【文献】
D'AOUST, M. A. et al.,"Influenza virus-like particles produced by transient expression in Nicotiana benthamiana induce a protective immune response against a lethal viral challenge in mice",Plant Biotechnol. J. ,2008年,Vol. 6,pp. 930-940
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
1種または複数の天然狂犬病糖タンパク質(G)を含む植物由来VLPであって、前記VLPは、前記植物の原形質膜から得られた脂質を含み、前記VLPは、ウイルスマトリックスもコアタンパク質も含有しない、植物由来VLP。
前記サイレンシングのサプレッサーおよび前記ジェミニウイルスレプリカーゼが、前記植物または前記植物の一部中に導入される2つの異なる追加の核酸配列によってコードされる、請求項13に記載の方法。
【背景技術】
【0002】
ワクチン接種は、被験体に、感染前に防御を備えるように誘導することによって、感染性病原体によって引き起こされる疾患に対する保護をもたらす。従来、これは、免疫原として感染性病原体の生きた弱毒化形態または全不活化形態を使用することによって達成されてきた。ワクチンとして全ウイルス(死滅ウイルスまたは弱毒化ウイルスなど)を使用する危険を回避するために、組換えウイルスタンパク質、例えば、サブユニットが、ワクチンとして追究されている。ペプチドワクチンおよびサブユニットワクチンはともに、いくつかの潜在的制約を受けやすい。サブユニットワクチンは、不正確な折り畳みのために不十分な免疫原性、不十分な抗原提示、または炭水化物および脂質組成の差異を呈する場合がある。主要な問題は、作出されたタンパク質のコンホメーションが、抗原の自然環境における抗原のコンホメーションを模倣することを保証することが困難であることである。適当なアジュバント、およびペプチドの場合では担体タンパク質が、免疫応答をブーストするために使用されなければならない。さらに、これらのワクチンは、主に体液性応答を誘発し、したがって、有効な免疫を誘起することができない場合がある。サブユニットワクチンは、全不活化ウイルスが保護をもたらすことを実証することができる疾患に対して効果的でないことが多い。
【0003】
ウイルス様粒子(VLP)は、免疫原性組成物中に含めるための潜在的候補である。VLPは、成熟ビリオンに酷似しているが、ウイルスゲノム材料を含有しない。したがって、VLPは、自然において非複製的であり、それにより、VLPがワクチンとして投与するのに安全になっている。さらに、VLPは、VLPの表面上にウイルス糖タンパク質を発現するように操作することができ、それは、その最も天然の生理的な構成である。さらに、VLPは、インタクトなビリオンに類似し、多価微粒子構造であるので、可溶性エンベロープタンパク質抗原より、糖タンパク質に対する中和抗体を誘導するのに有効となり得る。
【0004】
これまで、VLPは、ヒトおよび他の動物に感染する30超の異なるウイルスについて生成されている。この群の最も顕著な特徴の1つは、この群が個々のウイルスの構造に関して極めて多様であることである。これは、単一のカプシドタンパク質、複数のカプシドタンパク質を有するウイルス、ならびに脂質エンベロープを含むウイルスおよび含まないウイルスを含む。
【0005】
脂質エンベロープを含むウイルスのVLPの形成は、複数のカプシドを含むウイルスについて生成されるVLPより異なるタイプの技術的課題を有する。これらのウイルスについては、発現系の選択が、VLP形成の効率にとって重要となり得る。例えば、ハンターンウイルスは、ワクシニアウイルス系ベクターから哺乳動物細胞において発現されるとき、VLPを容易に形成するが、VLP形成は、昆虫細胞において比較的効率的ではない(Betenbaugh Mら、1995年、Virus Res.、38巻、111〜124頁)。
【0006】
狂犬病ウイルス(RV)は、Rhabdoviridae科のメンバーである。この科のほとんどのメンバーと同様に、RVは、非セグメント化マイナス鎖RNAウイルスであり、そのゲノムは、5種のウイルスタンパク質、すなわち、RNA依存性RNAポリメラーゼ(L)、核タンパク質(N)、リン酸化タンパク質(P)、ウイルスタンパク質エンベロープの内側に位置するマトリックスタンパク質(M)、および外面糖タンパク質(G)をコードする(Dietzschold Bら、1991年、Crit. Rev. Immunol.、10巻:427〜439頁)。
【0007】
狂犬病の細胞培養に基づくワクチンは、細胞培養でウイルスの不活化株を増殖させることに限られている。これらのワクチンは、細胞培養で増殖されたウイルスを含む。現在の生物工学手法は、アクティブワクチンとして展開され得る安全な組換えタンパク質を開発するために、狂犬病ウイルスのコートタンパク質遺伝子を発現させることを目指している。狂犬病ウイルス糖タンパク質の安定な発現は、チャイニーズハムスター卵巣細胞において示されている(Burgerら、1991年、J Gen Virol.、2月;72巻(第2部):359〜67頁)。ウイルス感染細胞から単離されたGタンパク質と共移動した(co−migrated)67Kの全長グリコシル化タンパク質が得られた。
【0008】
昆虫細胞中のバキュロウイルスベクターによる狂犬病糖タンパク質遺伝子の発現により、感染して48時間後に、総細胞タンパク質の18%程度のタンパク質収率が得られる。Prehaud D Hら(1989年、Virology、12月;173巻(2号):390〜9頁)は、AcNPVポリヘドリンプロモーターの制御下でCVS株のGタンパク質をコードする配列を配置し、Spodoptera fugiperda細胞系を使用して構築物を発現させることを記載している。昆虫由来タンパク質は、グリカン成分の差異に起因して、野生型と比較して電気泳動移動度の変化を呈した。
【0009】
Rupprechtら(1993年、Vaccine、11巻(9号):925〜8頁)は、組換えバキュロウイルスに感染した昆虫細胞に由来する糖タンパク質(ERA株)は、アライグマにおいて経口ワクチンとして効果的であったことを実証している。特許文献2では、3’ドメイン、ならびに狂犬病Nタンパク質および狂犬病Mタンパク質のさやに囲まれたフィラードメインを含むRNAゲノムを含有するバキュロウイルス発現系におけるウイルス様粒子(VLP)の生成が教示されている。VLPは、狂犬病Gタンパク質の脂質エンベロープも含む。昆虫および哺乳動物細胞系の相対的に高いコストを考慮すると、これらは、狂犬病に対するワクチンを開発するストラテジーとしてのGタンパク質発現に最適な系ではない。
【0010】
McGarveyら(1995年、Bio/Technology、13巻、13号、1484〜1487頁)は、カリフラワーモザイクウイルスの35S’プロモーターの制御下で、狂犬病ウイルス(ERA株)の糖タンパク質Gをコードする全長cDNAを使用するトマト子葉の形質転換を記載している。タンパク質は、トマト内で発現され、BHK細胞内で増殖させたウイルス由来のGタンパク質について観察された66kDaと比較して、免疫沈降後のウエスタンブロットにおいて62kDaおよび60kDaの分子量を有すると特徴付けられた。天然糖タンパク質と比較した分子量の差異は、タンパク質の翻訳後修飾(タンパク質分解的切断および/または改変グリコシル化)から生じることが示唆された。免疫沈降したGタンパク質の量は、約1〜10ng/mgの可溶性タンパク質、すなわち、可溶性タンパク質の0.0001%〜0.001%であることが判明した。低発現レベルは、うまく設計されていない遺伝子を使用することに起因し得る。例えば、天然Gタンパク質コード遺伝子が、その天然シグナルペプチドとともに使用された。
【0011】
ミンク腸炎および狂犬病などの疾患に対する植物由来免疫応答が、植物ウイルスの表面上でウイルスエピトープを発現させ、その後、組換え改変ウイルスで感受性宿主を感染させることによって報告されている(Modelskaら、1998年、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、95巻:2481〜2485頁;Yusibovら、2002年、Vaccine、20巻:3155〜3164頁)。ベクターウイルスの表面上に発現される抗原ポリペプチドのサイズは、37アミノ酸に限定されており、抗原のエピトープマッピングを必要とした。抗原のこのような完全な知識は、特に、完全長タンパク質の発現が、唯一の選択肢であり得る新しく発見される疾患に対して、一般に利用可能でない。いくつかの場合では、病原性ウイルスによる攻撃(challenge)に対する許容される保護を生じるのに複数のエピトープが必要とされる場合がある。さらに、特に、環境的に安定な植物ウイルス、例えば、タバコモザイクウイルスが使用される場合、封じ込めが、農業レベルで重要な問題と考えられ得る。
【0012】
特許文献1では、植物において、狂犬病ウイルスまたは狂犬病ウイルスに関連したウイルスの糖タンパク質Gを生成するための方法が教示されている。構築物は、ウイルスタンパク質Gに天然に関連するもの以外のN末端シグナルペプチドを有する成熟ウイルスタンパク質Gを含むキメラGタンパク質をコードする配列を含んでいた。糖タンパク質は、約66kDaの分子量を有し、非常に不溶性であった。SDSまたはTriton X−100などの洗剤が、糖タンパク質を抽出および可溶化するのに必要であった。著者らは、「不溶性」糖タンパク質は、糖タンパク質がワクチンとして使用される際の防御反応に重要であるC末端膜貫通ドメイン(糖タンパク質のカルボキシ末端の約40〜60アミノ酸に位置する領域)の存在に関係すると結論づけた。
【0013】
エンベロープウイルスは、感染細胞から「出芽する」ときにその脂質エンベロープを得、原形質膜から、または内部細胞小器官の原形質膜から膜を得ることができる。例えば、ラブドウイルスにおける組み立てプロセスの間、N−P−L複合体は、マイナス鎖ゲノムRNAを被包してRNPコアを形成する。Mタンパク質は、RNPの周囲にカプセルまたはマトリックスを形成し、RNP−M複合体は、糖タンパク質インサートを含有する原形質膜の範囲に移動する。Mタンパク質は、コイル化を開始し、M−RNP複合体は、糖タンパク質と結合し、その結果、完成したウイルスが原形質膜から出芽する。
【0014】
中枢神経系(CNS)内で、原形質膜からの優先的なウイルス出芽がある。反対に、唾液腺内のウイルスは、細胞膜から腺房管腔内に主に出芽する。宿主動物における唾液腺内へのウイルス出芽、およびウイルスに誘導された攻撃的な噛み付き挙動(biting−behavior)により、新宿主のウイルス感染の機会が最大になる。例えば、哺乳動物またはバキュロウイルス細胞系において、狂犬病は、原形質膜から出芽する。ごく少数のエンベロープウイルスが、植物に感染することが公知である(例えば、トポウイルスおよびラブドウイルスのメンバー)。公知の植物エンベロープウイルスに関して、これらは、宿主細胞の細胞内膜からの出芽によって特徴付けられ、原形質膜からの出芽によって特徴付けられない。しかし、組換えVLPが植物宿主内で原形質膜から生成された(特許文献3;これは、参考として本明細書に援用される)。
