A.et al.)(1999年)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)163:p1−5;ヨシムラ・Aほか(Yoshimura A.et al.)(1999年)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)163:p1−5;アリプランティス・A・Oほか(Aliprantis AOet al.)(1999年)サイエンス(Science)285:p736−9参照。ウイルス由来二本鎖RNA(dsRNA)、およびdsRNAの合成アナログであるポリI:Cは、TLR3のリガンドであると報告されている。アレクソプロー・Lほか(Alexopoulou L.et al.)(2001年)ネイチャー(Nature)413:p732−8参照。リポ多糖体(LPS)はTLR4のリガンドである。ポルトラク・Aほか(Poltorak A.et al.)(1998年)サイエンス(Science)282:p2085−8;ホシノ・Kほか(Hoshino K.et al.)(1999年)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)162:p3749−52参照。細菌性フラジェリンはTLR5のリガンドである。ハヤシ・Fほか(Hayashi F.et al.)(2001年)ネイチャー(Nature)410:p1099−1103参照。ペプチドグリカンは、TLR2のリガンドであるばかりでなく、TLR6のリガンドでもある。オジンスキー・Aほか(Ozinsky A.et al.)(2000年)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro.Natl.Acad Sci)USA97:p13766−71;タケウチ・Oほか(Takeuchi O.et al.)(2001年)インターナショナル・イムノロジー(Int.Immunol.)13:p933−40参照。細菌性DNA(CpG DNA)は、TLR9リガンドであると報告されている。ヘンミ・Hほか(Hemmi H.et al.)(2000年)ネイチャー(Nature)408:p740−5;バウアー・Sほか(Bauer S.et al.)(2001年)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro.Natl.Acad Sci)USA98:p9237−42参照。上記に挙げたTLRリガンドは全て、天然のリガンド、即ち、感染性細菌によって発現される分子として自然界に存在するTLRリガンドを含む。
TLR1、TLR7、TLR8およびTLR10の天然リガンドは知られていないが、最近、一部の低分子量合成化合物イミダゾキノロン類のイミキモッド(R−837)およびレシキモッド(R−848)がTLR7のリガンドであると報告された。ヘンミ・Hほか(Hemmi H.et al.)(2002年)ネイチャー・イムノロジー(Nat.Immunol.)3:p196−200参照。
(発明の要旨)
本発明の一部は、本発明者による特定の免疫賦活性RNAおよびRNA様(以下、単に「RNA」という)分子の新規な発見に基づくものである。本発明の免疫賦活性RNA分子は、少なくとも1つのグアニン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含む塩基配列であって、必要に応じて、その少なくとも1つのGをGの変異体もしくはホモログとし、および/またはその少なくとも1つのUを独立にUの変異体もしくはホモログとすることができる塩基配列を必要とすると、本発明者は考えている。意外なことに、本発明の免疫賦活性RNA分子は、一本鎖または少なくとも部分的に二本鎖とすることができる。しかも意外なことに、本発明の免疫賦活性RNA分子は、その免疫賦活効果を発揮するのにCpGモチーフを必要としない。特定の理論もしくはメカニズムに捕らわれているということではなく、本発明の免疫賦活性RNA分子が、MyD88依存性経路、恐らくTLRを介してシグナルを伝達するというのは、本発明者の見解である。また、特定の理論もしくはメカニズムに捕らわれているということではなく、本発明の免疫賦活性RNA分子が、TLR8、TLR7もしくはまだ確認されていない他のなんらかのTLAを介してシグナルを伝達するということも、本発明者の見解である。
また、本発明の免疫賦活性RNA分子は、免疫を誘起することができる天然のRNA分子の1クラスを表すものとも、本発明者は考えている。特定の理論もしくはメカニズムに捕らわれているということではなく、これに相当する天然RNA分子のクラスが、リボソームRNA(rRNA)、転移RNA(tRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、およびウイルスRNA(vRNA)として存在するというのは、本発明者の見解である。このことに関連して、本発明の免疫賦活性RNA分子が5〜40ヌクレオチド長程度の小さなものであることに留意されたい。このような短いRNA分子は、癌抗原に対する免疫反応を誘起することを目的として樹状細胞を形質転換するのに有用と報告されている完全長のメッセンジャーRNAの範囲から外れている。例えば、ボクツコウスキー・Dほか(Boczkowski D.et al.)(1996年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)184:p465−72;ミッチェル・D・Aほか(Mitchel D.A.et al.)(2000年)カレント・オピニョン・イン・モレキュラー・セラピューティクス(Curr.Opin.Mol.Ther.)2:p176−81を参照されたい。
また、本発明の免疫賦活性RNA分子が、RNAの安定化、RNA分子の局所への集合および/または細胞のエンドソームコンパートメントへのRNA分子の輸送に対して促進する特定の物質と有利に併用することができることも、本発明によって発見した。特に、この点において特定の脂質および/またはリポソームが有用であることを本発明により発見した。例えば、特定の陽イオン性脂質、例えば、特にN−[1−(2,3ジオレオイルオキシ)−プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムメチルサルフェート(DOTAP)は、本発明の免疫賦活性RNA分子と併用すると、特に有利である。別の例として、このRNAに、例えばこのRNAの3’末端に、コレステリル部分を共有結合させると、陽イオン性脂質が存在しなくても、このRNAの免疫賦活効果が増強される。
本発明は、本発明の免疫賦活性RNA分子に関連した組成物および方法を提供する。この組成物および方法は、とりわけ、イン・ビボ(生体内)、イン・ビトロ(試験管内)およびエクス・ビボ(生体外)での免疫細胞の賦活化、感染の治療、癌の治療、医薬組成物の調製、本発明の免疫賦活性RNAの標的受容体の特定、ならびに別の免疫賦活性化合物のスクリーニングおよび特徴付けに有用である。さらに、本発明の免疫賦活性RNA分子に関連した組成物および方法は、他の免疫賦活性の組成物、およびこのような他の免疫賦活性の組成物に関連した方法とも有利に併用することができる。
一態様として、本発明は、免疫賦活性組成物を提供する。本発明のこの態様による免疫賦活性組成物は、少なくとも1つのグアニン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含む塩基配列を有する5〜40ヌクレオチド長の単離RNAオリゴマー、ならびに、必要に応じて陽イオン性脂質を含む。このRNAオノゴマーは、天然由来のものでも非天然由来のものでもよい。一実施態様として、天然由来のRNAオノゴマーは、原核生物RNA由来のものとすることができ、別の実施態様として、真核生物RNA由来のものとすることができる。さらに、天然由来のRNAオノゴマーは、リボソームRNAの一部を含むことができる。非天然由来のRNAオノゴマーは、細胞外で、例えば、当業者に既知の化学的方法を用いて合成したRNA分子を含むことができる。一実施態様として、RNAオノゴマーは、天然由来RNAオノゴマーの誘導体を含むことができる。
一実施態様として、上記単離RNAオリゴマーは、以下に定義するようなG、U−リッチRNAである。
一実施態様として、上記G、U含有免疫賦活性RNAは、5’−RURGY−3’によって示されるような塩基配列を含み、Rがプリン、Uがウラシル、Gがグアニン、Yがピリミジンを表すものとする少なくとも5ヌクレオチド長の単離RNA分子である。一実施態様として、このG、U含有免疫賦活性RNAは、5’−GUAGU−3’によって示されるような塩基配列を含み、Aがアデニンを表すものとする少なくとも5ヌクレオチド長の単離RNA分子である。一実施態様として、このG、U含有免疫賦活性RNAは、5’−GUAGUGU−3’によって示されるような塩基配列を含む単離RNA分子である。
一実施態様として、上記G、U含有免疫賦活性RNAは、5’−GUUGB−3’によって示されるような塩基配列を含み、BがU、GまたはCを表すものとする少なくとも5ヌクレオチド長の単離RNA分子である。
一実施態様として、上記G、U含有免疫賦活性RNAは、5’−GUGUG−3’によって示されるような塩基配列を含む少なくとも5ヌクレオチド長の単離RNA分子である。
その他の実施態様として、この単離RNA分子は、前述の配列のうちの任意のものの倍数単位、前述の配列のうちの任意のものの組合せ、または前述の配列のうちの任意のものの倍数単位を含む前述の配列のうちの任意のものの組合せを含有することができる。これらの倍数単位および組合せについては、直接結合させることができるが、間接的に、即ち、ヌクレオシドもしくは配列を介在させることによっても結合させることができる。一実施態様として、この結合に介在させるヌクレオシドはGであり、一実施態様として、この結合介在性ヌクレオシドはUである。
一実施態様として、上記塩基配列は5’−GUGUUUAC−3’を含む。一実施態様として、この塩基配列は5’−GUGUUUAC−3’である。
別の実施態様として、この塩基配列は5’−GUAGGCAC−3’を含む。一実施態様として、この塩基配列は5’−GUAGGCAC−3’である。
さらに別の実施態様として、この塩基配列は5’−CUAGGCAC−3’を含む。一実施態様として、この塩基配列は5’−CUAGGCAC−3’である。
またさらに別の実施態様として、この塩基配列は5’−CUCGGCAC−3’を含む。一実施態様として、この塩基配列は5’−CUCGGCAC−3’である。
一実施態様として、前記オリゴマーは5〜12ヌクレオチド長である。一実施態様として、このオリゴマーは8〜12ヌクレオチド長である。
また、本発明のこの態様によれば、一実施態様として、上記塩基配列はCpGジヌクレオチドを欠く。従って、この実施態様では前記免疫賦活性RNAはCpG核酸ではない。
本発明のこの態様による一部の実施態様として、上記RNAオリゴマーの塩基配列は少なくとも部分的に自己相補的である。一実施態様として、この自己相補性の程度は少なくとも50パーセントである。この自己相補性の程度は100パーセントにまで及び、100パーセントを含むことができる。従って、例えば、種々の実施態様として、この少なくとも部分的に自己相補性のRNAオリゴマーの塩基配列は、少なくとも50パーセント、少なくとも60パーセント、少なくとも70パーセント、少なくとも80パーセント、少なくとも90パーセント、または100パーセント自己相補的である。相補性塩基対としては、グアニン−シトシン(G−C)、アデニン−ウラシル(A−U)、アデニン−チミン(A−T)、およびグアニン−ウラシル(G−U)が挙げられる。G−U「ゆらぎ」塩基対合は、リボソームRNAおよびRNAレトロウイルスでかなりよく見られるが、通常の、G−C、A−TもしくはA−U間のワトソン−クリック塩基対合より幾分弱いものである。部分的自己相補性配列は、自己相補性配列の部分を1つ以上含むことができる。部分的自己相補性配列を必要とする実施態様では、前記RNAオリゴマーは、このオリゴマーの各末端に位置し、この各末端を含む自己相補性部分を包含することができる。
本発明のこの態様による一実施態様として、このオリゴマーは、複数のオリゴマー、即ち、少なくとも1つのグアニン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含む塩基対を有するそれぞれ6〜40ヌクレオチド長の複数のRNAオリゴマーである。この複数のオリゴマーは、少なくとも部分的に互いに相補性である配列を含むことができるが、これを必要とするものではない。一実施態様として、この複数のオリゴマーには、第1の塩基配列を有するオリゴマーおよび第2の塩基配列を有するオリゴマーが含まれ、この第1の塩基配列と第2の塩基配列とは少なくとも50パーセントの相補性を有する。従って、例えば、種々の実施態様として、前記少なくとも部分的に相補性の塩基配列は、少なくとも50パーセント、少なくとも60パーセント、少なくとも70パーセント、少なくとも80パーセント、少なくとも90パーセント、または100パーセント相補的である。上述の場合のように、相補性塩基対としては、グアニン−シトシン(G−C)、アデニン−ウラシル(A−U)、アデニン−チミン(A−T)、およびグアニン−ウラシル(G−U)が挙げられる。部分的相補性配列は、相補性配列の部分を1つ以上含むことができる。部分的相補性配列を必要とする実施態様では、前記RNAオリゴマーは、このオリゴマーの少なくとも一端に位置し、この末端を含む相補性部分を含有することができる。
一実施態様として、このオリゴマーは、5’−GUGUUUAC−3’を含む配列を有するオリゴマーおよび5’−GUAGGCAC−3’を含む配列を有するオリゴマーをそれぞれ含有する複数のオリゴマーである。一実施態様として、このオリゴマーは、塩基配列5’−GUGUUUAC−3’を有するオリゴマーおよび塩基配列5’−GUAGGCAC−3’を有するオリゴマーを含む複数のオリゴマーである。
さらに、本発明のこの態様によれば、種々の実施態様として、このオリゴマーは、非天然型主鎖結合、修飾塩基、修飾糖、またはこれらの任意の組合せを含む。この非天然型主鎖結合は、安定化された結合、即ち、ホスホジエステル結合に比し、RNA分解酵素もしくは核酸分解酵素による分解に対して比較的抵抗性の結合とすることができる。一実施態様として、この非天然型主鎖結合は、ホスホロチオエート結合である。このオリゴマーは、1つの非天然型主鎖結合、またはそれぞれその他とは独立に選ばれる複数の非天然型主鎖結合を含むことができる。上記修飾塩基は、本発明のこの態様による塩基配列の少なくとも1つのGおよび少なくとも1つのUを含む、G、U、AもしくはCの修飾体とすることができる。一部の実施態様として、この修飾塩基は、7−デアザグアノシン、8−アザグアノシン、5−メチルウラシル、およびシュードウラシル(pseudouracil)から選ぶことができる。このオリゴマーは、1つの修飾塩基、またはそれぞれその他とは独立に選ばれる複数の修飾塩基を含むことができる。上記修飾糖は、メチル化糖のアラビノースとすることができる。このオリゴマーは、1つの修飾糖、またはそれぞれその他とは独立に選ばれる複数の修飾糖を含むことができる。
一実施態様として、前記陽イオン性脂質は、N−[1−(2,3ジオレオイルオキシ)−プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムメチルサルフェート(DOTAP)である。DOTAPは、RNAオリゴマーを細胞中へ輸送し、エンドソーム・コンパートメントへ特異的に出入りして、このコンパートメントでpH依存性にこのRNAオリゴマーを遊離させることができる。このRNAは、一旦エンドソーム・コンパートメントに入れば、特定の細胞内トル様受容体分子(TLR)と相互作用して、免疫反応の形成に関与するTLR媒介性シグナル変換経路を作動させることができる。エンドソーム・コンパートメントへの輸送などの同様な性質を有するその他の物質も、DOTAPの代わりに、あるいはこれに加えて用いることができる。
一実施態様として、前記免疫賦活性組成物は、さらに抗原を含む。一実施態様として、この抗原はアレルゲンである。一実施態様として、この抗原は癌抗原である。一実施態様として、この抗原は微生物抗原である。
また、本発明のこの態様によれば、別の実施態様として、本発明は医薬用組成物である。この医薬用組成物は、本発明の免疫賦活性組成物、および医薬用として許容可能な担体を含む。また、この医薬用組成物を調製する方法も提供する。この方法は、免疫賦活性組成物を医薬用として許容可能な担体と接触させて配置するものである。この医薬用組成物は、便宜のため、単位投与量として配合することができる。
別の態様として、本発明は、免疫細胞を賦活化する方法を提供する。この方法は、免疫細胞の賦活化を誘起するのに有効な量の上記本発明の免疫賦活性組成物を免疫細胞に接触させるものである。一実施態様として、免疫細胞の賦活化は、この免疫細胞によるサイトカインの分泌を伴うものである。一実施態様として、このサイトカインは、インターロイキン6(IL−6)、インターロイキン12(IL−12)、インターフェロン(IFN)、および腫瘍壊死因子(TNF)からなる群から選ばれる。一実施態様として、免疫細胞の賦活化は、ケモカインの分泌を含む。一実施態様として、この分泌ケモカインは、インターフェロン・ガンマにより誘導される蛋白10(IP−10)である。一実施態様として、免疫細胞の賦活化は、免疫細胞による共起刺激/アクセサリー分子の発現を含む。一実施態様として、この共起刺激/アクセサリー分子は、細胞内粘着分子(ICAM、例えば、CD54)、白血球機能関連抗原(LFA、例えば、CD58)、B7(CD80、CD86)、およびCD40からなる群から選ばれる。
また、本発明のこの態様によれば、一実施態様として、免疫細胞の賦活化は、MyD88依存性シグナル変換経路を賦活化するものである。MyD88は、種々のトル様受容体(TLR)分子のトル/インターロイキン−1受容体(TIR)ドメインと相互作用し、シグナル変換経路に関与して最終的に核因子カッパB(NF−κB)の賦活化をもたらすアダプター分子であると考えられている。従って、一実施態様として、MyD88依存性シグナル変換経路はTLRと関連づけられる。より詳細には、一実施態様として、このTLRはTLR8である。別の実施態様として、このTLRはTLR7である。
また、本発明のこの態様によれば、一実施態様として、免疫細胞はヒト免疫細胞である。一実施態様として、この免疫細胞は骨髄樹状細胞である。
本発明のこの態様の一実施態様として、前記接触はイン・ビトロ(in vitro)で行う。別の実施態様として、この接触は生体内(in vivo)で行う。
別の態様として、本発明は、被験体において免疫反応を誘起する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、被験体に対し、被験体の免疫反応を誘起するのに有効な量で、本発明の免疫賦活性組成物を投与するものである。本発明のこの態様による方法は、被験体に対し抗原を投与するものではないことに留意されたい。一実施態様として、この被験体はヒトである。一実施態様として、この被験体は癌に罹患しているか、罹患するリスクを有する者である。一実施態様として、この被験体は、ウイルス、細菌、および寄生生物からなる群から選ばれる外的病原因子(agent)に感染しているか、感染するリスクのある者である。特定の実施態様として、この被験体は、ウイルスに感染しているか、感染するリスクのある者である。また、本発明のこの態様による方法は、有効な、もしくは所望の免疫反応を生じる能力が抑制されている被験体を治療するために用いることができることにも留意されたい。例えば、この被験体は、感染、癌、腎もしくは肝不全などの急性または慢性疾患、手術、および化学療法、放射線療法、特定の薬剤などの免疫抑制因子への暴露により免疫系が抑制されている者とすることができる。一実施態様として、この被験体は、アレルギーもしくは喘息に罹患しているか、罹患するリスクのある者とすることができる。このような被験体は、被験体のアレルギー反応もしくは喘息と関連があるアレルゲンに接触しているか、接触するリスクのある者とすることができる。
さらに別の態様として、本発明は、被験体の免疫反応を誘起する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、被験体に抗原を投与した後、この抗原に対する免疫反応を誘起するのに有効な量で、本発明の免疫賦活性組成物をこの被験体に投与するものである。この抗原の投与は、本発明の免疫賦活性組成物投与の前でも後でも、あるいは同時にでも行うことができることに留意されたい。さらに、この抗原および免疫賦活性組成物は、被験体に対し、2回以上投与することができる。
本発明のこの態様による一実施態様として、この抗原はアレルゲンである。本発明のこの態様による一実施態様として、この抗原は癌抗原である。一実施態様として、この癌抗原は、その被験体から単離された癌抗原とすることができる。前記微生物抗原は、ウイルス、細菌、真菌もしくは寄生生物の抗原とすることができる。
さらに、本発明は、さらに別の態様として、被験体において免疫反応を誘起する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、被験体の樹状細胞を単離し、この樹状細胞を生体外で(ex vivo)本発明の免疫賦活性組成物と接触させた後、この樹状細胞を生体外で抗原と接触させ、こうして接触させた後の樹状細胞をこの被験体に投与するものである。
本発明のこの態様による一実施態様として、この抗原はアレルゲンである。本発明のこの態様による一実施態様として、この抗原は癌抗原である。一実施態様として、この癌抗原は、その被験体から単離された癌抗原とすることができる。別の実施態様として、この抗原は微生物抗原である。この微生物抗原は、ウイルス、細菌、真菌もしくは寄生生物の抗原とすることができる。
1つのTLRを賦活化することにより生じる免疫反応は、別のTLRを賦活化することによって修飾、増強もしくは増幅することができ、この免疫賦活効果の連係は相乗的なものとすることができる。例えば、TLR9は、細菌性DNA、より一般的には、CpG DNAに反応すると報告されている。TLR9がその天然のリガンド(もしくは任意のTLR9リガンド)と接触することにより生じる免疫反応は、TLR7をTLR7リガンドと選択的に接触させることによっても、またはTLR8をTLR8リガンドと選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても修飾、増強もしくは増幅することができる。同様に、TLR7がTLR7リガンドと接触することにより生じる免疫反応は、TLR8をTLR8リガンドと選択的に接触させることによっても、またはTLR9をCpG DNA(もしくは任意の適当なTLR9リガンド)と選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても修飾、増強もしくは増幅することができる。さらに別の例として、TLR8がTLR8リガンドと接触することにより生じる免疫反応は、TLR7をTLR7リガンドと選択的に接触させることによっても、またはTLR9をCpG DNA(もしくは任意の適当なTLR9リガンド)と選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても修飾、増強もしくは増幅することができる。
本発明の一部は、本発明者が、TLR7およびTLR8に対する天然のリガンドと考えられるものを新規に発見したことに基づいている。微生物由来の天然リガンドは一部のTLRに関して報告されているが、TLR7およびTLR8に対する天然のリガンドは、これまで報告されていなかった。一部の合成低分子、イミダゾキノリン系化合物がTLR7のリガンドとして報告されているが、このような化合物は本発明の天然リガンドとは区別されるべきである。ヘンミ・Hほか(Hemmi H.et al.)(2002年) ネイチャー・イムノロジー(Nat.Immunol.)3:p196−200参照。
TLR7およびTLR8の単離した天然リガンド類は、免疫反応を誘起、増強および補強することができる組成物として有用である。また、このTLR7およびTLR8の天然リガンド類は、免疫反応を誘起、増強および補強することができる新規な組成物を調製するのに有用である。さらに、このTLR7およびTLR8の天然リガンド類は、TLR7およびTLR8が媒介するシグナル伝達を選択的に誘起し、また、TLR7およびTLR8が媒介する免疫反応を選択的に誘起するのに有用である。さらに、このTLR7およびTLR8の天然リガンド類は、免疫賦活性化合物を特定および選択するためのスクリーニング法をデザインし、実施するのに有用である。
また、本発明の一部は、ヒト好中球がTLR8を強く発現するという本発明による新規発見に基づいている。この知見は、好中球が感染性病原体を結合し、それによって反応を誘発する最初の細胞となる場合が非常に多いので、重要である。賦活化された好中球は、ケモカインおよびサイトカインを分泌し、それによりこれらが樹状細胞を動員するのに貢献していると考えられる。この賦活化好中球のサイトに引き寄せられたTLR発現性樹状細胞は、そこで賦活化されることによって免疫反応を増幅する。
また、本発明の一部は、免疫系のさまざまな細胞におけるTLR7、TLR8、TLR9などの種々のTLRの識別的発現についての理解に基づいている。この識別は、TLR7、TLR8、およびTLR9に関し、ヒトで特に重要である。これらのTLRのうちの任意の1種を賦活化することにより生じる免疫反応は、別のTLRを賦活化することによって増強もしくは増幅することができ、この免疫賦活化効果の連係は相乗的である。例えば、TLR9は細菌性DNA、より一般的には、CpG DNAに反応すると報告されている。TLR9がその天然のリガンド(もしくは任意のTLR9リガンド)と接触することにより生じる免疫反応は、TLR7をその天然リガンド(もしくは任意の適当なTLR7リガンド)と選択的に接触させることによっても、またはTLR8をその天然リガンド(もしくは任意の適当なTLR8リガンド)と選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても増強もしくは増幅させることができる。同様に、TLR7がその天然リガンド(もしくは任意のTLR7リガンド)と接触することにより生じる免疫反応は、TLR8をその天然リガンド(もしくは任意の適当なTLR8リガンド)と選択的に接触させることによっても、またはTLR9をCpG DNA(もしくは任意の適当なTLR9リガンド)と選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても増強もしくは増幅させることができる。さらに別の例として、TLR8がその天然リガンド(もしくは任意のTLR8リガンド)と接触することにより生じる免疫反応は、TLR7をその天然リガンド(もしくは任意の適当なTLR7リガンド)と選択的に接触させることによっても、またはTLR9をCpG DNA(もしくは任意の適当なTLR9リガンド)と選択的に接触させることによっても、あるいはこれらの両者によっても増強もしくは増幅させることができる。
別の態様として、本発明は、TLR8のリガンドを、TLR8シグナル伝達を誘起するのに有効な量で含むと共に、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR9およびTLR10からなる群から選ばれる別のTLRのリガンドを、この別のリガンドによりシグナル伝達を誘起するのに有効な量で含む組成物を提供する。一実施態様として、別のTLRはTLR3である。一実施態様として、別のTLRはTLR7である。一実施態様として、別のTLRはTLR9である。一実施態様として、TLR8のリガンドと別のTLRのリガンドとは結合されている。さらに別の実施態様として、この組成物は、さらに医薬用として許容可能な担体を含む。
別の態様として、本発明は、TLR7のリガンドを、TLR7シグナル伝達を誘起するのに有効な量で含むと共に、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR8、TLR9およびTLR10からなる群から選ばれる別のTLRのリガンドを、この別のリガンドによりシグナル伝達を誘起するのに有効な量で含む組成物を提供する。一実施態様として、別のTLRはTLR3である。一実施態様として、別のTLRはTLR8である。一実施態様として、別のTLRはTLR9である。一実施態様として、TLR7のリガンドと別のTLRのリガンドとは結合されている。さらに別の実施態様として、この組成物は、さらに医薬用として許容可能な担体を含む。
別の態様として、本発明は、DNA:RNA結合体を含む組成物であって、この結合体のDNAが、TLR9シグナル伝達を賦活化するのに有効な免疫賦活性モチーフを含み、かつこの結合体のRNAが、TLR3、TLR7、TLR8もしくはこれらの任意の組合せによるシグナル伝達を賦活化するのに有効なRNAを含む組成物を提供する。一実施態様として、TLR9シグナル伝達を賦活化するのに有効なこの免疫賦活性モチーフはCpGモチーフである。別の実施態様として、TLR9シグナル伝達を賦活化するのに有効なこの免疫賦活性モチーフはポリ−dTである。さらに別の実施態様として、TLR9シグナル伝達を賦活化するのに有効なこの免疫賦活性モチーフはポリ−dGである。一実施態様として、上記結合体は、キメラDNA:RNA主鎖を含む。一実施態様として、この結合体は、そのDNAとRNAとの間に切断部位を有する。一実施態様として、この結合体は、二本鎖DNA:RNAのヘテロ二重鎖を含む。さらに別の実施態様として、上記組成物は、さらに医薬用として許容可能な担体を含む。
別の態様として、本発明は、TLR8シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この方法は、TLR8シグナル伝達を賦活化するのに有効な量の単離RNAをTLR8と接触させるものである。一実施態様として、このRNAは二本鎖RNAである。一実施態様として、このRNAはリボソームRNAである。一実施態様として、このRNAは転移RNAである。一実施態様として、このRNAはメッセンジャーRNAである。一実施態様として、このRNAはウイルスRNAである。一実施態様として、このRNAはG、U−リッチRNAである。一実施態様として、このRNAは本質的にGおよびUからなるものである。
さらに別の態様として、本発明は、TLR8シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、1G:50U〜10G:1Uの割合で本質的にGおよびUからなるヌクレオシドの混合物を、TLR8シグナル伝達を賦活化するのに有効な量を用いてTLR8と接触させるものである。一実施態様として、このヌクレオシドはリボヌクレオシドである。一実施態様として、このヌクレオシドはリボヌクレオシドとデオキシリボヌクレオシドとの混合物を含む。一実施態様として、このGは、8−ブロモグアノシン、8−オキソグアノシン、8−メルカプトグアノシン、7−アリル−8−オキソグアノシン、グアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体、イノシンおよびネブラリンからなる群から選ばれるグアノシン誘導体である。
さらに別の態様の本発明は、TLR8シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、リボヌクレオシドバナジル錯体の混合物をTLR8と接触させるものである。一実施態様として、この混合物はグアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体を含む。
別の態様として、本発明は、TLR8シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、UUGUGG、UGGUUG、GUGUGUおよびGGGUUUからなる群から選ばれる配列を含むG、U−リッチ単離オリゴヌクレオチドを、TLR8シグナル伝達を賦活化するのに有効な量を用いてTLR8と接触させるものである。一実施態様として、このオリゴヌクレオチドはオリゴリボヌクレオチドである。一実施態様として、このオリゴヌクレオチドは7〜50塩基長である。一実施態様として、このオリゴヌクレオチドは12〜24塩基長である。一実施態様として、このオリゴヌクレオチドは5’−GUUGUGGUUGUGGUUGUG−3’(配列番号1)の配列を有する。
別の態様として、本発明は、TLR8シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、少なくとも1つのG−U塩基対を含む少なくとも部分的に二本鎖の核酸分子を、TLR8シグナル伝達を賦活化するのに有効な量を用いてTLR8と接触させるものである。
さらに別の態様として、本発明は、TLR8媒介性免疫反応を補強する方法を提供する。この方法は、TLR8媒介性免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR8リガンドをTLR8と接触させた後、TLR8以外のTLRにより媒介される免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR8以外のTLRのリガンドをTLR8以外のTLRと接触させるものである。
別の態様として、本発明は、被験体のTLR8媒介性免疫反応を補強する方法を提供する。この態様による方法は、免疫反応が低下している被験体に対し、TLR8媒介性免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR8リガンドを投与した後、この被験体に、TLR8以外のTLRにより媒介される免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR8以外のTLRのリガンドを投与するものである。一実施態様として、このTLR8以外のTLRは、TLR9である。一実施態様として、TLR9のリガンドはCpG核酸である。一実施態様として、このCpG核酸は安定化した主鎖を有する。一実施態様として、TLR8のリガンドおよびTLR9のリガンドは1つの結合体である。一実施態様として、この結合体は二本鎖DNA:RNAのヘテロ二重鎖を含む。一実施態様として、この結合体はキメラDNA:RNA主鎖を含む。一実施態様として、このキメラ主鎖はそのDNAとRNAとの間に切断部位を有する。
別の態様として、本発明は、TLR7シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、TLR7シグナル伝達を賦活化するのに有効な量の単離グアノシンリボヌクレオシドをTLR7と接触させるものである。一実施態様として、このグアノシンリボヌクレオシドは、8−ブロモグアノシン、8−オキソグアノシン、8−メルカプトグアノシン、7−アリル−8−オキソグアノシン、グアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体、イノシンおよびネブラリンからなる群から選ばれるグアノシンリボヌクレオシド誘導体である。一実施態様として、このグアノシンリボヌクレオシド誘導体は8−オキソグアノシンである。一実施態様として、このグアノシンヌクレオシドは、リボヌクレオシドとデオキシリボヌクレオシドとの混合物を含む。
別の態様として、本発明はさらに、TLR7シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、末端酸化またはハロゲン化グアノシンを含む単離核酸を、TLR7シグナル伝達を賦活化するのに有効な量を用いてTLR7と接触させるものである。一実施態様として、この末端酸化またはハロゲン化グアノシンは8−オキソグアノシンである。
別の態様として、本発明は、TLR7シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、TLR7シグナル伝達を賦活化するのに有効な量の単離RNAをTLR7と接触させるものである。一実施態様として、このRNAは二本鎖RNAである。一実施態様として、このRNAはリボソームRNAである。一実施態様として、このRNAは転移RNAである。一実施態様として、このRNAはメッセンジャーRNAである。一実施態様として、このRNAはウイルスRNAである。一実施態様として、このRNAはG−リッチRNAである。一実施態様として、このRNAは、DNA:RNAヘテロ二重鎖の一部である。一実施態様として、このRNAは、本質的にグアノシンリボヌクレオシドからなる。
さらに別の態様として、本発明は、TLR7シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、1G:50U〜10G:1Uの割合で本質的にGおよびUからなるヌクレオシドの混合物を、TLR7シグナル伝達を賦活化するのに有効な量を用いてTLR7と接触させるものである。
さらに別の態様の本発明は、TLR7シグナル伝達を賦活化する方法を提供する。この態様による方法は、リボヌクレオシドバナジル錯体の混合物をTLR7と接触させるものである。一実施態様として、この混合物はグアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体を含む。
さらに別の態様として、本発明は、TLR7媒介性免疫反応を補強する方法を提供する。この態様による方法は、TLR7媒介性免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR7リガンドをTLR7と接触させた後、TLR7以外のTLRにより媒介される免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR7以外のTLRのリガンドをTLR7以外のTLRと接触させるものである。