【0015】
ラブドウイルス中の組み立て/出芽は、大部分はマトリックス(M)タンパク質によって駆動される。Mタンパク質は、ウイルス−細胞分離を促進するための細胞の液胞タンパク質ソーティング経路に連結した宿主タンパク質の動員を媒介する後期出芽ドメインを含有する。理論に束縛されることを望むわけではないが、細胞膜からのエンベロープウイルスの出芽は、細胞質ウイルス成分と相互作用する膜貫通型スパイクタンパク質の存在に依存すると考えられる。例えば、糖タンパク質G、またはG細胞質尾部が欠乏した狂犬病ウイルス突然変異体に感染した細胞は、スパイクレスラブドウイルス粒子を放出し、ウイルス表面タンパク質は、出芽プロセスを駆動するのに要求されないことを実証した(Mebatsion T.ら、1996年、Cell、3月22日:84巻(6号):941〜51頁)。対照的に、Mタンパク質欠乏狂犬病ウイルス突然変異体内で生成される感染性粒子は、主に細胞結合型であり、無細胞感染性ウイルスの収率は、500,000分の1もの量に低減された。これは、ウイルス出芽におけるMタンパク質の重要な役割を実証する。M欠乏狂犬病ウイルスに感染した細胞からの上清は、一般的な弾丸形状のラブドウイルス粒子ではなく、長い杆状体ビリオンを含んでおり、ウイルス形成プロセスの障害をさらに確認した。プラスミドから発現したMタンパク質で補完すると、ラブドウイルス形成がレスキューされた。したがって、Mタンパク質は、原形質膜にRNPを濃縮および標的化すること、ならびに出芽ビリオンにGタンパク質を取り込むことにおいて重要な役割を果たすようである(Mebatsion T.ら、1999年、J Virol、1月;73巻(1号):242〜50頁)。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【
図1】
図1は、Nicotiana benthamianaにおける一過性の狂犬病Gタンパク質発現のウエスタンブロット分析を示す。狂犬病Gタンパク質は、BeYDVベースDNA増幅系を用いた(1091)または用いない(1071)CPMV−HTの制御下で発現された(構築物の実施例における表2を参照)。括弧内の数値は、細菌接種材料の調製において使用した、ミリリットルでのAgrobacterium培養液の量を指す。AGL1/1091が浸潤した植物を、浸潤後3日または4日(DPI)で収穫した。浸潤された植物の葉を収穫し、機械的に抽出した。タンパク質抽出物をSDS−PAGEによって分離し、抗狂犬病Gマウスモノクローナル抗体(Santa−Cruz SC−57995)を使用して、ウエスタンブロットによって分析した。
【
図2】
図2は、狂犬病Gタンパク質の生化学的および機械的抽出法からのタンパク質抽出物中の狂犬病Gタンパク質含量の比較を示す。タンパク質抽出物をSDS−PAGEによって分離し、抗狂犬病Gマウスモノクローナル抗体(Santa−Cruz SC−57995)を使用して、ウエスタンブロットによって分析した。括弧内の数値は、細菌接種材料の調製において使用した、ミリリットルでのAgrobacterium培養液の量を指す(構築物についての表2を参照)。
【
図3】
図3Aは、AGL1/1091が浸潤した植物由来の濃縮タンパク質抽出液のサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)による、分離後の狂犬病Gタンパク質含量のウエスタンブロット分析を示す。SECからの溶出画分をSDS−PAGEによって分離し、抗狂犬病タンパク質Gマウスモノクローナル抗体(Santa−Cruz SC−57995)を使用して、ウエスタンブロットによって分析した。
図3Bは、AGL1/1091+AGL1/1086が浸潤した植物由来の濃縮タンパク質抽出液のサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)による、分離後の狂犬病Gタンパク質含量のウエスタンブロット分析を示す。SECからの溶出画分をSDS−PAGEによって分離し、抗狂犬病タンパク質Gマウスモノクローナル抗体(Santa−Cruz SC−57995)を使用して、ウエスタンブロットによって分析した。
【
図4-1】
図4Aは、プライマーIF−RabM−S3.c(配列番号1)を示す。
図4Bは、プライマーIF−RabM−S1−4.r(配列番号2)を示す。
図4Cは、合成Mタンパク質コード配列(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(配列番号3)を示す。
図4Dは、構築物番号1191の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図4Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1191を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号4)。
図4Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1066を示す。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号5)。
図4Gは、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。
図4Hは、構築物番号1066の略図を示す。
【
図4-2】
図4Aは、プライマーIF−RabM−S3.c(配列番号1)を示す。
図4Bは、プライマーIF−RabM−S1−4.r(配列番号2)を示す。
図4Cは、合成Mタンパク質コード配列(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(配列番号3)を示す。
図4Dは、構築物番号1191の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図4Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1191を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号4)。
図4Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1066を示す。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号5)。
図4Gは、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。
図4Hは、構築物番号1066の略図を示す。
【
図4-3】
図4Aは、プライマーIF−RabM−S3.c(配列番号1)を示す。
図4Bは、プライマーIF−RabM−S1−4.r(配列番号2)を示す。
図4Cは、合成Mタンパク質コード配列(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(配列番号3)を示す。
図4Dは、構築物番号1191の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図4Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1191を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号4)。
図4Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1066を示す。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号5)。
図4Gは、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。
図4Hは、構築物番号1066の略図を示す。
【
図4-4】
図4Aは、プライマーIF−RabM−S3.c(配列番号1)を示す。
図4Bは、プライマーIF−RabM−S1−4.r(配列番号2)を示す。
図4Cは、合成Mタンパク質コード配列(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(配列番号3)を示す。
図4Dは、構築物番号1191の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図4Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1191を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号4)。
図4Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1066を示す。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号5)。
図4Gは、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。
図4Hは、構築物番号1066の略図を示す。
【
図4-5】
図4Aは、プライマーIF−RabM−S3.c(配列番号1)を示す。
図4Bは、プライマーIF−RabM−S1−4.r(配列番号2)を示す。
図4Cは、合成Mタンパク質コード配列(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(配列番号3)を示す。
図4Dは、構築物番号1191の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図4Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1191を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号4)。
図4Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1066を示す。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号5)。
図4Gは、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。
図4Hは、構築物番号1066の略図を示す。
【
図5-1】
図5Aは、構築物番号1193の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図5Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1193を示す(下線を引いている)。プラストシアニン−TBSV P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号7)。
図5Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1086を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号8)。
図5Dは、構築物番号1086の略図を示す。
【
図5-2】
図5Aは、構築物番号1193の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図5Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1193を示す(下線を引いている)。プラストシアニン−TBSV P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号7)。
図5Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1086を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号8)。
図5Dは、構築物番号1086の略図を示す。
【
図5-3】
図5Aは、構築物番号1193の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図5Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1193を示す(下線を引いている)。プラストシアニン−TBSV P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号7)。
図5Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1086を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号8)。
図5Dは、構築物番号1086の略図を示す。
【
図5-4】
図5Aは、構築物番号1193の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図5Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1193を示す(下線を引いている)。プラストシアニン−TBSV P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号7)。
図5Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1086を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号8)。
図5Dは、構築物番号1086の略図を示す。
【
図5-5】
図5Aは、構築物番号1193の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図5Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1193を示す(下線を引いている)。プラストシアニン−TBSV P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号7)。
図5Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1086を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号8)。
図5Dは、構築物番号1086の略図を示す。
【
図6-1】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-2】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-3】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-4】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-5】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-6】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図6-7】
図6Aは、プライマーIF−RabG−S2+4.c(配列番号9)を示す。
図6Bは、プライマーIF−RabG−S1−4.r(配列番号10)を示す。
図6Cは、合成狂犬病Gタンパク質コード配列(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(配列番号11)を示す。
図6Dは、構築物番号1192の略図を示す。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図6Eは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1192を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号12)。
図6Fは、2X35SプロモーターからNOSターミネーターまでの発現カセット番号1071を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号13)。
図6Gは、PDISP−狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。
図6Hは、構築物番号1071の略図を示す。
【
図7-1】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図7-2】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図7-3】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図7-4】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図7-5】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図7-6】
図7Aは、構築物番号1194の略図を示す図である。プラスミド線状化に使用したSacIIおよびStuI制限酵素部位を、描画上で注釈している。
図7Bは、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの構築物番号1194を示す(下線を引いてある)。プラストシアニン−P19−プラストシアニン発現カセットを含むBeYDV+レプリカーゼ増幅系内への2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS(サイレンシングのサプレッサー)(配列番号15)。
図7Cは、BeYDV左LIRからBeYDV右LIRまでの発現カセット番号1091を示す。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のオープンリーディングフレームに下線を引いてある(配列番号16)。
図7Dは、構築物番号1091の略図を示す。
【
図8A】
図8Aは、Gタンパク質VLP調製物を示す、クーマシー染色したSDS−PAGE(プレキャスト4〜12%、BioRad製)を示す。1)Rab−VLP調製物、2)分子量マーカー。
図8Bは、アジュバント(Alhydrogel(Alhy))を用いて、または用いずにNG−VLP(天然Gタンパク質VLP)ワクチン0.1mlを3回の投与で(D0、D7、およびD28)筋肉内に(i.m.)免疫化されたマウスの群(1群当たり5匹)における中和抗体の応答(IU/ml)を示す。血液試料を、44日目、すなわち3回目の投与後16日に採取した。使用した試験法:RFFIT試験(迅速蛍光焦点抑制試験):幾何平均力価(GMT)を各動物について得た個々の値を使用して計算した。陽性応答物が示されている。バーは、95%のCIを有するGMTを表す。Anovaをすべての処置群間で実施し、統計的に有意な差異は、報告されなかった。
【
図8B】
図8Aは、Gタンパク質VLP調製物を示す、クーマシー染色したSDS−PAGE(プレキャスト4〜12%、BioRad製)を示す。1)Rab−VLP調製物、2)分子量マーカー。
図8Bは、アジュバント(Alhydrogel(Alhy))を用いて、または用いずにNG−VLP(天然Gタンパク質VLP)ワクチン0.1mlを3回の投与で(D0、D7、およびD28)筋肉内に(i.m.)免疫化されたマウスの群(1群当たり5匹)における中和抗体の応答(IU/ml)を示す。血液試料を、44日目、すなわち3回目の投与後16日に採取した。使用した試験法:RFFIT試験(迅速蛍光焦点抑制試験):幾何平均力価(GMT)を各動物について得た個々の値を使用して計算した。陽性応答物が示されている。バーは、95%のCIを有するGMTを表す。Anovaをすべての処置群間で実施し、統計的に有意な差異は、報告されなかった。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下の説明は、好適な実施形態のものである。
【0040】
本発明は、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を含むウイルス様粒子(VLP)、および植物中で狂犬病VLPを生成する方法に関する。狂犬病VLPは、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、1種または複数の糖タンパク質、1種または複数のマトリックスタンパク質、またはそれらの両方を含むことができる。VLPは、植物ウイルス由来のウイルスタンパク質を含まない。
【0041】
本発明は、植物中で狂犬病ウイルス様粒子(VLP)を生成する方法を一部分において提供する。本方法は、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列に作動的に連結した、植物中で活性な調節領域、および1種または1種より多い増幅エレメントを含む核酸を、植物または植物の一部中に導入するステップを含むことができる。その後、核酸の発現を可能にする条件下で植物または植物の一部をインキュベートし、それによってVLPを生成するステップが続く。
【0042】
天然狂犬病構造的ウイルスタンパク質(virus protein)(天然狂犬病構造的ウイルスのタンパク質(viral protein)とも呼ばれる)は、任意の天然に存在する、またはバリアント狂犬病ウイルス株もしくは分離株中に存在する、狂犬病ウイルスから単離された天然狂犬病ウイルス構造タンパク質配列のすべてまたは一部を指す場合がある。したがって、用語の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質などは、ウイルスライフサイクルの間の突然変異によって生成され、または選択圧(例えば、薬物療法、宿主細胞指向性もしくは感染性の拡大など)に応答して生成される天然に存在する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質配列バリアントを含む。当業者が理解するように、このような天然狂犬病ウイルス構造タンパク質配列およびそのバリアントは、組換え技法を使用しても生成され得る。天然狂犬病構造的ウイルスタンパク質は、例えば、天然狂犬病構造的ウイルスタンパク質に関して、膜貫通ドメインおよび/または細胞質尾部が、異種膜貫通ドメインおよび/または細胞質尾部で置きかえられたキメラタンパク質を含まない。