さらに別の態様として、本発明は、被験体のTLR7媒介性免疫反応を補強する方法を提供する。この方法は、免疫反応が低下している被験体に対し、TLR7媒介性免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR7リガンドを投与した後、この被験体に、TLR7以外のTLRにより媒介される免疫反応を誘起するのに有効な量のTLR7以外のTLRのリガンドを投与するものである。一実施態様として、このTLR7以外のTLRは、TLR9である。一実施態様として、TLR9のリガンドはCpG核酸である。一実施態様として、このCpG核酸は安定化した主鎖を有する。一実施態様として、TLR7のリガンドおよびTLR9のリガンドは1つの結合体である。一実施態様として、この結合体は二本鎖DNA:RNAのヘテロ二重鎖を含む。一実施態様として、この結合体はキメラDNA:RNA主鎖を含む。一実施態様として、このキメラ主鎖はそのDNAとRNAとの間に切断部位を有する。
別の態様として、本発明は、免疫賦活性候補化合物をスクリーニングする方法を提供する。この態様による方法は、対照RNAに反応するTLR8媒介性対照シグナルを測定し、免疫賦活性候補化合物に反応するTLR8媒介性試験シグナルを測定して、このTLR8媒介性試験シグナルをTLR8媒介性対照シグナルと比較するものである。
さらに別の態様として、本発明は、対照のイミダゾキノリンに反応するTLR8媒介性対照シグナルを測定し、免疫賦活性候補化合物に反応するTLR8媒介性試験シグナルを測定して、このTLR8媒介性試験シグナルをTLR8媒介性対照シグナルと比較することを含む、免疫賦活性候補化合物をスクリーニングする方法を提供する。
また、本発明のさらに別の態様によって、免疫賦活性候補化合物をスクリーニングする方法を提供する。この方法は、対照のイミダゾキノリンに反応するTLR7媒介性対照シグナルを測定し、免疫賦活性候補化合物に反応するTLR7媒介性試験シグナルを測定して、このTLR7媒介試験シグナルをTLR7媒介対照シグナルと比較するものである。
一部の実施態様として、このイミダゾキノリンはレシキモッド(resiquimod)(R−848)である。
一部の実施態様として、このイミダゾキノリンはイミキモッド(imiquimod)(R−837)である。
また、別の態様として、本発明は、免疫賦活性候補化合物をスクリーニングする方法を提供する。この態様による方法は、対照の7−アリル−8−オキソグアノシンに反応するTLR媒介性対照シグナルを測定し、免疫賦活性候補化合物に反応するTLR7媒介性試験シグナルを測定して、このTLR7媒介試験シグナルをTLR7媒介対照シグナルと比較するものである。
本発明の諸限定はそれぞれ、本発明の種々の実施態様を含むことができる。従って、任意の1つの構成要素もしくは構成要素の組合せを含む本発明の諸限定は、それぞれ本発明の各態様に含めることができると想定される。
(発明の詳細な説明)
本発明の一部は、免疫賦活性化合物として有効ないくつかのRNAおよびRNA関連分子についての本発明者による発見に関する。これらの免疫賦活性化合物の同定は、TLR7およびTLR8の天然リガンドを同定することを目的とした系統的な努力の結果、達成されたものである。こうした努力により、ごく最近、グアニン(G)およびウラシル(U)を含有する特定の配列を含むGおよびUを含有するRNAならびにRNA様分子は、免疫賦活性であり、MyD88依存性経路を介して作用するように思われ、このことはTLRの関与を示すものであることを発見した。注目に値すべきなのは、これらのRNA配列の一部が、ウイルスの複製に重要な5’非翻訳領域の高度に保存された構造的特徴として存在することである。また、この同定した免疫賦活性RNAの配列は、細菌および酵母由来のtRNA、ならびに細菌そして恐らく真核生物に由来するrRNAを含む他のRNAにも符合、もしくは殆ど符合している。重要なことは、本発明の免疫賦活性RNAが、部分的もしくは完全に二本鎖のRNAの他に、一本鎖RNAも含み、その作用をRNA分解酵素によって消失させることができることである。このRNAが少なくとも部分的に二本鎖である場合、一実施態様として、これはステムループ構造を含むことができる。以下にさらに詳細を説明するが、5ヌクレオチド長程度の短い一本鎖G、U−リッチRNAが免疫細胞を賦活化して、TNF−α、IL−6、IL−12、タイプ1インターフェロン(例えば、IFN−α)、IP−10などのいくつかのサイトカインおよびケモカインを大量に産生させることができることを本発明によって発見した。
本発明者は、ごく最近、意外なことに、特定のG、U含有RNA分子およびそのアナログは免疫賦活性であるが、これに対応するDNAはそうではないことを発見した。注目に値すべきなのは、本発明のG、U含有オリゴヌクレオチドは、以前に樹状細胞ワクチンを調製するのに有用と報告されたメッセンジャーRNAよりずっと小さいものとすることができることである。例えば、ボクツコウスキー・Dほか(Boczkowski D.et al.)(1996年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)184:p465−72;ミッチェル・D・Aほか(Mitchel D.A.et al.)(2000年)カレント・オピニョン・イン・モレキュラー・セラピューティクス(Curr.Opin.Mol.Ther.)2:p176−81を参照されたい。本発明のG、U含有RNA分子は、天然に存在するリボソームRNAおよび/またはウイルスRNAの代用になることができるが、そのサイズについては5〜40ヌクレオチド長程度の小さなものとすることができる。さらに本明細書で説明するように、本発明のG、U含有オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つのGおよび少なくとも1つのUを含む。驚くべきことに、本発明のG、U含有オリゴヌクレオチドからGまたはUを除去すると、その免疫賦活化効果が実質的に消失する。これらの少なくとも1つのGおよび少なくとも1つのUは、互いに隣接したものとすることができ、あるいは、ヌクレオシドもしくは配列を介在させることにより離隔することもできる。また、注目に値すべきなのは、本発明のG、U含有RNA分子がCpGジヌクレオチドを必要としないことである。
一態様として、本発明は、免疫賦活性組成物を提供する。本発明のこの態様による免疫賦活性組成物は、少なくとも1つのグアノシン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含有する塩基配列を有する5〜40ヌクレオチド長の単離RNAオリゴマーを含む。さらに以下でより詳細に説明するが、この少なくとも1つのグアノシン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含有する塩基配列を有する5〜40ヌクレオチド長の免疫賦活性RNAオリゴマーは、このRNAオリゴマーを分解に対して安定化し、リポソームなどの粒子中もしくは粒子上に濃縮し、および/または細胞のエンドソーム・コンパートメントへの送達の対象とすることができるように、有利に配合することができる。以下の実施例で説明する1つの配合例では、このRNAオリゴマーは、エンドソーム・コンパートメントへこのG、U含有オリゴヌクレオチドを輸送するのに役立つと考えられる陽イオン性脂質DOTAPと有利に併用することができる。従って、一態様として、本発明は、少なくとも1つのGおよび少なくとも1つのUを含有する塩基配列を有する5〜40ヌクレオチド長のRNAオリゴマーならびに、必要に応じて陽イオン性脂質を含む免疫賦活性組成物である。
本発明のこのRNAオリゴマーは、天然もしくは非天然由来のものとすることができる。天然に存在する状態のRNAは、一般に、特定のリボヌクレオシド単位の線状ポリマーであって、各リボヌクレオシド単位がプリンもしくはピリミジン塩基およびリボース糖で構成され、ヌクレオシド間がホスホジエステル結合によって連結されているものを意味する一種の核酸である。その際、「線状」とは、RNAの一次構造を表して言っている。一般に、RNAは一本鎖または二本鎖であるが、部分的に二本鎖のものも含むことができる。
本明細書に用いている「ヌクレオシド」とは、置換ピリミジン(例えば、シトシン(C)、チミジン(T)もしくはウラシル(U))または置換プリン(例えば、アデニン(A)もしくはグアニン(G))である交換可能な有機塩基に、単一の糖部分(例えば、リボースもしくはデオキシリボース)が結合したものを意味する。本明細書で述べたように、このヌクレオシドは天然のヌクレオシド、修飾したヌクレオシド、または合成(人工的)ヌクレオシドとすることができる。
「核酸」および「オリゴヌクレオチド」という用語は、同義で用いられており、複数のヌクレオチド(即ち、リン酸基、および置換ピリミジン(例えば、シトシン(C)、チミジン(T)もしくはウラシル(U))または置換プリン(例えば、アデニン(A)もしくはグアニン(G))である交換可能な有機塩基に、糖(例えば、リボースもしくはデオキシリボース)が結合したものを含む分子)を意味する。本明細書に用いているこれらの用語は、オリゴリボヌクレオチドおよびオリゴデオキシリボヌクレオチドを意味する。また、これらの用語は、ポリヌクレオシド(即ち、ポリヌクレオチドからリン酸を除いたもの)および他の任意の有機塩基含有ポリマーを含むものとする。核酸分子は、既存の核酸供給源(例えば、ゲノムDNAもしくはcDNA)からも得ることはできるが、好ましくは合成(例えば、核酸合成法により作製)したものである。
また、核酸およびオリゴヌクレオチドという用語は、塩基および/または糖部分などにおいて置換もしくは修飾した核酸またはオリゴヌクレオチドを含む。例えば、これらは、3’位および5’位においてそれぞれヒドロキシル基およびリン酸基以外の低分子量有機基に共有結合している主鎖糖を有する核酸を含む。このように修飾された核酸は、2’−O−アルキル化リボース基を含むことができる。さらに、修飾核酸は、リボースの代わりにアラビノースなどの糖を含むことができる。従って、これらの核酸は、主鎖構成を異成分からなるものとすることができるため、(核酸塩基群を含むアミノ酸主鎖を有する)ペプチド核酸などの、互いに結合したポリマー単位の任意の可能な組合せを含むことができる。一部の実施態様として、これらの核酸は、主鎖構成が異成分からなるものである。また、核酸は、C−5プロピン修飾塩基などの置換されたプリンおよびピリミジンをも含む。ワーグナー・R・Wほか(Wagner R.W.et al.)(1996年)ネイチャー・バイオテクノロジー(Nature Biotechnol.)14:p840−4参照。プリンおよびピリミジンとしては、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、5−メチルシトシン、2−アミノプリン、2−アミノ−6−クロロプリン、2,6−ジアミノプリン、ヒポキサンチン、ならびに置換および非置換芳香族部分のその他の天然および非天然核酸塩基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他のこのような修飾については、当業者によく知られている。
天然ヌクレオシド塩基は、例えば、ヒポキサンチン;ジヒドロウラシル;シュードウラシル;2−チオウラシル;4−チオウラシル;5−アミノウラシル;5−(C−C)−アルキルウラシル;5−(C−C)−アルケニルウラシル;5−(C−C)−アルキニルウラシル;5−(ヒドロキシメチル)ウラシル;5−クロロウラシル;5−フルオロウラシル;5−ブロモウラシル;5−ヒドロキシシトシン;5−(C−C)−アルキルシトシン;5−(C−C)−アルケニルシトシン;5−(C−C)−アルキニルシトシン;5−クロロシトシン;5−フルオロシトシン;5−ブロモシトシンN−ジメチルグアニン;2,4−ジアミノ−プリン;8−アザプリン(特に、8−アザグアニンなど);7−デアザ−7−置換および/または7−デアザ−8−置換プリンなどの置換7−デアザプリン(特に、7−デアザグアニンなど);または天然ヌクレオシド塩基のその他の修飾体から選ばれる修飾ヌクレオシド塩基によって置換することができる。以上に挙げたものは例示的なものであり、限定的なものと解釈されるべきではない。
特に、免疫賦活性G、U含有オリゴリボヌクレオチドの前記少なくとも1つのグアニン塩基は、7−デアザグアニンなどの置換もしくは修飾グアニン;8−アザグアニン;7−デアザ−7−置換グアニン(7−デアザ−7−(C2−C6)アルキニルグアニンなど);7−デアザ−8−置換グアニン;ヒポキサンチン;2,6−ジアミノプリン;2−アミノプリン;プリン;8−ヒドロキシグアニンなどの8−置換グアニン;および6−チオグアニンとすることができる。以上に挙げたものは例示的なものであり、限定的なものと解釈されるべきではない。
また、特に、免疫賦活性G、U含有オリゴリボヌクレオチドの前記少なくとも1つのウラシル塩基は、シュードウラシルおよび5−メチルウラシルなどの置換もしくは修飾ウラシルとすることができる。
本発明に用いるための本発明の核酸は、当該分野で既知のいくつかの方法のどれを用いてもデノボに合成することができる。例えば、β−シアノエチルホスホラミダイト法(ボーケイジ・S・Lほか(Beaucage S.L.et al.)(1981年)テトラヘドロン・レターズ(Tetrahedron Lett.)22:p1859);H−ホスホン酸ヌクレオシド法(ガレッグほか(Garegget al.)(1986年)テトラヘドロン・レターズ(Tetrahedron Lett.)27:p4051−4;フローラーほか(Froehleret al.)(1986年)ニュークレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic Acids Res.)14:p5399−407;ガレッグほか(Garegget al.)(1986年)テトラヘドロン・レターズ(Tetrahedron Lett.)27:p4055−8;ガフニほか(Gaffneyet al.)(1988年)テトラヘドロン・レターズ(Tetrahedron Lett.)29:p2619−22)が挙げられる。これらの化学反応は、市販の種々の自動核酸合成機を用いて行うことができる。こうした核酸は、合成核酸と呼ばれている。一方、T−リッチおよび/またはTGジヌクレオチドは、プラスミドを用いて大規模に製造することができ(サンブルック・Tほか(Sambrook T.et al.)、「モレキュラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー出版(Cold Spring Harbor laboratory Press)、ニューヨーク、1989年参照)、また、より小さな断片に分けるか、そのまま投与することができる。核酸は、制限酵素、エキソヌクレアーゼもしくはエンドヌクレアーゼを使用するなど、既知の技術を利用して既存の核酸配列(例えば、ゲノムDNAもしくはcDNA)から作製することができる。このような方法により作製した核酸は、単離(isolated)核酸と呼ばれている。一般に、単離核酸とは、通常自然界で関連がある成分から分離した核酸を意味する。単離核酸の例としては、細胞、核、ミトコンドリアもしくはクロマチンから分離したものが挙げることができる。「核酸」という用語は、合成および単離核酸の両方を意味することができる。
生体内(in vivo)で使用するためのこれらの核酸は、必要に応じて、分解に対して比較的抵抗性とすることができる(例えば、安定化する)。一部の実施態様として、必要に応じて、これらの核酸の特定の部分のみを安定化することができる。「安定化核酸分子」とは、生体内(in vivo)での(例えば、エキソ−もしくはエンド−ヌクレアーゼによる)分解に対して比較的抵抗性の核酸分子を意味するものとする。安定化は長さもしくは一次構造の関数とすることができる。数十〜数百kb長の核酸は、生体内(in vivo)での分解に比較的抵抗性である。これらより短い核酸では、二次構造によりその作用を安定化および増強することができる。例えば、核酸の3’末端が上流領域に対する自己相補性を有するため、これが折り返し、一種のステムループ構造を形成する場合、核酸は安定となり、従って活性が増強する。
本発明のこの態様による一部の実施態様として、前記RNAオリゴマーの塩基配列は少なくとも部分的に自己相補性である。本明細書に用いている自己相補性配列とは、適当に配置すると、G−C、A−Uおよび/またはゆらぎ(wobble)G−U対間で分子内、より一般的には分子間の塩基対合を形成することができる塩基配列のことを意味する。一実施態様として、自己相補性の程度は少なくとも50パーセントである。例えば、少なくとも50パーセント自己相補性である8−マーは、4個、5個、6個、7個もしくは8個のG−C、A−Uおよび/またはゆらぎG−U塩基対を形成し得る配列を有することができる。このような塩基対は、この自己相補性RNAオリゴマーの両端に位置する塩基を含むことができるが、必ずしもこれらを必要とするものではない。核酸の安定化がこのRNAオリゴマーにとって重要とすることができる場合、塩基対合またはその他の任意の適当な手段によって二本鎖核酸の一端もしくは両端を「固定(clamp)」することは有利とすることができる。自己相補性の程度は、オリゴマー間の配置構造に依拠することができるが、この配置構造は単一もしくは複数のヌクレオシド・オーバーハングを含んでもよいし、含まなくてもよい。他の実施態様として、自己相補性の程度は、少なくとも60パーセント、少なくとも70パーセント、少なくとも80パーセント、少なくとも90パーセント、もしくは100パーセントである。上記にもかかわらず、二本鎖であることが本発明のRNAオリゴマーの要件ではないことに留意されたい。
考慮すべき事して、同様な事柄が異なる塩基配列を有するRNAオリゴマー間の分子間塩基対合にも当てはまる。従って、複数のRNAオリゴマーが同時に用いられる場合、これらの複数のオリゴマーは、互いに少なくとも部分的に相補性の配列を含むことができるが、これを必要とするものではない。一実施態様として、これらの複数のオリゴマーは、第1の塩基配列を有するオリゴマーおよび第2の塩基配列を有するオリゴマーを含み、この第1の塩基配列と第2の塩基配列は少なくとも50パーセント相補性である。例えば、少なくとも50パーセント相補性の2つの8−マー間の場合のように、これらは、4個、5個、6個、7個もしくは8個のG−C、A−Uおよび/またはゆらぎG−U塩基対を形成することができる。このような塩基対はこの相補性RNAオリゴマーの両端に位置する塩基を含むことができるが、必ずしも含む必要はない。この場合、相補性の程度は、オリゴマー間の配置構造に依拠することができるが、この配置構造は単一もしくは複数のヌクレオシド・オーバーハングを含んでもよいし、含まなくてもよい。他の実施態様として、自己相補性の程度は、少なくとも60パーセント、少なくとも70パーセント、少なくとも80パーセント、少なくとも90パーセント、もしくは100パーセントである。
一方、核酸の安定化は、リン酸主鎖の修飾によって達成することができる。本発明の核酸の好ましい安定化では主鎖を修飾する。核酸の主鎖を修飾すると、生体内(in vivo)投与した場合の核酸の活性が増強する。主鎖修飾の1つのタイプは、リン酸主鎖の修飾である。免疫賦活性核酸において、このオリゴヌクレオチドの5’末端に少なくとも2つのホスホロチオエート結合および3’末端に複数(好ましくは5つ)のホスホロチオエート結合を含ませると、ある状況の下では、活性が最大となり、細胞内エキソ−およびエンドヌクレアーゼによる分解からこの核酸が保護される。その他の修飾核酸としては、ホスホジエステル修飾核酸、ホスホジエステルおよびホスホロチオエート核酸の組合せ、アルキルホスホネートおよびアリールホスホネート核酸の組合せ、アルキルホスホロチオエートおよびアリールホスホロチオエート核酸の組合せ、メチルホスホネート核酸、メチルホスホロチオエート核酸、ホスホロジチオエート核酸、p−エトキシ核酸、モルホリノ核酸、ならびにこれらの組合せが挙げられる。ホスホロチオエート結合を有する核酸では、活性が最大となり、細胞内エキソ−およびエンドヌクレアーゼならびにこれらの組合せによる分解からこの核酸が保護される。これらの各組合せおよびその免疫細胞に対する特定の作用については、付与された米国特許第6,207,646号および第6,239,116号においてCpG核酸の場合に関し、より詳細に開示されており、これらの特許の内容全体が引用により本明細書に組み込まれている。これらの修飾核酸では、ヌクレアーゼに対する抵抗性の向上、細胞への取り込みの増加、蛋白結合の増強および/または細胞内局在の変化により賦活化作用を増強させることができると考えられる。
ホスホロチオエートなどの修飾主鎖は、ホスホルアミデートもしくはH−ホスホネート・ケミストリーを利用する自動化技術を用いて合成することができる。アリール−およびアルキル−ホスホネートは、例えば、米国特許第4,469,863号に開示されている方法で合成することができ、また、アルキルホスホトリエステル(この荷電酸素部分が米国特許第5,023,243号およびヨーロッパ特許第092,574号に開示されている方法でアルキル化されている)は、市販の試薬を用いて自動化固相合成法により作製することができる。その他のDNA主鎖の修飾および置換方法についても報告がある。ウールマン・Eほか(Uhlmann E.et al.)(1990年)ケミカル・レビューズ(Chem. Rev.)90:p544;グッドチャイルド・J(Goodchild J.)(1990年)バイオコンジュゲート・ケミストリー(Bioconjugate Chem.)1:p165参照。
その他の安定化核酸としては、アルキル−およびアリール−ホスフェート(この場合、ホスホネートの荷電酸素がアルキルもしくはアリール基によって置換されている)、ホスホジエステル、ならびに荷電酸素部分がアルキル化されているアルキルホスホトリエステルなどの非イオン性DNAアナログが挙げられる。また、一端もしくは両端にテトラエチレングリコールもしくはヘキサエチレングリコールなどのジオールを含む核酸も、ヌクレアーゼによる分解に対してかなり抵抗性であることが明らかにされている。
別の種類の主鎖修飾体としては、2’−O−メチルリボヌクレオシド(2’−OMe)が挙げられる。このタイプの置換については、従来広く報告されており、特にその免疫賦活化特性に関してはザオほか(Zhaoet al.)(1999年)バイオオーガニック・アンド・メディシナル・ケミストリー・レターズ(Bioorg. Med. Chem. Letters)9:24:p3453−8に報告がある。ザオほか(Zhaoet al.)は、核酸の2’OMe修飾体を作製する方法を記載している。
本発明の免疫賦活性G、U含有RNAオリゴマーは、通常、約5〜約40ヌクレオチド長である。従って、一部の別の実施態様として、このG、U含有RNAオリゴマーは、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39もしくは40ヌクレオチド長とすることができる。一実施態様として、このG、U含有RNAオリゴマーは、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19もしくは20ヌクレオチド長とすることができる。一実施態様として、このG、U含有RNAオリゴマーは、5、6、7、8、9、10、11もしくは12ヌクレオチド長とすることができる。一実施態様として、このG、U含有RNAオリゴマーは、8、9、10、11もしくは12ヌクレオチド長とすることができる。
例えば、次の塩基配列を有するRNAオリゴマーが、本発明の組成物および本発明の実施に有用であることを発見した:5’−GUGUUUAC−3’;5’−GUAGGCAC−3’;5’−CUAGGCAC−3’;5’−CUCGGCAC−3’;および5’−GUGUUUAC−3’と5’−GUAGGCAC−3’との併用。
本発明のG、U含有RNAオリゴマーの免疫賦活作用がMyD88依存性であることを発見したので、本発明の免疫賦活性G、U含有RNAオリゴマーはその免疫賦活作用を発揮する際の1ステップとして少なくとも1種のTLRと相互作用することができるというのが、本発明者の見解である。従って、本発明の免疫賦活性G、U含有RNAオリゴマーは、この少なくとも1種のTLRに対する天然のリガンドの少なくとも一部に相当もしくは類似したものであるとすることができる。このような天然リガンドとしては、原核または真核生物のリボソームRNAおよび特定のウイルスRNAを挙げることができる。上記TLRは、TLR8、TLR7もしくは何らかのまだ明らかにされていないTLRとすることができる。TLR1、TLR7、TLR8およびTLR10の天然リガンドは、これまでのところ、報告されていない。
本発明の免疫賦活性RNA分子が、通常、高度に保存された配列もしくは重要な構造的特徴に関連している天然のあらゆるタイプのRNAの中に存在することを発見した。1例として、免疫賦活性RNAは、内部リボソーム侵入部位(IRES)と関連して存在することを見出した。
IRESは、キャップ非依存性にウイルスゲノムの翻訳開始を調節する、ウイルスRNAおよび他のmRNAの5’非翻訳領域(5’UTR)内の複雑な構造的特徴の中に含まれる最小のシス作用性RNAエレメントである。ヘレン・C・Uほか(Hellen C.U.et al.)(2001年)ジーンズ・アンド・ディベロップメント(Genes Dev.)15:p1593−1612参照。ウイルスRNA翻訳がcap非依存性に開始されることについては、ピコルナウイルスで最初に観察された。ジャクソン・R・Jほか(Jackson R.J.et al.)(1990年)トレンズ・イン・バイオケミカル・サイエンシズ(Trends Biochem.Sci.)15:p477−83;ジャクソン・R・Jほか(Jackson R.J.et al.)(1995年)アール・エヌ・エー(RNA)1:p985−1000参照。
多くの真核細胞では、mRNAの翻訳開始は、eIF4E(キャップ結合蛋白質)、eLIF4AおよびeIF4Gからなるキャップ結合複合体の真核細胞翻訳開始因子(eIF)4をmRNAの5’キャップ(capped)末端に動員することで始まる。次いで、eIF3を含有する40Sリボソームサブユニットおよび三重開始複合体tRNA−eIF2−GTPが、eIF3とeIF4Gとの間の相互作用によりmRNAの5’末端へ動員される。次に、この40Sサブユニットが、適当な開始コドンに出会うまでそのmRNAを5’から3’への方向に読み取って行き、その後すぐに、開始メチオニンtRNAのアンチコドンが嵌め込まれ、これに60Sが加わって80Sリボソームが形成され、翻訳が開始される。
従って、少なくともウイルスとの関連で見たIRESの重要性は、IRESが、細胞内の通常のキャップ依存性翻訳に対して、ウイルスに選択的な利点を与えることができることにあると考えられている。
以下のウイルスはそのゲノム内にIRESエレメントを有すると報告されている:全てのピコルナウイルス;ウシウイルス下痢症ウイルス;豚コレラウイルス(classic swine fever virus);コオロギ麻痺病ウイルス;脳心筋炎ウイルス;蹄疫ウイルス;フレンドマウス白血病ウイルスgag mRNA;HCV;ヒト免疫不全ウイルスenv mRNA;カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス;モロニーマウス白血病ウイルスgag mRNA;チャバネアオカメムシ(Plautia stali)腸ウイルス;ポオウイルス;ライノウイルス;ムギクビレアブラムシ(Rhopalosiphum padi)ウイルス;およびラウス肉腫ウイルス。ヘレン・C・Uほか(Hellen C.U.et al.)(2001年)ジーンズ・アンド・ディベロップメント(Genes Dev.)15:p1593−1612参照。以上掲載したものは限定的なものではない。
C型肝炎ウイルス(HCV)のウイルス蛋白質は、5’および3’UTRによって隣接されている9.5kbの一本鎖プラス・センス(positive sense)RNAから翻訳される。この高度に保存された5’UTRはnt40〜370に存在するIRESを含む。レイノルズ・J・Eほか(Reynolds J.E.et al.)(1996年)アール・エヌ・エー(RNA)2:p867−78参照。このHCV5’UTRは、4つの主要構造ドメイン(I〜IV)を有し、このうちドメインIIおよびIIIはサブドメインを有すると考えられている。サブドメインIIIdは、生体内(in vivo)突然変異に関する研究に基づき、HCV IRES媒介性翻訳において重要と報告されている27 ntステム−ループ(nt253−279)を含む。キーフト・ジェイ・エスほか(Kieft J.S.et al.)(1999年)ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(J.Mol.Biol.)292:p513−29;クリンク・Rほか(Klinck R.et al.)(2000年)アール・エヌ・エー(RNA)6:p1423−31参照。IIId27−マーの配列は、5’−GCCGAGUAGUGUUGGGUCGCGAAAGGC−3’(配列番号4)で示され、この場合、UUGGGUは末端ループを形成している。このステム−ループ構造は、ゆらぎ(wobble)U・G、U・A、G・AおよびA・A塩基対を含む、他のRNAに典型的ないくつかの非ワトソン−クリック塩基対を有すると報告されている。
別の例では、本発明の免疫賦活性RNA配列が、効率的なウイルスRNA詰め込み(packaging)に極めて重要なヒト免疫不全ウイルス・タイプ1(HIV−1)のウイルスRNAの5’末端近傍のG、U−リッチ配列内に存在することを発見した。ラッセル・R・Sほか(Russell R.S.et al.)(2002年)バイロロジー(Virology)303:p152−63参照。具体的には、U5内の2つの重要なG、U−リッチ配列、即ち、それぞれBH10株のnt99〜108および112〜123に相当する5’−GUAGUGUGUG−3’(配列番号2)および5’−GUCUGUUGUGUG−3’(配列番号3)が高度に免疫賦活性であることを本発明によって発見した(以下の実施例11参照)。配列番号2がGUAGUおよびGUGUGを含み、配列番号3がGUGUGを含むことが注目されよう。
さらに別の例では、本発明の免疫賦活性RNA配列が、多数の種の細菌の5SリボソームRNAループE内に存在することを見出した。
TLR8およびTLR7は、TLR9に高度な配列相同性を示す(図8)。TLR9は、CpG−DNA受容体であり、免疫賦活性シグナルを変換する。TLR内には2つのDNA結合モチーフが存在することが開示されており(米国特許出願第09/954,987号)、これらは一部修飾されてTLR8およびTLR7にも存在する(図9)。しかしながら、このような類似性にもかかわらず、TLR7およびTLR8はCpG−DNAに結合しない。
グアノシン、特にウラシルと結合させたグアノシン、および一部のグアノシン含有核酸とその誘導体がTLR8の天然リガンドであることを本発明により発見した。また、RNA、酸化RNA、G、U−リッチ核酸、および少なくとも1つのG−U塩基対を有する少なくとも部分的に二本鎖の核酸分子がTLR8リガンドであることも本発明により発見した。グアノシン、グアノシン誘導体およびG、U−リッチ核酸にかかわる一部の好ましい実施態様として、グアノシンはそのリボヌクレオシドである。GUU、GUG、GGU、GGG、UGG、UGU、UUG、UUU、これらの倍数体およびこれらの任意の組合せを含む核酸分子は、TLR8リガンドであると考えられる。一部の実施態様として、このTLR8リガンドは、ヘキサマー配列(UUGUGG)、(UGGUUG)、(GUGUGU)もしくは(GGGUUU)を含み、nが1〜8の整数であるものとし、好ましくはnが少なくとも3であるものとするG、U−リッチオリゴヌクレオチドである。さらに、リボヌクレオシドバナジル錯体の混合物(即ち、アデノシン、シトシン、グアノシン、およびウラシルリボヌクレオシドバナジル錯体の混合物)ならびにグアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体単独がTLR8リガンドであることも、本発明により発見した。さらに、レシキモッドおよびイミキモッドを含む一部のイミダゾキノリン類がTLR8リガンドであることを本発明により発見した。
また、グアノシンおよび一部のグアノシン含有核酸とその誘導体がTLR7の天然リガンドであることも本発明により発見した。さらに、RNA、酸化RNA、G−リッチ核酸、およびG含量が高い少なくとも部分的に二本鎖の核酸分子がTLR8リガンドであることも本発明により発見した。グアノシン、グアノシン誘導体およびG−リッチ核酸にかかわる一部の好ましい実施態様として、グアノシンはそのリボヌクレオシドである。さらに、リボヌクレオシドバナジル錯体の混合物(即ち、アデノシン、シトシン、グアノシン、およびウラシルリボヌクレオシドバナジル錯体の混合物)ならびにグアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体単独がTLR7リガンドであることも、本発明により発見した。さらに、7−アリル−8−オキソグアノシン(ロキソリビン(loxoribine))がTLR7リガンドであることを本発明により発見した。
これらの種々のTLRは、さまざまなリガンドを有することの他に、種々の組織およびさまざまなタイプの免疫細胞において識別的に発現されると考えられている。例えば、ヒトTLR7は、胎盤、肺、脾臓、リンパ節、扁桃腺、および形質球様前駆樹状細胞(pDC)において発現されることが報告されている。チュアン・T−Hほか(Chuang T−H et al.)(2000年)ヨーロピアン・サイトカイン・ネットワーク(Eur.Cytokine Netw.)11:p372−8;カドワキ・Nほか(Kadowaki N.et al.)(2001年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)194:p863−9参照。ヒトTLR8は、肺、末梢血白血球(PBL)、胎盤、脾臓、リンパ節、および単球において発現されることが報告されている。カドワキ・Nほか(Kadowaki N.et al.)(2001年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)194:p863−9;チュアン・T−Hほか(Chuang T−Het al.)(2000年)ヨーロピアン・サイトカイン・ネットワーク(Eur. Cytokine Netw.)11:p372−8参照。ヒトTLR9は、脾臓、リンパ節、骨髄、PBL、ならびにpDC、B細胞およびCD123+DCにおいて発現されると報告されている。カドワキ・エヌほか(Kadowaki N.et al.)(2001年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)194:p863−9;バウアー・Sほか(Bauer S.et al.)(2001年)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro.Natl.Acad Sci)USA98:p9237−42;チュアン・T−Hほか(Chuang T−Het al.)(2000年)ヨーロピアン・サイトカイン・ネットワーク(Eur.Cytokine Netw.)11:p372−8参照。
これまで、グアノシン誘導体は、B細胞およびNK細胞のアクチベータとして説明されてきたが、これらの受容体および作用メカニズムについては知られていなかった。グッドマン・M・Gほか(Goodman M.G.et al.)(1994年)ジャーナル・オブ・ファーマコロジー・アンド・エクスペリメンタル・セラピューティクス(J.Pharm.Exp.Ther.)274:p1552−57;ライツ・A・Bほか(Reitz A.B.et al.)(1994年)ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー(J.Med.Chem.)37:p3561−78参照。このようなグアノシン誘導体としては、8−ブロモグアノシン、8−オキソグアノシン、8−メルカプトグアノシン、および7−アリル−8−オキソグアノシン(ロキソリビン)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イミダゾキノリン類は、インターフェロン(例えば、IFN−αおよびIFN−γ)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−α)ならびに一部のインターロイキン(例えば、IL−1、IL−6およびIL−12)を含む数種のサイトカインの発現を誘起すると考えられる合成低分子免疫反応修飾物質である。イミダゾキノリン類は、これらがIgG2aレベルの増加を誘起することができることから部分的に明らかなように、Th1免疫反応を賦活化することができる。また、イミダゾキノリン剤は、IL−4、IL−5およびIL−3などのTh2サイトカインの産生を抑制することができることも報告されている。イミダゾキノリン類によって誘導されるサイトカインの一部は、マクロファージおよび樹状細胞によって産生される。イミダゾキノリン類うちの一部の化学種は、NK細胞溶解作用を増強し、B細胞の増殖および分化を促進することにより抗体の産生および分泌を誘起すると報告されている。
本明細書に用いているイミダゾキノリン剤としては、イミダゾキノリンアミン、イミダゾピリジンアミン、6,7−縮合シクロアルキルイミダゾピリジンアミンおよび1,2−架橋イミダゾキノリンアミンが挙げられる。これらの化合物は、米国特許第4689338号、第4929624号、第5238944号、第5266575号、第5268376号、第5346905号、第5352784号、第5389640号、第5395937号、第5494916号、第5482936号、第5525612号、第6039969号および第6110929号に開示されている。イミダゾキノリン剤の具体的な化学種としては、4−アミノ−α,α−ジメチル−2−エトキシメチル−1H−イミダゾ[4,5−c]キノリン−1−エタノール(レシキモッドもしくはR−848もしくはS−28463;国際出願第PCT/US01/28764号、国際特許第WO 02/22125号);および1−(2−メチルプロピル)−1H−イミダゾ[4,5−c]キノリン−4−アミン(イミキモッドもしくはR−837もしくはS−26308)が挙げられる。現在、イミキモッドは、性器および肛門のいぼ等のいぼの局所治療に用いられており、また、基底細胞癌の局所治療においても試験されている。
ヒトおよびマウスTLR3のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は既知である。例えば、ジェンバンク登録(GenBank Accession)番号U88879、NM_003265、NM_126166、AF355152;およびAAC34134、NP_003256、NP_569054、AAK26117参照。ヒトTLR3は、904アミノ酸長であり、配列番号21で示される配列を有することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は配列番号21として示される。マウスTLR3は、905アミノ酸長であり、配列番号22で示される配列を有することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は配列番号23として示される。TLR3ポリペプチドは、ロイシン−リッチ反復領域を有する細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、およびTIRドメインを含有する細胞内ドメインを含んでいる。
本明細書に用いている「TLR3ポリペプチド」とは、上記配列の1つによる完全長のTLR3、相同分子種(ortholog)、対立遺伝子多型、SNP、保存的アミノ酸置換を有する変異体、TLR3融合蛋白質、およびこれらの任意のものの機能性断片を含むポリペプチドのことを意味する。好ましい実施態様は、配列番号20のヒトTLR3アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるヒトTLR3ポリペプチドを含む。また、好ましい実施態様は、配列番号22のマウスTLR3アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるマウスTLR3ポリペプチドを含む。
本明細書に用いている「TLR3シグナル伝達」とは、本明細書でTLRシグナル変換経路とも呼ぶTLR/IL−1R(TIR)シグナル伝達経路をTLR3ポリペプチドが賦活化することができることを意味する。TLR3活性の変化については、κB−感受性のプロモータおよびエンハンサーの制御下に遺伝子を発現させるなど、本明細書に開示したようなアッセイ法を用いて測定することができる。このような天然の遺伝子としては、IL−1β、IL−6、IL−8、インターロイキン12のp40サブユニット(IL−12 p40)ならびに共起刺激分子CD80およびCD86をコードしている遺伝子が挙げられる。その他の遺伝子についても、このような調節性エレメントの制御下に置くことにより(下記参照)、TLR3シグナル伝達のレベルを知るのに役立つ。配列番号21もしくは配列番号23に対して、好ましくは、配列番号21のオープン・リーディング・フレームの5’または3’末端に大して別のヌクレオチド配列を加えることによって、検出可能な部分、即ちレポータ部分、例えば、FLAG、ルシフェラーゼ(luc)、緑色蛍光蛋白質(GFP)、および当業者に知られているその他のものを含むキメラポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を得ることができる。
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ヒトおよびマウスTLR7のヌクレオチドおよびアミノ酸配列については既知である。例えば、ジェンバンク登録番号AF240467、AF245702、NM_016562、AF334942、NM_133211;およびAAF60188、AAF78035、NP_057646、AAL73191、AAL73192参照。ヒトTLR7は、1,049アミノ酸長であり、配列番号24で示される配列を有することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は、配列番号25として示される。マウスTLR7は、1,050アミノ酸長であり、配列番号26で示される配列を有することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は、配列番号27として示される。TLR7ポリペプチドは、ロイシン−リッチ反復領域を有する細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、およびTIRドメインを含有する細胞内ドメインを含んでいる。
本明細書に用いている「TLR7ポリペプチド」とは、上記配列の1つによる完全長のTLR7、相同分子種、対立遺伝子多型、SNP、保存的アミノ酸置換を有する変異体、TLR7融合蛋白質、およびこれらの任意のものの機能性断片を含むポリペプチドのことを意味する。好ましい実施態様は、配列番号24のヒトTLR7アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるヒトTLR7ポリペプチドを含む。また、好ましい実施態様は、配列番号26のマウスTLR7アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるマウスTLR7ポリペプチドを含む。
本明細書に用いている「TLR7シグナル伝達」とは、本明細書でTLRシグナル変換経路とも呼ぶTLR/IL−1R(TIR)シグナル伝達経路をTLR7ポリペプチドが賦活化することができることを意味する。TLR7活性の変化については、κB−感受性のプロモータおよびエンハンサーの制御下に遺伝子を発現させるなど、本明細書に開示したようなアッセイ法を用いて測定することができる。このような天然の遺伝子としては、IL−1β、IL−6、IL−8、インターロイキン12のp40サブユニット(IL−12 p40)ならびに共起刺激分子CD80およびCD86をコードしている遺伝子が挙げられる。その他の遺伝子についても、このような調節性エレメントの制御下に置くことにより(下記参照)、TLR7シグナル伝達のレベルを知るのに役立つ。配列番号25もしくは配列番号27に対して、好ましくは、配列番号25のオープン・リーディング・フレームの5’または3’末端に対して別のヌクレオチド配列を加えることによって、検出可能な部分、即ちレポータ部分、例えば、FLAG、ルシフェラーゼ(luc)、緑色蛍光蛋白質(GFP)、および当業者に知られているその他のものを含むキメラポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を得ることができる。
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ヒトおよびマウスTLR8のヌクレオチドおよびアミノ酸配列については既知である。例えば、ジェンバンク登録番号AF246971、AF245703、NM_016610、XM_045706、AY035890、NM_133212;およびAAF64061、AAF78036、NP_057694、XP_045706、AAK62677、NP_573475参照。ヒトTLR8は、少なくとも2つのイソ型(isoform)、1つは配列番号28の配列を有する1,041アミノ酸長のもの、他は配列番号30の配列を有する1,059アミノ酸長のものとして存在することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は、それぞれ、配列番号29および配列番号31として示される。これらの2つのイソ型のうち、短鎖のものの方がより重要と考えられている。マウスTLR8は、1,032アミノ酸長であり、配列番号32で示される配列を有する。これに対応するヌクレオチド配列は、配列番号33として示される。TLR8ポリペプチドは、ロイシン−リッチ反復領域を有する細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、およびTIRドメインを含有する細胞内ドメインを含んでいる。
本明細書に用いている「TLR8ポリペプチド」とは、上記配列の1つによる完全長のTLR8、相同分子種、対立遺伝子多型、SNP、保存的アミノ酸置換を有する変異体、TLR8融合蛋白質、およびこれらの任意のものの機能性断片を含むポリペプチドのことを意味する。好ましい実施態様は、配列番号28のヒトTLR8アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるヒトTLR8ポリペプチドを含む。また、好ましい実施態様は、配列番号32のマウスTLR8アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるマウスTLR8ポリペプチドを含む。
本明細書に用いている「TLR8シグナル伝達」とは、本明細書でTLRシグナル変換経路とも呼ぶTLR/IL−1R(TIR)シグナル伝達経路をTLR8ポリペプチドが賦活化することができることを意味する。TLR8活性の変化については、κB−感受性のプロモータおよびエンハンサーの制御下に遺伝子を発現させるなど、本明細書に開示したようなアッセイ法を用いて測定することができる。このような天然の遺伝子としては、IL−1β、IL−6、IL−8、インターロイキン12のp40サブユニット(IL−12 p40)ならびに共起刺激分子CD80およびCD86をコードしている遺伝子が挙げられる。その他の遺伝子についても、このような調節性エレメントの制御下に置くことにより(下記参照)、TLR8シグナル伝達のレベルを知るのに役立つ。配列番号29もしくは配列番号33に対して、好ましくは、配列番号29のオープン・リーディング・フレームの5’または3’末端に対して別のヌクレオチド配列を加えることによって、検出可能な部分、即ちレポータ部分、例えば、FLAG、ルシフェラーゼ(luc)、緑色蛍光蛋白質(GFP)、および当業者に知られているその他のものを含むキメラポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を得ることができる。
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ヒトおよびマウスTLR9のヌクレオチドおよびアミノ酸配列については既知である。例えば、ジェンバンク登録番号NM_017442、AF259262、AB045180、AF245704、AB045181、AF348140、AF314224、NM_031178、;およびNP_059138、AAF72189、BAB19259、AAF78037、BAB19260、AAK29625、AAK28488、NP_112455参照。ヒトTLR9は、少なくとも2つのイソ型(isoform)、1つは配列番号34の配列を有する1,032アミノ酸長のもの、他は配列番号36の配列を有する1,055アミノ酸長のものとして存在することが報告されている。これに対応するヌクレオチド配列は、それぞれ、配列番号35および配列番号37として示される。これらの2つのイソ型のうち、短鎖のものの方がより重要と考えられている。マウスTLR9は、1,032アミノ酸長であり、配列番号38で示される配列を有する。これに対応するヌクレオチド配列は、配列番号39として示される。TLR9ポリペプチドは、ロイシン−リッチ反復領域を有する細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、およびTIRドメインを含有する細胞内ドメインを含んでいる。
本明細書に用いている「TLR9ポリペプチド」とは、上記配列の1つによる完全長のTLR9、相同分子種、対立遺伝子多型、SNP、保存的アミノ酸置換を有する変異体、TLR8融合蛋白質、およびこれらの任意のものの機能性断片を含むポリペプチドのことを意味する。好ましい実施態様は、配列番号34のヒトTLR9アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるヒトTLR9ポリペプチドを含む。また、好ましい実施態様は、配列番号38のマウスTLR9アミノ酸配列との配列同一性が少なくとも65パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、さらに好ましくは少なくとも90パーセント、最も好ましくは少なくとも95パーセントであるマウスTLR9ポリペプチドを含む。
本明細書に用いている「TLR9シグナル伝達」とは、本明細書でTLRシグナル変換経路とも呼ぶTLR/IL−1R(TIR)シグナル伝達経路をTLR9ポリペプチドが賦活化することができることを意味する。特定の理論などによるという意味ではなく、このTLR/IL−1Rシグナル伝達経路は、骨髄分化マーカー(MyD88)および腫瘍壊死因子(TNF)受容体関連因子6(TRAF6)という分子を介するシグナル伝達を伴い、IκBキナーゼ複合体のキナーゼおよびc−jun NH−末端キナーゼ(例えば、Jnk1/2)の賦活化をもたらすと考えている。ヘッカー・エイチほか(Haecker H.et al.)(2000年)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)192:p595−600参照。TLR9活性の変化については、κB−感受性のプロモータおよびエンハンサーの制御下に遺伝子を発現させるなど、本明細書に開示したようなアッセイ法を用いて測定することができる。このような天然の遺伝子としては、IL−1β、IL−6、IL−8、インターロイキン12のp40サブユニット(IL−12 p40)ならびに共起刺激分子CD80およびCD86をコードしている遺伝子が挙げられる。その他の遺伝子についても、このような調節性エレメントの制御下に置くことにより(下記参照)、TLR9シグナル伝達のレベルを知るのに役立つ。配列番号35もしくは配列番号39に対して、好ましくは、配列番号35のオープン・リーディング・フレームの5’または3’末端に対して別のヌクレオチド配列を加えることによって、検出可能な部分、即ちレポータ部分、例えば、FLAG、ルシフェラーゼ(luc)、緑色蛍光蛋白質(GFP)、および当業者に知られているその他のものを含むキメラポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を得ることができる。
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リボヌクレオシドバナジル錯体(即ち、アデノシン、シトシン、グアノシン、およびウラシルリボヌクレオシドバナジル錯体の混合物)は、RNA分解酵素阻害剤として当業者にはよく知られてる。バーガー・S・Lほか(Berger S.L.et al.)(1979年)バイオケミストリー(Biochemistry)18:p5143;プスカシュ・R・Sほか(Puskas R.S.et al.)(1982年)バイオケミストリー(Biochemistry)21:p4602参照。リボヌクレオシドバナジル錯体は、シグマ−アルドリッチ社(Sigma−Aldrich, Inc.)などの供給元から市販されている。
一実施態様として、本発明の免疫賦活性G、U含有RNAオリゴマーは、CpGジヌクレオチドを含まず、CpG免疫賦活性核酸ではない。一部の実施態様として、CpG免疫賦活性核酸は、本発明の方法において用いている。
CpG免疫賦活性核酸はCpGジヌクレオチドを含む核酸であり、そのC残基はメチル化されていない。CpG免疫賦活性核酸はTh1型免疫反応を賦活化することが知られている。CpG配列は、ヒトDNA中に存在するのは比較的まれであるが、細菌などの感染性微生物のDNA中にはよく見られる。ヒトの免疫系は、感染初期の危険徴候としてCpGを認識し、他の免疫賦活剤でよく見られるような有害反応を生じることなく侵入病原体に対して直ちに強力な免疫反応を開始するよう進化したものと思われる。従って、この先天性免疫防御機構に依存するCpG含有核酸は、免疫療法のために独自で自然な経路を利用することができる。CpG核酸の免疫調節に対する作用については、広く、米国特許第6,194,388B1号、第6,207,646B1号、第6,239,116B1号、第6,218,371号などの米国特許、および国際出願第PCT/US98/03678号、第PCT/US98/10408号、第PCT/US98/04703号、PCT/US99/09863号などの公開特許出願に開示されている。これらの特許のそれぞれの内容全体は、引用により本明細書に組み込まれている。
CpG核酸は、少なくとも1つの非メチル化CpGジヌクレオチドを含む核酸である。少なくとも1つの非メチル化CpGジヌクレオチドを含む核酸は、シトシン−グアニンジヌクレオチド配列中に非メチル化シトシンを含む核酸分子(すなわち、「CpG DNA」、もしくは5’シトシンの次にグアノシンが続き、これらがリン酸結合によって連結されているDNA)であり、免役系を賦活化する。このCpG核酸は、二本鎖もしくは一本鎖とすることができる。概して、二本鎖分子は、生体内(in vivo)でより安定ではあるが、一本鎖分子の方が免疫活性は高い。従って、本発明の一部の態様として、この核酸は一本鎖であることが好ましいが、その他の態様としては、この核酸は二本鎖であることが好ましい。一部の実施態様として、この核酸は一本鎖であるが、(例えば、それ自体で折り返すことによって、または全体にわたって、もしくは長さに沿って選ばれたセグメントでそれ自体とハイブリッドを形成することによって)二次および三次構造を形成することができる。従って、このような核酸の一次構造は一本鎖とすることができるが、そのより高次の構造は二本鎖または三本鎖とすることができる。本明細書で用いているCpG核酸もしくはCpGオリゴヌクレオチドという用語は、特に別の記載がない限り、免疫賦活性CpG核酸のことを意味する。免疫賦活性核酸全体を非メチル化することができ、あるいは部分を非メチル化してもよいが、少なくとも5’CG3’のCは非メチル化する必要がある。
一態様として、本発明は、免疫細胞を賦活化する方法を提供する。この方法は、免疫細胞に対し、前述した本発明の免疫賦活性組成物を、この免疫細胞の賦活化を誘起する有効な量で接触させるものである。本明細書で用いている「免疫細胞」とは、免役系に属する細胞である。免疫細胞は、炎症および免疫反応の調節ならびに遂行に関与している。これらのものとしては、Bリンパ球(B細胞)、Tリンパ球(T細胞)、ナチュラル・キラー(NK)細胞、樹状細胞、他の組織特異的抗原提示細胞(例えば、ランゲルハンス細胞)、マクロファージ、単球、顆粒球(好中球、好酸球、好塩基球)、および肥満細胞が挙げられるが、これらに限定されるものではない。脾細胞、胸腺細胞および末梢血単核細胞(PBMC)は免疫細胞を含んでいる。免疫細胞は、当業者によく知られている方法を用いて、血液、脾臓、骨髄、リンパ節、胸腺その他の組織から単離することができる。また、免疫細胞は、一部の細胞株、およびイン・ビトロ(in vitro)もしくは生体外(ex vivo)で維持されている一次培養細胞を含むことができる。
一実施態様として、上記免疫細胞の賦活化はこの免疫細胞によるサイトカインの分泌を必要とする。一実施態様として、上記免疫細胞の賦活化はこの免疫細胞によるケモカインの分泌を必要とする。一実施態様として、上記免疫細胞の賦活化はこの免疫細胞による共起刺激/アクセサリー分子の発現を必要とする。一実施態様として、この共起刺激/アクセサリー分子は、細胞内粘着分子(ICAM、例えばCD54)、白血球機能関連抗原(LFA、例えば、CD58)、B7(CD80、CD86)およびCD40からなる群から選ばれる。
「免疫細胞の賦活化」とは、免疫細胞が、休止もしくは静止状態から免疫細胞機能と関連した代謝活性および表現型の増強された状態へ移行することを意味するものとする。このような免疫細胞機能としては、例えば、免疫グロブリン、サイトカイン、ケモカインなどの可溶性産物の分泌;共起刺激/アクセサリー分子およびMHC抗原の細胞表面における発現;免疫細胞移動;標的細胞に対する食作用および細胞傷害作用;ならびに細胞成熟を挙げることができる。ある場合には、免疫の賦活化はTh1免疫賦活化のことを意味することができ、他の場合には、免疫の賦活化はTh2免疫賦活化のことを意味することができる。
本明細書で用いている「Th1免疫賦活化」とは、特定のサイトカイン、ケモカイン、免疫グロブリンのサブクラスなどのTh1様分泌産物を発現する免疫細胞を賦活化すること;および特定の免疫細胞を賦活化させることを意味する。Th1様分泌産物としては、例えば、サイトカインのIFN−γ、IL−2、IL−12、IL−18、TNF−α、およびケモカインのIP−10(CXCL10)が挙げられる。マウスでは、Th1免疫賦活化はIgG2aの分泌を促進する。又、Th1免疫賦活化は、NK細胞および樹状細胞、即ち、細胞性免疫に関与する細胞の賦活化を含むこともできる。Th1免疫賦活化は、Th2免疫賦活化を逆調節していると考えられる。
本明細書で用いている「Th2免疫賦活化」とは、特定のサイトカインおよび免疫グロブリンのサブクラスなどのTh2様分泌産物を発現する免疫細胞を賦活化することを意味する。Th2様分泌産物としては、例えば、サイトカインのIL−4およびIL−10が挙げられる。マウスでは、Th2免疫賦活化はIgG1およびIgEの分泌を促進する。Th2免疫賦活化は、Th1免疫賦活化を逆調節していると考えられる。
別の態様として、本発明は、被験体において免疫反応を誘起する方法を提供する。この方法は、被験体に対し、被験体の免疫反応を誘起するのに有効な量で、本発明の組成物を投与するものである。従って、本発明の組成物は、免疫の賦活化を必要としている被験体の治療に用いることができる。免疫の賦活化を必要としている被験体としては、TH1様免疫の賦活化を必要としている被験体を挙げることができる。
本発明の組成物および方法は、単独もしくは他剤との併用で用いることによりTH1様免疫の賦活化を必要としている被験体を治療することができる。「TH1様免疫の賦活化を必要としている被験体」とは、疾病、疾患、もしくは免疫反応をTh1に向けて偏らせることが有効な症状に罹患しているか、罹患するリスクのある被験体である。このような被験体は、Th1媒介性の相互調節(cross−regulation)もしくは抑制を受けやすいTh2媒介性疾患に罹患しているか、罹患するリスクのある者とすることができる。このような疾患としては、例えば、特定器官に特異的な自己免疫疾患が挙げられる。あるいは、このような被験体は、Th1欠損症状を有するか、これを発症するリスクのある者とすることができる。このような疾患としては、例えば、腫瘍、細胞内病原体による感染、およびAIDSが挙げられる。
本明細書で用いている「G、U−リッチRNA」とは、塩基組成でグアニン(G)およびウラシル(U)が少なくとも60パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、最も好ましくは少なくとも90パーセントである少なくとも5ヌクレオチド長のRNAを意味するものとする。このような塩基組成については、このRNAが10塩基長以下であれば、その完全長について測定し、11塩基長以上であれば、少なくとも10個の連続する塩基の一伸びについて測定する。
本明細書で用いている「G−リッチRNA」とは、塩基組成でグアニン(G)が少なくとも70パーセント、より好ましくは少なくとも80パーセント、最も好ましくは少なくとも90パーセントであるRNAを意味するものとする。このような塩基組成については、このRNAが10塩基長以下であれば、その完全長について測定し、11塩基長以上であれば、少なくとも10個の連続する塩基の一伸びについて測定する。
一部の実施態様として、本発明の組成物は、DNA:RNA結合体を含む。DNA:RNA結合体とは、少なくとも1つのリボヌクレオシドに結合した少なくとも1つのデオキシリボヌクレオシドを含む分子もしくは結合体を意味するものとする。このデオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド成分は、塩基対の相互作用によって結合させることができる。あるいは、このデオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド成分は、少なくとも1つのデオキシリボヌクレオシドおよび少なくとも1つのリボヌクレオシドの糖部分間の共有結合によって結合させることができる。この糖部分間の共有結合は、直接的、または、例えば、リンカーを介する間接的なものとすることができる。塩基対相互作用としては、通常、非共有結合性のワトソン−クリック型塩基対相互作用が挙げられるが、これに限定されるものではない。本発明では、非共有結合性(例えば、ホーグスタイン(Hoogstein)塩基対合)および共有結合性相互作用を含むその他の塩基対相互作用も企図している。また、通常、塩基対相互作用は2本のストランドを必要とする二本鎖形成を意味するが、本発明ではより高次の相互作用も企図している。
上記の少なくとも1つのデオキシリボヌクレオシドおよび少なくとも1つのリボヌクレオシドの糖部分間の共有結合を伴うDNA:RNA結合体は、本明細書では、キメラDNA:RNA主鎖を有するものとする。キメラDNA:RNA主鎖を有するこのDNA:RNA結合体は、その塩基配列により規定される一次構造を有するが、さらに、これは二次以上の高次の構造を有することができる。二次以上の高次の構造には、少なくとも1つの分子内塩基対相互作用、例えば、ステム−ループ構造、または分子間塩基対相互作用が含まれよう。
ヘテロ二重鎖塩基対合とは、DNAとRNA間の分子内もしくは分子間塩基対相互作用を意味するものとする。例えば、ヘテロ二重鎖塩基対合は、個々の相補性の一本鎖DNAおよびRNA分子間で行わせることができる。あるいは、適当なDNA:RNAキメラ主鎖核酸分子では、同じ分子内の相補性DNAおよびRNA領域間でヘテロ二重鎖塩基対合を行わせることができる。
一部の実施態様として、本発明の組成物は、DNAとRNA間に切断部位を有するキメラDNA:RNA主鎖を含む。切断部位とは、任意の適当な手段により切断されやすいキメラ主鎖に沿った構造要素のことを意味する。この切断部位は、エンドヌクレアーゼにより比較的切断されやすいホスホジエステル結合とすることができる。この場合、DNAおよびRNAがそれぞれ、安定化されたヌクレオチド間結合を含むことによって、そのキメラ主鎖がこの安定化DNAと安定化RNAとの間のホスホジエステル接合部でエンドヌクレアーゼによる切断を最も受けやすいようにすることができる。この切断部位は、特定のpH条件下、例えば、低いpHよりも高いpHで、またはその逆で比較的より安定な条件下で切断されやすいようにデザインすることができる。このようなpH感受性は、例えば、このキメラDNA:RNA組成物をリポソームを用いて調製することにより得ることができる。上記切断部位は、ジスルフィド結合を含むことができる。このようなジスルフィド結合は、例えばエンドソーム内に存在する還元的な条件下よりも酸化的な条件下で比較的より安定なものとすることができる。また、この切断部位は、酵素、pH、酸化還元条件などにより切断されやすいリンカーを含むことができる。
本発明の結合体では、結合体の成分について一定のモル比を選択することができる。DNA:RNA結合体の場合、DNAとRNAとの比を1:1とすることが有利もしくは好都合とすることができる。ヘテロ二重鎖DNA:RNAである結合体では、DNAとRNAとの比は1:1とするのが通例であろう。また、キメラDNA:RNA主鎖を有する結合体でも、DNAとRNAとの比は、通例1:1とすることができる。他のDNA:RNA比を有する結合体についても本発明は企図しており、例えば、1:2、1:3、1:4、2:1、3:1、4:1などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。この結合体は、1種以上の成分に対し、同じ成分単独の安定性と比較して、より安定なものとすることができる。また、結合体とすることにより、その成分を選択した比率で細胞内に送達することが容易になる。
切断部位は、本発明において有用ないくつかの目的のどれにも役立てることができる。この切断部位を介して結合した成分は、対象の細胞に送達されるとすぐに遊離して、細胞内もしくは細胞近傍で、独立に、または最適に活性となることができる。一部の実施態様として、この切断部位は、その結合体成分の少なくとも1種についての薬動力学に重要なものとなることができる。例えば、この切断部位は、成分のうちの1種の持続放出を延長させるように、デザインし、選択することができる。
本発明は、概して、免疫賦活性化合物を同定する効率的な方法、ならびにこれにより同定された化合物および物質を提供する。概して、このスクリーニング方法は、特定のTLRを介するシグナル伝達を抑制または増強する化合物についてアッセイを行うものである。この方法では、TLR、このTLRに対する適当な対照リガンド、および免疫賦活性候補化合物を用いる。選択したTLRを適当な対照化合物(TLRリガンド)と接触させ、TLR媒介性対照シグナルを測定する。また、この選択したTLRを免疫賦活性候補化合物と接触させ、TLR媒介性対照シグナルを測定する。次に、こうして得られた試験シグナルと対照シグナルを比較する。その後、好ましい免疫賦活性候補化合物は、このアッセイの対照化合物として用いることができる。この方法は、候補化合物の、自動化されたハイスループット・スクリーニングに対応可能である。このようなハイスループット・スクリーニング法の例については、米国特許第6,103,479号、第6,051,380号、第6,051,373号、第5,998,152号、第5,876,946号、第5,708,158号、第5,443,791号、第5,429,921号、および第5,143,854号に開示されている。
アッセイ混合物は、免疫賦活性候補化合物を含む。通常、複数のアッセイ混合物について種々の濃度を同時に用いアッセイすることにより、種々の濃度に対する異なる反応が得られる。通常、これらの濃度の1つを陰性対照、即ち、物質のゼロ濃度もしくはアッセイ検出限界未満の物質濃度とする。免疫賦活性候補化合物には、多くの化学物質のクラスが含まれが、通常は、有機化合物である。好ましくは、免疫賦活性候補化合物は、低分子、即ち、分子量が50超、約2,500未満の有機化合物である。高分子免疫賦活性候補化合物というのは、これらより分子量が大きく、例えば、約2,500〜約12,500の範囲のオリゴヌクレオチドとすることができる。免疫賦活性候補化合物は、ポリペプチドとの構造上の相互作用に必要な官能化学基を含み、少なくともアミン、カルボニル、ヒドロキシルもしくはカルボキシル基、好ましくはこれらの官能化学基のうちの少なくとも2種、より好ましくはこれらの官能化学基のうちの少なくとも3種をふくむことができる。これらの免疫賦活性候補化合物は、上記で特定した官能基のうちの1種以上で置換した環状炭素もしくは複素環構造および/または芳香族もしくは多環芳香族構造を含むことができる。また、免疫賦活性候補化合物は、核酸、ペプチド、糖類、脂肪酸、ステロール、イソプレノイド、プリン、ピリミジンなどの生体分子、これらの誘導体もしくは構造アナログ、または、これらの組合せなどとすることができる。免疫賦活性候補化合物が核酸の場合、この免疫賦活性候補化合物は、通常、DNAもしくはRNA分子であるが、非天然結合もしくはサブユニットを有する修飾された核酸も企図している。
免疫賦活性候補化合物は、天然、合成、もしくは半合成化合物のライブラリ、またはこれらの任意の組合せを含むさまざまな供給源から入手することができる。例えば、ランダム化オリゴヌクレオチド、合成有機コンビナトリー・ライブラリ、ファージ提示系ランダムペプチド・ライブラリなどを含む、多種多様な有機化合物および生体分子のランダムならびに制御(directed)合成のための多くの手段が利用可能である。あるいは、細菌、真菌、植物および動物からの抽出物の形の天然化合物のライブラリが利用可能であるか、容易に作製できる。さらに、天然および合成的に作製したライブラリならびに化合物は、通常の化学的、物理的および生化学的手段によって容易に修飾することができる。さらに、既知の薬物に対して、アシル化、アルキル化、エステル化、アミディフィケーション(amidification)などの制御的(directed)もしくはランダム的化学修飾を行い、免疫賦活性候補化合物の構造アナログを作製することができる。
従って、免疫賦活性候補化合物の供給源は、TLR9と相互作用することが分かっているCpGオリゴヌクレオチドなどの既知のTLRリガンドをベースとし、このリガンドの構造が、化学的部分をより多く、もしくは少なく含み、または異なる化学的部分を含むように、分子の1箇所以上の位置が変更されている分子のライブラリである。アナログ阻害剤のライブラリを作製する際にこれらの分子に加えられる構造の変更は、制御(directed)もしくはランダム置換および/または付加、あるいはこれらの置換および/または付加の組合せとすることができる。コンビナトリー・ライブラリの作製に際し、当業者は、既存のTLR9リガンドを用いて、このようなライブラリを容易に作製することができる。
また、種々の他の試薬をこの混合物に加えることができる。これらのものとしては、蛋白質−蛋白質および/または蛋白質−核酸結合の最適化を容易にするために用いることができる塩、緩衝剤、中性蛋白質(例えば、アルブミン)、界面活性剤などの試薬が挙げられる。また、このような試薬により、反応成分間の非特異的相互作用もしくはバックグラウンド相互作用を低減させることもできる。また、蛋白分解酵素阻害剤、核酸分解酵素阻害剤、抗菌剤などのようなアッセイの効率を向上させるその他の試薬も使用することができる。
成分の添加順序、インキュベーション温度、インキュベーション時間その他のアッセイ・パラメータは容易に決定することができる。こうした実験は、単にこれらのアッセイパラメータを最適化するものであり、このアッセイの根本的な構成に係わるものではない。インキュベーション温度は、通常4℃〜40℃である。インキュベーション時間は、迅速ハイスループット・スクリーニングを容易にするため、できるだけ短くすることが好ましく、通常は1分〜10時間である。
インキュベーション後、ユーザーに利用可能な任意の便利な方法により、TLRシグナル伝達のレベルを検出する。セル・フリー結合型アッセイの場合、未結合成分から結合成分を分離する分離工程を用いることが多い。この分離工程は、種々の方法で遂行することができる。例えば、溶液中で分離を遂行することができ、あるいは、未結合成分を容易に分離することができる固体担体上に成分の少なくとも1つを固定すると都合がよい。この固体担体は、多種多様な材料で、マイクロタイター・プレート、マイクロビーズ、ディップ・スティック、樹脂粒子などの多種多様な形状に作製することができる。この担体は、シグナル対ノイズの最大化、主としてバックグラウンド結合の最少化をもたらすように、また、分離の容易さおよびコストを考慮して選択することが望ましい。
分離は、例えば、リザーバからビーズもしくはディップスティックを除去し、マイクロタイター・プレートウェルのようなリザーバを空にするか希釈し、ビーズ、粒子、クロマトグラフィーカラムもしくはフィルターを洗浄液もしくは溶媒ですすぐことによって行うことができる。この分離工程は、多数回のすすぎもしくは洗浄処理を含むことが望ましい。例えば、固体担体がマイクロタイター・プレートである場合、塩、緩衝剤、界面活性剤、非特異的蛋白質などのような、特異的結合に関与しないインキュベーション混合液の成分を含むのが通常である洗浄液を用いて、ウェルを数回洗浄することができる。固体担体が磁性ビーズである場合、このビーズは、洗浄液で1回以上洗浄した後、磁石を用いて分離することができる。
検出は、細胞内もしくは細胞表面に存在する、または細胞により分泌された誘導ポリペプチドの測定など、細胞を利用するアッセイ用のどんな簡便な方法によっても行うことができる。細胞利用のアッセイに有用な検出法の例としては、蛍光細胞分離(FACS)分析法、生体発光法(bioluminescence)、蛍光法、酵素免疫測定法(ELISA)、逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)などが挙げられる。無細胞(cell−free)アッセイに有用な検出法としては、生体発光法、蛍光法、酵素免疫測定法(ELISA)、逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)などが挙げられる。
被験体とは、ヒト、または動物を意味するものとする。動物としては、例えば、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ニワトリ、齧歯動物、例えば、ラットおよびマウス、霊長類、例えば、サルおよび魚もしくはひれ魚(fin fish)(例えば、サーモン)などの水産養殖類、ならびに甲殻類(例えば、エビおよびホタテ貝)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。治療もしくは予防方法に好適な被験体としては、脊椎動物種および無脊椎動物種が挙げられる。被験体は、家で飼うペット(例えば、イヌ、ネコ、魚など)、農業用家畜動物(例えば、ウシ、ウマ、ブタ、ニワトリなど)、実験動物(例えば、マウス、ラット、ウサギなど)、動物園の動物(例えば、ライオン、キリンなど)とすることができるが、これらに限定されるものではない。本明細書で説明する実施態様の多くは、ヒトの疾患に関するものであるが、本発明は、その他の非ヒト脊椎動物の治療にも有用である。
本明細書に用いている「治療する」という用語は、本明細書に記載した諸疾患の1種に関して用いる場合、被験体がその疾患を発症する可能性を少なくする予防的治療、および確立された疾患の治療、例えば、その疾患もしくはそれによる症状を緩和もしくは根治させること、またはその疾患もしくは症状の悪化を防止することを意味する。
疾患に罹患している被験体とは、その疾患の症状が客観的に測定可能である被験体のことを意味する。従って、例えば、癌に罹患している被験体とは、検出可能な癌細胞を有する被験体のことである。感染症に罹患している被験体とは、感染性生物に接触したことがあり、体内に検出可能なレベルでその生物を急性もしくは慢性的に有する被験体のことである。この感染症は、不顕性(潜伏性)もしくは活動性のものとすることができる。