【0043】
天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の非限定例は、狂犬病糖タンパク質(G)タンパク質、Gタンパク質の断片、マトリックス(M)タンパク質、Mタンパク質の断片、またはこれらの組合せである。本発明によって使用することができるGタンパク質、またはGタンパク質の断片の非限定例としては、狂犬病ERA株由来のGタンパク質がある。Gタンパク質の一例は、限定的とみなされるべきでなく、配列番号14のアミノ酸配列に示されている。さらに、天然狂犬病構造的ウイルスタンパク質は、配列番号14に示した配列、またはこれと少なくとも約90〜100%の配列類似性、これらの範囲内の任意のパーセント類似性、例えば、これと91、92、93、94、95、96、97、98、99%の配列類似性を含めた配列類似性を有する配列を含み得る。
【0044】
アミノ酸配列類似性または同一性は、BLAST(基本ローカルアラインメント検索ツール)2.0アルゴリズムを使用するBLASTPおよびTBLASTNプログラムを使用することによって計算することができる。アミノ酸配列類似性または同一性を計算するための技法は、当業者に周知であり、BLASTアルゴリズムの使用は、ALTSCHULら(1990年、J Mol. Biol.、215巻:403〜410頁)およびALTSCHULら(1997年、Nucleic Acids Res.、25巻:3389〜3402頁)に記載されている。
【0045】
天然構造的ウイルスタンパク質は、単量体、二量体、三量体、またはこれらの組合せとして存在し得る。三量体は、通常非共有結合的に結合した3つのタンパク質によって形成された巨大分子複合体である。理論に束縛されることを望むわけではないが、タンパク質の三量体形成ドメインは、このような三量体の形成に重要となり得る。したがって、ウイルスタンパク質またはその断片は、三量体形成ドメインを含む場合がある。
【0046】
「マトリックスタンパク質」(ウイルスコアタンパク質とも呼ばれる)とは、ビリオン構造を組織化および維持するタンパク質を意味する。ウイルスマトリックスタンパク質は、通常、細胞膜と直接相互作用し、出芽プロセスに関与し得る。ウイルスコアタンパク質は、ヌクレオカプシド(nucelocapsid)の一部を構成するタンパク質であり、一般に、ウイルス核酸に直接関連している。ウイルスマトリックスまたはコアタンパク質の例は、狂犬病Mタンパク質、インフルエンザM1、RSV M、およびレトロウイルスgagタンパク質である。本明細書で記載するように使用され得るマトリックスタンパク質の例としては、それだけに限らないが、狂犬病Mタンパク質がある。本発明で使用され得る配列の非限定例としては、狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質がある。例示的なMタンパク質は、配列番号6に示したアミノ酸配列からなる。さらに、天然狂犬病構造的ウイルスタンパク質は、配列番号6に示した配列、またはこれと少なくとも約90〜100%の配列類似性、これらの範囲内の任意のパーセント類似性、例えば、これと91、92、93、94、95、96、97、98、99%の配列類似性を含めた配列類似性を有する配列を含み得る。
【0047】
水疱性口内炎ウイルス(ラブドウイルス、狂犬病など)および単純ヘルペスウイルス(ヘルペスウイルス、水痘−帯状疱疹ウイルスなど)はともに、VSP4依存様式で出芽する(Taylorら、J. Virol、81巻:13631〜13639頁、2007年;Crumpら、J. Virol、81巻:7380〜7387頁、2007年)。VSP4は、マトリックスタンパク質の後期ドメインと相互作用するので、これは、マトリックスタンパク質が出芽に、および当然の結果として、VLP生成に必要とされることを示唆する。しかし、本明細書で記載するように、天然狂犬病VLPは、マトリックスタンパク質を同時発現しても、しなくても植物内で生成することができる。したがって、本発明によるウイルス由来天然構造タンパク質から植物中で生成される天然狂犬病VLPは、ウイルスマトリックス(またはウイルスコア)タンパク質を含んでも、含んでいなくてもよい。
【0048】
本発明は、植物中で狂犬病ウイルス様タンパク質VLPを生成する方法であって、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、狂犬病Gタンパク質をコードする核酸(第1の核酸)が、ウイルスマトリックスタンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病マトリックスタンパク質をコードする第2の核酸と同時発現される、方法も提供する。核酸および第2の核酸は、同じステップ内で植物に導入してもよく、または逐次的に植物に導入してもよい。
【0049】
以下でより詳細に記載するように、VLPは、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、狂犬病Gタンパク質をコードする核酸(第1の核酸)を発現させることによって植物中で生成することができる。マトリックスタンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病マトリックスタンパク質をコードする第2の核酸を、植物中で同時発現させてもよい。核酸および第2の核酸は、同じステップ内で植物に導入してもよく、または逐次的に植物に導入してもよい。核酸および第2の核酸は、一過性の様式または安定な様式で植物に導入することができる。
【0050】
さらに、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、狂犬病Gタンパク質をコードする第1の核酸を発現する植物は、マトリックスタンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病マトリックスタンパク質(第2の核酸)で形質転換することができ、その結果、第1および第2の核酸はともに、植物中で同時発現される。または、マトリックスタンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病マトリックスタンパク質(第2の核酸)を発現する植物は、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、狂犬病Gタンパク質をコードする第1の核酸で形質転換することができ、その結果、第1および第2の核酸はともに、植物中で同時発現される。
【0051】
さらに、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、狂犬病Gタンパク質をコードする第1の核酸を発現する第1の植物を、マトリックスタンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病マトリックスタンパク質をコードする第2の核酸を発現する第2の植物と交雑させて、それぞれ天然狂犬病ウイルス構造タンパク質およびマトリックスタンパク質をコードする第1および第2の核酸を同時発現する子孫植物を生成することができる。
【0052】
本発明は、植物中で活性な調節領域に作動的に連結した1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードする1種または複数の核酸、および1種または1種より多い増幅エレメントを植物または植物の一部中に導入するステップを伴う、植物中で狂犬病ウイルスVLPを生成する方法も提供する。続いて植物または植物の一部は、1種または複数の核酸の発現を可能にする条件下でインキュベートされ、それによって、狂犬病ウイルスVLPが生成される。1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質は、1種または複数の狂犬病Gタンパク質、Gタンパク質の断片、1種または複数のMタンパク質、Mタンパク質の断片、またはこれらの組合せとすることができる。
【0053】
本発明はさらに、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、それだけに限らないが、1種または複数の狂犬病ウイルス糖タンパク質、1種または複数のマトリックスタンパク質、またはそれらの両方を含むVLPを提供する。VLPは、本発明によって提供される方法によって生成することができる。
【0054】
用語「ウイルス様(virus like)粒子」(VLP)」、または「ウイルス様(virus−like)粒子」、または「VLP」は、自己組織化し、1種または複数の構造タンパク質、例えば、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、例えば、それだけに限らないが、狂犬病Gタンパク質などを含む構造体を指す。VLPは一般に、感染で生成されるビリオンと形態学的および抗原的に同様であるが、複製するのに十分な遺伝子情報を欠いており、したがって非感染性である。VLPは、植物宿主細胞を含めた適当な宿主細胞内で生成することができる。宿主細胞から抽出した後、適当な条件下で単離し、さらに精製すると、VLPは、インタクトな構造体として精製され得る。
【0055】
上記に定義したVLPのサイズ(すなわち、直径)は、例えば、動的光散乱(DLS)または電子顕微鏡(EM)技法によって測定することができ、通常40〜300nmの間、またはその間の任意のサイズである。いくつかの実施形態では、インタクトなVLP構造体のサイズは、約40nm〜約300nm、あるいはその間の任意のサイズ、例えば、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、もしくは280nm、またはその間の任意のサイズなどの範囲となり得る。一実施形態では、インタクトなVLP構造体のサイズは、約170nm〜約200nm、またはその間の任意のサイズ、例えば、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm、もしくはその間の任意のサイズなどの範囲となり得る。
【0056】
本発明はさらに、植物中で活性な調節領域に作動的に連結した1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸を提供する。さらに、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質は、1種または1種より多い増幅エレメントに作動的に連結されている場合がある。1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質は、例えば、1種または複数の狂犬病Gタンパク質、1種または複数のMタンパク質、またはそれらの両方であり得る。
【0057】