疾患に罹患するリスクのある被験体とは、その疾患を発症するリスクが通常より高い被験体と定義する。概して、この通常のリスクとは、その疾患に罹患していない正常者の集団、および、その疾患を発症する特定可能な(例えば、遺伝的もしくは環境的)素因を有していない正常者の集団のリスクのことである。従って、疾患に罹患するリスクのある被験体としては、その疾患を発症する遺伝的な素因を有する被験体、およびその疾患を引き起こすことが知られているか考えられている環境因子に接触しているか接触することになる被験体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的な環境因子としては、ウイルス、細菌、真菌および寄生生物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他の環境因子としては、例えば、タバコの煙、一部の有機化学物質、アスベストなどが挙げられる。
核酸その他の治療剤の「有効量」という用語は、目的とする生物効果を達成するのに必要もしくは十分な量のことを意味する。概して、有効量とは、免疫系を賦活化させることにより、抗原特異的な免疫反応の形成が可能となるのに必要な量のことである。一部の実施態様として、この核酸その他の治療剤は、Th1免疫反応もしくは一般的な免疫反応を賦活もしくは誘起するのに有効な量で投与する。Th1免疫反応を賦活するのに有効な量とは、IL−2、IL−12、TNF−αおよびIFN−γなどのTh1型サイトカインの1種以上の産生、および/またはTh1型抗体の1種以上の産生を促進する量と定義することができる。
さらに別の態様として、本発明は、被験体において免疫反応を誘起する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、被験体に抗原を投与した後、この抗原に対する免疫反応を誘起するのに有効な量の本発明の免疫賦活性組成物をこの被験体に投与するものである。この抗原の投与は、本発明の免疫賦活性組成物投与の前、もしくは後、または同時に行うことができることに留意されたい。さらに、被験体への抗原および免疫賦活性組成物の投与は2度以上行うことができる。
また、さらに別の態様として、本発明は、被験体において免疫反応を誘起する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、被験体の樹状細胞を単離し、この樹状細胞を生体外(ex vivo)で本発明の免疫賦活性組成物と接触させ、次いでこの樹状細胞を生体外で抗原と接触させ、接触させた樹状細胞をこの被験体に投与するものである。
「抗原」という用語は、免疫反応を誘発することができる分子のことを意味する。概して、この抗原という用語は、宿主系が異物と認識するあらゆるタイプの分子を含む。抗原としては、微生物抗原、癌抗原およびアレルゲンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、抗原としては、細胞、細胞抽出物、蛋白質、ポリペプチド、ペプチド、多糖類、糖質複合体、多糖類その他の分子のペプチド性および非ペプチド性模倣体、低分子、脂質、糖脂質ならびに炭水化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。蛋白質およびポリペプチドは、一般に炭水化物もしくは脂肪よりも抗原性が強いので、多くの抗原は事実上蛋白質もしくはポリペプチドである。
この抗原は、核酸ベクターによりコードされている抗原とすることができるが、核酸ベクター内にコードされていなくてもよい。前者の場合、この核酸ベクターを被験体に投与すると、その抗原が生体内(in vivo)で発現される。本明細書で用いている、核酸ベクター内にコードされていない抗原とは、核酸ではないあらゆるタイプの抗原を意味する。例えば、本発明の一部の態様として、この核酸ベクター内にコードされていない抗原は、ペプチドもしくはポリペプチドである。また、ペプチドもしくはポリペプチドの一次アミノ酸配列を軽微に修飾しても、対応する非修飾ポリペプチドに比し、ほぼ同等の抗原作用を有するポリペプチドを得ることができる。このような修飾は、部位特異的突然変異によるような意図的なものとすることができ、あるいは自然発生的なものとすることもできる。こうした修飾により産生されるポリペプチドは全て、抗原性が存続している限り、本明細書に含まれる。例えば、このペプチドもしくはポリペプチドは、ウイルス由来のものとすることができる。本発明に有用な抗原は、完全長の蛋白質もしくはポリペプチドの小ペプチド断片から完全長型までの範囲の任意の長さとすることができる。例えば、この抗原は、これが特異的免疫反応を賦活化するという条件で、アミノ酸残基数としての長さを5未満、8未満、10未満、15未満、20未満、30未満、5070未満、100未満、またはそれ以上とすることができる。
この抗原をコードする核酸は、真核細胞内で抗原核酸の発現を誘起する遺伝子発現配列へ動作可能なように結合させる。この遺伝子発現配列とは、プロモータ配列もしくはプロモータ−エンハンサ結合体などの任意の調節性ヌクレオチド配列のことであり、これにより、これに動作可能なように結合している抗原核酸の効率的な転写および翻訳が容易になる。この遺伝子発現配列は、例えば、構成性もしくは誘導性プロモータなどの哺乳動物もしくはウイルス・プロモータとすることができる。構成性哺乳動物プロモータとしては、ヒポキサンチン・ホスホリボシル・トランスフェラーゼ(HPRT)、アデノシン・デアミナーゼ、ピルビン酸キナーゼの遺伝子のプロモータ、β−アクチン・プロモータその他の構成性プロモータが挙げられるが、これらに限定されるものではない。真核細胞内で構成的に機能するウイルス・プロモータの例としては、例えば、サイトメガロ・ウイルス(CMV)、シミアン・ウイルス(例えば、SV40)、乳頭腫ウイルス、アデノウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、ラウス肉腫ウイルスからのプロモータ、モロニー白血病ウイルスその他のレトロウイルスの長い末端反復配列(LTR)、および単純ヘルペス・ウイルスのチミジンキナーゼ・プロモータが挙げられる。その他の構成性プロモータについても当業者に知られている。また、本発明の遺伝子発現配列として有用なプロモータとして誘導性プロモータがある。誘導性プロモータは、誘導剤の存在下に発現される。例えば、メタロチオネイン・プロモータは、特定の金属イオンの存在下に転写および翻訳を促進するよう誘導される。その他の誘導性プロモータについても当業者に知られている。
概して、この遺伝子発現配列は、必要に応じて、TATAボックス、キャッピング配列、CAAT配列などのような、それぞれ転写および翻訳の開始に関連している5’非転写および5’非翻訳配列を含むものとする。特に、この5’非転写配列は、動作可能なように結合した抗原核酸の転写を制御するためのプロモータ配列を有するプロモータを含むことになる。この遺伝子発現配列は、必要に応じて、エンハンサ配列もしくは所望の上流活性化配列を含む。
上記抗原核酸は、遺伝子発現配列へ動作可能なように結合させる。本明細書に用いているような抗原核酸配列および遺伝子発現配列は、この抗原をコードする配列の発現もしくは転写および/または翻訳を遺伝子発現配列の影響もしくは制御下に置くような方法でこれらを共有結合させた場合、動作可能なように結合していると言う。5’遺伝子発現配列内にプロモータを導入することにより抗原配列が転写される場合、および、これら2つのDNA配列間の結合の性質が、(1)フレームシフト突然変異を招かない、(2)抗原配列の転写を誘起するプロモータの能力を妨げない、または(3)対応するRNA転写物が蛋白質に翻訳される能力を妨げない場合、2つのDNA配列は動作可能なように結合していると言う。従って、遺伝子発現配列が抗原核酸配列の転写を行って生じた転写物が目的の蛋白質もしくはポリペプチドに翻訳されるようにすることができるならば、この遺伝子発現配列は抗原核酸配列に動作可能なように結合されるであろう。
本発明の抗原核酸は、単独で、またはベクターと結合させて、免疫系へ送達することができる。ベクターは、最も広義には、この抗原核酸の免疫系の細胞への移入を容易にすることにより、この抗原が発現され、免疫細胞の表面に提示されることができるようにする任意の媒介物である。概して、このベクターは、上記核酸を、ベクターを用いなければ生じる恐れのある分解の程度に比し、さほど分解を生じずに免疫細胞へ輸送する。このベクターは、必要に応じて、この抗原核酸の免疫細胞における発現を増強する前述の遺伝子発現配列を含む。一般に、本発明に有用な上記ベクターとしては、抗原核酸配列の挿入もしくは組み込みにより操作したプラスミド、ファージミド、ウイルスその他のウイルス性もしくは細菌性供給源から得られる媒介物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ウイルス・ベクターは好ましいタイプのベクターであり、このようなものとしては、以下のウイルスからの核酸配列が挙げられるが、これらに限定されるものではない:モロニー・マウス白血病ウイルス、ハーベイ・マウス肉腫ウイルス、マウス乳癌ウイルス、ラウス肉腫ウイルスなどのレトロウイルス;アデノウイルス、アデノ関連ウイルス;SV40型ウイルス;ポリオーマ・ウイルス;エプスタインバル(Epstein−Barr)ウイルス;パピローマ・ウイルス;ヘルペス・ウイルス;ワクシニア・ウイルス;ポリオ・ウイルス;および;レトロウイルスなどのRNAウイルス。命名されていないが当該分野で既知の他のベクターも容易に用いることができる。
好ましいウイルス・ベクターは、非必須遺伝子が対象遺伝子で置換されている非細胞変性真核細胞ウイルス(non−cytopathic eukaryotic virus)を用いるものである。非細胞変性ウイルスとしては、ライフサイクルがDNA中へのゲノムウイルスRNAの逆転写およびその後の宿主細胞DNA中へのプロウイルスの組み込みを伴うレトロウイルスが挙げられる。レトロウイルスは、ヒトでの遺伝子治療試験用として認可されている。最も有用なものは、複製欠損性(replication−deficient)(即ち、蛋白質の合成は誘導することができるが、感染性粒子を作ることができない)のレトロウイルスである。このような遺伝的に改変されたレトロウイルス・ベクターは、生体内(in vivo)で遺伝子を高効率で導入するのに一般的に役立つものである。複製欠損性レトロウイルスを作製するための標準的なプロトコル(外来性遺伝物質をプラスミドに組み込む工程、プラスミドを満たしたパッケージング細胞を形質転換する工程、このパッケージング細胞株に組み換えレトロウイルスを産生させる工程、組織培養メジウムからウイルス粒子を回収する工程、および標的細胞にウイルス粒子を感染させる工程を含む)については、クリーグラー・M(Kriegler、 M.)ジーン・トランスファー・アンド・エクスプレッション(Gene Transfer and Expression)、ア・ラボラトリー・マニュアル(A Laboratory Manual)、W・H・フリーマン社(W.H.Freeman Co.)、ニューヨーク(1990年)およびマレー・E・J(Murray、E.J.)メソッズ・イン・モレキュラー・バイオロジー(Methods in Moleculae Biology)、第7巻、フマーナ・プレス社(Humana Press、 Inc.)、クリフトン(Cliffton)、ニュージャージー(1991年)に示されている。
一部の用途に好適なウイルスは、二本鎖DNAウイルスのアデノ関連ウイルスである。このアデノ関連ウイルスは、複製欠損性となるように設計することができ、広範囲の細胞タイプおよび種に感染することができる。さらに、これは、熱および油性溶媒安定性;造血細胞を含む多種多様な系統の細胞における高導入頻度;および重感染抑制の欠如による多系列(multiple series)の導入の可能性などの利点を有する。野性型アデノ関連ウイルスは、ヒト細胞DNAへの組み込み部位を幾分好むので、レトロウイルス感染に特有な、挿入遺伝子の発現に関する挿入突然変異およびばらつきの可能性を極力少なくすることができるとの報告がある。さらに、野性型アデノ関連ウイルスによる感染は、選択圧がない場合、組織培養で100継代を超えて維持され、このことから、このアデノ関連ウイルス・ゲノムの組み込みは比較的安定な事象であることが示唆される。また、アデノ関連ウイルスは、染色体外でも機能することができる。レプリカーゼ蛋白質を欠損する組み換えアデノ関連ウイルスは、明らかに、この組み込み配列特異性を欠いている。
その他のベクターとしては、プラスミドが挙げられる。プラスミド・ベクターについては、当該分野で広く報告されており、当業者には既知のものである。例えば、サンブルック・Tほか(Sambrook T.et al.)、「モレキュラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」、第2版、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー出版(Cold Spring Harbor laboratory Press)、1989年参照を参照されたい。この数年の間に、プラスミド・ベクターは、宿主ゲノム内で複製してこのゲノムに組み込まれることができないため、生体内(in vivo)で細胞に遺伝子を送達するのに特に有利であることが見出された。また一方、宿主細胞に適合したプロモータを有するこのプラスミドは、プラスミド内に動作可能なようにコードされた遺伝子からペプチドを発現することができる。よく用いられるプラスミドとしては、pBR322、pUC18、pUC19、pRc/CMV、SV40、およびpBlueScriptが挙げられる。その他のプラスミドについても当業者によく知られている。さらに、プラスミドは、特定のDNA断片を除去および付加することができるように、制限酵素および連結反応を利用してカスタム・デザインすることができる。
最近、細菌を用いて遺伝子を含むプラスミドを免疫系に送達することができることが発見された。サルモネラなどの細菌の改変体は、プラスミドを用いて形質転換し、送達媒介物として利用することができる。この細菌性送達媒介物は、宿主被験体に対し、経口的に、またはその他の投与手段によって投与することができる。この細菌は、恐らく腸管障壁を通過することによって、免疫細胞、例えば、B細胞、樹状細胞へこのプラスミドを送達する。この方法を用いることによって高レベルの免疫防御が達成されている。このような送達方法は、抗原、核酸および/または他の治療剤の全身的な送達を利用する本発明の諸態様に有用である。
本発明の一部の態様として、前記核酸は、疾患特異的な薬剤(medicament)などの治療剤と併用して投与することができる。本明細書に用いている薬剤(medicament)とは、疾患の治療もしくは予防に主として用いられている療法もしくは薬物である。
一態様として、核酸と疾患特異的薬剤とを併用することにより、高用量で通常遭遇する程多くの副作用を生じることなく、高用量の疾患特異的薬剤を投与することが可能になる。別の態様として、核酸と疾患特異的薬剤とを併用することにより、両化合物を治療量以下の低用量で投与して、併用しなければそのような低用量で達成されると思われる効果よりも高い効果を得ることが可能になる。一例として、免疫賦活性核酸と薬剤とを併用投与することにより、この薬剤の投与量が、単独では有効でないと考えられる用量(即ち、治療量以下の用量)であっても、有効な反応を得ることが可能である。別の例では、この併用投与により、核酸の投与量が、単独では有効でないと考えられる用量であっても、反応を得ることができる。
また、上記核酸および/または他の治療剤は、決まった予定表に基づいて、あるいは相互の時間的な関連を異にして投与することもできる。こうした種々の併用には、免疫反応を調節し、疾患を予防もしくは治療する従来の方法に対して、特に、正常組織への非特異的毒性が少ないなど、多くの利点がある。
癌は、細胞のコントロール不良の増殖(即ち、分裂)を伴う疾患である。癌細胞のコントロール不良の増殖の一因となる既知のメカニズムの一部としては、成長因子非依存性、ゲノム変異の検出不能、および不適切な細胞シグナル伝達が挙げられる。癌細胞が正常な増殖制御を無視することができることにより、増殖速度は増大することができる。癌の原因についてはまだ明確に立証されていないが、癌の一因となるか、その素因を被験体にもたらす因子がいくつか報告されている。このような因子としては、特定のゲノム変異(例えば、乳癌でのBRCA遺伝子変異、大腸癌でのAPC)、発癌性が疑われる物質もしくは発癌性物質(例えば、アスベスト、紫外線)への接触、または乳癌などの特定の癌に対する家族性素因が挙げられる。
対象とする癌は、悪性もしくは非悪性の癌とすることができる。癌または腫瘍としては、胆管癌;脳腫瘍;子宮頚癌;絨毛癌;大腸癌;子宮内膜癌;食道癌;胃癌;上皮内腫瘍;リンパ腫;肝臓癌;肺癌(例えば、小細胞および非小細胞癌);黒色腫;神経芽細胞腫;口腔癌;卵巣癌;膵臓癌;前立腺癌;直腸癌;肉腫;皮膚癌;睾丸癌;甲状腺癌;および腎癌、ならびにそのたの癌および肉腫が挙げられる。一部の実施態様として、この癌は、ヘアリー細胞白血病、慢性骨髄性白血病、皮膚T細胞性白血病、多発性骨髄腫、濾胞性リンパ腫、悪性黒色腫、へん平上皮細胞癌、腎細胞癌、前立腺癌、膀胱細胞癌、もしくは大腸癌である。
「癌に罹患している被験体」とは、検出可能な癌細胞を有する被験体のことである。
「癌を発症するリスクのある被験体」とは、癌を発症する確率が通常より高い被験体のことである。この被験体としては、例えば、癌発症の可能性の増大と関連付けられることが明らかにされている遺伝的異常を有する被験体、癌に罹患する家族性素因を有する被験体、タバコ、アスベストもしくは他の化学的毒素などの癌の原因となる物質(即ち、発癌性物質)に接触した被験体、および以前に癌の治療を受け、寛解していると思われる被験体が挙げられる。
本明細書に用いている「癌抗原」とは、ペプチドもしくは蛋白質のような化合物であって、腫瘍もしくは癌細胞表面と関係があり、MHC分子との関連で抗原提示細胞の表面に発現されると、免疫反応を誘発することができる化合物のことである。癌細胞からの癌抗原の調製は、例えば、コーエン・P・Aほか(Cohen P.A.et al.)(1994年)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)54:p1055−8に記載されている方法で癌細胞の粗抽出物を調製し、もしくはこの抗原を部分精製し、または組み換え技術を用い、あるいは既知の抗原をデノボ合成することによって行うことができる。癌抗原としては、組み換え技術により発現させた抗原、腫瘍もしくは癌の免疫原性部分、または腫瘍もしくは癌全体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような抗原は、組み換え技術により、または当該分野で既知の任意の他の手段によって単離もしくは調製することができる。
「癌抗原」および「腫瘍抗原」という用語は、同義に用いられており、癌細胞によって識別的に発現されるので癌細胞を標的にするのに利用することができる抗原のことを意味する。癌抗原は、腫瘍特異的と思われる免疫反応を潜在的に賦活化することができる抗原である。これらの抗原の一部は、必ずしも発現されないが、正常細胞によってもコードされている。このような抗原は、正常細胞では通常埋もれている(silent)(即ち、発現されない)もの、分化の特定の段階でのみ発現されるもの、および胚性もしくは胎児性抗原のように一時的に発現されるものとして特徴付けられる。別の癌抗原は、腫瘍遺伝子(例えば、活性化ラス(ras)腫瘍遺伝子)、抑制遺伝子(例えば、変異型p53)、内部欠損もしくは染色体転座から生じた融合蛋白質などの突然変異した細胞遺伝子によりコードされている。さらに別の癌抗原は、RNAおよびDNA腫瘍ウイルス上に含まれるようなウイルス遺伝子によってコードされていることがある。腫瘍抗原の例としては、MAGE、MART−1/メラン−A、gp100、ジペプチジル・ペプチダーゼIV(DPPIV)、アデノシン・デアミナーゼ結合蛋白質(ADAbp)、サイクロフィリンb、結腸直腸関連抗原(CRC)-C017−1A/GA733、癌胎児性抗原(CEA)とその免疫原性エピトープCAP−1およびCAP−2、etv6、am11、前立腺特異抗原(PSA)とその免疫原性エピトープPSA−1、PSA−2およびPSA−3、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、T細胞受容体/CD3−ゼータ鎖、MAGEファミリーの腫瘍抗原(例えば、MAGE−A1、MAGE−A2、MAGE−A3、MAGE−A4、MAGE−A5、MAGE−A6、MAGE−A7、MAGE−A8、MAGE−A9、MAGE−A10、MAGE−A11、MAGE−A12、MAGE−Xp2(MAGE−B2)、MAGE−Xp3(MAGE−B3)、MAGE−Xp4(MAGE−B4)、MAGE−C1、MAGE−C2、MAGE−C3、MAGE−C4、MAGE−C5)、GAGEファミリーの腫瘍抗原(例えば、GAGE−1、GAGE−2、GAGE−3、GAGE−4、GAGE−5、GAGE−6、GAGE−7、GAGE−8、GAGE−9)、BAGE、RAGE、LAGE−1、NAG、GnT−V、MUM−1、CDK4、チロシナーゼ、p53、MUCファミリー、HER2/neu、p21ラス(ras)、RCAS1、α−フェトプロテイン、E−カドヘリン、α−カテニン、β−カテニンおよびγ−カテニン、p120ctn、gp100Pmel117、PRAME、NY−ESO−1、cdc27、大腸腺腫様ポリポーシス蛋白質(APC)、ホドリン、コネキシン37、Ig−イディオタイプ、p15、gp75、GM2およびGD2ガングリオシド、ヒト・パピローマ・ウイルス蛋白質などのウイルス蛋白質、スマッド(Snad)ファミリーの腫瘍抗原、lmp−1、P1A、EBVコード核抗原(EBNA)−1、脳グリコーゲン・ホスホリラーゼ、SSX−1、SSX−4、SSX−5、SCP−1およびCT−7、ならびにc−erbB−2が挙げられる。
癌もしくは腫瘍およびこのような腫瘍と関連のある腫瘍抗原としては(以下に限定されるものではないが)、急性リンパ性白血病(etv6;am11;サイクロフィリンb)、B細胞リンパ腫(Ig−イディオタイプ)、グリオーマ(E−カドヘリン;α−カテニン;β−カテニン;γ−カテニン;p120ctn)、膀胱癌(p21ラス)、胆管癌(p21ラス)、乳癌(MUCファミリー;HER2/neu;c−erbB−2)、頚癌(p53;p21ラス)、結腸癌(p21ラス;HER2/neu;c−erbB−2;MUCファミリー)、結腸直腸癌(結腸直腸関連抗原(CRC)−C017−1A/GA733;APC)、絨毛癌(CEA)、上皮細胞癌(サイクロフィリンb)、胃癌(HER2/neu;c−erbB−2;ga733糖蛋白質)、肝細胞癌(α−フェトプロテイン)、ホジキンリンパ腫(lmp−1;EBNA−1)、肺癌(CEA;MAGE−3;NY−ESO−1)、リンパ球様細胞由来白血病(サイクロフィリンb)、黒色腫(p15蛋白質、gp75、腫瘍胎児抗原、GM2およびGD2ガングリオシド)、骨髄腫(MUCファミリー;p21ラス)、非小細胞肺癌(HER2/neu;c−erbB−2)、上咽頭癌(lmp−1;EBNA−1)、卵巣癌(MUCファミリー;HER2/neu;c−erbB−2)、前立腺癌(前立腺特異抗原(PSA)およびその免疫原性エピトープPSA−1、PSA−2およびPSA−3;PSMA;HER2/neu;c−erbB−2)、膵臓癌(p21ラス;MUCファミリー;HER2/neu;c−erbB−2;ga733糖蛋白質)、腎癌(HER2/neu;c−erbB−2)、頚部および食道のへん平上皮癌(ヒト・パピローマ・ウイルス蛋白質などのウイルス蛋白質)、睾丸癌(NY−ESO−1)、T細胞白血病(HTLV−1エピトープ)、ならびに黒色腫(メラン−A/MART−1;cdc27;MAGE−3;p21ラス;gp100Pmel117)が挙げられる。
MHCクラスIおよびMHCクラスIIの一方または両方に結合する腫瘍抗原の例については、以下の文献を参照されたい:クーリー(Coulie)、ステム・セルズ(Stem Cells)13:p393−403、1995年;トラベルサーリほか(Traversaliet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)176:p1453−1457、1992年;ショーほか(Chauxet al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)163:p2928−2936、1999年;フジエほか(Fujieet al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)80:p169−172、1999年;タンザレラほか(Tanzarellaet al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)59:p2668−2674、1999年;ファン・デル・ブルッケンほか(van der Bruggenet al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)24:p2134−2140、1994年;ショーほか(Chauxet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)189:p767−778、1999年;カワシマほか(Kawashimaet al.)ヒューマン・イムノロジー(Hum.Immunol.)59:p1−14、1998年;タハラほか(Taharaet al.)クリニカル・キャンサー・リサーチ(Clin.Cancer Res.)5:p2236−2241、1999年;ガウグラーほか(Gaugleret al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)179:p921−930、1994年;ファン・デル・ブルッケンほか(van der Bruggenet al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)24:p3038−3043、1994年;タナカほか(Tanakaet al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)57:p4465−4468、1997年;オイソほか(Oisoet al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)81:p387−394、1999年;ハーマンほか(Hermanet al.)イムノジェネティックス(Immunogenetics)43:p377−383、1996年;マニッチほか(Maniciet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)189:p871−876、1999年;ダフォールほか(Duffouret al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)29:p3329−3337、1999年;ゾーンほか(Zornet al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)29:p602−607、1999年;ファングほか(Huanget al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)162:p6849−6854、1999年;ベールほか(Boelet al.)イムノロジー(Immunology)2:p167−175、1995年;ファン・デン・アインデほか(Van den Eyndeet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)182:p689−698、1995年;ド・バッカーほか(De Backeret al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)59:p3157−3165、1999年;イェーガーほか(Jaegeret al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)187:p265−270、1998年;ワンほか(Wanget al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)161:p3596−3606、1998年;アーンヌーゼほか(Aarnoudseet al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)82:p442−448、1999年;ギューほか(Guillouxet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p1173−1183、1996年;ルペッティほか(Lupettiet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)188:p1005−1016、1998年;ヴェルフェルほか(Woelfelet al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)24:p759−764、1994年;スキッパーほか(Skipper et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p527−534、1996年;カンほか(Kanget al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)155:p1343−1348、1995年;モレルほか(Morelet al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)83:p755−759、1999年;ブリチャードほか(Brichardet al.)ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・イムノロジー(Eur.J.Immunol.)26:p224−230、1996年;キトルセンほか(Kittlesen et al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)160:p2099−2106、1998年;カワカミほか(Kawakami et al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)161:p6985−6992、1998年;トパリアンほか(Topalianet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p1965−1971、1996年;コバヤシほか(Kobayashi et al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)58:p296−301、1998年;カワカミほか(Kawakami et al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)154:p3961−3968、1995年;ツァイほか(Tsaiet al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)158:p1796−1802、1997年;コックスほか(Coxet al.)サイエンス(Science)264:p716−719、1994年;カワカミほか(Kawakami et al.)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro. Natl. Acad Sci)USA91:p6458−6462、1994年;スキッパーほか(Skipperet al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)157:p5027−5033、1996年;ロビンスほか(Robbinset al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)159:p303−308、1997年;カステリほか(Castelliet al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)162:p1739−1748、1999年;カワカミほか(Kawakamiet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)180:p347−352、1994年;カステリほか(Castelliet al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)181:p363−368、1995年;シュナイダーほか(Schneideret al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)75:p451−458、1998年;ワンほか(Wang et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p1131−1140、1996年;ワンほか(Wanget al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)184:p2207−2216、1996年;パークハーストほか(Parkhurst et al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)58:p4895−4901、1998年;ツングほか(Tsang et al.)ジャーナル・オブ・ナショナル・キャンサー・インスティテュート(J.Natl.Cancer Inst.)87:p982−990、1995年;コッレアーレほか(Correaleet al.)ジャーナル・オブ・ナショナル・キャンサー・インスティテュート(J.Natl.Cancer Inst.)89:p293−300、1997年;クーリーほか(Coulie et al.)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro.Natl.Acad Sci)USA92:p7976−7980、1995年;ヴェルフェルほか(Woelfel et al.)サイエンス(Science)269:p1281−1284、1995年;ロビンスほか(Robbins et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p1185−1192、1996年;ブレンドルほか(Braendle et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)183:p2501−2508、1996年;テン・ボッシュほか(ten Bosch et al.)ブラッド(Blood)88:p3522−3527、1996年;マンドルザットほか(Mandruzzato et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)186:p785−793、1997年;ゲグエンほか(Gueguenet al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)160:p6188−6194、1998年;イェルツェンほか(Gjertsen et al.)インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー(Int.J.Cancer)72:p784−790、1997年;ゴーダンほか(Gaudin et al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J. Immunol.)162:p1730−1738、1999年;キアーリほか(Chiari et al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)59:p5785−5792、1999年;ホーガンほか(Hogan et al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)58:p5144−5150、1998年;ピーパーほか(Pieper et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)189:p757−765、1999年;ワンほか(Wang et al.)サイエンス(Science)284:p1351−1354、1999年;フィスクほか(Fisk et al.)ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン(J Exp Med.)181:p2109−2117、1995年;ブロサートほか(Brossart et al.)キャンサー・リサーチ(Cancer Res.)58:p732−736、1998年;レプケほか(Roepke et al.)プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Pro.Natl.Acad Sci)USA93:p14704−14707、1996年;イケダほか(Ikeda et al.)イミュニティ(Immunity)6:p199−208、1997年;ロンシンほか(Ronsin et al.)ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)163:p483−490、1999年;ヴォンダーハイデほか(Vonderheide et al.)イミュニティ(Immunity)10:p673−679、1999年。
本発明の組成物および方法は、癌の治療に単独、または他の薬剤および方法との併用で用いることができる。現在、癌は、外科手術、放射線療法および化学療法を含む種々の様式を用いて治療されている。治療様式の選択は、癌の種類、部位および播種度によって決まることになる。例えば、外科手術および放射線療法は、固形で境界の明瞭な腫瘍塊の場合にはより適切であるが、白血病、リンパ腫などの非固形腫瘍癌の場合には役立つことは少ない。外科手術および放射線療法の利点の1つは、治療による強い影響をある程度コントロールすることができ、これにより体内の正常組織への毒性に歯止めをかけることができることである。しかしながら、外科手術および放射線療の後では、残存または放射線抵抗性癌細胞に対する用心のため、化学療法が行われる。また、化学療法は、白血病およびリンパ腫のような播種性の癌ならびに転移に対しては、最も適切な治療法である。
化学療法とは、癌細胞を攻撃するのに化学的および/または生物学的薬剤を用いる治療法のことを意味する。局所的な外科手術もしくは放射線療法と異なり、化学療法は一般に全身性に投与されるので、正常組織への毒性が大きな関心事である。多くの化学療法は癌細胞の増殖特性に基づいて癌細胞を標的にするので、正常な増殖性を有する消化管および骨髄も化学療法の作用による影響を受けやすい。化学療法の主な副作用の1つは、正常な造血前駆細胞の死滅による骨髄抑制(貧血、好中球減少、血小板減少など)である。
多くの化学療法剤が癌の治療用として開発されてきた。しかしながら、全ての腫瘍が化学療法に反応する訳ではなく、その他の腫瘍は、最初は化学療法剤に反応を示すが、次第に抵抗性を生じることがある。そのため、有効な抗癌剤の探索では、非特異的な毒性が少なくさらに有効な薬剤を見出す努力が強化されている。
制癌剤はさまざまな様式で作用する。一部の制癌剤は、腫瘍細胞に特有の生理的メカニズムを標的にすることにより作用する。その例としては、癌において突然変異している特定の遺伝子およびその遺伝子産物(即ち、主として蛋白質)を標的にすることが挙げられる。このような遺伝子としては、腫瘍遺伝子(例えば、ラス、Her2、bcl−2)、腫瘍抑制遺伝子(例えば、EGF、p53、Rb)、および細胞周期ターゲット(例えば、CDK4、p21、テロメラーゼ)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。あるいは、制癌剤は、癌細胞内で変質しているシグナル変換経路および分子レベルのメカニズムを標的にすることもできる。細胞表面に発現されるエピトープを介して癌細胞を標的にするには、モノクロナール抗体を用いる。この後者のタイプの制癌剤は、本明細書では概して、免疫療法と呼ぶ。
その他の制癌剤は癌細胞以外の細胞を標的にする。例えば、免疫系を賦活化して腫瘍細胞を攻撃する薬剤もある(即ち、癌ワクチン)。さらに、血管形成阻害薬と呼ばれる別の薬剤は、固形腫瘍への血液供給面を攻撃することにより作用する。最も悪性の癌は転移することができる(即ち、一次腫瘍部位から離れて別の部位に浸潤することにより二次腫瘍を形成する)ので、このような転移を妨げる薬剤も癌の治療に有用である。血管形成メディエータとしては、塩基性FGF、VEGF、アンジオポエチン、アンジオスタチン、エンドスタチン、TNF−α、TNP−470、トロンボスポジン−1、血小板因子4、CAI、蛋白質のインテグリン・ファミリーの一部が挙げられる。このタイプの薬剤の1種は、癌細胞が一次腫瘍部位を離れて別の組織内に滲出するために利用する酵素を阻害するメタロプロテイナーゼ阻害剤である。
一部の癌細胞は抗原性を有するので、免疫系による標的にすることができる。一態様として、核酸と制癌剤、特に癌免疫療法剤として分類されるものとの併用投与は、癌抗原に対する特異的な免疫反応を賦活するのに有用である。
免疫監視機構の理論というのは、免疫系の第一の機能が、腫瘍が形成される前に新生細胞を検知し排除することにあるというものである。この理論の基本的な原理は、癌細胞の抗原性が正常細胞と異なることにより、免疫不適合の同種移植片に対して拒絶をもたらすのと同様な免疫反応が誘発されるということである。研究の結果、腫瘍細胞は、定性的にも定量的にも抗原の発現が異なっていることが確認されている。例えば、「腫瘍特異抗原」というのは、腫瘍細胞と特異的な関連性を有するが、正常細胞とはそうではない抗原である。腫瘍特異抗原の例としては、DNAもしくはRNAウイルスが誘発する腫瘍のウイルス抗原がある。「腫瘍関連」抗原は、腫瘍細胞および正常細胞の両方に存在するが、腫瘍細胞では異なる量もしくは異なる形態で存在する。このような抗原の例は、腫瘍胎児抗原(例えば、癌胎児性抗原)、分化抗原(例えば、TおよびTn抗原)、ならびに腫瘍遺伝子産物(例えば、HER/neu)である。
イン・ビトロ(in vitro)および生体内(in vivo)で標的腫瘍を殺傷することができる種々のタイプの細胞が同定されている:ナチュラル・キラー(NK)細胞、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、リンホカイン活性化キラー細胞(LAK)および活性化マクロファージ。NK細胞は、前もって特異抗原に感作していなくても腫瘍細胞を殺傷することができ、この作用には標的細胞上の主要組織適合性複合体(MHC)によりコードされたクラスI抗原の存在は必要とされない。NK細胞は、発生期の腫瘍の抑制および転移性増殖の抑制に関与していると考えられている。NK細胞とは対照的に、CTLは、これが腫瘍抗原に感作した後にのみ、および、MHCクラスIをも発現する腫瘍細胞上に標的抗原が発現されている場合に、腫瘍細胞を殺傷することができる。CTLは、移植腫瘍およびDNAウイルス誘発腫瘍の拒絶の際の効果細胞であると考えられている。LAK細胞は、NKおよびCTL集団とは異なるヌル・リンパ球のサブセットである。活性化マクロファージは、一旦賦活化されると、抗原依存性でもMHC拘束性でもない仕方で腫瘍細胞を殺傷することができる。活性化マクロファージは、貫通して、これが浸潤する腫瘍の増殖速度を低下させる。イン・ビトロ(in vitro)アッセイでは、抗体依存性、細胞媒介性細胞傷害反応および抗体プラス補体による細胞溶解のような他の免疫メカニズムが明らかにされている。しかしながら、こうした免疫エフェクター・メカニズムは、生体内(in vivo)でのNK、CTL、LAKおよびマクロファージの機能よりも生体内(in vivo)での重要性は少ないと考えられている(総説としては、ピーセンズ・W・Fほか(Piessens W.F.et al.)「腫瘍免疫学(Tumor Immunology)」、サイエンティフィック・アメリカン・メディシン(Scientific American Medicine)、第2巻、サイエンティフィック・アメリカン・ブックス(Scientific American Books)、N.Y.、p1−3、1996年を参照)。
免疫療法の目標は、確立された腫瘍に対する患者の免疫反応を増強することにある。免疫療法の一方法として、アジュバントの使用がある。カルメット・ゲラン菌などの微生物由来のアジュバント物質は、動物において免疫反応を高め、腫瘍に対する抵抗性を向上させる。
免疫療法剤は、癌抗原を特異的に結合または認識する抗体もしくは抗体断片に由来する薬剤である。抗体を利用した免疫療法は、癌細胞の表面に結合して作用することにより、内在性免疫系を賦活化して癌細胞を攻撃することができる。抗体を利用した療法が作用する別の方法は、癌細胞に対して特異的に毒性物質をターゲッティングするための送達システムを用いるものである。通常、抗体は、(トウゴマの実などからの)リシン、カリーチアマイシン、メイタンシノイドなどの毒素、ヨード−131、イットリウム−90などの放射性同位体、(本明細書に記載したような)化学療法剤、または生物反応修飾物質に結合させる。この方法では、これらの毒性物質を癌の部位に集中させることができ、正常細胞に対する非特異的な毒性をできるだけ少なくすることができる。癌抗原に特異的な抗体を使用することのほかに、内皮細胞に結合する抗体などの血管に結合する抗体も本発明に有用である。これは、固形腫瘍の生残が、概して新規に形成される血管に依存するので、多くの腫瘍が新規の血管の成長を強化、促進することができるからである。このため、多くの制癌剤について採られる戦略は、腫瘍を養っている血管および/またはこの血管を支持する結合組織(または、ストロマ)を攻撃することである。
癌ワクチンは、癌細胞に対する内因性の免疫反応を賦活化するための薬剤である。現在作製されているワクチンのほとんどは、液性免疫系を賦活化する(即ち、抗体依存性免疫反応)。その他の現在開発中のワクチンは、腫瘍細胞を殺傷することができる細胞傷害性Tリンパ球を含む細胞性免疫系を賦活化することに焦点を当てている。概して、癌ワクチンは、抗原提示細胞(例えば、マクロファージおよび樹状細胞)および/またはT細胞、B細胞、NK細胞などの他の細胞への癌抗原の提示を強化する。
癌ワクチンは、後述のように、いくつかの形態のうちの1つをとることができるが、それらの目的は、癌抗原および/または癌関連抗原を抗原提示細胞(APC)へ送達することにより、APCによるこのような抗原の内因性プロセッシングおよびMHCクラスI分子との関連での細胞表面への抗原の最終的な提示を促進することにある。癌ワクチンの1つの形態は、被験体から取り出し、生体外(ex vivo)で処理した後、完全体の細胞の形でこの被験体に再導入する癌細胞の製剤である全細胞ワクチンである。また、腫瘍細胞のライセートを癌ワクチンとして用いて免疫反応を誘起することもできる。別の形態の癌ワクチンは、癌特異的もしくは癌関連低分子蛋白質を用いてT細胞を賦活化するペプチドワクチンである。癌関連蛋白質は、癌細胞によってのみ発現されるのではない蛋白質である(即ち、他の正常細胞もなおこの抗原を発現することができる)。しかしながら、一般に、癌関連抗原の発現は、特定のタイプの癌の場合、常に上方制御される。その他の癌ワクチンとしては、ガングリオシド・ワクチン、熱ショック蛋白質ワクチン、ウイルスおよび細菌ワクチン、ならびに核酸ワクチンが挙げられる。
さらに別の形態のワクチンは、イン・ビトロ(in vitro)で癌抗原もしくは癌関連抗原に接触させた完全体の樹状細胞を含む樹状細胞ワクチンである。また、樹状細胞のライセートもしくは膜フラクションも癌ワクチンとして用いることができる。樹状細胞ワクチンは、APCを直接賦活化することができる。樹状細胞は本来の(professional)APCである。樹状細胞は、抗原を提示し、その局所環境においてLPSのような微生物性分子を検知するパターン認識受容体を発現することによって、先天性免疫系と獲得免疫系との橋渡しをしている。樹状細胞は、これが接触する可溶性特異抗原を効率的に取り込み、プロセッシングし、提示する。抗原を取り込み、提示するこのプロセスにより、主要組織適合性複合体(MHC)および共起刺激分子の発現の迅速な上方制御、サイトカインの産生、ならびにこれらがT細胞の賦活化に関与する部位と考えられているリンパ器官への移動が起こる。
本明細書に用いている化学療法剤とは、免疫療法剤もしくは癌ワクチンのカテゴリーに入らない他の全ての形態の制癌剤を含むものである。本明細書に用いている化学療法剤は、化学的および生物学的薬剤の両者を含む。これらの薬剤は、癌細胞が生存の継続のために依存している細胞機能を阻害するように作用する。化学療法剤というカテゴリーには、アルキル化/アルカロイド剤、代謝拮抗剤、ホルモンもしくはホルモン・アナログ、および多種多様な抗癌剤が含まれる。これらの薬剤のうち、全てではないにしても殆どは、癌細胞に対して直接毒性を示し、免疫の賦活を必要としない。
本明細書に用いている「感染症」もしくは同様な意味合いの「感染」とは、感染性生物が宿主を表在性、局所性もしくは全身性に侵襲することにより生じる疾患のことを意味する。感染性生物としては、細菌、ウイルス、真菌、および寄生生物が挙げられる。従って、「感染症」には、細菌感染症、ウイルス感染症、真菌感染症および寄生生物による感染症が含まれる。
感染症に罹患している被験体とは、感染性生物に接触したことがあり、体内に急性的もしくは慢性的に検出可能なレベルのこの生物を有する被験体である。一般に、感染性生物への接触は、被験体の体表面、例えば、皮膚もしくは粘膜に対して起こり、および/または感染性生物が被験体の体表面に侵入することを意味する。
感染症を発症するリスクのある被験体とは、感染を引き起こす病原体に接触するリスクが通常より高い被験体である。例えば、リスクのある被験体は、特定の種類の病原菌が見出されている地域へ旅行することを計画している被験体であり、もしくは生活様式もしくは医療処置を通じて、感染性生物を含んでいる恐れのある体液、もしくは直接その生物に接触している被験体であり、または感染性生物が確認された地域に住んでいる被験体である。また、感染症を発症するリスクのある被験体には、医療機関が特定の感染性生物に対するワクチン接種を勧告している一般住民も含まれる。
感染症を発症するリスクのある被験体には、微生物、例えば、インフルエンザに接触する一般的なリスクを有するが本発明による治療中にその病気が活動的でない被験体、および被験体を特定の微生物に接触させる医療上もしくは環境的な因子のため、感染症を発症する固有のリスクを有すると考えられる被験体が含まれる。
細菌は、二分裂によって無性的に増殖する単細胞生物である。これは、その形態、染色反応、栄養および代謝要求量、抗原構造、化学的組成、および遺伝的相同性に基づいて分類、命名されている。細菌は、その形態によって、球状(球菌)、真っ直ぐな桿状(桿菌)、および湾曲もしくは螺旋形桿状(ビブリオ属菌、カンピロバクター、らせん菌)の3群に分類することができる。また、より一般的には、細菌はその染色反応によってグラム陽性およびグラム陰性の2クラスの微生物に特徴付けられる。グラムとは、微生物学実験室で通常行われている染色の方法のことを意味する。グラム陽性微生物は、染色処置後も染色剤を保持し、濃い紫色に見える。グラム陰性微生物は、その染色剤を保持しないが、対比染色剤を吸収するのでピンク色に見える。
感染性細菌としては、グラム陰性およびグラム陽性細菌が挙げられるが、これらに限定されるものではない。グラム陽性菌としては、バスツレラ属、ブドウ球菌属およびストレプトコッカス属が挙げられるが、これらに限定されるものではない。グラム陰性菌としては、大腸菌、シュードモナス属、およびサルモネラ属が挙げられるが、これらに限定されるものではない。感染性細菌の具体例としては、ヘリコバクター・ピロリ、ボレリア・ブルグドルフェリー、レジオネラ・ニューモフィリア、マイコバクテリア属(例えば、エム・ツベルクローシス、エム・アビウム、エム・イントラセルラール、エム・カンサシ、エム・ゴルドナエ)、黄色ブドウ球菌、淋菌、髄膜炎菌、リステリア・モノサイトゲネス、化膿連鎖球菌、(連鎖球菌A群)、ストレプトコッカス・アガラクティエ(連鎖球菌B群)、ストレプトコッカス(ビリダンス群)、大便連鎖球菌、ストレプトコッカス・ボビス、ストレプトコッカス(嫌気性種)、肺炎連鎖球菌、病原性カンピロバクター属、腸球菌属、インフルエンザ菌、炭疽菌、ジフテリア菌、コリネバクテリウム属、ブタ丹毒菌、ウェルシュ菌、破傷風菌、エンテロバクター・アエロゲネス、肺炎桿菌、パスツレラ・ムルトシダ、バクテロイデス属、フソバクテリウム・ナクレタム、ストレプトバシラス・モニリフォルミス、梅毒トレポネーマ、トレポネーマ・ペルテヌエ(Treponema pertenue)、レプトスピラ属、リケッチア属、およびアクチノマイセス・イスラエリが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ウイルスは、一般に核酸コアおよび蛋白質被膜を有する微小病原体であるが、独立して生きている生物ではない。また、ウイルスは蛋白質を欠く感染性核酸の形をとることもできる。ウイルは、内部で複製することができる生細胞がないと、生存することができない。ウイルスは、エンドサイトーシスまたはDNA(ファージ)の直接注入によって特定の生細胞に入り、増殖し、疾患を誘発する。次いで、増殖したウイルスは放出され、別の細胞に感染する。ウイルスにはDNA含有ウイルスもあり、RNA含有ウイルスもある。また、一部の態様として、本発明は、例えば、ウシ海綿状脳症(即ち、狂牛病、BSE)もしくは動物のスクレピー感染、またはヒトのクロイツフェルト−ヤコブ病などの、疾患進行にプリオンが関与している疾患を治療するものである。
ウイルスとしては、エンテロ・ウイルス(例えば、ポリオ・ウイルス、コクサッキー・ウイルス、エコー・ウイルスなどのピコルナ・ウイルス科のウイルスが挙げられるが、これらに限定されるものではない)、ロタウイルス、アデノウイルス、肝炎ウイルスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ヒトに見出されたウイルスの具体例としては、レトロウイルス科(例えば、ポリオ・ウイルス、肝炎A型ウイルス;エンテロ・ウイルス、ヒトコクサッキー・ウイルス、ライノ・ウイルス、エコー・ウイルス);カルシウイルス科(例えば、胃腸炎誘発株);トガウイルス科(例えば、ウマ脳炎ウイルス、風疹ウイルス);フラビ・ウイルス科(例えば、デング熱ウイルス、脳炎ウイルス、黄熱病ウイルス);コロナ・ウイルス科(例えば、コロナ・ウイルス);ラブド・ウイルス科(例えば、水疱性口内炎ウイルス、狂犬病ウイルス);フィロ・ウイルス科(例えば、エボラウイルス);パラミクソウイルス科(例えば、パラインフルエンザ・ウイルス、ムンプス・ウイルス、麻疹ウイルス、呼吸器性シンシチアル・ウイルス);オルトミクソ・ウイルス科(例えば、インフルエンザ・ウイルス);ブニアウイルス科(例えば、ハンターンウイルス、ブニアウイルス、フレボ・ウイルスおよびナイロウイルス);アレナウイルス科(出血熱ウイルス);レオウイルス科(例えば、レオウイルス、オルビウイルス、ロタ・ウイルス);ビルナ・ウイルス科;ヘパドナ・ウイルス科(肝炎B型ウイルス);パルボウイルス科(パルボウイルス);パポバウイルス科(パピローマ・ウイルス、ポリオーマ・ウイルス);アデノウイルス科(アデノウイルスの殆ど);ヘルペス・ウイルス科(単純疱疹ウイルス(HSV)1および2、水疱瘡ウイルス、サイトメガロ・ウイルス(CMV));ポックスウイルス科(天然痘ウイルス、ワクシニア・ウイルス、ポックスウイルス);イリドウイルス科(例えば、アフリカ豚コレラウイルス、);および未分類のウイルス(例えば、海綿状脳症の病因ウイルス、(肝炎B型ウイルスの不完全(defective)サテライトと考えられる)デルタ肝炎のウイルス、非A非B型肝炎のウイルス(クラス1=内部的に伝染;クラス2=非経口的に伝染(即ち、C型肝炎);ノーウォークおよび関連ウイルス、ならびにアストロウイルスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
真菌は、真核生物であり、このうちの極一部が脊椎動物に感染を引き起こす。真菌は、真核生物であるので、原核性の細菌とは、サイズ、構造構成、ライフ・サイクルおよび増殖メカニズムが大きく異なっている。一般に、真菌は、形態学的特徴、増殖の様式および培養特性に基づいて分類されている。真菌は、真菌抗原の吸入による呼吸器アレルギー、毒キノコにより産生されるタマゴテングタケ毒素およびファロトキシンならびに
アスペルギルス属菌により産生されるアフラトキシンなどの有毒物質の摂取による真菌性中毒などの種々のタイプの疾患を被験体に引き起こすが、全ての真菌が感染症を誘発する訳ではない。
感染性真菌は、全身性もしくは表在性の感染症を誘発することができる。一次全身感染は、正常な健常被験体で起こることがあるが、日和見感染は、免疫障害を有する被験体において最も高頻度に認められる。一次全身感染を誘発する最も代表的な真菌性病原体としては、ブラストミセス属菌、コクシジオイデス属菌、およびフトプラズマ(Htoplasma)属菌が挙げられる。免疫障害もしくは免疫抑制のある被験体に日和見感染を誘発する代表的な真菌としては、カンジダ・アルビカンス、クリプトコックス・ネオフォルマンスおよび種々のアスペルギルス属菌が挙げられるが、これらに限定されるものではない。全身性真菌感染症は、臓器の侵襲性感染症である。通常、この菌は、肺、消化管、または静脈カテーテルを介して体内に入る。一次病原性真菌または日和見性真菌により、3つのタイプの感染が誘発され得る。
表在性真菌感染は、内部組織を侵襲することなく体表面で真菌が増殖するものである。典型的な表在性真菌感染症としては、皮膚、毛髪または爪に関わる皮膚真菌感染症が挙げられる。
真菌感染に伴う疾患としては、アスペルギルス症、ブラストミセス症、カンジダ症、クロモブラストミコーシス症、コクシジオイデス症、クリプトコッカス症、真菌眼感染症、真菌毛髪、爪および皮膚感染症、ヒストプラスマ症、ロボ真菌症、足真菌症、耳真菌症、パラコクシジオイデス症、ペニシリウム・マルネッフェイ症、黒色菌糸症、リノスポリジオーシス症、スポロトリクム症、および接合菌症が挙げられる。
寄生生物は、生残するために他の生物に依存しているので、そのライフ・サイクルを継続するには別の生物に侵入、もしくは感染する必要がある生物である。感染された生物、即ち、宿主は、この寄生生物に栄養および生息場所を与える。最も広義には、寄生生物という用語は、あらゆる感染体(即ち、細菌、ウイルス、真菌、原生動物および蠕虫)を含むことができるが、一般的に言えば、この用語は、もっぱら、原生動物、蠕虫および外寄生節足動物(例えば、マダニ(tick)、ダニ(mite)など)を意味するものとして用いられる。原生動物は、細胞内、および細胞外、特に血液、腸管もしくは組織の細胞外基質で複製することができる単細胞生物である。蠕虫は、ほとんど常に細胞外に生息する(旋毛虫属は例外)多細胞生物である。通常、蠕虫は、複製するためには、一次宿主から出て二次宿主内に伝染する必要がある。前述のようなクラスとは対照的に、外寄生節足動物は、宿主体の外表面と寄生関係を形成する。
寄生生物としては、細胞内寄生生物および偏性細胞内寄生生物が挙げられる。寄生生物の例としては、熱帯熱マラリア原虫、卵形マラリア原虫、四日熱マラリア原虫、三日熱マラリア原虫、二日熱マラリア原虫、ネズミバベシア、バベシア原虫、クルーズトリパノソーマ、トキソプラズマ・ゴンディ、旋毛虫、森林型熱帯リーシュマニア、ドノバン・リーシュマニア、ブラジル・リーシュマニア、皮膚リーシュマニア、ガンビアトリパノソーマ、ローデシアトリパノソーマ、およびマンソン住血吸虫が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
その他の医療上関連のある微生物については、文献に広範囲にわたって記載されており、例えば、本明細書に引用により全内容が組み込まれているシー・ジー・エー・トーマス(C.G.A. Thomas)、メディカル・マイクロバイオロジー(Medical Microbiology)、ベイリエール・チンダル(Bailliere Tindall)、英国、1983年を参照されたい。上記に挙げた例は例示的なものであり、限定的なものではない。
本発明の組成物および方法は、単独で、あるいは感染の治療に有用な他の薬剤および方法との併用で用いることができる。感染用薬剤としては、抗菌剤、抗ウイルス剤、抗真菌剤、および抗寄生生物剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。「抗感染剤」、「抗生剤」、「抗菌剤」、「抗ウイルス剤」、「抗真菌剤」、「抗寄生生物剤」および「殺寄生生物剤」などの語句は、当業者に定着した意味を有し、標準的な医学の教科書で定義されている。簡単に言えば、抗菌剤は、細菌を殺傷もしくは阻害し、抗生物質および同様な作用を有する他の合成もしくは天然化合物を含む。抗ウイルスは、天然の供給源から単離するか、合成することができ、ウイルスを殺傷もしくは阻害するのに有用である。抗真菌剤は、表在性真菌感染症ならびに日和見および一次性全身真菌感染症を治療するのに用いられる。抗寄生生物剤は、寄生生物を殺傷もしくは阻害する。抗生物質の多くは、微生物などの細胞により二次代謝体として産生される低分子量分子である。一般に、抗生物質は、微生物に固有で、宿主細胞には存在しない1種以上の機能もしくは構造を妨害する。
抗感染療法の問題点の1つは、抗感染剤を投与された宿主に副作用が生じることである。例えば、多くの抗感染剤は、広いスペクトルの微生物を殺傷もしくは阻害することができるが、特定のタイプの種に特異的ではない。3種類の抗感染剤を投与すると、感染性微生物のみならず、宿主に生息する常在の微生物叢も殺傷される。微生物叢が失われると、合併症が生じ、宿主が他の病原菌による感染に罹りやすくなる。何故なら、微生物叢は感染性病原菌と対抗し、これに対するバリアとして機能しているからである。その他の副作用は、非微生物細胞もしくは宿主の組織に対するこれらの化学物質の特異的もしくは非特異的作用のために生じることがある。
抗感染剤の広範囲に及ぶ使用による別の問題点は、微生物の抗生物質耐性株が形成されることである。既に、バンコマイシン耐性腸球菌、ペニシリン耐性肺炎球菌、多剤耐性黄色ブドウ球菌、および多剤耐性結核菌株が形成され、大きな臨床的問題となりつつある。抗感染剤が広範に使用されると、恐らく、細菌の多数の抗生物質耐性株が生じることになろう。このため、こうした微生物を撲滅するための新しい抗感染戦略が必要になる。
広範囲の細菌を殺傷もしくは阻害するのに有効な抗菌抗生物質は、広域抗生物質と呼ばれている。その他のタイプの抗菌抗生物質の大部分は、グラム陽性もしくはグラム陰性のクラスの細菌に対して有効である。こうしたタイプの抗生物質は、狭域抗生物質と呼ばれている。単一種の細菌もしくは疾患に有効で、その他のタイプの細菌には有効でない他の抗生物質は、限定域(limited−spectrum)抗生物質と呼ばれている。
抗菌剤は、その主な作用様式に基づいて分類される場合がある。概して、抗菌剤は、細胞壁合成阻害剤、細胞膜阻害剤、蛋白質合成阻害剤、核酸合成阻害剤もしくは機能性阻害剤、および拮抗阻害剤である。細胞壁合成阻害剤は、細胞壁合成の過程、通常細菌ペプチドグリカンの合成のある段階を阻害する。細胞壁合成阻害剤としては、β−ラクタム系抗生物質、天然ペニシリン、半合成ペニシリン、アンピシリン、クラブラン酸、セファロスポリン、およびバシトラシンが挙げられる。
β−ラクタムは、ペプチドグリカン合成の最後の段階を阻害する4員β−ラクタム環を有する抗生物質である。β−ラクタム系抗生物質は合成物もしくは天然由来のものとすることができる。青カビにより産生されるβ−ラクタム系抗生物質は、ペニシリンGまたはペニシリンVなどの天然ペニシリンである。これらはペニシリウム・クリソゲヌムの発酵によって製造される。これらの天然ペニシリンは、活性域が狭く、一般に連鎖球菌、淋菌およびブドウ球菌に対して有効である。グラム陽性菌に対しても有効な他のタイプの天然ペニシリンとしては、ペニシリンF、X、KおよびOが挙げられる。
一般に、半合成ペニシリンは、カビによって産生される分子6−アミノペニシラン酸の修飾体である。6−アミノペニシラン酸に側鎖を付加して修飾することにより、活性スペクトルが天然ペニシリンより広く、あるいは種々の他の有利な性質を有するペニシリンが得られる。一部のタイプの半合成ペニシリンは、グラム陽性およびグラム陰性菌に対して広いスペクトルを有するが、ペニシリナーゼによって不活化される。このような半合成ペニシリンとしては、アンピシリン、カルベニシリン、オキサシリン、アズロシリン、メズロシリン、およびピペラシリンが挙げられる。別のタイプの半合成ペニシリンは、グラム陽性菌に対してより狭い活性を有するが、ペニシリナーゼにより不活化されないような性質を発現させている。このようなものとしては、例えば、メチシリン、ジクロキサシリン、およびナフシリンが挙げられる。広域半合成ペニシリンの一部は、クラブラン酸およびスルバクタムのようなβ−ラクタマーゼ阻害剤と併用して用いることができる。β−ラクタマーゼ阻害剤は、抗微生物作用を有しないが、ペニシリナーゼを阻害する作用があるので、この半合成ペニシリンを分解から保護することができる。
天然および半合成ペニシリンと関連性のある重大な副作用の1つは、ペニシリン・アレルギーである。ペニシリン・アレルギーは極めて重篤であり、短時間のうちに死をもたらすことがある。ペニシリンにアレルギーの被験体では、このβ−ラクタム分子が血清蛋白質に結合してIgE媒介性炎症反応を誘発する。この炎症反応はアナフィラキシー、場合によっては死をもたらす。
別のタイプのβ−ラクタム系抗生物質は、セファロスポリンである。これは、細菌β−ラクタマーゼによる分解を受けやすいので、必ずしも単独で有効ではない。しかしながら、セファロスポリンはペニシリナーゼに対して抵抗性である。これは種々のグラム陽性およびグラム陰性菌に対して有効である。セファロスポリンとしては、セファロチン、セファピリン、セファレキシン、セファマンドール、セファクロール、セファゾリン、セフロキシン、セフォキシチン、セフォタキシム、セフスロジン、セフェタメト、セフィキシム、セフトリアキソン、セフォペラゾン、セフタジジン、およびモキサラクタムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
バシトラシンは、ムロペプチド・サブユニットもしくはペプチドグリカンに対し、このサブユニットを膜の外側に送達する分子からの遊離を阻害することにより、細胞壁合成を阻害する別のクラスの抗生物質である。バシトラシンはグラム陽性菌に対して有効であるが、その強い毒性のために、一般にその使用は局所投与に限定されている。
カルバペネムは、細胞壁合成を阻害することができる別の広域β−ラクタム系抗生物質である。カルバペネムの例としては、イミペネムが挙げられるが、これに限定されるものではない。また、モノバクタムも広域β−ラクタム系抗生物質であり、これにはユーズトレオナム(euztreonam)が挙げられる。また、ストレプトミセスによって産生される抗生物質バンコマイシンも細胞壁合成を阻害することで、グラム陽性菌に対して有効である。
別のクラスの抗細菌剤に、細胞膜阻害剤の抗細菌剤がある。これらの化合物は、細菌の膜に対し、構造を破壊するか、機能を阻害する。細胞膜阻害剤である抗細菌剤の1つの問題点は、細菌および真核細胞の膜中のリン脂質が類似しているために、この抗細菌剤が、細菌のみならず真核細胞においても作用を生じる得ることである。従って、このような化合物は、全身性に投与することができるのに十分特異的であることはまれであり、また、局所投与に高用量を用いることもできない。
臨床的に有用な細胞膜阻害剤の1つは、ポリミキシンである。ポリミキシンは、膜のリン脂質に結合することによって膜の機能を妨げる。ポリミキシンは、主にグラム陽性菌に対して有効であり、一般に、低毒性抗生物質に耐性の重症シュードモナス菌感染症もしくはシュードモナス菌感染症に用いられる。この化合物の全身性投与に伴う重篤な副作用としては、腎臓その他の臓器に対する障害が挙げられる。
その他の細胞膜阻害剤としては、全身性真菌感染症およびカンジダ・イースト感染症の治療に主に用いられる抗真菌剤であるアンホテリシンBおよびナイスタチンが挙げられる。イミダゾールは、細胞膜阻害剤である別のクラスの抗生物質である。イミダゾールは、抗細菌剤および抗真菌剤として使用され、例えば、イースト感染症、皮膚糸状菌感染症および全身性真菌感染症の治療に用いられる。イミダゾールとしては、クロトリマゾール、ミコナゾール、ケトコナゾール、イトラコナゾールおよびフルコナゾールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
抗細菌剤の多くは、蛋白質合成阻害剤である。これらの化合物は、細菌が構造蛋白質および酵素を合成するのを阻止することにより、細菌の細胞増殖もしくは機能を阻害し、または細胞死をもたらす。一般に、これらの化合物は、転写もしくは翻訳の過程を阻害する。転写をブロックする抗細菌剤としては、リファンピシンおよびエタンブトールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。酵素RNAポリメラーゼを阻害するリファンピシンは、広い作用スペクトルを有し、グラム陽性およびグラム陰性菌ならびにヒト型結核菌に対して有効である。エタンブトールは、ヒト型結核菌に対して有効である。
翻訳をブロックする抗細菌剤は、細菌のリボソームを阻害してmRNAが蛋白質に翻訳されるのを阻止する。一般に、このクラスの化合物としては、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、マクロライド類(例えば、エリスロマイシン)およびアミノグリコシド類(例えば、ストレプトマイシン)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
アミノグリコシド類は、バクテリウム属ストレプトミセスによって産生されるクラスの抗生物質であり、例えば、ストレプトマイシン、カナマイシン、トブラマイシン、アミカシン、およびゲンタマイシンが挙げられる。アミノグリコシド類は、グラム陽性およびグラム陰性菌により生じる多種多様な細菌感染症に対して用いられてきた。ストレプトマイシンは、もっぱら結核の治療の主要薬剤として用いられてきた。ゲンタマイシンは、シュードモナス感染など、グラム陽性およびグラム陰性細菌の多くの菌株に対して、特にトブラマイシンとの併用で用いられている。カナマイシンは、ペニシリン耐性ブドウ球菌を含む多くのグラム陽性細菌に対して用いられている。臨床的な使用を制限してきたアミノグリコシド類の1つの副作用は、有効性を得るのに不可欠な用量で長期使用すると、腎機能障害、および聴覚神経障害による難聴が認められたことである。
別のタイプの翻訳阻害型抗細菌剤は、テトラサイクリン類である。テトラサイクリン類は、広域スペクトルタイプの抗生物質であり、種々のグラム陽性およびグラム陰性細菌に対して有効である。テトラサイクリン類の例としては、テトラサイクリン、ミノサイクリン、ドキシサイクリン、およびクロロテトラサイクリンが挙げられる。これらは、多くのタイプの細菌感染の治療に重要であるが、特にライム病の治療において重要である。テトラサイクリン類は、毒性が低く直接的な副作用もこくわずかであるため、医学界で過剰使用および誤使用されてきて、問題となっている。例えば、その過剰使用によって耐性が広範囲に発現している。
マクロライド類のような抗細菌剤は、50Sリボソーム・サブユニットに可逆性に結合してペプチジル転移酵素による蛋白質の伸長を阻害し、もしくは細菌リボソームからのアンチャージtRNAの遊離を妨げ、またはこれらの両方を行う。これらの化合物としては、エリスロマイシン、ロキシスロマイシン、クラリスロマイシン、オレアンドマイシン、およびアジスロマイシンが挙げられる。エリスロマイシンは、多くのグラム陽性菌、ナイセリア、レジオネラおよびヘモフィルスに対して有効であるが、腸内細菌科の菌類には有効ではない。蛋白質合成中のペプチド結合の形成をブロックするリンコマイシンおよびクリンダマイシンは、グラム陽性菌に対して用いられている。
別のタイプの翻訳阻害剤にクロラムフェニコールがある。クロラムフェニコールは、70Sリボソームに結合して細菌酵素ペプチジル転移酵素を阻害することにより、蛋白質合成中のポリペプチドの成長を阻止する。クロラムフェニコールに関連した1つの重篤な副作用は、再生不良性貧血である。クロラムフェニコールによる再生不良性貧血は、少ない割合(1/50.000)の患者で、細菌感染を治療するのに有効な用量で生じる。クロラムフェニコールは、かつては非常よく処方された抗生物質であったが、貧血による死亡が認められたため、現在では滅多に用いられない。それでもなお、これは、有効であるため、生死に関わる状況(例えば腸チフス)では用いられている。
一部の抗細菌剤は、例えば、DNAもしくはRNAに結合してこれらのメッセージを読み取ることができないようにすることによって、核酸の合成もしくは機能を阻害する。これらのものとしては、合成化学物質であるキノリン類およびコトリモキサゾール、ならびに天然もしくは半合成の化学物質であるリファマイシン類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。キノリン類は、細菌がその環状DNAを作るのに必要とする酵素であるDNAギラーゼを阻害することによって、細菌のDNA複製をブロックする。これらは、広域スペクトルであり、例としては、ノルフロキサシン、シプロフロキサシン、エノキサシン、ナリジクス酸およびテマフロキサシンが挙げられる。ナリジクス酸は、DNAの複製に不可欠なDNAギラーゼ酵素(トポイソメラーゼ)に結合し、超コイルをほぐして改造することによりDNAギラーゼ作用を阻害する。ナリジクス酸の主な用途は、下部尿路感染症(UTI)の治療にあるが、これは、ナリジクス酸が、UTIの共通の原因菌である大腸菌、エンテロバクター・アエロゲネス、肺炎桿菌およびプロテウス属などのいくつかのタイプのグラム陰性菌に対して有効であるからである。コトリモキサゾールは、スルファメトキサゾールとトリメトプリムとの合剤であり、DNAヌクレオチドを作るのに必要な葉酸の細菌による合成をブロックする。リファンピシンは、(ヒト型結核菌および髄膜炎菌による髄膜炎を含む)グラム陽性菌、ならびに一部のグラム陰性菌に対して有効であるリファマイシンの誘導体である。リファンピシンは、ポリメラーゼのベータ・サブユニットに結合し、ポリメラーゼを活性化するのに必要な最初のヌクレオチドの付加をブロックすることにより、mRNAの合成をブロックする。
抗細菌剤の別のクラスに細菌酵素の競合的阻害剤として作用する化合物がある。この競合的阻害剤は、ほぼ全てが、細菌成長因子と構造的に類似しているものであり、結合に対して競合するが、細胞の代謝機能は果たさない。このような化合物としては、スルホンアミド類、およびこれより抗菌作用がさらに強く、かつ広域である、スルファニルアミドの化学的修飾体が挙げられる。スルホンアミド類(例えば、ガントリシンおよびトリメトプリム)は、肺炎連鎖球菌、ベータ溶連菌および大腸菌感染の治療に有用であり、大腸菌による無併発性UTIの治療および髄膜炎菌性髄膜炎の治療に用いられてきた。
抗ウイルス剤は、ウイルスによる細胞の感染もしくは細胞内のウイルスの複製を阻止する化合物である。抗ウイルス剤は抗細菌剤よりもずっと少ない。何故なら、ウイルス複製の過程が宿主細胞内のDNA複製と極めて密接な関係があるため、非特異的な抗ウイルス剤は宿主に対して毒性を示す場合が多いからである。ウイルス感染の過程には、抗ウイルス剤によってブロックもしくは阻害することができるいくつかの段階がある。これらの段階としては、ウイルスの宿主細胞への付着(免疫グロブリンもしくは結合ペプチド)、ウイルスの脱殻(例えば、アマンタジン)、ウイルスmRNAの合成もしくは翻訳(例えば、インターフェロン)、ウイルスRNAもしくはDNAの複製(例えば、ヌクレオシド・アナログ)、新しいウイルス蛋白質の成熟(例えば、プロテアーゼ阻害剤)、ならびにウイルスの出芽および放出が挙げられる。