本発明で参照する核酸配列は、核酸配列が、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で1つもしくは1つを超えるヌクレオチド配列または本明細書で定義された核酸配列の相補体とハイブリダイズする場合、一配列またはその配列の相補体と「実質的に相同」または「実質的に類似」であり得る。配列は、ヌクレオチドの少なくとも約70%、あるいは70〜100%の間、またはその間の任意の量、例えば、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、100%、もしくはその間の任意の量が、ヌクレオチド配列の規定長にわたってマッチするとき、「実質的に相同」または「実質的に類似」であり、ただしそのような相同配列は、配列、または本明細書に記載のコードされる生成物の特性の1つまたは1つより多くを呈する。タンパク質の正確な折り畳みは、タンパク質の安定性、多量体の形成、VLPの形成、および機能にとって重要となり得る。タンパク質の折り畳みは、1つまたは複数の要因、例えば、それだけに限らないが、タンパク質の配列、タンパク質の相対存在量、細胞内密集の程度、折り畳まれた、部分的に折り畳まれた、または折り畳まれていないタンパク質と結合し、または一過性に関連し得る補助因子の利用可能性などによって影響され得る。
【0058】
そのような配列類似性は、DNASIS内で提供されるものなどのヌクレオチド配列比較プログラムを使用して(例えば、それだけに限らないが、以下のパラメータ、すなわち、ギャップペナルティー5、トップダイアゴナル数5、固定ギャップペナルティー10、k−タプル2、フローティングギャップ10、およびウィンドウサイズ5を使用して)求めることができる。しかし、比較のための配列のアラインメントの他の方法、例えば、Smith & Waterman(1981年、Adv. Appl. Math.、2巻:482頁)、Needleman & Wunsch(J. Mol. Biol.、48巻:443頁、1970年)、Pearson & Lipman(1988年、Proc. Nat’l. Acad. Sci. USA、85巻:2444頁)のアルゴリズム、ならびにこれらのアルゴリズムのコンピュータ化実行によるもの(NIHを通じて入手可能なGAP、BESTFIT、FASTA、およびBLAST)、または手動アラインメントおよび目視検査によるもの(例えば、Current Protocols in Molecular Biology、Ausubelら編、1995年、増補を参照)、またはストリンジェントな条件下でのサザンもしくはノーザンハイブリダイゼーションを使用するもの(Molecular Cloning(A Laboratory Manual)、Cold Spring Harbor Laboratory、1982年におけるManiatisらを参照)が当技術分野で周知である。好ましくは、実質的に相同である配列は、分子の規定長にわたって少なくとも約80%、最も好ましくは少なくとも約90%の配列類似性を呈する。
【0059】
1つのそのようなストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例は、65℃で4×SSC中での一晩(約16〜20時間)のハイブリダイゼーション、その後65℃で1時間の0.1×SSC中での洗浄、または65℃でそれぞれ20分もしくは30分の0.1×SSC中での2回の洗浄とすることができる。代わりに、例示的なストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、ユニークな配列領域について、42℃で50%ホルムアミド、4×SSC中で一晩(16〜20時間)、その後65℃で1時間の0.1×SSC中での洗浄、または65℃でそれぞれ20分もしくは30分間の0.1×SSC中での2回の洗浄、あるいは50℃で0.1×SSC、0.1%SDS中、それぞれ20分もしくは30分間の2回の洗浄、または65℃で2×SSC、0.1%SDS中、それぞれ20分もしくは30分間の2回の洗浄のいずれかを伴った、65℃でChurchリン酸緩衝水溶液(7%SDS;0.5M NaPO
4緩衝液 pH7.2;10mM EDTA)中での一晩(16〜20時間)またはハイブリダイゼーションとすることができる。
【0060】
天然狂犬病構造ポリペプチドまたは天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードする核酸は、「狂犬病核酸」、「狂犬病ヌクレオチド配列」、「天然狂犬病核酸」、または「天然狂犬病ヌクレオチド配列」と記述することができる。例えば、限定的とみなされるべきでないが、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質または天然狂犬病ウイルス構造ポリペプチドを含むウイルス様粒子は、「狂犬病VLP」または「天然狂犬病VLP」と記述することができる。
【0061】
天然狂犬病ウイルス構造タンパク質またはポリペプチドは、ポリペプチドまたはタンパク質の残りと同じであり、またはそれとは異種であるシグナルペプチドを含むことができる。用語「シグナルペプチド」は、当技術分野で周知であり、新しく翻訳されるポリペプチドのトランスロケーションを特定の小器官に向け、またはポリペプチド鎖の特定のドメインを他のドメインに対して位置決めすることに役立つことができるポリペプチドのN末端に一般に見出される、アミノ酸の短い(約5〜30アミノ酸)配列を一般に指す。非限定例として、シグナルペプチドは、成熟タンパク質、例えば、限定的とみなされるべきでないが、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の切断および折り畳みに役立つように、タンパク質の小胞体へのトランスロケーションを標的にし、かつ/または新生ポリペプチドの膜−アンカードメインに対してN末端近位ドメインを位置決めするのを助けることができる。
【0062】
シグナルペプチド(SP)は、タンパク質またはウイルスタンパク質に固有であってもよく、シグナルペプチドは、発現されるタンパク質またはウイルスタンパク質の一次配列に関して異種であってもよい。例えば、天然狂犬病Gタンパク質または天然狂犬病Mタンパク質の天然シグナルペプチドを使用して、植物系内で天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を発現させることができる。
【0063】
シグナルペプチドは、非天然である、例えば、タンパク質、ウイルスタンパク質、もしくはウイルスタンパク質以外のウイルスの天然構造タンパク質由来、または植物、動物、もしくは細菌のポリペプチド由来であってもよい。使用することができるシグナルペプチドの非限定例は、アルファルファタンパク質ジスルフィドイソメラーゼのシグナルペプチド(PDI SP;受託番号Z11499のヌクレオチド32−103)である。
【0064】
したがって、本発明は、天然または非天然のシグナルペプチドを含む天然狂犬病ウイルス構造タンパク質、およびそのような狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードする核酸を提供する。
【0065】
増幅エレメント
天然狂犬病ウイルス構造タンパク質またはポリペプチドは、ウイルスベースDNAまたはRNA発現系を含む発現系、例えば、それだけに限らないが、コモウイルスベース発現カセットおよびジェミニウイルスベース増幅エレメント内で発現され得る。
【0066】
本明細書に記載の発現系は、二部分(bipartite)ウイルス、または二部分ゲノムを有するウイルスに基づく発現カセットを含むことができる。例えば、二部分ウイルスは、Comoviridae科のものであってもよい。Comoviridae科の属としては、コモウイルス、ネポウイルス(Nepovirus)、ファバウイルス(Fabavirus)、チェラウイルス(Cheravirus)、およびサドワウイルス(Sadwavirus)がある。コモウイルスとしては、ササゲモザイクウイルス(CPMV)、ササゲシビアモザイクウイルス(Cowpea severe mosaic virus)(CPSMV)、カボチャモザイクウイルス(Squash mosaic virus)(SqMV)、アカツメクサ斑紋ウイルス(Red clover mottle virus)(RCMV)、ビーンポッド斑紋ウイルス(Bean pod mottle virus)(BPMV)、カブ輪斑ウイルス(Turnip ringspot virus)(TuRSV)、ソラマメトゥルーモザイクウイルス(Broad bean true mosaic virus)(BBtMV)、ソラマメステインウイルス(Broad bean stain virus)(BBSV)、ダイコンモザイクウイルス(Radish mosaic virus)(RaMV)がある。本発明の様々な態様に有用となり得るエンハンサーエレメントを含むコモウイルスRNA−2配列の例としては、それだけに限らないが、CPMV RNA−2(GenBank受託番号NC_003550)、RCMV RNA−2(GenBank受託番号NC_003738)、BPMV RNA−2(GenBank受託番号NC_003495)、CPSMV RNA−2(GenBank受託番号NC_003544)、SqMV RNA−2(GenBank受託番号NC_003800)、TuRSV RNA−2(GenBank受託番号NC_013219.1)、BBtMV RNA−2(GenBank受託番号GU810904)、BBSV RNA2(GenBank受託番号FJ028650)、RaMV(GenBank受託番号NC_003800)がある。
【0067】
二部分コモウイルスRNAゲノムのセグメントは、RNA−1およびRNA−2と呼ばれる。RNA−1は、複製に関与するタンパク質をコードし、一方、RNA−2は、細胞間移動に必要なタンパク質および2種のカプシドタンパク質をコードする。CPMV、CPSMV、SqMV、RCMV、またはBPMVを含めた任意の適当なコモウイルスベースカセットを使用することができ、例えば、発現カセットは、CPMVに基づいてもよい。
【0068】
「発現カセット」は、宿主細胞内の目的の核酸の転写に適切なプロモーターまたは他の調節エレメントの制御下であり、これらに作動可能に(operably)(または作動的に(operatively))連結した目的の核酸を含むヌクレオチド配列を指す。
【0069】
発現系は、ジェミニウイルス由来の増幅エレメント、例えば、インゲン黄斑萎縮ウイルス(BeYDV)由来の増幅エレメントも含むことができる。BeYDVは、双子葉植物に適合したマストレウイルス(Mastrevirus)属に属する。BeYDVは、単鎖環状DNAゲノムを有する単部分(monopartite)のものであり、ローリングサークル機構によって非常に高いコピー数まで複製することができる。BeYDV由来DNAレプリコンベクター系は、植物中の迅速高収率タンパク質生成に使用されている。
【0070】