抗ウイルス剤の別のカテゴリーにヌクレオシド・アナログがある。ヌクレオシド・アナログは、ヌクレオシドに類似しているが、不完全、もしくは正常でないデオキシリボースまたはリボース基を有する合成化合物である。ヌクレオシド・アナログは、細胞内に入るとすぐに、リン酸化されて三リン酸型となり、正常なヌクレオチドと競合してウイルスDNAもしくはRNA内へ組み込まれる。この三リン酸型ヌクレオシド・アナログが成長中の核酸鎖にくみこまれるとすぐに、ウイルス・ポリメラーゼとの不可逆的な結合が生じることによって鎖の成長が終結する。ヌクレオシド・アナログとしては、(単純疱疹ウイルスおよび水疱瘡ウイルス感染の治療に用いられる)アシクロビル、(サイトメガロ・ウイルス感染の治療に用いられる)ガンシクロビル、イドクスウリジン、呼吸器合胞体ウイルスの治療に用いられる)リバビリン、ジデオキシイノシン、ジデオキシシチジン、およびジドブジン(アジドチミジン)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
別のクラスの抗ウイルス剤としては、インターフェロンなどのサイトカインが挙げられる。インターフェロンは、ウイルス感染細胞、および免疫細胞によって分泌されるサイトカインである。インターフェロンは、感染細胞に隣接する細胞の特定の受容体に結合してこの細胞をウイルス感染から保護する細胞内変化をもたらすことにより作用する。また、αおよびβ−インターフェロンは、感染細胞表面においてクラスIおよびクラスIIMHC分子の発現を誘導し、宿主細胞に認識させるための抗原提示を増強する。αおよびβ−インターフェロンは、組み換え型として入手可能であり、慢性B型およびC型肝炎感染の治療に用いられてきた。インターフェロンには、抗ウイルス療法として有効な用量で、発熱、倦怠感、体重減少などの重篤な副作用がある。
ウイルス感染の予防には免疫グロブリン療法が用いられている。ウイルス感染に対する免疫グロブリン療法は細菌感染の場合と異なっており、それは、免疫グロブリン療法が、抗原特異性によるのではなく、細胞外ビリオンに結合して、ウイルス感染を受けやすい細胞にビリオンが付着、侵入するのを阻止することにより作用するからである。この療法は、その抗体が宿主内に存在している期間はウイルス感染の予防に有効である。概して、免疫療法には、標準(normal)免疫グロブリン療法および高免疫(hyper−immune)グロブリン療法の2つのタイプがある。標準免疫グロブリン療法は、正常な血液提供者の血清から調製し、プールした抗体を利用するものである。このプールした調製品は、A型肝炎、パルボウイルス、(特に、新生児の)エンテロウイルスなどの広範囲のヒト・ウイルスに対する力価の低い抗体を含有する。高免疫グロブリン療法は、特定のウイルスに対する高力価の抗体を有する者の血清から調製した抗体を利用するものである。従って、この抗体は、特定のウイルスに対して用いられる。高免疫グロブリンの例としては、免疫的に無防備な子供および新生児の水痘の予防に有用な)帯状疱疹免疫グロブリン、(狂犬病動物に咬まれた被験体の暴露後予防に有用な)ヒト・狂犬病免疫グロブリン、(特にB型肝炎ウイルスに暴露された被験体におけるB型肝炎の予防に有用な)B型肝炎免疫グロブリン、および(呼吸器合胞体ウイルス感染の治療に有用な)RSV免疫グロブリンが挙げられる。
感染性真菌症の治療および予防には抗真菌剤が有用である。抗真菌剤は、その作用メカニズムによって分類されることがある。一部の抗真菌剤は、グルコース合成酵素を阻害することにより細胞壁阻害剤として作用する。これらのものとしては、バシウンギン(basiungin)/ECBが挙げられるが、これに限定されるものではない。その他、膜の完全性を損なわせることによって作用する抗真菌剤がある。このようなものとしては、クロトリマゾール、セルタコンゾール(sertaconzole)、フルコナゾール、イトラコナゾール、ケトコナゾール、ミコナゾール、ボリコナゾール(voriconazole)などのイミダゾール類、FK463、アンホテリシンB、BAY38−9502、MK991、プラディマイシン、UK292、ブテナフィン、およびテルビナフィンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他、キチンの破壊(例えば、キチナーゼ)もしくは免疫抑制(501クリーム)によって作用する抗真菌剤がある。
殺寄生生物剤は、寄生生物を直接的に殺傷する薬剤である。このような化合物は、当該分野では既知であり、一般に市販されている。ヒトへの投与に有用な殺寄生生物剤の例としては、アルベンダゾール、アンホテリシンB、ベンズニダゾール、ビチオノール、塩酸クロロキン、リン酸クロロキン、クリンダマイシン、デヒドロエメチン、ジエチルカルバマジン、ジロキサニドフロエート、エフロルニチン、フラゾリダオン(furazolidaone)、糖質コルチコイド類、ハロファントリン、ヨードキノール、イベルメクチン、メベンダゾール、メフロキン、メグルミンアンチモニエート、メラルソプロール、メトロニダゾール、ニクロサミド、ニフルチモックス(nifurtimox)、オキサムニキン、パロモマイシン、ペンタミジンイセチオネート、ピペラジン、プラジカンテル、リン酸プリマキン、プログアニル、ピランテルパモエート、ピリメタンミン(pyrimethanmine)−スルホンアミド類、ピリメタンミン−スルファドキシン、塩酸キナクリン、硫酸キニン、グルコン酸キニジン、スピラマイシン、スチボグルコネート・ナトリウム(グルコン酸アンチモンナトリウム)、スラミン、テトラサイクリン、ドキシサイクリン、チアベンダゾール、チニダゾール、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、およびトリパルサミドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、本発明の組成物および方法は、アレルギーおよび喘息の治療に用いることもできる。
「アレルギー」とは、ある物質(アレルゲン)に対する獲得過敏性のことを意味する。アレルギー症状としては、湿疹、アレルギー性鼻炎、枯草熱、アレルギー性結膜炎、気管支喘息、蕁麻疹および食物アレルギー、アトピー性皮膚炎などのその他のアトピー症状;アナフィラキシー;薬物アレルギー;ならびに血管性水腫が挙げられるが、これらに限定されるものではない。アレルギー疾患としては、鼻炎(枯草熱)、喘息、蕁麻疹およびアトピー性皮膚炎が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
アレルギーは、アレルゲンに対する特定クラスの免疫グロブリン、IgEからの抗体産生を伴う疾患である。また、通常の空気アレルゲンに対してIgE媒介性の反応が発現することは、喘息を発症しやすい体質を示すファクターでもある。アレルゲンが、(血液中を循環している)好塩基球もしくは(固形組織全体に散在している)肥満細胞の表面のIgE Fc受容体(FcεR)に結合している特定のIgEに接触すると、その細胞が賦活化されてヒスタミン、セロトニン、脂質メディエータなどのメディエータが産生され、放出される。
アレルギー症に罹患している被験体とは、アレルゲンに反応して、アレネギー反応が現在起こっている、または以前に起こったことがある被験体のことである。
アレルギー症もしくは喘息を発症するリスクのある被験体とは、過去においてアレルギー症もしくは喘息に罹患していると診断されたことがあるが、現在は活動性の症状が現れていない被験体、および遺伝的もしくは環境的要因のためにアレルギー症もしくは喘息を発症する恐れがあると考えられる被験体のことである。また、アレルギー症もしくは喘息を発症するリスクのある被験体には、アレルゲンに接触するリスクのある被験体、または喘息を発症するリスクのある、即ち、喘息発作を起こしたことがあるか、喘息発作を起こしやすい素質を有する被験体を含めることができる。例えば、リスクのある被験体は、特定のタイプのアレルゲンもしくは喘息誘発因子が見出されている地域への旅行を計画している被験体とすることができ、あるいはアレルゲンが確認されている地域に住んでいる被験体の全てとさえすることができる。その被験体が特定の抗原にアレルギー反応を発症する者であり、その被験体がこの抗原に(例えば、花粉の季節であるため)接触する可能性がある場合、その被験体はこの抗原に接触するリスクがある。
アレルギー反応を引き起こす分子は、総称してアレルゲンという。本明細書で用いている「アレルゲン」とは、IgEの産生を特徴とする免疫反応を誘発することができる分子のことである。アレルゲンは、素因のある被験体に対してアレルギーもしくは喘息反応を誘発することができる物質である。従って、本発明との関連では、アレルゲンという用語は、IgE抗体が媒介するアレルギー反応を誘発することができる特定のタイプの抗原のことを意味する。本発明の方法および組成物は、広範な種類のこのようなアレルゲン、およびアレルゲンとして作用するアレルゲンの断片もしくはハプテンにも適用される。アレルゲンのリストは膨大なものであり、花粉、昆虫毒、動物のふけ、ダスト、真菌胞子、および薬剤(例えば、ペニシリン)を含むことができる。
アレルゲンには多くの種類がある。アレルギー反応は、組織を感作するIgEタイプの免疫グロブリンが外来性アレルゲンと反応したときに生じる。このIgE抗体が肥満細胞および/または好塩基球に結合した後、これらの特殊化した細胞は、抗体分子の末端間を架橋しているアレルゲンにより賦活化されると、アレルギー反応の化学メディエータ(血管作用性アミン)を放出する。ヒトのアレルギー反応のメディエータとして最もよくしられているものの中には、ヒスタミン、血小板活性化因子、アラキドン酸代謝体、およびセロトニンがある。ヒスタミンその他の血管作用性アミンは、通常、肥満細胞および好塩基球に貯蔵されている。肥満細胞は動物組織全体に散在しており、好塩基球は血管系内を循環している。これらの細胞内のヒスタミンは、IgE結合を伴う特殊化した一連の事象が生じてその放出を誘発しない限り、作られ、貯蔵される。
アレルギー反応の症状は、IgEが抗原と反応する体内部位によって異なる。反応が気道上皮に沿って生じる場合、症状は、くしゃみ、咳、および喘息反応となる。この相互作用が、食物アレルギーの場合のように、消化管で生じると、腹痛および下痢がよく起こる。ハチ刺された後で見られるような全身性の反応は、重篤であり、多くの場合、生命にかかわる可能性がある。
タイプIVアレルギー反応とも呼ばれる遅延型過敏症は、アレルギー性被験体に抗原が侵入してから炎症もしくは免疫反応が出現するまで少なくとも12時間の遅延期間があることを特徴とするアレルギー反応である。アレルギー状態の者のTリンパ球(感作Tリンパ球)は、抗原と反応することにより、このTリンパ球が、炎症メディエータとして作用するリンホカイン(マクロファージ遊走阻止因子(MIF)、マクロファージ活性化因子(MAF)、マイトジェン因子(MF)、皮膚反応性因子(SRF)、化学走化性因子、新血管形成促進因子など)を放出する引き金となり、次いで、このリンパ球の生物活性が、局所に出現しているリンパ球その他の炎症性免疫細胞の直接および間接作用と相まって、タイプIVアレルギー反応をもたらす。遅延型アレルギー反応としては、ツベルクリン型反応、同種移植片拒絶反応、細胞依存型防衛反応、接触皮膚炎過敏反応などが挙げられ、これらに対しては、ステロイド剤が最も強力に抑制することが知られている。従って、ステロイド剤は、遅延型アレルギー反応によりもたらされる疾患に対して有効である。しかしながら、現在使用されている濃度のステロイド剤を長期間用いると、ステロイド依存性と呼ばれる重篤な副作用が生じる。本発明の方法は、投与すべき用量を低下させ、回数を少なくすることによってこうした問題の一部を解決するものである。
即時型過敏症(即ち、アナフィラキシー反応)は、極めて急速に、即ち、患者が原因アレルゲンに接触して数秒もしくは数分以内に生じる形のアレルギー反応であり、これはB細胞が産生するIgE抗体によって媒介される。非アレルギー性の患者では、IgE抗体は臨床的に重要ではないが、アレルギー性疾患を患っている患者では、IgE抗体は、皮膚、リンパ器官、および眼、鼻、口腔の膜、ならびに気道、腸管に豊富に存在する肥満細胞を感作することにより、即時型過敏反応を媒介する。
肥満細胞の表面にはIgEの受容体があり、アレルギーを患っている患者のIgE抗体はこの受容体に結合するようになる。上記で簡単に説明してように、この結合IgEが後に適当なアレルゲンによって接触されると、肥満細胞は、脱顆粒を起こし、ヒスタミンなどの生理活性メディエータと呼ばれる種々の物質を周囲の組織に放出する。即時型過敏症に典型的な臨床症状、即ち、気道もしくは腸管の平滑筋収縮、微小血管の拡張とその水、血漿蛋白質透過性の増大、濃凋な粘液の分泌、ならびに皮膚における発赤、腫脹、およびそう痒もしくは疼痛を生じる神経終末の刺激の原因となるのは、こうした物質の生理活性である。
本明細書で用いている「喘息」とは、気道の炎症、狭窄および吸入剤に対する気道反応性の増大を特徴とする呼吸器系の疾患のことを意味する。喘息は、常にではないが、しばしば、アトピー性もしくはアレルギー性の症状と関連づけられる。喘息の症状としては、繰り返し起こる喘鳴、息切れおよび胸苦しさ、ならびに気道閉塞による咳嗽が挙げられる。喘息に伴う気道炎症は、気道上皮の剥脱、基底膜直下のコラーゲン沈着、浮腫、肥満細胞活性化、好中球、イノシネオフィル(inosineophil)およびリンパ球を含む炎症細胞の浸潤などのいくつかの生理的変化を観察することによって検知することができる。喘息患者では、気道炎症のため、気道過敏症、気道狭窄、呼吸器症状、および疾患慢性化が起こることが多い。気道狭窄症状としては、気管支閉塞をもたらすことが多い特徴としての急性気管支収縮、気道浮腫、粘液栓形成、および気道リモデリングが挙げられる。喘息の一部の症例では、基底膜下線維形成が生じ、肺機能の持続性異常をもたらすことがある。
過去数年間にわたる研究では、喘息は、炎症細胞、メディエータ、ならびに気道に常在している他の細胞および組織の間の複雑な相互作用によって生じるらしいことが明らかにされた。肥満細胞、イノシネオフィル、上皮細胞、マクロファージおよび活性化T細胞は全て、喘息に伴う炎症過程において重要な役割を果たしている。ジュカノビッチ・Rほか(Djukanovic R.et al.)(1990年)アメリカン・レビュー・オブ・レスピラトリー・ディジージズ(Am.Rev.Respir.Dis.)142:p434−457参照。これらの細胞は、その局所組織に直接的にもしくは間接的に作用することができる予め形成され、または新たに合成されたメディエータを分泌することによって気道機能に影響を及ぼすと考えられている。また、Tリンパ球の亜集団(Th2)は、選択的なサイトカインを遊離することによって気道のアレルギー性炎症を調節し、疾患の慢性化を定着させることに重要な役割を果たしているものと理解されている。ロビンソン・D・Sほか(Robinson D.S.et al.)(1992年)ニュー・イングランド・ジャーナル・オブ・メディシン(N Engl J Med)326:p298−304参照。
喘息は、発育の種々の段階で生じ、症状の程度によって急性、亜急性または慢性と分類することができる複雑な疾患である。急性炎症反応は、気道内への細胞の初期の動員と関連付けられる。亜急性炎症反応は、細胞の動員、および炎症のより持続性のパターンをもたらす常在細胞の賦活化を伴う。慢性炎症反応は、気道に永久的な異常をもたらす恐れのあるより持続的なレベルの細胞傷害および進行中の修復過程を特徴としている。
「喘息に罹患している被験体」とは、気道の炎症、狭窄および吸入剤に対する気道反応性の増大を特徴とする呼吸器系の疾患を有する被験体のことである。喘息は、常にではないが、しばしば、アトピー性もしくはアレルギー性の症状と関連づけられる。本明細書で用いている「誘発因子」とは、喘息を誘発する成分もしくは環境条件のことを意味する。誘発因子としては、アレルゲン、寒い気温、運動、ウイルス感染、SOが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の組成物および方法は、単独で、または喘息の治療に有用な他の薬剤および方法との併用で用いることができる。本明細書で用いている「喘息/アレルギー用薬剤」とは、喘息もしくはアレルギー反応の症状を軽減し、発症を予防し、またはこれらの疾患を抑制する物質の組成物のことである。喘息およびアレルギー治療用の種々のタイプの薬剤については、「ガイドライン・フォア・ザ・ダイアグノーシス・アンド・マネージメント・オブ・アズーマ(Guidelines For The Diagnosis and Management of Asthma)」、エキスパート・パネル・レポート2(Expert Panel Report 2)、NIH発行(Publication)第97/4051号、1997年7月19日に説明されており、これらの全内容は、引用により本明細書に組み込まれている。このNIHの発行書に記載されているこれらの薬剤については、その要約を以下に示した。多くの実施態様の喘息/アレルギー用薬剤は、喘息およびアレルギーの両方に対し、ある程度有用である。
一般に、喘息治療用の薬剤は、急速緩和剤および長期治療剤の2つのカテゴリーに分類されている。喘息患者は、持続性喘息の緩解を得、これを維持するために、長期治療剤を毎日摂取する。長期治療剤としては、副腎皮質ステロイド、クロモリン・ナトリウム、ネドクロミルなどの抗炎症剤;持続性β−アゴニスト、メチルキサンチンなどの長時間作用型の気管支拡張剤;およびロイコトリエン調節剤が挙げられる。急速緩和剤としては、短時間作用型β−アゴニスト、抗コリン剤および全身投与用副腎皮質ステロイドが挙げられる。これらの薬剤のそれぞれには、多くの副作用が伴い、単独投与でも併用投与でも喘息を予防または完全に治療できる薬剤はない。
喘息用薬剤としては、PDE−4阻害剤、気管支拡張剤/β−アゴニスト、K+チャネル開口剤、VLA−4アンタゴニスト、ニューロキン・アンタゴニスト、トロンボキサンA2(TXA2)合成阻害剤、キサンチン、アラキドン酸アンタゴニスト、5リポキシゲナーゼ阻害剤、TXA2受容体アンタゴニスト、TXA2アンタゴニスト、5−リポックス(5−lipox)活性化蛋白質阻害剤、およびプロテアーゼ阻害剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
気管支拡張剤/β−アゴニストは、気管支拡張または平滑筋弛緩を生じる化合物のクラスである。気管支拡張剤/β−アゴニストとしては、サルメテロール、サルブタモール、アルブテロール、テルブタリン、D2522/フォルモテロール、フェノテロール、ビトルテロール、ピルブテロール、メチルキサンチンおよびオルシプレナリンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。持続性β−アゴニストおよび気管支拡張剤は、抗炎症療法に加えて症状の長期予防のために用いられる化合物である。持続性β−アゴニストとしては、サルメテロールおよびアルブテロールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。通常、これらの化合物は、副腎皮質ステロイドと併用して用いられ、概して、抗炎症剤と併用しないで用いられることはない。これらは、頻脈、骨格筋振戦、低カリウム血症、および過量投与でのQTc間隔の延長などの副作用と関連付けられている。
テオフィリンなどのメチルキサンチン類は、症状の長期的緩和および予防に用いられてきた。これらの化合物は、ホスホジエステラーゼを阻害し、また恐らくアデノシンに拮抗することによって気管支拡張を生じる。これらの化合物では、特に用量依存性の急性毒性が問題である。このため、血清濃度を日常的に監視して、代謝クリアランスの個人差から生じる毒性、および治療域の狭さについて明らかにする必要がある。副作用としては、頻脈、頻脈性不整脈、吐き気および嘔吐、中枢神経刺激、頭痛、発作、吐血、過血糖ならびに低カリウム血症が挙げられる。短時間作用型β−アゴニストとしては、アルブテロール、ビトルテロール、ピルブテロール、およびテルブタリンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。短時間作用型β−アゴニストの投与に伴う有害作用の一部としては、頻脈、骨格筋振戦、低カリウム血症、乳酸の上昇、頭痛および過血糖が挙げられる。
アレルギー症を治療もしくは予防する従来の方法は、抗ヒスタミン剤または脱感作療法を必要とした。アレルギー反応の化学メディエータの作用をブロックする抗ヒスタミン剤その他の薬剤は、アレルギー症状の強さを調節するのに有効であるが、アレルギー反応を予防できず、その結果生じたアレルギー反応に対して効果を示さない。脱感作療法は、アレルゲンに対するIgG型反応を誘起するために、少量のアレルゲンを、通常皮下注射により投与して実施する。IgG抗体が存在すると、IgE抗体の誘導によるメディエータ産生を阻止するのに役立つ。重篤な反応が生じるのを回避するため、最初は極めて低用量のアレルゲンを被験体に投与し、その後、用量を徐々に増加させる。このタイプの療法は、被験体が、実に、アレルギー反応を誘発する化合物を投与され、重篤なアレルギー反応を生じる可能性があるので、危険なものである。
アレルギー用薬剤としては、抗ヒスタミン剤、ステロイド、およびプロスタグランジン誘導剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。抗ヒスタミン剤とは、肥満細胞もしくは好塩基球により放出されるヒスタミンに拮抗する化合物である。これらの化合物は、当該分野でよく知られており、アレルギーの治療によく用いられている。抗ヒスタミン剤としては、アステミゾール、アゼラスチン、ベタタスチン、ブクリジン、セチリジン、セチリジン、セチリジン・アナログ、C560、デスロラタジン、エバスチン、エピナスチン、フェキソフェナジン、HSR609、レボカバスチン、ロラチジン、ミゾラスチン、ノルアステミゾール、テルフェナジン、およびトラニラストが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
プロスタグランジン誘導剤とは、プロスタグランジン活性を誘導する化合物である。プロスタグランジンは、平滑筋弛緩を調節する機能を有する。プロスタグランジン誘導剤としては、S−5751が挙げられるが、これに限定されるものではない。
また、喘息/アレルギー用薬剤として、ステロイドおよび免疫調節剤も挙げることができる。ステロイドとしては、ベクロメサゾン、フルチカゾン、トリアムシノロン、ブデソニド、副腎皮質ステロイド類およびブデソニドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
副腎皮質ステロイド類としては、ベクロメサゾン・ジプロピオネート、ブデソニド、フルニソリド、フルチカゾン・プロピオネート、およびトリアムシノロン・アセトニドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。デキサメサゾンは、抗炎症作用を有する副腎皮質ステロイドであるが、吸収が良好なため有効用量で長期的に抑制性の副作用を示すので、吸入形態での喘息/アレルギーの治療に恒常的に用いられることはない。しかしながら、デキサメサゾンは、本発明によって喘息/アレルギーの治療に用いることができる。何故なら、本発明の核酸と併用して低用量で用いることにより副作用を軽減することができるからである。副腎皮質ステロイドと関連付けられる副作用の一部としては、咳、発声困難、口内がこう瘡(カンジダ症)、および高用量での副腎機能抑制、骨粗鬆症、成長抑制、薄皮化(skin thinning)、あざができやすいことなどの全身作用が挙げられる。バーンズ(Barns)、ピーターソン(Peterson)(1993年)アメリカン・レビュー・オブ・レスピラトリー・ディジージズ(Am. Rev. Respir. Dis.)148:pS1−S26;カマダ・A・Kほか(Kamada A.K.et al.)(1996年)アメリカン・ジャーナル・オブ・レスピラトリー・アンド・クリティカル・ケア・メディシン(Am. J. Respir. Crit. Care Med.)153:p1739−48参照。
全身投与用副腎皮質ステロイド類としては、メチルプレドニゾロン、プレドニゾロンおよびプレドニゾンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。副腎皮質ステロイド類は、グルコース代謝の可逆性異常、食欲増進、体液貯留、体重増加、気分の変容、高血圧、胃潰瘍、および無菌性骨壊死と関連づけられる。これらの化合物は、コントロール不十分な持続性喘息の炎症反応を短期間(3〜10日間)予防するのに有用である。また、これらは、重篤で持続性の喘息において症状を長期間予防する作用を有することにより、炎症を抑制し、コントロールして事実上消失させる。長期使用に伴う一部の副作用としては、副腎系の抑制、成長抑制、薄皮化、高血圧、糖尿病、クッシング症候群、白内障、筋力低下、およびまれに免疫機能障害が挙げられる。これらのタイプの化合物は、最小有効用量で用いることが推奨されている(「ガイドライン・フォア・ザ・ダイアグノーシス・アンド・マネージメント・オブ・アズーマ(Guidelines For The Diagnosis and Management of Asthma)」、エキスパート・パネル・レポート(Expert Panel Report)、NIH発行(Publication)第97/4051号、1997年7月)。
免疫調節剤としては、抗炎症剤、ロイコトリエン・アンタゴニスト、IL−4突然変異蛋白質、可溶性IL−4受容体、(寛容化(tolerizing)ペプチドワクチンなどの)免疫抑制剤、抗−IL−4抗体、IL−4アンタゴニスト、抗IL−5抗体、可溶性IL−13受容体−Fc融合蛋白質、抗IL−9抗体、CCR3アンタゴニスト、CCR5アンタゴニスト、VLA−4阻害剤、およびIgEのダウンレギュレータ(downregulator)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ロイコトリエン調節剤は、軽症持続性喘息の症状を長期間コントロールし、予防するのに用いられることが多い。ロイコトリエン調節剤は、ロイコトリエン受容体アンタゴニストとして作用し、LTD−4およびLTE−4受容体に対して選択的に競合する。これらの化合物としては、ザフィルルーカスト錠およびジレウトン錠が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ジレウトン錠は、5−リポキシゲナーゼ阻害剤として作用する。これらの薬剤は、肝酵素の上昇ならびに一部症例の可逆性肝炎および高ビリルビン血症と関連づけられている。ロイコトリエンは、喘息患者の気道において気道平滑筋を収縮させ、血管透過性、粘液分泌を増加させ、炎症細胞を賦活化する、肥満細胞、イノシネオフィル(inosineophil)、および好塩基球から放出される生化学的メディエータである。
その他の調節剤としては、免疫調節性を有することが明らかにされている神経ペプチドが挙げられる。機能的研究によって、例えば、サブスタンスPは、特異的な受容体媒介性メカニズムによりリンパ球機能に影響を及ぼし得ることが明らかにされている。また、サブスタンスPは、粘膜肥満細胞によるアラキドン酸由来メディエータの産生を促進することにより、相異なる即時過敏症反応を調節することも明らかにされている。マックギリーズ・Jほか(McGillies J.et al.)(1987年)フェデレーション・プロシーディング(Fed. Proc.)46:p196−9(1987年)参照。サブスタンスPは1931年に初めて確認された神経ペプチドである。フォン・オイラー(Von Euler)、ガッダム(Gaddum)ジャーナル・オブ・フィジオロジー(J. Physiol.)(ロンドン)72:p74−87(1931年)参照。そのアミノ酸配列は1971年、チャンほか(Changet al.)によって報告された。チャン・M・Mほか(Chang M.M.et al.)(1971年)ネイチャー・ニュー・バイオロジー(Nature New Biol.)232:p86−87参照。サブスタンスPの断片の免疫調節活性については、ジーミオン・I・Zほか(Siemion I.Z.et al.)(1990年)モレキュラー・イムノロジー(Molec Immunol.)27:p887−890(1990年)の研究がある。
別のクラスの化合物にIgEのダウンレギュレータがある。この化合物としては、IgE受容体に結合することにより抗原特異的IgEの結合を妨げることができるペプチドその他の分子が挙げられる。別のタイプのIgEダウンレギュレータに、ヒトIgE分子のIgE受容体結合部位に対するモノクロナール抗体がある。従って、IgEのダウンレギュレータの1つのタイプは、抗IgE抗体もしくは抗体断片である。抗IgE抗体は、ジェネンテク社(Genentech)が開発中である。当業者は、同じ機能を有する結合ペプチドの機能的に活性な抗体断片を作製することができよう。その他のタイプのIgEダウンレギュレータに、細胞表面のFc受容体へのIgE抗体の結合をブロックし、IgEが既に結合している結合部位からIgEを置換することができるポリペプチドがある。
IgEダウンレギュレータの1つの問題点は、これらの多くの分子が、生体内に生じたIgE分子とその受容体との間の極めて強い相互作用に相当する受容体への結合強度を有しないことである。このような強度を有する分子は、受容体に不可逆的に結合する傾向があるが、こうした物質は、共有結合して体内の他の構造類似の分子をブロックすることができるので比較的毒性が強い。これに関連して興味深いのは、IgE受容体のα鎖が、例えば、数種のIgG受容体が含まれるより大きな遺伝子ファミリーに属することである。こうした受容体は、例えば、細菌感染に対して、身体を防御するのに絶対的に不可欠なものである。さらに、共有結合のために活性化された分子は、比較的不安定である場合が多く、従って、肥満細胞および好塩基球の表面で連続的に再生するIgEのプールを完全にブロックすることができるためには、恐らく投与回数を1日数回とし、その上、比較的高濃度で投与する必要がある。
クロモリン・ナトリウムおよびネドクロミルは、運動により生じる主として喘息の症状、またはアレルゲンにより生じるアレルギー症状を阻止する長期治療剤として用いられている。これらの化合物は、塩素チャネルの機能を阻害することにより、アレルゲンに対する初期および遅発型反応をブロックすると考えられている。また、これらは、肥満細胞の膜を安定化し、イノシネオフィルおよび上皮細胞からのメディエータの活性化および放出を阻害する。最大の効果を得るためには、概して、4〜6週間の投与が必要である。
抗コリン剤は、一般に、急性気管支攣縮を緩解するために用いられる。このような化合物は、ムスカリン様コリン作動性受容体を競合的に阻害することにより作用すると考えられている。抗コリン剤としては、臭化イプラトロピウムが挙げられるが、これに限定されるものではない。こうした化合物は、コリン作動性に媒介された気管支攣縮のみを消失させ、抗原に対する反応は緩解させない。副作用としては、口渇、気道分泌、一部症例の喘鳴悪化、および眼に噴霧された場合の視力障害が挙げられる。
標準的な喘息/アレルギー用薬剤のほかに、喘息/アレルギーを治療する他の方法が、単独または従来の薬剤との併用で用いられている。アレルギーを緩解する、多くの場合不可能ではあるが好ましい方法は、アレルゲンもしくは誘発因子を回避することである。現在用いられている別のアレルギー疾患治療方法は、用量を漸増させてアレルゲンを注射することによりアレルゲンへの寛容性を誘導し、その後のアレルギー反応を阻止するものである。
アレルゲン注射療法(アレルゲン免疫療法)は、アレルギー性鼻炎の重症度を緩和することが知られている。この治療法は、異なる種類の抗体である「遮断抗体」と呼ばれる防御抗体の産生を伴うものであると、理論づけられている。クック・R・Aほか(Cooke R.A.et al.)(1935年)「ヒト・アレルギーの一タイプにおいて感作が共存する免疫の血清学的証拠(Serologic Evidence of Immunity with Coexisting Sensitization in a Type of Human Allergy)」エクスペリメンタル・メディシン(Exp. Med.)62:p733参照。アレルギーを治療する別の試みには、アレルゲンを化学的に修飾して、患者の免疫反応をもたらすことができることに変わりはないが、アレルギー反応の誘発性をかなり改善できるようにするものがある。しかしながら、こうした方法は、有効性が認められるまで数年を要するし、アナフィラキシー・ショックのような副作用のリスクを連想させるものである。
本発明の組成物および方法を用いて免疫反応を調節することができる。免疫反応を調節することができることにより、免疫系の調節を介して作用させることができる特定の疾患を予防および/または治療することが可能になる。
疾患発症後の治療については、その疾患を軽減し、寛解させ、または完全に治癒させるか、疾患の悪化を予防する目的で着手してきた。疾患発症前の被験体の処置(即ち、予防的処置)については、疾患を発症するリスクを低減させる目的で着手してきた。本明細書で用いている「予防する」という用語は、疾患を発症するリスクを有する患者の予防的処置(この被験体が疾患を発症する確率を低下させること)、および既に発症してしまっている疾患の更なる進行の防止のことを意味する。
被験体の治療には、化合物の活性、投与方式、免疫の目的(即ち、予防か治療か)、疾患の性質および重症度、被験体の年齢および体重に応じて、種々の用量が必要となることがある。所定の用量の投与は、単一用量単位あるいはいくつかに小分けした用量単位の形で単回投与することにより行うことができる。数週間もしくは数ヶ月の特定の間隔をおいた用量の投与は、抗原特異的な免疫反応を増強するのに有用である。
本明細書に示した教示内容と合わせて、前記の種々の有効化合物の中から選び、効力、相対的バイオアベイラビリティ、患者の体重、有害副作用の重症度および好ましい投与様式を検討することによって、さほど毒性を生じない上に、特定の患者に投与して完全に有効であるような効果的な予防もしくは治療計画を策定することができる。特定の用途に対する有効量は、治療されている疾患もしくは症状、投与されている特定の治療剤(即ち、免疫賦活性核酸の場合、核酸のタイプ、即ち、CpG核酸、非メチル化CpGモチーフの数もしくは核酸内の位置、このオリゴヌクレオチドに対する主鎖修飾の程度など)、被験体のサイズ、または疾患もしくは症状の重症度によって異なり得る。当業者は、過度の実験を必要とすることなく、特定の核酸および/または他の治療剤の有効量を実験的に求めることができる。
本明細書に開示した化合物の被験体毎の用量は、一般的に約0.1μg〜10,000mg、より一般的には約1μg/日〜8,000mg、最も一般的には約10μg〜100μgである。被験体の体重に換算すると、一般的な投与量は、約0.1μg〜20mg/kg/日、より一般的には約1〜10mg/kg/日、最も一般的には約1〜5mg/kg/日である。
核酸および/または他の化合物を含有する医薬用組成物は、薬剤を投与するのに適した経路により投与することができる。種々の投与経路が利用可能である。勿論、選択する特定の方式は、選択する特定の薬剤、治療している特定の症状、および治療効果を得るのに必要とする投与量によって決まることになる。一般的に言えば、本発明の方法は、医療上許容可能な投与方式、即ち、容認できない有害作用を生じることなく効果的なレベルの免疫反応をもたらす方式であれば、どんな方式を用いても実施することができる。本明細書では好ましい投与方式を説明している。治療用には、有効量の核酸および/または他の治療剤を、薬剤を目的とする表面に送達する任意の方式、例えば、粘膜投与、全身性投与によって被験体に投与することができる。
本発明の医薬用組成物の投与は、当業者に既知の任意の手段によって遂行することができる。投与経路としては、経口、非経口、静脈内、筋肉内、鼻腔内、舌下、気管内、吸入、皮下、眼内、膣内および直腸内が挙げられるが、これらに限定されるものではない。喘息もしくはアレルギーの治療もしくは予防の場合、こうした化合物は、吸入、摂取、または全身性経路によって投与することが好ましい。全身性経路は、経口および非経口を含む。一部の実施態様では、主として喘息患者で炎症部位である肺に直接送達させるため、薬剤を吸入させることが好ましい。吸入投与にはいくつかのタイプの器具が恒常的に用いられる。これらのタイプの器具としては、計量式吸入器(MDI)、吸息作動式(breath−actuated)MDI、ドライパウダー吸入器(DPI)、MDIと併用のスペーサ/保持チャンバ、およびネブライザーが挙げられる。
本発明の治療剤は、ベクターを活用して、特定の組織、細胞型、もしくは免疫系に送達することができる。「ベクター」とは、最も広義には、前記組成物の標的細胞への移入を容易にすることができる任意の媒介物のことである。概して、このベクターは、前記免疫賦活性核酸、抗体、抗原および/または疾患特異的薬剤を、ベクターを用いなければ生じる恐れのある分解に比し、さほど分解を生じずに標的細胞へ輸送する。
一般に、本発明に有用なベクターは、2つのクラス、即ち、生物学的ベクターおよび化学的/物理的ベクターに分類される。生物学的ベクターおよび化学的/物理的ベクターは、本発明の治療剤の送達および/または取込みに有用である。
生物学的ベクターの多くは、核酸の送達に用いられ、このベクターは、免疫賦活性核酸である、またはこれを含む治療剤の送達に最も適切であると思われる。
本明細書に記載した生物学的ベクターのほかに、化学的/物理的ベクターを用いて免疫賦活性核酸、抗体、抗原、および疾患特異的薬剤を含む治療剤を送達することができる。本明細書に用いている「化学的/物理的ベクター」とは、上記核酸および/または他の薬剤を送達することができる、細菌学的もしくはウイルス供給源由来のもの以外の天然もしくは合成分子のことを意味する。
本発明の好ましい化学的/物理的ベクターはコロイド分散系である。コロイド分散系としては、水中油エマルジョン、ミセル、混合性ミセル、およびリポソームを含む脂質系が挙げられる。本発明の好ましいコロイド系はリポソームである。リポソームは生体内(in vivo)もしくはイン・ビトロ(in vitro)で送達ベクターとして有用な人工的膜容器(vessel)である。サイズが0.2〜4.0μmの大型単層膜小胞(LUV)は、大きな高分子を内包することができることが示されている。RNA、DNAおよび完全体ビリオンは、この水性内部に内包して生物学的に活性な形で細胞に送達することができる。フラレーほか(Fraleyet al.)(1981年)トレンズ・イン・バイオケミカル・サイエンシーズ(Trends Biochem. Sci.)6:p77参照。
リポソームは、モノクロナール抗体、糖、糖脂質もしくは蛋白質のような特異的なリガンドにリポソームを結合させることによって、特定の組織を標的とすることができる。リポソームが免疫細胞を標的とするのに有用とすることができるリガンドとしては、免疫細胞の特定の受容体と相互作用する分子の完全体もしくは断片、および免疫細胞の細胞表面マーカーと相互作用する抗体などの分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このようなリガンドは、当業者に既知の結合アッセイによって容易に特定することができる。さらに別の実施態様として、このリポソームは、前記の免疫療法用抗体の1種にこれを結合させることにより、癌を標的にすることができる。さらに、このベクターを核を標的とするペプチドに結合させて、宿主細胞の核にこのベクターを誘導することができる。
形質転換用の脂質調製品はキアゲン社(QIAGEN)から、例えば、EFFECTENE(登録商標)(特別なDNA濃縮エンハンサーを有する非リポソーム脂質)およびSUUPERFECT(登録商標)(新規な活性型デンドリマー技術)として、市販されている。
リポソームは、ギブコBRL社(Gibco BRL)から、例えば、N−[1−(2,3ジオレイロキシ)−プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウム・クロリド(DOTMA)およびジメチルジオクタデシルアンモニウム・ブロミド(DDAB)のような陽イオン性脂質の形をとるLIPOFECTIN(登録商標)およびLIPOFECTACE(登録商標)として市販されている。リポソームの作製方法は、当該分野では既知であり、多くの刊行物に記載されている。また、リポソームについてはグレゴリアディス・G(Gregoriadis G.)(1985年)トレンズ・イン・バイオテクノロジー(Trends Biotechnol.)3:p235−241に総説がある。
一実施態様として、この媒介物は、哺乳動物受容個体への移植もしくは投与に好適な生体適合性の微粒子もしくは移植物である。本方法に基づいて有用である例示的なバイオエローディブル(bioerodible)移植物については、「高分子遺伝子送達システム(Polymeric Gene Delivery System)」と題するPCT国際出願第PCT/US/03307号(公開番号:第WO95/24929号)に開示されている。PCT国際出願第PCT/US/03307号には、適当なプロモータにより制御された外来性遺伝子を内包させるための生体適合性、好ましくは生分解性高分子マトリクスについて記載されている。この高分子マトリクスを用いると、被験体の体内でこの治療剤を持続性に放出させることができる。
好ましくは、この高分子マトリクスは、(核酸および/または他の治療剤が固体高分子マトリクス全体に分散する)小球体などの微粒子、または(核酸および/または他の治療剤が高分子シェルのコアに貯蔵される)マイクロカプセルの形をとるものである。治療剤を含ませるための高分子マトリクスの別の形態としては、薄膜、被膜、ゲル、移植物およびステントが挙げられる。高分子マトリクス・デバイスのサイズおよび組成は、マトリクスを導入する組織において良好な放出動態が得られるように、選択する。さらに、高分子マトリクスのサイズは、用いることになる送達方法、通常は組織内への注入または鼻腔もしくは肺部位内へのエアロゾルによる懸濁液の投与に合わせて、選択する。エアロゾルによる経路を用いる場合、高分子マトリクスおよび核酸および/または他の治療剤は、界面活性物質の媒介物に含ませることが好ましい。高分子マトリクスの組成は、良好な崩壊速度を有し、また、生体接着性の材料の形をとることにより、傷害を受けている鼻腔および/または肺表面にこのマトリクスを投与する場合の移入効果を高めるように、選択することができる。また、このマトリクスの組成は、崩壊するのではなく、長期間にわたって拡散により放出するように、選択することができる。一部の好ましい実施態様として、核酸は移植物を介して投与するが、他の治療剤は急性に投与する。経口もしくは粘膜からの送達などの送達に好適な生体適合性小球体については、チッカリンほか(Chickeringet al.)(1996年)バイオテクノロジー・アンド・バイオエンジニアリング(Biotech. Bioeng.)52:p96−101、およびマティオヴィッツ・Eほか(Mathiowitz E.et al.)(1997年)ネイチャー(Nature)386:p410−414、ならびにPCT特許出願第WO97/03702号に開示されている。
非生分解性および生分解性マトリクスは、共に、被験体に核酸および/または他の治療剤を送達するのに用いることができる。生分解性マトリクスの方が好ましい。このような高分子は、天然もしくは合成高分子とすることができる。この高分子は、一般に数時間から1年以上のオーダーの、目的とする放出期間に基づいて選択する。通常、数時間から3〜12ヶ月の範囲の期間にわたる放出が、特に核酸剤に対しては最も望ましい。この高分子は、必要に応じて、水中でのその重量の約90%まで吸収することができるヒドロゲルの形をとり、さらに、必要に応じて多価イオンもしくは他の高分子と架橋させる。
特に興味深い生体接着性高分子としては、本明細書にその教示内容が組み込まれているエイチ・エス・ソーニィ(H.S. Sawhney)、シー・ピー・パタック(C.P. Pathak)、ジェイ・エー・ヒューベル(J.A. Hubell)、マクロモレキュルズ(Macromolecules)、(1993年)26:p581−587に記載のあるバイオエローディブル(bioerodible)・ヒドロゲル類が挙げられる。これらのものとしては、ポリヒアルロン酸、カゼイン、ゼラチン、グルチン、ポリ無水物、ポリアクリル酸、アルギネート、キトサン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(エチルメタクリレート)、ポリ(ブチルメタクリレート)、ポリ(イソブチルメタクリレート)、ポリ(ヘキシルメタクリレート)、ポリ(イソデシルメタクリレート)、ポリ(ラウリルメタクリレート)、ポリ(フェニルメタクリレート)、ポリ(メチルアクリレート)、ポリ(イソプロピルアクリレート)、ポリ(イソブチルアクリレート)、およびポリ(オクタデシルアクリレート)が挙げられる。
治療剤が核酸である場合、凝縮剤を使用することも望ましい。また、凝縮剤は、単独で、または生物学的もしくは化学的/物理的ベクターと併用して用いることもできる。本明細書で用いている「凝縮剤」とは、核酸の陰性電荷を中和し、核酸を細粒状に凝縮させることができるヒストンなどの物質のことを意味する。核酸が凝縮されると、標的細胞による核酸の取り込みが容易になる。この凝縮剤は、単独で用いることができる、即ち、細胞により効率的に取り込まれる形で核酸を送達することができるが、より好ましくは前述のベクターの1種以上と併用して用いることができる。
核酸の取り込みを容易にするために用いることができる他の成分の例としては、リン酸カルシウムその他の細胞内輸送の化学メディエータ、微量注入用成分、(例えば、標的細胞の染色体内の予め選んだ部位に核酸を組み込むための)電気穿孔および相同的遺伝子組み換え用成分が挙げられる。
前記化合物は、単独で(例えば、生理食塩水もしくは緩衝液に溶かして)、または当該分野で既知の任意の送達ベクターを用いて投与することができる。例えば、以下の送達ベクターが報告されている:渦巻型(cochleate)(グールド−フォーガライトほか(Gould−Fogerite et al.)、1994年、1996年);エマルソーム(Emulsome)(バンコットほか(Vancott et al.)、1998年、ローエルほか(Lowellet al.)、1997年);ISCOM(モワットほか(Mowatet al.)、1993年、カールソンほか(Carlsson et al.)、1991年、フーほか(Huet al.)、1998年、モレインほか(Morein et al.)、1999年);リポソーム(チルダーズほか(Childers et al.)、1999年、ミハウェックほか(Michalek et al.)、1989年、1992年、デ・ハーン(de Haan)、1995年a、1995年b);生細菌ベクター(例えば、サルモネラ、大腸菌、BCG(Bacillus calmatte−guerin)、赤痢菌、乳酸菌)(ホーンほか(Hone et al.)、1996年、プーウェルズほか(Pouwelset al.)、1998年、チャットフィールドほか(Chatfield et al.)、1993年、ストーバーほか(Stover et al.)、1991年、ニュージェントほか(Nugent et al.)、1998年);生ウイルス・ベクター(例えば、ワクシニア、アデノウイルス、単純疱疹)(ガリチャンほか(Gallichan et al.)、1993年、1995年、モスほか(Moss et al.)、1996年、ニュージェントほか(Nugent et al.)、1998年、フレクスナーほか(Flexner et al.)、1998年、モローほか(Morrow et al.)、1999年);小球体(グプタほか(Gupta et al.)、1998年、ジョーンズほか(Jones et al.)、1996年、マロイほか(Maloy et al.)、1994年、ムーアほか(Moore et al.)、1995年、オヘイガンほか(O'Hagan et al.)、1994年、エルドリッジほか(Eldridge et al.)、1989年);核酸ワクチン(フィナンほか(Fynan et al.)、1993年、ククリンほか(Kuklin et al.)、1997年、ササキほか(Sasaki et al.)、1998年、オカダほか(Okada et al.)、1997年、イシイほか(Ishii et al.)、1997年);ポリマー(例えば、カルボキシメチルセルロース、キトサン)(ハマジマほか(Hamajima et al.)、1998年、ジャバル−ギルほか(Jabbal−Gill et al.)、1998年);ポリマーリング(ワイアットほか(Wyatt et al.)、1998年);プロテオソーム(バンコットほか(Vancott et al.)、1998年、ローエルほか(Lowell et al.)、1998年、1996年、1997年);フッ化ナトリウム(ハシほか(Hashi et al.)、1998年);遺伝子導入植物(タケットほか(Tacket et al.)、1998年、メイソンほか(Mason et al.)、1998年、ハクほか(Haq et al.)、1995年);ビロゾーム(グラックほか(Gluck et al.)、1992年、メンギアーディほか(Mengiardi et al.)、1995年、クライツほか(Cryz et al.)、1998年);およびウイルス様粒子(ジャンほか(Jiang et al.)、1999年、リーブルほか(Leible et al.)、1998年)。
本発明の製剤は、医薬用として許容可能な溶液として投与され、この溶液は通常、医薬用として許容可能な濃度の塩、緩衝剤、保存剤、適合性の担体、佐剤、および必要に応じて、その他の治療成分を含むことができる。
医薬用として許容可能な担体という用語は、ヒトその他の脊椎動物への投与に適した1種以上の適合性固体もしくは液体増量剤、希釈剤または封入剤のことを意味する。担体という用語は、有効成分に、その適用を容易にするように混合する天然または合成の有機もしくは無機成分を意味する。また、医薬用組成物の諸成分は、目的の薬剤効果を大きく損なう相互作用が起こらないように、本発明の化合物と、および諸成分間で混合することもできる。
経口投与の場合、化合物(即ち、核酸、抗原、抗体、および他の治療剤)は、当該分野で既知の医薬用として許容可能な担体とこの活性化合物を混合することにより容易に製剤化することができる。このような担体を用いることにより、本発明の化合物を、治療すべき被験体の経口摂取用に錠剤、丸剤、糖剤、カプセル剤、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー剤(slurries)、懸濁剤などとして製剤化することができる。経口用の医薬製剤は、固形賦形剤として得られ、必要に応じて、得られた混合物を粉砕し、必要なら適当な佐剤を添加した後、顆粒の混合物を加工して錠剤もしくは糖錠コアを得ることができる。好適な賦形剤は、特に、ラクトース、スクロース、マンニトール、ソルビトールなどの糖;トウモロコシ澱粉、小麦澱粉、米澱粉、じゃがいも澱粉、ゼラチン、トラガカント・ゴム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル−セルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウムおよび/またはポリビニルピロリドン(PVP)などのセルロース製剤のような増量剤である。必要ならば、架橋ポリビニルピロリドン、寒天、もしくはアルギン酸、またはアルギン酸ナトリウムなどこれらの塩のような崩壊剤を加えることができる。経口製剤は、生理食塩水または製剤中の酸性状態を中和する緩衝液に溶かして作製することもでき、あるいは担体を用いないで投与することができる。
糖錠コアには適当な被膜を設ける。このためには、アラビアゴム、タルク、ポリビニルピロリドン、カーボポール・ゲル、ポリエチレングリコールおよび/または二酸化チタン、ラッカー溶液、ならびに適当な有機溶媒または溶媒混液を任意に含むことができる濃縮糖溶液を用いることができる。錠剤もしくは糖錠被膜には、識別のため、または活性化合物用量の種々の組合せを特徴付けるために、色素または顔料を加えることができる。
経口で使用できる医薬製剤としては、ゼラチンでできたプッシュフィット・カプセル剤、ならびにゼラチン、およびグリセロールもしくはソルビトールなどの可塑剤でできた軟質密閉カプセル剤が挙げられる。プッシュフィット・カプセル剤では、ラクトースなどの増量剤、澱粉などの結合剤および/またはタルクもしくはステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤、ならびに必要に応じて、安定剤を含む混合物に有効成分を添加することができる。軟カプセル剤では、有効成分は、脂肪油、流動パラフィン、液状ポリエチレングリコールなどの適当な液中に溶解または懸濁することができる。また、経口投与用に作製された小球体を用いることもできる。このような小球体は、当該分野でよく定義されている。経口投与用の製剤では、この投与法に適した投薬量を用いる必要がある。
口腔内投与の場合、組成物は、従来の方法で製剤化した錠剤もしくはトローチ剤の形をとることができる。
吸入投与の場合、本発明により使用する組成物は、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、二酸化炭素その他の適当なガスのような好適な高圧ガスを用いて加圧容器もしくはネブライザーからエアロゾルを噴霧する形で、適宜送達させることができる。加圧エアロゾルの場合、計測量を送達するためのバルブを設けることによって、投与量単位を決めることができる。吸入器もしくは注入器用のゼラチンなどのカプセルもしくはカートリッジは、化合物の混合粉体、および乳糖、澱粉などの適当な粉末基剤を内包させて、製剤化することができる。
化合物は、これを全身性に送達することを目的とする場合、注入、例えば、急速静注もしくは持続点滴による非経口的投与用に製剤化することができる。注入用の製剤は、単位投与形態、例えば、保存剤を添加したアンプルもしくは多数回使用容器(multi−dose container)として供給することができる。こうした組成物は、油性もしくは水性媒体の懸濁液、溶液もしくは乳液などの形態をとることができ、懸濁剤、安定剤および/または分散剤のような製剤用剤(formulatory agent)を含むことができる。
非経口投与用の医薬製剤としては、水溶性活性化合物の水溶液が挙げられる。さらに、活性化合物の懸濁液は、適当な油性懸濁注射液として調製することができる。好適な親油性溶媒もしくは媒体としては、ゴマ油などの脂肪油、もしくはオレイン酸エチル、トリグリセリドなどの合成脂肪酸エステル、またはリポソームが挙げられる。水性懸濁注射液は、カルボキシメチル・セルロース・ナトリウム、ソルビトール、デキストランなどの、懸濁液の粘度を増加させる物質を含むことができる。また、必要に応じて、この懸濁液は、適当な安定剤、または化合物の溶解度を増大させて高濃度溶液の調製を可能にする物質を含むことができる。
一方、活性化合物は、適当な媒体、例えば発熱物質不含滅菌水を用いて構成後使用する粉末状とすることができる。
また、活性化合物は、例えばカカオ脂その他のグリセリドのような通常の坐剤基剤を含有する坐剤または停留浣腸などの直腸または膣内投与用の組成物として製剤化することができる。
また、これまでに述べた製剤のほかに、持続性製剤として化合物を製剤化することもできる。このような作用持続型製剤は、適当な高分子もしくは疎水性物質を用いて(例えば、許容可能な油のエマルジョンとして)、またはやや溶けにくい誘導体、例えばやや溶けにくい塩として、製剤化することができる。
また、前記医薬組成物は、適当な固体もしくはゲル相担体または賦形剤を含むことができる。こうした担体または賦形剤の例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、各種糖、澱粉、セルロース誘導体、ゼラチン、およびポリエチレングリコールなどのポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
好適な液状もしくは固形医薬製剤の形態には、例えば、吸入用水溶液もしくは生理食塩水溶液、マイクロカプセル封入、渦巻型化(encochleated)、顕微鏡的金微粒子への被覆、リポソームへの封入、噴霧、エアロゾル、皮膚内移植ペレット、または皮膚切創用鋭利物面での乾燥がある。また、医薬用組成物としては、顆粒剤、散剤、錠剤、コーチング錠、(マイクロ)カプセル剤、坐剤、シロップ剤、乳剤、懸濁剤、クリーム剤、滴剤、もしくは活性化合物の持続製剤が挙げられ、これらの製剤では、通例、崩壊剤、結合剤、コーチング剤、膨潤剤、滑沢剤、矯味矯臭剤、甘味剤可溶化剤などの賦形剤および添加剤および/または佐剤を前述のようにして用いられる。こうした医薬用組成物は、種々の薬物送達システム用として好適である。薬物送達の方法についての簡単な総説については、引用により本明細書に組み込まれているランガー・R(Langer R.)(1990年)サイエンス(Science)249:p1527−1533を参照されたい。
核酸および、必要に応じて加える他の治療剤および/または抗原は、これら自体で(混ぜものなしで)、または医薬用として許容可能な塩として投与することができる。医薬品として用いる場合は、この塩は医薬用として許容可能なものである必要があるが、非医薬用として許容可能な塩もその医薬用として許容可能な塩を調製するために適宜用いることができる。このような塩としては、以下の酸から調製されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない:塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、マレイン酸、酢酸、サリチル酸、p−トルエンスルホン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、ギ酸、マロン酸、コハク酸、ナフタレン−2−スルホン酸、およびベンゼンスルホン酸。また、このような塩は、カルボン酸基のナトリウム、カリウムもしくはカルシウム塩のようなアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩として調製することもできる。
好適な緩衝剤としては、酢酸と塩(1〜2%w/v);クエン酸と塩(1〜3%w/v);ホウ酸と塩(0.5〜2.5%w/v);およびリン酸と塩(0.8〜2%w/v)が挙げられる。好適な保存剤としては、塩化ベンザルコニウム(0.003〜0.03%w/v);クロロブタノール(0.3〜0.9%w/v);パラベン(0.01〜0.25&w/v)およびチメロサール(0.004〜0.02%w/v)が挙げられる。
こうした組成物は、単位投与形態で適宜提供することができ、調剤分野で既知の任意の方法により調製することができる。全ての方法は、1種以上の副成分を構成する担体と化合物を会合させる工程を含む。一般に、このような組成物は、液状担体、微粉化した担体、もしくはこれらの両方に化合物を均一かつ密に会合させ、次いで必要なら、この生成物を成形することにより、調製することができる。液体の投与量単位は、アンプルもしくはバイアルである。固体の投与量単位は、錠、カプセルおよび坐剤である。
他の送達システムとしては、持続放出性(time−release)、遅延放出性(delayed release)もしくは徐放性(sustained release)送達システムを挙げることができる。このようなシステムによれば、化合物の投与を繰り返し行う必要がなくなり、被験体および医師にとっての利便性を高めることができる。多くのタイプの放出送達システムが利用可能であり、当業者には既知である。こうしたものとしては、ポリ(ラクチド−グリコリド)、コポリオキサレート、ポリカプロラクトン、ポリエステルアミド、ポリオルトエステル、ポリヒドロキシ酪酸、およびポリ無水物などのポリマー系シンテムが挙げられる。薬物を内包する上記ポリマーのマイクロカプセルについては、例えば、米国特許第5,075,109号に開示されている。また、送達システムとしては、非ポリマー系システム、即ち、コレステロール、コレステロールエステル、脂肪酸などのステロールもしくはモノ−、ジ−およびトリ−グリセリドなどの中性脂肪酸を含む脂質;ヒドロゲル放出システム;シラスチック・システム;ペプチド系システム;ワックス・コーティング;通常の結合剤および賦形剤を用いる圧縮錠;部分融合移植物(partially fused implant)なども挙げられる。具体例としては、(a)米国特許第4,452,775号、第4,675,189号および第5,736,152号に開示されているようなマトリクスに本発明の薬剤を内包させたエローショナル(erosional)システム、ならびに(b)米国特許第3,854,480号、5,133,974号および第5,407,686号に開示されているようなポリマーから活性成分が制御した速度で透過する拡散システムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、ポンプ利用ハードウェア(pump−based hardware)送達システム類も用いることができ、これらの一部は移植に適している。
また、本発明は、免疫賦活性化合物を特定し、特定した化合物および薬剤を最大限に利用する効率的な方法を提供する。概して、このスクリーニング方法は、特定のTLRを介してシグナル伝達を阻害または増強する化合物をアッセイするものである。この方法では、TLR、TLRに対する適当な対照リガンド、および免疫賦活性候補化合物を使用する。選択したTLRを適当な対照化合物(TLRリガンド)と接触させ、TLR媒介性対照シグナルを測定する。また、選択したTLRを免疫賦活性候補化合物と接触させ、TLR媒介性試験シグナルを測定する。次いで、得られた試験シグナルと対照シグナルとを比較する。好適な免疫賦活性候補化合物は、その後、このアッセイの対照化合物として用いることができる。候補化合物の自動化ハイスループット・スクリーニングに適合することができる。このようなハイスループット・スクリーニング法の例については、米国特許第6,103,479号、第6,051,380号、第6,051,373号、第5,998,152号、第5,876,946号、第5,708,158号、第5,443,791号、第5,429,921号、および第5,143,854号に開示されている。
本明細書に用いている「TLRシグナル伝達」とは、TLRポリペプチドが、本明細書でTLRシグナル変換経路とも呼ぶトル(Toll)/IL−1R(TIR)シグナル伝達経路を賦活化することができることを意味する。TLR活性の変化については、κB−感受性プロモータおよびエンハンサーの制御下の遺伝子発現を測定できるようにデザインされたアッセイ法によって測定することができる。このような遺伝子は、天然の遺伝子とすることができ、あるいは細胞内に人工的に導入した遺伝子とすることができる。天然のレポータ遺伝子としては、IL−1β、IL−6、IL−8、インターロイキン12のp40サブユニット(IL−12 p40)、ならびに共起刺激分子CD80およびCD86をコードしている遺伝子が挙げられる。その他の遺伝子についても、このような調節性エレメントの制御下に置くことにより、TLRシグナル伝達のレベルを知るのに役立つ。
このアッセイ混合物は、免疫賦活性候補化合物を含む。通常、種々の物質濃度と並行に、複数のアッセイ混合物をアッセイすることにより、種々の濃度に対する異なる反応が得られる。通常、これらの濃度の1つを陰性対照、即ち、物質のゼロ濃度もしくはアッセイ検出限界未満の物質濃度とする。免疫賦活性候補化合物には、多くの化学物質のクラスが含まれ得るが、通常は、有機化合物である。一実施態様として、免疫賦活性候補化合物は、低分子RNAもしくは低分子有機化合物、即ち、分子量が50超2500未満ダルトンの有機化合物である。高分子免疫賦活性候補化合物は、これらより分子量が大きく、例えば、約2,500〜約12,500の範囲のオリゴヌクレオチドとすることができる。また、免疫賦活性候補化合物は、核酸、ペプチド、糖類、脂肪酸、ステロール、イソプレノイド、プリン、ピリミジンなどの生体分子、これらの誘導体もしくは構造アナログ、または、これらの組合せなどとすることができる。免疫賦活性候補化合物が核酸の場合、この免疫賦活性候補化合物は、通常、DNAもしくはRNA分子であるが、非天然結合もしくはサブユニットを有する修飾された核酸も企図している。
免疫賦活性候補化合物は、天然、合成、もしくは半合成化合物のライブラリ、またはこれらの任意の組合せを含むさまざまな供給源から入手することができる。例えば、ランダム化オリゴヌクレオチド、合成有機コンビナトリー・ライブラリ、ファージ提示系ランダムペプチド・ライブラリなどを含む、さまざまな有機化合物および生体分子のランダムならびに制御(directed)合成のための多くの手段が利用可能である。あるいは、細菌、真菌、植物および動物からの抽出物の形の天然化合物のライブラリが利用可能であるか、容易に作製できる。さらに、天然および合成的に作製したライブラリならびに化合物は、通常の化学的、物理的および生化学的手段によって容易に修飾することができる。さらに、既知の薬物に対して、アシル化、アルキル化、エステル化、アミディフィケーション(amidification)などの制御的(directed)もしくはランダム的化学修飾を行い、免疫賦活性候補化合物の構造アナログを作製することができる。
また、種々の他の試薬をこの混合物に加えることができる。これらのものとしては、塩、緩衝剤、中性蛋白質(例えば、アルブミン)、界面活性剤などの試薬が挙げられ、これらを用いることによって蛋白質−蛋白質および/または蛋白質−核酸結合の最適化を容易にすることができる。また、このような試薬により、反応成分間の非特異的もしくは背景相互作用を低減させることもできる。また、蛋白分解酵素阻害剤、核酸分解酵素阻害剤、抗菌剤などのようなアッセイの効率を向上させるその他の試薬も使用することができる。
成分の添加順序、インキュベーション温度、インキュベーション時間その他のアッセイ・パラメータは容易に決定することができる。このような実験は、単にこれらのアッセイパラメータを最適化するものであり、このアッセイの根本的な構成に係わるものではない。インキュベーション温度は、一般的に4℃〜40℃、より一般的には37℃である。インキュベーション時間は、迅速ハイスループット・スクリーニングを容易にするため、できるだけ短くすることが好ましく、通常は1分〜10時間である。
インキュベーション後、ユーザーに利用可能な任意の便利な方法により、TLRシグナル伝達のレベルを検出する。セル・フリー結合型アッセイの場合、未結合成分から結合成分を分離する分離工程を用いることが多い。この分離工程は、種々の方法で遂行することができる。例えば、溶液中で分離を遂行することができ、あるいは、未結合成分を容易に分離することができる固体担体上に成分の少なくとも1つを固定すると都合がよい。この固体担体は、さまざまな材料で、マイクロタイター・プレート、マイクロビーズ、ディップ・スティック、樹脂粒子などのさまざまな形状に作製することができる。この担体は、シグナル対ノイズの最大化、主として背景結合の最少化をもたらすように、また、分離の容易さおよびコストを考慮して選択することが望ましい。
分離は、例えば、リザーバからビーズもしくはディップスティックを除去し、マイクロタイター・プレートウェルのようなリザーバを空にするか希釈し、ビーズ、粒子、クロマトグラフィーカラムもしくはフィルターを洗浄液もしくは溶媒ですすぐことによって行うことができる。この分離工程は、多数回のすすぎもしくは洗浄処理を含むことが望ましい。例えば、固体担体がマイクロタイター・プレートである場合、塩、緩衝剤、界面活性剤、非特異的蛋白質などのような、特異的結合に関与しないインキュベーション混合液の成分を含むのが通常である洗浄液を用いて、ウェルを数回洗浄することができる。固体担体が磁性ビーズである場合、このビーズは、洗浄液で1回以上洗浄した後、磁石を用いて分離することができる。
検出は、細胞内もしくは細胞表面の、または細胞により分泌された誘導ポリペプチドの測定などの細胞を利用するアッセイ用のどんな簡便な方法によっても行うことができる。細胞利用のアッセイに有用な検出法の例としては、蛍光細胞分離(FACS)分析法、生体発光法(bioluminescence)、蛍光法、酵素免疫測定法(ELISA)、逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)などが挙げられる。無細胞(cell−free)アッセイに有用な検出法としては、生体発光法、蛍光法、ELISA、RT−PCRなどが挙げられる。
(実施例1.G、U含有オリゴヌクレオチドに対するヒトPBMCの反応性)
健常ドナーからヒト末梢血単核細胞(PBMC)を単離して3×10個/ウェルで平板培養し、これを種々の試験および対照免疫賦活性薬剤によりイン・ビトロ(in vitro)で16時間賦活した後、サイトカインIL−12p40およびTNF−αの分泌について、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従って酵素免疫測定法(ELISA)により解析した。また、メジウム単独およびDOTAP(10μg/200μl培養ウェル;「リポソーム」)単独を含む特定の陰性対照も含めた。用いた対照免疫賦活性薬剤としては、イミダゾキノロンR−848(2μg/ml)、リポポリサッカライド(LPS;1μg/ml)、Pam3Cys(5μ/ml)、ポリIC(50μ/ml)およびCpG DNA(50μ/ml)が含まれた。これらは、それぞれTLR7、TLR4、TLR2、TLR3、およびTLR9のリガンドであると報告されている。用いた試験免疫賦活性薬剤としては、それぞれ50μg/mlでDOTAPの使用有および無(それぞれ、「リポソーム」使用計10μg、「リポソーム」無)の以下のRNA分子が含まれた:GUGUUUAC単独;GUAGGCAC単独;GUGUUUACとGUAGGCACとの併用;GUAGGA;GAAGGCAC;CUAGGCAC;CUCGGCAC;およびCCCCCCCC。これらのRNAオリゴヌクレオチドは、それぞれ、末端から二番目と3’末端ヌクレオシドとの間にホスホロチオエート結合を有した。
図1は、上記の試験および対照薬剤に対するヒトPBMCの反応性について、IL−12 p40の分泌量(pg/ml)の測定により得られた結果を示したものである。図1から分かるように、PBMCはR−848、LPS、Pam3Cys、およびポリICに反応したが、DOTAP単独には反応しなかった。注目に値すべきなのは、ヒトPBMCが、G、U含有RNAオリゴヌクレオチドGUGUUUAC単独;GUAGGCAC単独;GUGUUUACとGUAGGCACとの併用;CUAGGCAC;およびCUCGGCACのそれぞれとDOTAPとの併用に反応して、大量のIL−12 p40(10〜20ng/ml)を分泌したことである。さらに注目に値すべきなのは、ヒトPBMCが、G、Uを含有しないRNAオリゴヌクレオチドGAAGGCACおよびCCCCCCCCに反応して有意な量のIL−12 p40を分泌しなかったことである。概して、上記G、U含有RNAオリゴヌクレオチド分子の免疫賦活性作用は、DOTAPに内包させることによって大きく増強するように思われた。この実験では、G、U含有6−merRNA GUAGGAは、DOTAPの有無にかかわらず、有るか無しかの程度の免疫賦活性作用しか発現しないように思われた。
図2は、上記の試験および対照薬剤に対するヒトPBMCの反応性について、TNF−αの分泌量の測定により得られた結果を示したものである。図1に示したのと同様なパターンの結果が観察された。即ち、ヒトPBMCは、G、U含有RNAオリゴヌクレオチドGUGUUUAC単独;GUAGGCAC単独;GUGUUUACとGUAGGCACとの併用;CUAGGCAC;およびCUCGGCACのそれぞれとDOTAPとの併用に反応して、大量のTNF−α(40〜100ng/ml)を分泌した。また、図1の結果と同様に、ヒトPBMCは、G、Uを含有しないRNAオリゴヌクレオチドGAAGGCACおよびCCCCCCCC、またはG、U含有6−merRNA GUAGGAに反応して有意な量のTNF−αを分泌しなかった。上記G、U含有RNAオリゴヌクレオチド分子の免疫賦活性作用は、DOTAPに内包させることによって大きく増強するように思われた。
G−Uゆらぎ塩基対を点による結合で示し、G−CおよびA−U塩基対を線による結合で示した下記の図の部分的自己相補性塩基対合が可能であることは、この実施例から明瞭に理解されよう。
Figure 0004846200
(実施例2. G、U含有オリゴヌクレオチドに対するヒトPBMCの用量−反応性挙動)
種々の濃度のRNAオリゴヌクレオチドを用いて、上記実施例の実験を繰り返し、本発明のG、U含有RNAオリゴヌクレオチドに対するヒトPBMCの用量−反応性挙動を評価した。10μgのDOTAPに総量10、3もしくは1μgのRNAを加え、次いでこれを200μl培養ウェルに添加した。16時間後、実施例1の場合と同様にして、IL−12およびTNF−αのELISAを実施した。
図3は、種々のRNAに対するヒトPBMCの用量−反応性について、IL−12 p40の分泌量(ng/ml)の測定により得られた結果を示したものである。図3から分かるように、ヒトPBMCは、漸増量のG、U含有RNAオリゴマーGUGUUUAC;GUAGGCAC;CUAGGCAC;およびCUCGGCACのそれぞれとDOTAPとの併用に反応して、漸増量のIL−12 p40を分泌した。また、逆に、図3は、ヒトPBMCが、試験したどの量のG、U不含RNAオリゴマーGAAGGCACまたはCCCCCCCCに対してもIL−12 p40分泌反応を生じなかったことを示すものである。
TNF−αの分泌量によっても、対応する、種々のRNAに対するヒトPBMCの用量−反応性を評価した。図3に示したのと同様なパターンの結果が観察された。即ち、ヒトPBMCは、漸増量のG、U含有RNAオリゴヌクレオチドGUGUUUAC;GUAGGCAC;CUAGGCAC;およびCUCGGCACのそれぞれとDOTAPとの併用に反応して、漸増量のTNF−αを分泌した。また、図3の結果と同様に、ヒトPBMCは、試験したどの量のG、U不含RNAオリゴヌクレオチドGAAGGCACおよびCCCCCCCCに対しても有意な量のTNF−αを分泌しないように思われた。
(実施例3.RNAオリゴマーの塩基配列感受性)
RNAオリゴヌクレオチドGUAGGCACに対して点変異を行い、選択した位置でAもしくはCに置換した。得られた種々のオリゴヌクレオチドとしては、以下のものが挙げられる:GUAGGCAC;GUAGGA;GAAGGCAC;AUAAACAC;AUAGACAC;AUAAGCAC;GUAAACAC;CUAGGVAC;CUCGGCAC;およびGUGUUUAC。健常ドナーから単離して3×10個/ウェルで平板培養したヒトPBMCを用い、上記オリゴヌクレオチドの力価を判定した。10μgのDOTAPに総量10μgのRNAを加え、次いでこれを200μl培養ウェルに添加した。ヒトTNF−αは、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAにより測定した。結果は、図4に示した。
(実施例4.ヒトPBMCの種々の賦活に対する反応に及ぼすDOTAPの影響)
さらに、以上の実施例で認められたG、U含有RNAオリゴマーの免疫賦活化作用におけるDOTAPの役割を特徴付けるために、ヒトPBMCを健常ドナーから単離して3×10個/ウェルで平板培養した後、DOTAPを併用しまたは併用しない(それぞれ、「リポソーム併用」または「リポソーム非併用」)で、既知のTLRリガンドの存在下にこれを賦活化した。調べた既知のTLRリガンドは、菌糸から調製した全RNA(菌糸)、酵母から調製した全RNA(酵母)、骨髄球細胞株HL−60から調製した全RNA(HL−60)、イン・ビトロ(in vitro)で転写した大腸菌Sp6のリボソームRNA、イン・ビトロで転写した大腸菌T7のリボソームRNA、LPS、ポリIC、Pam3Cys、およびR−848であった。陰性対照としてはメジウム単独およびDOTAP単独を用いた。また、前記実施例からの、この場合も10μg/mlの、DOTAPを併用しないRNAのパネルも含めた。
トリゾール(Trizol)(シグマ社(Sigma))を用いてヒト骨髄球細胞株HL−60から全RNAを単離した。単離の前に、この細胞株にアポトーシスを誘発する過酸化水素(H)500μMを用いて細胞を4時間処理した(HL60 500)。未処理細胞は対照とした(HL60 0)。