本明細書において、語句「増幅エレメント」は、ジェミニウイルスゲノムの1つまたは複数の長い遺伝子間領域または長い遺伝子間リピート(long intergenic repeat)(LIR)の少なくとも一部を含む核酸セグメントを指す。本明細書において、「長い遺伝子間領域」または「長い遺伝子間リピート」は、ジェミニウイルスRepタンパク質による切除および複製を媒介することができるrep結合部位を含有する長い遺伝子間領域の一領域を指す。いくつかの態様では、1つまたは複数のLIRを含む核酸セグメントは、ジェミニウイルスゲノムの短い遺伝子間領域または小さい遺伝子間領域(SIR)をさらに含む場合がある。本明細書において、「短い遺伝子間領域」または「小さい遺伝子間領域」は、相補鎖(マストレウイルスの短いIR(SIR))を指す。任意の適当なジェミニウイルス由来増幅エレメントを本明細書で使用することができる。例えば、WO2000/20557;WO2010/025285;Zhang X.ら(2005年、Biotechnology and Bioengineering、93巻、271〜279頁)、Huang Z.ら(2009年、Biotechnology and Bioengineering、103巻、706〜714頁)、Huang Z.ら(2009年、Biotechnology and Bioengineering、106巻、9〜17頁)を参照;これらは、参考として本明細書に援用される)。1つを超えるLIR、例えば、2つのLIRが構築物中に使用される場合、プロモーター、CMPV−HT領域、および目的の核酸配列、およびターミネーターは、2つのLIRのそれぞれによって一括りにされる。さらに、増幅エレメントは、例えば、Halley−Stottら(2007年)Archives of Virology、152巻:1237〜1240頁に開示され、Gen Bank受託番号DQ458791の下で寄託された配列が起源である場合がある。この文献は、参考として本明細書に援用される。LIRを含む核酸セグメントは、つながったヌクレオチド2401〜2566および1〜128である。SIRを含む核酸セグメントは、ヌクレオチド1154〜1212である。
【0071】
本明細書で記載するように、Nicotiana benthamiana葉のアグロインフィルトレーション(agroinfiltration)によって、インゲン黄斑萎縮ウイルス(BeYDV)由来ベクターおよびRep/RepA供給ベクターを共送達すると、効率的なレプリコン増幅およびロバストなタンパク質生成がもたらされる。
【0072】
コモウイルスベース発現カセットおよびジェミニウイルス由来増幅エレメントは、別個のベクター上に含まれる場合があり、または成分部分を1つのベクター中に含めてもよい。2つのベクターが使用される場合、第1および第2のベクターは、同時に、または別個に植物細胞内に導入することができる。
【0073】
ウイルスレプリカーゼも、目的の核酸の発現を増大させるために、本明細書に記載の発現系内に含めることができる。レプリカーゼの非限定例は、BeYDV RepおよびRepAをコードするBeYDVレプリカーゼ(pREP110)である(C2/C1;Huangら、2009年、Biotechnol. Bioeng.、103巻、706〜714頁;これは、参考として本明細書に援用される)。レプリカーゼの別の非限定例は、Halley−Stottら、(2007年)、Archives of Virology、152巻:1237〜1240頁に開示され、Gen Bank受託番号DQ458791の下で寄託されている。この文献は、参考として本明細書に援用される。C1:C2遺伝子を含む核酸セグメントは、ヌクレオチド1310〜2400である。
【0074】
「同時発現される」とは、2種または2種より多いヌクレオチド配列が、植物内、および植物の同じ組織内でほぼ同時に発現されることを意味する。しかし、ヌクレオチド配列は、正確に同時に発現される必要はない。どちらかと言えば、2種またはそれより多いヌクレオチド配列は、コードされる生成物が相互作用する機会を有する様式で発現される。2種または2種より多いヌクレオチド配列は、一過性の発現系を使用して同時発現させることができ、この場合、2種またはそれより多い配列は、両配列が発現される条件下でほぼ同時に植物内に導入される。または、ヌクレオチド配列の1つを含むプラットフォーム植物は、安定な様式で形質転換することができ、目的のタンパク質、例えば、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードする追加の配列は、一過性の様式でプラットフォーム植物内に導入される。
【0075】
シャペロン
発現される天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の正確な折り畳みは、他の特徴の中でも、タンパク質の安定性、多量体の形成、VLPの形成、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の機能、および抗体による天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の認識にとって重要となり得る。タンパク質の折り畳みおよび蓄積は、1つまたは複数の要因、例えば、それだけに限らないが、タンパク質の配列、タンパク質の相対存在量、細胞内密集の程度、細胞コンパートメント内のpH、折り畳まれた、部分的に折り畳まれた、または折り畳まれていないタンパク質と結合し、または一過性に関連し得る補助因子の利用可能性、1種または複数のシャペロンタンパク質の存在などによって影響され得る。
【0076】
熱ショックタンパク質(Hsp)またはストレスタンパク質は、シャペロンタンパク質の例であり、これらは、タンパク質合成、細胞内移動、誤った折り畳みの防止、タンパク質凝集の防止、タンパク質複合体の組み立ておよび解体、タンパク質折り畳み、ならびにタンパク質脱凝集を含めた様々な細胞プロセスに関与することができる。このようなシャペロンタンパク質の例としては、それだけに限らないが、Hsp60、Hsp65、Hsp70、Hsp90、Hsp100、Hsp20−30、Hsp10、Hsp100−200、Hsp100、Hsp90、Lon、TF55、FKBP、サイクロフィリン、ClpP、GrpE、ユビキチン、カルネキシン、およびタンパク質ジスルフィドイソメラーゼがある(例えば、Macario, A.J.L.、Cold Spring Harbor Laboratory Res.、25巻:59〜70頁、1995年;Parsell, D.A. & Lindquist, S.、Ann. Rev. Genet.、27巻:437〜496頁(1993年);米国特許第5,232,833号を参照)。本明細書で記載するように、シャペロンタンパク質、例えば、それだけに限らないが、Hsp40およびHsp70は、狂犬病ウイルスタンパク質の折り畳みを保証するのに使用することができる。
【0077】
Hsp70の例には、哺乳動物細胞由来のHsp72およびHsc73、細菌、特にマイコバクテリア、例えば、Mycobacterium leprae、Mycobacterium tuberculosis、およびMycobacterium bovisなど(カルメット−ゲラン桿菌など:Hsp71と本明細書で呼ぶ)由来のDnaK、Escherichia coli、酵母、および他の原核生物由来のDnaK、ならびにA.thalianaなどの真核生物由来のBiPおよびGrp78が含まれる(Linら、2001年、(Cell Stress and Chaperones、6巻:201〜208頁)。Hsp70の特定の例は、A.thaliana Hsp70(Genbank参照番号:AY120747.1によってコードされる)である。Hsp70は、ATP、ならびに折り畳まれていないポリペプチドおよびペプチドに特異的に結合することができ、それによってタンパク質折り畳みおよびアンフォールディング、ならびにタンパク質複合体の組み立ておよび解体に関与する。
【0078】
Hsp40の例としては、E.coliおよびマイコバクテリアなどの原核生物由来のDnaJ、ならびにアルファルファなどの真核生物由来のHSJ1、HDJ1、およびHsp40がある(Frugisら、1999年、Plant Molecular Biology、40巻:397〜408頁)。Hsp40の特定の例は、M.sativa MsJ1(Genbank参照番号:AJ000995.1)である。Hsp40は、他の細胞活動の中でもタンパク質折り畳み、熱耐性、およびDNA複製における分子シャペロンとしての役割を果たす。
【0079】
Hspの中で、Hsp70およびそのコシャペロンであるHsp40は、合成が完了する前の新しく合成されるポリペプチドの翻訳の安定化に関与する。理論に束縛されることを望むわけではないが、Hsp40は、折り畳まれていない(発生期の、または新しく移される)ポリペプチドの疎水性パッチに結合し、こうしてHsp70−ATP複合体とポリペプチドとの相互作用を促進する。ATPが加水分解すると、ポリペプチド、Hsp70およびADPの間で安定な複合体が形成され、Hsp40が放出される。Hsp70−ADP複合体がポリペプチドの疎水性パッチと会合すると、他の疎水性パッチとのこれらの相互作用が防止され、不正確な折り畳み、および他のタンパク質との凝集体の形成が防止される(Hartl, FU.、1996年、Nature、381巻:571〜579頁に総説されている)。
【0080】
天然シャペロンタンパク質は、低レベルの組換えタンパク質の正確な折り畳みを促進することができるが、発現レベルが増大するにつれて、豊富な天然シャペロンは、制限因子となり得る。アグロインフィルトレーションされた葉内で天然狂犬病ウイルス構造タンパク質が高レベルに発現すると、細胞質ゾル内で天然狂犬病ウイルス構造タンパク質が蓄積され得、1種または1種より多いシャペロンタンパク質、例えば、Hsp70、Hsp40、またはHsp70とHsp40の両方などが同時発現すると、誤って折り畳まれたタンパク質または凝集タンパク質のレベルが低減し、ウイルス様粒子の形成を可能にする三次および四次構造的特徴を呈するタンパク質の数が増加し得る。
【0081】
したがって、本発明は、植物内で狂犬病VLPを生成する方法であって、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質をコードする第1の核酸が、シャペロンをコードする第2の核酸と同時発現される、方法も提供する。第1および第2の核酸は、同じステップ内で植物に導入してもよく、または逐次的に植物に導入してもよい。
【0082】
調節エレメント
本願での用語「調節領域」、「調節エレメント」、または「プロモーター」の使用は、DNAもしくはRNAのいずれか、またはDNAとRNAの両方から構成され得る、一般に、常にではないが、遺伝子のタンパク質コード領域の上流の核酸の一部を反映することを意味する。調節領域が活性であり、かつ目的の遺伝子と作動的に関連または作動的に連結しているとき、これは、目的の遺伝子の発現をもたらすことができる。調節エレメントは、器官特異性を媒介し、または発生的もしくは一時的な遺伝子活性化を制御することができる。「調節領域」は、プロモーターエレメント、基本プロモーター活性を呈するコアプロモーターエレメント、外部刺激に応答して誘導性であるエレメント、負の調節エレメントまたは転写エンハンサーなどのプロモーター活性を媒介するエレメントを含むことができる。本明細書において使用される「調節領域」は、転写後に活性であるエレメント、例えば、遺伝子発現をモジュレートする調節エレメント、例えば、翻訳エンハンサーおよび転写エンハンサー、翻訳リプレッサーおよび転写リプレッサー、上流の活性化配列、ならびにmRNA不安定性決定因子なども含むことができる。これらの後半のエレメントのいくつかは、コード領域の近位に位置する場合がある。
【0083】
本開示の文脈において、用語「調節エレメント」または「調節領域」は、一般に、常にではないが、通常、構造遺伝子のコード配列の上流(5’)のDNAの配列を指し、これは、RNAポリメラーゼおよび/または転写が特定部位で開始するのに必要とされる他の因子に対する認識をもたらすことによって、コード領域の発現を制御する。しかし、イントロン、または配列の3’内に位置する他のヌクレオチド配列も、目的のコード領域の発現の調節に寄与し得ることが理解されるべきである。RNAポリメラーゼ、または特定部位での開始を保証する他の転写因子に対する認識をもたらす調節エレメントの例は、プロモーターエレメントである。すべてではないがほとんどの真核生物プロモーターエレメントは、TATAボックス、すなわち、転写開始部位の約25塩基対上流に通常位置する、アデノシンとチミジンのヌクレオチド塩基対から構成される保存された核酸配列を含有する。プロモーターエレメントは、転写の開始を担う基本プロモーターエレメント、および遺伝子発現を改変する他の調節エレメント(上記に列挙した)を含む。
【0084】
発生的に調節されたもの、誘導性のもの、または構成的なものを含めて、いくつかのタイプの調節領域がある。発生的に調節された、またはその制御下で遺伝子の差次的発現を制御する調節領域は、ある特定の器官または器官の組織内で、その器官または組織の発生の間の特定の時間に活性化される。しかし、発生的に調節されたいくつかの調節領域は、ある特定の器官または組織内で、特定の発生段階で優先的に活性である場合があり、これらはまた、発生的に調節された様式で、または植物内の他の器官もしくは組織における基礎レベルにおいても同様に活性であり得る。組織特異的調節領域、例えば、種子(see)特異的調節領域の例としては、ナピン(napin)プロモーター、およびクルシフェリン(cruciferin)プロモーターがある(Raskら、1998年、J. Plant Physiol.、152巻:595〜599頁;Bilodeauら、1994年、Plant Cell、14巻:125〜130頁)。葉特異的なプロモーターの例には、プラストシアニンプロモーターが含まれる(参考として本明細書に援用される米国特許第7,125,978号を参照)。
【0085】
誘導性調節領域は、誘導因子に応答して1つまたは複数のDNA配列または遺伝子の転写を直接または間接的に活性化することができるものである。誘導因子の非存在下では、DNA配列または遺伝子は転写されない。一般に、転写を活性化するために誘導性調節領域に特異的に結合するタンパク質因子は、不活性形態で存在することができ、続いてこれは、誘導因子によって活性形態に直接または間接的に変換される。しかし、タンパク質因子は、存在しない場合もある。誘導因子は、化学的因子、例えば、タンパク質、代謝産物、成長調節因子、除草剤、もしくはフェノール化合物など、あるいは熱、冷気、塩、もしくは毒性元素によって直接、またはウイルスなどの病原体もしくは病因物質の作用によって間接的に付与される生理的ストレスであり得る。誘導性調節領域を含有する植物細胞は、噴霧、散水、加熱、または同様の方法などにより細胞または植物に誘導因子を外部から施すことによって誘導因子に曝露され得る。誘導性調節エレメントは、植物遺伝子に由来しても、非植物遺伝子に由来してもよい(例えば、Gatz, C.およびLenk, LR.P.、1998年、Trends Plant Sci.、3巻、352〜358頁;これは、参照により組み込まれている)。潜在的な誘導プロモーターの例としては、それだけに限らないが、テトラサイクリン誘導プロモーター(Gatz, C.、1997年、Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.、48巻、89〜108頁;これは、参照により組み込まれている)、ステロイド誘導プロモーター(Aoyama. T.およびChua, N.H.、1997年、Plant 1.、2巻、397〜404頁;これは、参照により組み込まれている)、ならびにエタノール誘導プロモーター(Salter, M.G.ら、1998年、Plant 10ournal、16巻、127〜132頁;Caddick, M.X.ら、1998年、Nature Biotech.、16巻、177〜180頁、これらは、参照により組み込まれている)、サイトカイニン誘導性IB6およびCKI1遺伝子(Brandstatter, I.およびK.ieber, 1.1.、1998年、Plant Cell、10巻、1009〜1019頁;Kakimoto, T.、1996年、Science、274巻、982〜985頁;これらは、参照により組み込まれている)、ならびにオーキシン誘導性エレメント、DR5(Ulmasov, T.ら、1997年、Plant Cell、9巻、1963〜1971頁;これは、参照により組み込まれている)がある。
【0086】
構成的調節領域は、植物の様々な部分全体にわたって、かつ植物の発達全体にわたって連続的に遺伝子の発現を指示する。公知の構成的調節エレメントの例としては、CaMV 35S転写物に関連するプロモーター(Odellら、1985年、Nature、313巻:810〜812頁)、イネアクチン1(Zhangら、1991年、Plant Cell、3巻:1155〜1165頁)、アクチン2(Anら、1996年、Plant J.、10巻:107〜121頁)、またはtms2(米国特許第5,428,147号、これは、参考として本明細書に援用される)、ならびにトリオースリン酸イソメラーゼ1(Xuら、1994年、Plant Physiol.、106巻:459〜467頁)遺伝子、トウモロコシユビキチン1遺伝子(Cornejoら、1993年、Plant Mol. Biol.、29巻:637〜646頁)、Arabidopsisユビキチン1および6遺伝子(Holtorfら、1995年、Plant Mol. Biol.、29巻:637〜646頁)、ならびにタバコ翻訳開始因子4A遺伝子(Mandelら、1995年、Plant Mol. Biol.、29巻:995〜1004頁)がある。
【0087】
本明細書において使用される用語「構成的な」は、構成的調節領域の制御下の遺伝子は、すべての細胞型において同じレベルで発現されることを必ずしも示唆するのではなく、しかしその遺伝子は、存在量の変動が観察されることが多くても、広範囲の細胞型において発現されることを示唆する。構成的調節エレメントは、他の配列とカップリングして、これらが作動的に連結したヌクレオチド配列の転写および/または翻訳をさらに増強することができる。例えば、CPMV−HT系は、ササゲモザイクウイルス(CPMV)の非翻訳領域に由来し、関連するコード配列の翻訳の増強を示す。「天然の」とは、核酸またはアミノ酸配列が天然に存在する、または「野生型」であることを意味する。「作動的に連結した」とは、特定の配列、例えば、調節エレメントと目的のコード領域が、意図された機能、例えば、遺伝子発現の媒介または調節などを実行するために直接または間接的に相互作用することを意味する。作動的に連結した配列の相互作用は、例えば、作動的に連結した配列と相互作用するタンパク質によって媒介され得る。
【0088】
本発明は、細胞の原形質膜から脂質エンベロープを得るVLPであって、細胞内でVLPが発現されるVLPも提供する。例えば、1種または複数の天然狂犬病ウイルス構造タンパク質が植物ベース系内で発現される場合、得られるVLPは、植物細胞の原形質膜から脂質エンベロープを得ることができる。
【0089】
一般に、用語「脂質」は、脂肪可溶性の(親油性の)天然に存在する分子を指す。本発明のいくつかの態様によって植物内で生成されるVLPは、植物由来脂質と複合体形成することができる。植物由来脂質は、脂質二重層の形態であることができ、VLPを囲むエンベロープをさらに含む場合がある。植物由来脂質は、リン脂質、トリ−、ジ−、およびモノグリセリド、ならびに脂肪可溶性ステロールまたはステロールを含む代謝産物を含めた、VLPが生成される植物の原形質膜の脂質成分を含むことができる。例としては、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、グリコスフィンゴリピド、フィトステロール、またはこれらの組合せがある。植物由来脂質は、「植物脂質」と代替的に呼ばれる場合がある。フィトステロールの例としては、カンペステロール、スチグマステロール、エルゴステロール、ブラシカステロール、δ−7−スチグマステロール、δ−7−アベナステロール、ダウノステロール(daunosterol)、シトステロール、24−メチルコレステロール、コレステロール、またはβ−シトステロールがある。例えば、Mongrandら、2004年を参照。当業者が理解するように、細胞の原形質膜の脂質組成は、細胞、または細胞が得られる生物もしくは種の培養条件または成長条件によって変化し得る。一般に、β−シトステロールが最も豊富なフィトステロールである。
【0090】
細胞膜は一般に、脂質二重層、および様々な機能に関するタンパク質を含む。局在的な濃度の特定の脂質は、脂質二重層内に見出すことができ、「脂質ラフト」と呼ばれる。これらの脂質ラフトミクロドメインは、スフィンゴ脂質およびステロールが豊富である場合がある。理論に束縛されることを望むわけではないが、脂質ラフトは、エンドサイトーシスおよびエキソサイトーシス、ウイルスまたは他の感染性病原体の侵入または放出、細胞間シグナル伝達、細胞または生物の他の構造成分、例えば、細胞内および細胞外マトリックスなどとの相互作用において重要な役割を有し得る。
【0091】
植物内で生成されるVLPは、植物特異的N−グリカンを含む天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を誘導することができる。したがって、本発明は、植物特異的N−グリカンを有する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を含むVLPも提供する。
【0092】
さらに、植物中のN−グリカンの改変は公知であり(例えば、U.S.60/944,344を参照;これは、参考として本明細書に援用される)、改変N−グリカンを有する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を生成することができる。改変グリコシル化パターンを含む、例えば、フコシル化、キシロシル化(xylosylation)、もしくはフコシル化とキシロシル化の両方が低減したN−グリカンを伴った天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を得ることができ、またはタンパク質がフコシル化、キシロシル化、もしくは両方を欠き、増大したガラトシル化(galatosylation)を含む、改変グリコシル化パターンを有する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を得ることができる。さらに、翻訳後修飾を調節すると、例えば、末端ガラクトースを付加すると、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を発現する野生型植物と比較した場合、発現される天然狂犬病ウイルス構造タンパク質のフコシル化およびキシロシル化を低減することができる。