(10%ウシ胎仔血清を用いた4時間のインキュベーションによって誘導した)酵母または菌糸からカンジダ・アルビカンスRNAを単離した。100ml培養液からの細胞沈殿物を洗浄し、10mlのトリス/EDTA緩衝液(10mM、1mM)中に再懸濁した。RNAの単離は、オースベル・F・Mほか(Ausubel F.M.et al.)編、カレント・プロトコル・イン・モレキュラー・バイオロジー(Current Protocol in Molecular Biology)、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社(John Wiley & Sons)、ニューヨークに記載の方法により、熱酸性フェノールを用いた抽出によって行った。
ゲノム大腸菌DNAからのプライマー5’−ATTGAAGAGTTTGATCATGGCTCAGATTGAACG−3’(配列番号5)および5’−TAAGGAGGTGATCCAACCGCAGGTTCC−3’(配列番号6)を用いて、大腸菌16S RNAのゲノム断片を増幅させ、これをpGEM Tイージーベクター(easy vector)中にクローニングした。イン・ビトロ転写は、T7もしくはSp6 RNAポリメラーゼを用いて行った。転写されたRNAは、さらにクロロホルム/フェノール抽出により精製し、沈殿させ、10μgを使用した。
16時間インキュベーションした後、前記と同様にしてELISAを実施し、IL−12 p40およびTNF−αの分泌を評価した。図5に代表的な結果を示した。
図5は、DOTAP併用および非併用下にインキュベーションした後のヒトPBMCにより分泌されたIL−12 p40の量について、DOTAPの影響を示したものである。この図から分かるように、以下のものによる賦活は、DOTAPの存在下では非存在下の場合よりも強い免疫賦活作用を示すように思われた:菌糸、酵母、大腸菌Sp6および大腸菌T7。次のものによる賦活は、DOTAPの存在下では非存在下の場合よりも弱い免疫賦活作用を示すように思われた:LPSおよびポリIC。以下のものによる賦活は、DOTAPの存在もしくは非存在下でほぼ同等の免疫賦活作用を示すように思われた:HL60、Pam3CysおよびR−848。
(実施例5.G、U含有RNAオリゴマーの免疫賦活作用は種およびMyD88依存性である。)
以下のマウス細胞を単離し、種々のRNAおよび他の既知のTLRリガンドとインキュベーションして種、細胞型およびシグナル伝達経路特異性を評価した:IFN−γ存在下の野性型マクロファージ;IFN−γ存在下のMyD88欠損マクロファージ;J774(マウス・マクロファージ細胞株);およびRAW264.7(マウス・マクロファージ細胞株、例えば、ATCC TIB−71)。野性型もしくはMyD88欠損C57BL/6マウスからのマウス骨マクロファージを、骨髄細胞を50ng/mlのM−CSFと5日間培養することにより調製した。細胞は、25,000個/ウェルを接種し、20ng/mlのIFN−γで16時間処理した。マウス・マクロファージ細胞株RAWおよびJ774は10,000個/ウェルを接種した。
以下の試験および対照薬剤について検討した:R−848(2μg/ml)、ODN1668(CpG DNA;5’TCCATGACGTTCCTGATGCT−3’;配列番号7);LPS(1μg/ml);ポリIC(50μg/ml);Pam3Cys(5μg/ml);イオノマイシン/TPA;次の、それぞれDOTAP(10μg/200μl培養ウェル)併用(「+リポ」)および非併用のRNA分子:GUGUUUAC単独(RNA1);GUAGGCAC単独(RNA2);GUGUUUACとGUAGGCACとの併用(RNA1/2);UCCGCAAUGGACGAAAGUCUGACGGA(RNA6;配列番号8);GAGAUGGGUGCGAGAGCGUCAGUAUU(RNA9;配列番号9);およびRNA1、RNA2およびRNA1/2に対応する次のDNA分子:GTGTTTAC単独(DNA1);GTAGGCAC単独(DNA2);およびGTGTTTACとGTAGGCACとの併用(DNA1/2)。これらのRNAオリゴヌクレオチドは、それぞれ、末端から二番目と3’末端ヌクレオシドとの間にホスホロチオエート結合を有した。RNA6は、リステリア・モノサイトゲネスから得られるリボソームRNAステム・ループに相当する。RNA9は、ヒト免疫不全ウイルス(RNAレトロウイルスのHIV)から得られるステム・ループに相当する。これらの細胞を12時間培養し、上清を採取した。マウスIL−12p40、IL−6、およびTNF−αは、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAにより測定した。
図6のパネルAから明らかなように、IFN−γ存在下の野性型マウス・マクロファージは、R−848;ODN1668(CpG DNA);LPS;ポリIC;Pam3Cys;およびG、U含有RNAオリゴマーGUGUUUACとGUAGGCACとの併用(DOTAP使用)に反応して、有意な量のIL−12p40を分泌する。これに対して、図6のパネルBから明らかなように、IFN−γ存在下のMyD88欠損マクロファージは、検討した試験および対照薬剤のいずれに対してもIL−12p40分泌反応を全くといってよいくらい示さず、従って、これらの化合物に対する免疫賦活反応のMyD88依存性が立証された。このような結果は、特に本発明のG、U含有RNAオリゴヌクレオチドを含むこれらの化合物の全てに対する免疫賦活反応にTLRが関与していることと一致している。図6のパネルCおよびDから明らかなように、J774およびRAW264.7マウス・マクロファージ細胞株の反応パターンは、パネルAに示した、IFN−γ存在下の野性型マウス・マクロファージの場合に比し、やや減弱するものの、ほぼ同様であった。並行してIL−6およびTNF−αを測定したELISAでもほぼ同様な結果であった。
MyD88野性型細胞を含む別の研究では、バフィロマイシンを添加すると、このRNAオリゴマーの免疫賦活作用が大きく、または完全に阻害されることが観察された。この観察結果は、上記MyD88依存性と共に、TLR3、TLR7、TLR8およびTLR9のうちの少なくとも1種が関与していることと一致している。
(実施例6.陽イオン性脂質に代わるコレステリルエステルの使用)
RNAオリゴマー+陽イオン性脂質の代わりにコレステリルエステルで修飾したRNAを用いることができるかどうかを検討するために、3’コレステリルエステルで修飾したRNAオリゴマーGUGUGUGU(R1058)および修飾していない同RNAオリゴマー(R1006)を調製した。ヒトPBMCの一夜培養液に、DOTAP併用および非併用のこれら2種のRNAオリゴマーをさまざまな濃度で加えた。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトTNF−α、IL−12p40、およびIFN−αを測定した。表1にはDOTAPを含む実験の代表的な結果を示した。
Figure 0004846200
これらの結果から分かるように、コレステリルエステルで修飾したR1058は、DOTAP併用および非併用の両方において、同一の塩基配列を有するがコレステロールを有しないR1006よりも効力が優れている。
(実施例7.オリゴマーの長さの影響)
ヒトPBMCの一夜培養液に、DOTAP併用および非併用のRNAオリゴマーGUGUGUGU、GUGUGUG、GUGUGU、GUGUG、GUGU、GUGおよびGUをさまざまな濃度で加えた。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトTNF−α、IL−12p40、およびIFN−αを測定した。表2にはDOTAPを含む実験の代表的な結果を示した。
Figure 0004846200
(実施例8.ヌクレオシド間結合の安定化の影響)
表2に示したように、特異的なホスホロチオエートおよびホスホジエステル結合を有するGUGUGUGU RNAオリゴマーを合成した。表中、「*」はホスホロチオエートを表し、「_」はホスホジエステルを表す。ヒトPBMCの一夜培養液に、DOTAP併用および非併用のRNAオリゴマーをさまざまな濃度で加えた。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトTNF−α、IL−12p40、およびIFN−αを測定した。表3にはDOTAPを含む実験の代表的な結果を示した。
Figure 0004846200
同様にして、ステム−ループ構造を形成することができ、5’−CACACACUGCUUAAGCGCUUGCCUGCUUAAGUAGUGUGUG−3’(R1041;配列番号10)で示される塩基配列を有する全ホスホジエステル40−マーを合成し、ヒトPBMCを含む一夜培養液で試験した。このRNAオリゴマーは、IFN−α誘導能が極めて高く、EC50値は0.1μM未満、最大濃度は5,000pg/mlであった。
(実施例9.DNA:RNA結合体)
それぞれRNA配列GUGUGUGUおよびポリ−dTもしくはポリ−dG配列を含む一連のDNA:RNA結合体を調製した。これらのオリゴマーは下記の通りであり、この場合も「*」はホスホロチオエートを表し、「_」はホスホジエステルを表す。
Figure 0004846200
DOTAP併用および非併用の添加DNA:RNA結合体の存在下にヒトPBMCを一夜培養した。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトTNF−α、IL−6、IL−12p40、IP10およびIFN−αを測定した。表4にはDOTAPを含む実験の代表的な結果を示した。
Figure 0004846200
(実施例10.転移RNA)
麦芽、ウシ、酵母および大腸菌供給源から得られ、DOTAP含有および非含有培養メジウムに添加された種々の濃度(1,3および10μg/ml)のtRNAの存在下に、ヒトPBMCを一夜培養した。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトTNF−αおよびIL−12p40を測定した。DOTAPが存在する場合、酵母および大腸菌のtRNA、および、程度はより低いがウシtRNAもTNF−αおよびIL−12p40を誘導した。さらに、3および10μg/mlの大腸菌は、DOTAPが存在しなくても両サイトカインを少量誘導した。
(実施例11.HIV RNA)
2つの重要なG、U−リッチ配列、即ち、HIV−1株BH10のnt 99〜108および112〜123に相当する5’−GUAGUGUGUG−3’(配列番号2)および5’−GUCUGUUGUGUG−3’(配列番号3)のいずれかと、それぞれDOTAPの存在および非存在下に、ヒトPBMCを一夜培養した。その後、培養上清を採取し、BD−ファーミンゲン社(BD−Pharmingen)のマッチド(matched)抗体ペアを用い、このメーカーのプロトコルに従ってELISAによりヒトIL−12p40およびTNF−αを測定した。7には代表的な結果を示した。この図から明らかなように、これらのRNA分子は共に、DOTAPの存在下、マイクロモル濃度で50〜100ng/mlのTNFおよび50〜200ng/mlのIL−12 P40を誘導した。
(実施例12.緊縮応答因子(Stringent Response Factor)に対するヒトPBMCの反応性)
細菌を饑餓させると、これらは、緊縮応答と呼ばれるプログラム化された応答を開始する。これは、核酸アラーモンおよびリボソーム・ロス(loss)の産生を伴う。速い速度で増殖している細菌は、その乾燥重量の50%もの多くを占める70,000〜80,000個のリボソームを含有する。増殖が遅くなるにつれて、不要なリボソームは加水分解される。初期の静止相で急速に増殖している細胞は大量のオリゴヌクレオチドを含有しており、これらは、細胞を中性のpH環境に置くと、メジウム中に放出されると想定されている。
図10は、緊縮応答因子(SRF)に対するヒトPBMCの反応性を示すものである。SRFは、富栄養培地で後期対数相まで急速に増殖を続けている細菌(この場合、リステリア・モノサイトゲネス)によって産生される。細菌は、沈殿させた後、等容量のPBS中で24時間再懸濁した。この混液を遠心することにより、この細菌を除去する。上清は、0.2μmフィルターを通すことによって滅菌する。滅菌した溶液は、10kDaのカットオフを有する分子フィルターを通した。このフラクションは、C18カラムで分離し、得られた溶出物質を試験に用いた。SRFは、5μg/mlの濃度でヒトPBMCからTNFを誘導した。SRFは3種のRNA分解酵素の中のどれで処理しても、その活性は消失した。RNA分解酵素処理したSRFはほぼバックグラウンドの免疫賦活性を有していたので、その活性は、RNA以外の物質によるものではなかった。即ち、このことから、活性はRNAによるものであると示唆された。
(実施例13.リボヌクレオシド・バナジル錯体に対するヒトPBMCの反応性)
SRFの研究中、驚いたことに、RNA分解酵素阻害剤リボヌクレオシド・バナジル錯体(RVC)がヒトPBMCを賦活化してTNF(図11)およびIL−6を産生させることが明らかになった。
図11は、リボヌクレオシド・バナジル錯体(RVC)に対するヒトPBMCの反応性を示したものである。RNA分解酵素阻害剤の試験中、意外なことに、RVCがヒトPBMCに対して賦活性であることを発見した。2mMのRVCが大量のTNFの放出を誘起した。また、Xで表した抗ウイルス性イミダゾキノリン、レシキモッド(R−848)についても、0.1μg/mlを用いて試験した。
(実施例14.リボヌクレオシドに対するヒトTLR7およびヒトTLR8の反応性)
実施例13の知見は、TLR7およびTLR8を用いて遺伝的に再構成した293細胞にも適用することができたが、形質転換しなかった293細胞には適用できなかった(図12)。個々のリボヌクレオシド・バナジル錯体について解析中に、意外にも、リボヌクレオシドA、U、CおよびGの混合物もしくは単一リボヌクレオシドGは、バナデートの非存在下で、PBMCを賦活化してTNFおよびTLR7もしくはTLR8を産生させ、NF−κBを活性化するのに有効であることが明らかになった(図12)。
図12は、リボヌクレオシドに対するヒトTLR7およびヒトTLR8の反応性を示したものである。RNAもしくはRVCに対するヒトPBMCの反応がTLR7もしくはTLR8によって媒介されること、またさらに、この反応がリボヌクレオシドのみによって起こさせることができることが明らかとなった。ヒト293細胞は、擬似的に形質転換するか、ヒトTLR7もしくはヒトTLR8を用いて形質転換し、リボヌクレオシドに対する反応性を観察した。ヒトTLR7(hTLR7)およびヒトTLR8(hTLR8)の読み取り枠は、次のプライマー対:TLR7に対して5’−CACCTCTCATGCTCTGCTCTCTTC−3’(配列番号15)および57−GCTAGACCGTTTCCTTGAACACCTG−3’(配列番号16);ならびにTLR8に対して5’−CTGCGCTGCTGCAAGTTACGGAATG−3’(配列番号17)および5’−GCGCGAAATCATGACTTAACGTCAG−3’(配列番号18)を用いて、PBMCのcDNAライブラリからPCRにより増幅させた。プライマー選択のための配列情報は、ジェンバンク登録(GenBank Accession)番号AF240467およびAF245703から入手した。完全長のTLR断片は全て、pGEM−Tイージー・ベクター(プロメガ社(Promega)、マンハイム(Mannheim)、ドイツ)中にクローニングし、NotIで切り取り、発現ベクターpcDNA3.1(−)(インビトロゲン社(Invitrogen)、カールスルーエ(Karlsruhe)、ドイツ)中にクローニングした後、配列決定を行った。hTLR7およびhTLR8のコーディング領域の配列は、それぞれ、上記登録番号AF240467(配列番号25)およびAF245703(配列番号29)に相当する。
一時的なNF−κB活性化について観察するために、25%ウシ胎仔血清(FCS)を補った400μlのRPMIメジウム中で、担体として1μgのTLR発現プラスミド、20ngのNF−κBルシフェラーゼレポータ−プラスミドおよび14μgのpcDNA3.1(−)プラスミドを用い、200ボルト、960μFで3×10個の293HEK細胞(ATTC、VA、USA)を電気穿孔した。細胞は、ウェル当たり10個を接種し、一夜培養後、R−848(図12ではXで表示;GLシンセシス社(GLSynthesis Inc.)、ウースター(Worcester)、MA、米国で市販用に合成されたもの)、RVCもしくはリボヌクレオシドを用い、さらに7時間賦活化した。賦活化した細胞は、レポータ・リシスバッファー(lysis buffer)(プロメガ社(Promega)、マンハイム(Mannheim)、ドイツ)を用いて溶解し、このライセートのルシフェラーゼ活性をベルトール(Berthold)照度計(ヴィルバード(Wilbad)、ドイツ)により測定した。
図12に示したように、TLR形質移入体はR−848、RVC、リボヌクレオシド(0.5mMのA、G、C、U)混合物、およびリボヌクレオシド・グアノシンに対して反応した。さらに、TLR8も同様な反応パターンを示した。
(実施例16.2種のリボヌクレオシドの混合物に対するTLR7およびTLR8の反応性)
図13は、2種のリボヌクレオシドの混合物に対するTLR7およびTLR8の反応性を示したものである。図11の場合と同様に実験を行った結果、TLR8はリボヌクレオシドGおよびUの併用に対して最大の反応を示すが、TLR7はG単独に対して最大の反応を示すことが明らかになった。これらのデータから、適正な組成のリボヌクレオシドはTLR7およびTLR8のリガンドとなることが示された。TPAの非特異的な賦活は、対照となるに過ぎない。
(実施例17.ヒトPBMCはリボヌクレオシドGおよびUの混合物に対して反応する。)
図14は、リボヌクレオシドGおよびUの混合物に対するヒトPBMCの反応を示したものである。リボヌクレオシドGおよびUは相乗的に作用してヒトPBMCからTNFを誘導することが明瞭に理解できよう。この実施例では、G:Uの比率は1:10が最適であった。
(実施例18.ヒトPBMCはG、U−リッチ・オリゴヌクレオチドに反応する。)
図15は、ヒトPBMCがRNA G、U−リッチ・オリゴヌクレオチドに対してどの程度反応するかを示したものである。RNAおよびDNAオリゴヌクレオチド5’−GUUGUGGUUGUGGUUGUG−3’(配列番号1および19)は共に、ヒトPBMCに対し、30mMを用いて試験し、TNFを測定した。ヒトPBMCはG、U−リッチRNAオリゴヌクレオチドに反応したが、G、U−リッチDNAオリゴヌクレオチドには反応しなかった。
(実施例19.ヒトPBMCは酸化RNAに反応する。)
図16は、酸化RNAに対するヒトPBMCの反応を示したものである。大腸菌からリボソーム16S RNAを単離し、これに化学的に酸化処理をおこなった。この処理は、(修飾A)0.2mMアスコルビン酸+0.2mM CuCl、37℃30分もしくは(修飾B) 0.2mMアスコルビン酸+0.02mM CuCl、37℃30分とした。この処理によりグアノシンの8位が酸化され、また、この修飾グアノシンの3’に鎖切断が生じる。リボソームRNAは、ヒトPBMCによるTNF産生を誘起することが示された。また、リボソームRNAを酸化すると、反応が大きく増強されることは明白であった。
(実施例20.ヒトTLR7は酸化グアノシンリボヌクレオシドに対して反応する。)
図17は、酸化グアノシンリボヌクレオシドに対するヒトTLR7およびTLR8の反応を示したものである。実施例14の場合と同様にして擬似的に形質転換した細胞、またはヒトTLR7もしくはヒトTLR8を用い形質転換した細胞について、1mMの7−アリル−8−オキソグアノシン(ロキソリビン)に対する反応性を試験した。ヒトTLR7が7−アリル−8−オキソグアノシンに対して反応性であることは明白に示すことができる。従って、TLR7のリガンドは酸化核酸であると思われる。
(実施例21.ヒトTLR7はその他の修飾グアノシンリボヌクレオシドに対して反応する。)
図18は、その他の修飾グアノシンリボヌクレオシドに対するヒトTLR7の反応を示したものである。実施例14の場合と同様にしてヒトTLR7で形質転換した細胞について、7−アリル−8−オキソグアノシン(ロキソリビン)に対する用量依存性反応の有無を試験した。さらに、他の修飾グアノシンについても試験した。ヒトTLR7が7−アリル−8−オキソグアノシンに対して用量依存性に反応したことは明白に示すことができる。前述のように、ヒトTLR7はグアノシンに対して反応性であったが、図18は、ヒトTLR7がグアノシンのデオキシ型および8−ブロモ−グアノシンに対して軽度に反応したことも示すものである。
(実施例22.ヒトTLRの分布)
図19は、ヒトのTLR1〜TLR9の分布を示したものである。種々の精製ヒト免疫細胞について、TLR1〜9の発現をPCRによりスクリーニングした。その結果、ヒト・リンパ系CD123+樹状細胞(DC)はTLR9およびTLR7に関して強い陽性を示したが、TLR8に関してはより弱い陽性を示した。しかしながら、骨髄CD11c+DCでは逆のことが認められた。このことは、これら2種のDCが免疫系において全く異なる機能を有しているので、極めて重要なことである。また、注目に値すべきなのは、図19から明らかなように、ヒト好中球が、ヒトTLR8に関しては強い陽性を示したが、TLR9では極めて弱く、TLR7では陰性であったことである。このことも、好中球が感染性病原菌を結合する最初の細胞となる場合が非常に多く、従って反応を引き起こすと考えられているので、極めて重要なことである。
(実施例23.)
HEK−293細胞は、ヒトTLR7もしくはヒトTLR8で安定的に形質転換することができた。さらに、この細胞は、NF−κB−ルシフェラーゼ・レポータ構築体(construct)でも安定的に形質転換することができた。これらの細胞は、種々の量のRNAオリゴヌクレオチドを用いて力価を判定した後、16時間培養した。ルシフェラーゼ活性は、標準的な方法により測定し、擬似的に賦活した形質移入体に対して標準化した。擬似的に賦活した形質移入体の測定ルシフェラーゼ活性は、1倍NF−κB誘導の値に設定した。図20に結果を示した。図では、RNAオリゴヌクレオチドでの賦活により誘導される古いNF−κBが試験リボヌクレオチドの濃度に対してプロットされている。GUGUGUGUによる賦活化はヒトTLR8に対して示した。また、GUAGUCACによる賦活化はヒトTLR7およびヒトTLR8に対して示した。
(均等)
上記明細書は、当業者が本発明を実施することを可能にするのに十分であると考えられる。本発明は、本発明は、示された実施例によって範囲が限定されるべきではない。何故なら、これらの実施例は本発明の一態様についてただ一つ例示するものであり、その他の機能的に均等な実施態様は本発明の範囲内にあるからである。本明細書で提示され、説明されたものに加えて、本発明を種々に修正できることは、当業者に明瞭に理解されるであろうし、そのような修正は、添付の特許請求の範囲に包含される。また、本発明の利益および目的は、必ずしも本発明の各実施態様によって包含されるものではない。
本出願書において列記した文献、特許および公開特許公報は全て、全文引用により本明細書に組み込まれている。
図1は、選択したG、U含有RNAオリゴヌクレオチド単独またはDOTAP併用(それぞれ、「リポソーム非併用」および「リポソーム併用」)などによる特定の刺激に対するヒト末梢血単核細胞(PBMC)によるIL−12 p40分泌について、特異的酵素免疫測定法(ELISA)により測定した結果を示したものである。塩基配列中の小文字「s」はホスホロチオエート結合を示す。 図2は、選択したG、U含有RNAオリゴヌクレオチド単独またはDOTAP併用(それぞれ、「リポソーム非併用」および「リポソーム併用」)などによる特定の刺激に対するヒトPBMCによるTNF−α分泌について、特異的ELISAにより測定した結果を示す棒グラフである。 図3は、選択したG、U含有RNAオリゴヌクレオチド(DOTAP併用)の種々の濃度に対するヒトPBMCによるIL−12 p40分泌の用量依存性について、特異的ELISAにより測定した結果を示す棒グラフである。 図4は、RNAオリゴヌクレオチドGUAGGCACに近縁の選択した種々のRNAオリゴヌクレオチド(DOTAP併用)に対するヒトPBMCによるTNF−α分泌の用量依存性について、特異的ELISAにより測定した結果を示す棒グラフである。 図5は、種々の刺激に対するヒトPBMCのIL−12 p40分泌に対するDOTAPの効果について、特異的ELISAにより測定した結果を示す棒グラフである。 図6は、種々の試験および対照免疫賦活性化合物に対するさまざまなタイプのマウス・マクロファージ細胞によるIL−12 p40分泌について、特異的ELISAにより測定した結果を示す4組の棒グラフである。パネルA:IFN−γ存在下の野性型マクロファージ、パネルB:IFN−γ存在下のMyD88欠損マクロファージ、パネルC:J774マクロファージ細胞株、パネルD:RAW264.7マクロファージ細胞株。 図6は、種々の試験および対照免疫賦活性化合物に対するさまざまなタイプのマウス・マクロファージ細胞によるIL−12 p40分泌について、特異的ELISAにより測定した結果を示す4組の棒グラフである。パネルA:IFN−γ存在下の野性型マクロファージ、パネルB:IFN−γ存在下のMyD88欠損マクロファージ、パネルC:J774マクロファージ細胞株、パネルD:RAW264.7マクロファージ細胞株。 図7は、DOTAP添加および無添加の下、HIV−1由来RNA配列とインキュベートした時の、ヒトPBMCによる(A)TNF−αおよび(B)IL−12 p40の分泌を示す1対のグラフである。丸印:5’−GUAGUGUGUG−3’(配列番号2)、三角印:5’−GUCUGUUGUGUG−3’(配列番号3)。白抜き印:DOTAP無添加、黒印:DOTAP添加。 図8は、TLR間の見かけの関連性を示したグラフである。 図9は、TLR7、TLR8およびTLR9内の核酸結合ドメインを示す。 図10は、緊縮応答因子(SRF)に対するヒトPBMCの反応性を示した棒グラフである。 図11は、リボヌクレオシド・バナジル錯体(RVC)に対するヒトPBMCの反応性を示した棒グラフである。Xはレシキモッドを表す。 図12は、個々のリボヌクレオシドに対するヒトTLR7およびヒトTLR8の反応性を示す一連の3組の棒グラフである。 図13は、2種のリボヌクレオシドの混合物に対するTLR7およびTLR8の反応性を示す一連の3組の棒グラフである。 図14は、リボヌクレオシドGおよびUの混合物に対するヒトPBMCの反応を示した棒グラフである。 図15は、G、U−リッチRNA(DNAではない)オリゴヌクレオチドに対するヒトPBMCの反応を示した棒グラフである。 図16は、酸化RNAに対するヒトPBMCの反応を示した棒グラフである。 図17は、酸化グアノシンリボヌクレオシドに対するヒトTLR7およびヒトTLR8の反応を示す一連の3組の棒グラフである。Xはレシキモッドを表す。 図18は、修飾グアノシンリボヌクレオシドに対するヒトTLR7の反応を示す1対の棒グラフである。 図19は、ヒトCD123+樹状細胞(CD123+DC)、CD11c+DCおよび好中球におけるTLR1〜TLR9の識別的発現を示す一連の配列ゲル画像である。 図20は、短い一本鎖G、U含有RNAオリゴマーが、ヒトTLR7もしくはヒトTLR8で安定的に形質転換したHEK−293細胞においてNF−κBを誘導することができることを示す一連の3組のグラフである。

Claims (33)

  1. 少なくとも1つのグアニン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含む塩基配列を有する8〜12ヌクレオチド長の単離RNAオリゴマー、ならびにリポソーム形態の陽イオン性脂質を含む、免疫応答を刺激するための組成物であって、該塩基配列は、
    (a)5’−RURGY−3’(Rがプリンを表すものとし、Uがウラシルを表すものとし、Gがグアニンを表すものとし、およびYがピリミジンを表すものとする)、
    (b)5’−GUAGU−3’(Aがアデニンを表す)、
    (c)5’−GUAGUGU−3’、
    (d)5’−GUUGB−3’(BがU、GもしくはCを表すものとし、Cがシトシンを表すものとする)、
    (e)5’−GUGUG−3’、
    (f)5’−GUGUUUAC−3’、
    (g)5’−GUAGGCAC−3’、
    (h)5’−CUAGGCAC−3’、または
    (i)5’−CUCGGCAC−3’
    を含む、組成物。
  2. 請求項1に記載の組成物であって、前記単離RNAオリゴマーの塩基配列の少なくとも60%がGおよびUである組成物。
  3. 免疫応答を刺激するための組成物であって、
    (A)
    (a)少なくとも1つのグアニン(G)および少なくとも1つのウラシル(U)を含む塩基配列を各々有する、複数の8〜12ヌクレオチド長の単離RNAオリゴマーであって、該単離RNAオリゴマーの塩基配列が、
    (i)5’−RURGY−3’(Rがプリンを表すものとし、Uがウラシルを表すものとし、Gがグアニンを表すものとし、およびYがピリミジンを表すものとする)、
    (ii)5’−GUAGU−3’(Aがアデニンを表す)、
    (iii)5’−GUAGUGU−3’、
    (iv)5’−GUUGB−3’(BがU、GもしくはCを表すものとし、Cがシトシンを表すものとする)、
    (v)5’−GUGUG−3’、
    (vi)5’−GUGUUUAC−3’、
    (vii)5’−GUAGGCAC−3’、
    (viii)5’−CUAGGCAC−3’、または
    (ix)5’−CUCGGCAC−3’
    を含む、複数の単離RNAオリゴマー、
    (b)複数の単離RNAオリゴマーであって、該複数のオリゴマーが第1の塩基配列を有するオリゴマーおよび第2の塩基配列を有するオリゴマーを含み、該第1の塩基配列が、
    (i)5’−RURGY−3’(Rがプリンを表すものとし、Uがウラシルを表すものとし、Gがグアニンを表すものとし、およびYがピリミジンを表すものとする)、
    (ii)5’−GUAGU−3’(Aがアデニンを表す)、
    (iii)5’−GUAGUGU−3’、
    (iv)5’−GUUGB−3’(BがU、GもしくはCを表すものとし、Cがシトシンを表すものとする)、
    (v)5’−GUGUG−3’、
    (vi)5’−GUGUUUAC−3’、
    (vii)5’−GUAGGCAC−3’、
    (viii)5’−CUAGGCAC−3’、または
    (ix)5’−CUCGGCAC−3’
    を含み、該第1の塩基配列および該第2の塩基配列が少なくとも50パーセント相補性である、複数のRNA単離オリゴマー、または
    (c)複数の単離RNAオリゴマーであって、該複数のオリゴマーが5’−GUGUUUAC−3’を含む塩基配列を有するオリゴマーおよび5’−GUAGGCAC−3’を含む塩基配列を有するオリゴマーを含む、複数の単離RNAオリゴマー、および
    (B)
    リポソーム形態の陽イオン性脂質、
    を含む、組成物。
  4. 前記単離RNAオリゴマーは非天然型主鎖結合を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
  5. 前記非天然型主鎖結合はホスホロチオエート結合である、請求項4に記載の組成物。
  6. 前記単離RNAオリゴマーが、7−デアザグアノシン、8−アザグアノシン、5−メチルウラシルおよびシュードウラシルからなる群から選ばれる修飾塩基を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
  7. 前記単離RNAオリゴマーが修飾糖を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物であって、前記陽イオン性脂質がN−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムメチル−サルフェート(DOTAP)である組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物であって、さらに抗原を含む、組成物。
  10. 前記抗原は、アレルゲン、癌抗原、および微生物抗原からなる群より選択される、請求項9に記載の組成物。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の組成物であって、さらに医薬用として許容可能な担体を含む組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物であって、前記免疫応答が免疫細胞によるサイトカインもしくはケモカインの分泌を含む、組成物。
  13. 前記サイトカインがインターロイキン6(IL−6)、インターロイキン12(IL−12)、インターフェロン(IFN)および腫瘍壊死因子(TNF)からなる群から選択される、請求項12に記載の組成物。
  14. 前記ケモカインがインターフェロン−ガンマ誘導蛋白質10(IP−10)である、請求項12に記載の組成物。
  15. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物であって、前記免疫応答が、トル様(Toll−like)受容体(TLR)と関連しているMyD88依存性シグナル変換経路の賦活化を含む、組成物。
  16. 前記TLRが、TLR8またはTLR7である、請求項15に記載の組成物。
  17. 請求項1〜11のうちの任意の1項に記載の組成物を含む、被験体の免疫反応を誘起するための組成物。
  18. 請求項17に記載の組成物であって、前記被験体がか、ウイルス、細菌、真菌および寄生生物からなる群から選ばれる因子による感染か、またはウイルス感染症を有するか、あるいは、前記被験体が、癌か、
    ウイルス、細菌、真菌および寄生生物からなる群から選ばれる因子による感染か、またはウイルス感染症に罹患するリスクを有する、組成物。
  19. 請求項1〜11のうちの任意の1項に記載の組成物を含む、免疫反応を誘起するための組成物であって、該組成物は抗原とともに投与されることを特徴とし、該抗原はアレルゲン、癌抗原または微生物抗原である、組成物。
  20. 請求項1〜11のうちの任意の1項に記載の組成物を含む、被験体の免疫反応を誘起するための組成物であって、該組成物は、抗原とともに、被験体から提供された樹状細胞に生体外(ex vivo)で投与されることを特徴とし、該抗原はアレルゲン、癌抗原または微生物抗原であり、さらに該組成物を投与された後の該樹上細胞が該被験体に投与されることを特徴とする、組成物。
  21. TLR8シグナル伝達を刺激するための、8〜40ヌクレオチド長の単離RNAを含む組成物であって、該RNAが、GUGUGUGUおよびGUAGUCACからなる群より選択される配列を含む、組成物。
  22. TLR8シグナル伝達を刺激するための組成物であって、1G:50U〜10G:1Uの割合でGおよびUからなるヌクレオシドの混合物を含む、組成物。
  23. 請求項22に記載の組成物であって、前記ヌクレオシドがリボヌクレオシドであるか、またはヌクレオシドがリボヌクレオシドとデオキシリボヌクレオシドとの混合物を含み、そして/または前記Gが8−ブロモグアノシン、8−オキソグアノシン、8−メルカプトグアノシン、7−アリル−8−オキソグアノシン、グアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体、イノシンおよびネブラリンからなる群から選ばれるグアノシン誘導体である、組成物。
  24. TLR8リガンドとTLR9リガンドとの結合体を含む、TLR8媒介性免疫反応を補強する必要のある被験体においてTLR8媒介性免疫反応を補強するための組成物であって、該TLR8リガンドが、GUGUGUGUおよびGUAGUCACからなる群より選択される配列を含む8〜40ヌクレオチド長のRNAであり、該TLR9リガンドがCpG核酸である、組成物。
  25. 前記CpG核酸は、安定化された主鎖を有する、請求項24に記載の組成物。
  26. 単離グアノシンリボヌクレオシドを含む、TLR7シグナル伝達を刺激するための組成物。
  27. 請求項26に記載の組成物であって、前記グアノシンリボヌクレオシドが8−ブロモグアノシン、8−オキソグアノシン、8−メルカプトグアノシン、7−アリル−8−オキソグアノシン、グアノシンリボヌクレオシドバナジル錯体、イノシンおよびネブラリンからなる群から選ばれるグアノシンリボヌクレオシド誘導体である、組成物。
  28. 単離されたグアノシンリボヌクレオシドとグアノシンデオキシリボヌクレオシドとの混合物を含む、TLR7シグナル伝達を刺激するための組成物。
  29. 末端酸化もしくはハロゲン化グアノシンを含む単離核酸を含む、TLR7シグナル伝達を刺激するための組成物。
  30. 前記末端酸化もしくはハロゲン化グアノシンは、酸化もしくはハロゲン化8−オキソグアノシンである、請求項29に記載の組成物。
  31. 単離RNAを含む、TLR7シグナル伝達を刺激するための組成物であって、該RNAは、配列GUAGUCACを含み、8〜40ヌクレオチド長である、組成物。
  32. TLR7リガンドとTLR9リガンドとの結合体を含む、被験体のTLR7媒介性免疫反応を補強するための組成物であって、該TLR7リガンドは、配列GUAGUCACを含む8〜40ヌクレオチド長のRNAであり、該TLR9リガンドはCpG核酸である、組成物。
  33. 前記CpG核酸は、安定化された主鎖を有する、請求項32に記載の組成物。
JP2003583307A 2002-04-04 2003-04-04 免疫賦活性g、u含有オリゴリボヌクレオチド Expired - Lifetime JP4846200B2 (ja)

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