【0093】
例えば、限定的であるとみなされるべきではないが、改変グリコシル化パターンを有する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の合成は、β−1.4ガラクトシルトランスフェラーゼ(GalT)、例えば、それだけに限らないが、哺乳動物GalT、またはヒトGalT(しかし、別の供給源に由来するGalTも使用することができる)をコードするヌクレオチド配列とともに天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を同時発現させることによって実現することができる。GalTの触媒ドメインは、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ(GNT1)のCTSドメイン(すなわち、細胞質尾部、膜貫通ドメイン、ステム領域)に融合して、GNT1−GalTハイブリッド酵素を生成することもでき、ハイブリッド酵素は、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質とともに同時発現され得る。天然狂犬病ウイルス構造タンパク質は、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼIII(GnT−III)、例えば、それだけに限らないが、哺乳動物GnT−IIIまたはヒトGnT−III(他の供給源に由来するGnT−IIIも使用することができる)をコードするヌクレオチド配列とともに同時発現させることもできる。さらに、GnT−IIIに融合したGNT1のCTSを含むGNT1−GnT−IIIハイブリッド酵素も使用することができる。
【0094】
したがって本発明は、改変N−グリカンを有する天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を含むVLPも提供する。
【0095】
理論に束縛されることを望むわけではないが、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質上に植物N−グリカンが存在すると、抗原提示細胞による天然狂犬病ウイルス構造タンパク質の結合を促進することによって、免疫応答を刺激することができる。植物Nグリカンを使用する免疫応答の刺激は、Saint−Jore−Dupasら(2007年)によって提案されている。さらに、VLPのコンホメーションは、抗原の提示に有利となり得、植物由来脂質層と複合体形成した場合、VLPのアジュバント効果を増強することができる。
【0096】
VLPの存在は、任意の適当な方法、例えば、スクロース勾配、またはサイズ排除クロマトグラフィーを使用して検出することができる。VLPは、例えば、電子顕微鏡法によって、またはサイズ排除クロマトグラフィーによって構造およびサイズについて評価することができる。
【0097】
サイズ排除クロマトグラフィーに関して、全可溶性タンパク質は、抽出緩衝液中の凍結粉砕した植物材料、および遠心分離によって取り出した不溶性材料の試料をホモジナイズする(ポリトロン)ことによって植物組織から抽出することができる。氷冷アセトンまたはPEGを用いた沈殿も有益となり得る。可溶性タンパク質は、定量化され、抽出物は、Sephacryl(商標)カラム、例えば、Sephacryl(商標)S500カラムに通される。Blue Dextran 2000を較正標準として使用することができる。クロマトグラフィーの後、画分を免疫ブロットによってさらに分析して、画分のタンパク質補体を求めることができる。
【0098】
分離される画分は、例えば、上清(遠心分離、沈降、もしくは沈殿される場合)、または濾液(濾過される場合)とすることができ、タンパク質、または超構造(suprastructure)タンパク質、例えば、ロゼット様構造もしくはVLPなどのより高い次数、より高い分子量の粒子などに富む。分離された画分は、例えば、追加の遠心分離ステップ、沈殿、クロマトグラフィーステップ(例えば、サイズ排除、イオン交換、親和性クロマトグラフィー)、タンジェンシャルフロー濾過、またはこれらの組合せによって、タンパク質、または超構造タンパク質を単離、精製、濃縮、またはこれらの組合せを行うためにさらに処理することができる。精製タンパク質または超構造タンパク質の存在は、例えば、未変性PAGEもしくはSDS−PAGE、適切な検出抗体を使用するウエスタン分析、キャピラリー電気泳動、電子顕微鏡法、または当業者に明白である任意の他の方法によって確認することができる。
【0099】
図3Aおよび
図3Bは、VLPを含む植物抽出物のサイズ排除クロマトグラフィー分析の溶出プロファイルの例を示す。この場合、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質を含むVLPは、画分8〜約11中で溶出し、ロゼットおよび高分子量構造体は、画分約12〜約14で溶出し、天然狂犬病ウイルス構造タンパク質のより低分子量または可溶性形態は、約15〜約17の画分中に溶出する。
【0100】
VLPは、任意の適当な方法、例えば、化学的または生化学的抽出を使用して精製または抽出することができる。VLPは、乾燥、熱、pH、界面活性剤、および洗剤に対して比較的感受性である。したがって、収率を最大にし、VLP画分の細胞タンパク質での汚染を最小限にし、タンパク質、またはVLP、および要求される場合、関連する脂質エンベロープまたは膜の完全性を維持する方法、タンパク質、またはVLPを放出するために細胞壁をほぐす方法を使用することが有用であり得る。例えば、プロトプラストおよび/またはスフェロプラストを生成する方法を使用して(例えば、参考として本明細書に援用されるWO2011/035422を参照)、本明細書に記載のVLPを得ることができる。洗浄性または界面活性剤、例えば、SDSまたはTriton X−100などの使用を最小限にし、または排除すると、VLP抽出物の収率を改善するのに有益となり得る。続いてVLPを、例えば、電子顕微鏡法によって、または上述したサイズ排除クロマトグラフィーによって、構造およびサイズについて評価することができる。
【0101】
本発明の1種または1種より多い遺伝子構築物は、本発明のヌクレオチド配列、または構築物、またはベクターによって形質転換された任意の適当な植物宿主において発現され得る。適当な宿主の例としては、それだけに限らないが、アルファルファ、アブラナ、Brassica種、トウモロコシ、Nicotiana種、アルファルファ、ジャガイモ、ニンジン、エンドウマメ、カラスムギ、イネ、ダイズ、コムギ、オオムギ、ヒマワリ、コットンなどを含めた農作物がある。
【0102】
本発明の1つまたは複数の遺伝子構築物は、3’非翻訳領域をさらに含むことができる。3’非翻訳領域は、ポリアデニル化シグナル、およびmRNAプロセシングまたは遺伝子発現を生じさせることができる任意の他の調節シグナルを含有するDNAセグメントを含む遺伝子の一部を指す。ポリアデニル化シグナルは、通常、mRNA前駆体の3’末端にポリアデニル酸トラック(track)の付加をもたらすことによって特徴付けられる。ポリアデニル化シグナルは、バリエーションが珍しくないものの、標準形5’AATAAA−3’との相同性の存在によって一般に認識される。適当な3’領域の非限定例は、ノパリン合成酵素(NOS)遺伝子などのAgrobacterium腫瘍誘導(Ti)プラスミド遺伝子、ダイズ貯蔵タンパク質遺伝子などの植物遺伝子、リブロース−I,5−二リン酸カルボキシラーゼ遺伝子の小サブユニット(ssRUBISCO;US4,962,028;これは、参考として本明細書に援用される)、US7,125,978(これは、参考として本明細書に援用される)に記載のプラストシアニン発現を調節するのに使用されるプロモーターのポリアデニル化シグナルを含有する3’転写非翻訳領域である。
【0103】
本発明の遺伝子構築物の1つまたは複数は、必要に応じて、さらなるエンハンサー、すなわち翻訳または転写エンハンサーのいずれかも含むことができる。エンハンサーは、転写される配列の5’または3’に位置することができる。エンハンサー領域は、当業者に周知であり、ATG開始コドン、隣接配列などを含む場合がある。開始コドンは、存在する場合、転写配列を正確に翻訳するために、コード配列のリーディングフレームと同相(「インフレーム」)であり得る。
【0104】
本発明の構築物は、Tiプラスミド、Riプラスミド、植物ウイルスベクター、直接的なDNA形質転換、微量注入、電気穿孔などを使用して植物細胞内に導入することができる。このような技法の総説については、例えば、WeissbachおよびWeissbach、Methods for Plant Molecular Biology、Academy Press、New York VIII、421〜463頁(1988年);GeiersonおよびCorey、Plant Molecular Biology、2版(1988年);ならびにMikiおよびIyer、Fundamentals of Gene Transfer in Plants. In Plant Metabolism、2版、DT. Dennis、DH Turpin、DD Lefebrve、DB Layzell(編)、Addison Wesly、Langmans Ltd.、London、561〜579頁(1997年)を参照。他の方法としては、直接的なDNA取込み、リポソームの使用、電気穿孔、例えば、プロトプラスト、微量注入、微粒子銃(microprojectile)またはウィスカー、および真空浸潤の使用がある。例えば、Bilangら(Gene、100巻:247〜250頁(1991年)、Scheidら(Mol. Gen. Genet.、228巻:104〜112頁、1991年)、Guercheら(Plant Science、52巻:111〜116頁、1987年)、Neuhauseら(Theor. Appl Genet.、75巻:30〜36頁、1987年)、Kleinら、Nature、327巻:70〜73頁(1987年);Howellら(Science、208巻:1265頁、1980年)、Horschら(Science、227巻:1229〜1231頁、1985年)、DeBlockら、Plant Physiology、91巻:694〜701頁、1989年)、Methods for Plant Molecular Biology(WeissbachおよびWeissbach編、Academic Press Inc.、1988年)、Methods in Plant Molecular Biology(SchulerおよびZielinski編、Academic Press Inc.、1989年)、LiuおよびLomonossoff(J Virol Meth、105巻:343〜348頁、2002年)、米国特許第4,945,050号、同第5,036,006号、ならびに同第5,100,792号、1995年5月10日に出願された米国特許出願第08/438,666号、1992年9月25日に出願された同第07/951,715号を参照(これらのすべては、参考として本明細書に援用される)。
【0105】
以下に記載するように、一過性発現法を、本発明の構築物を発現させるのに使用することができる(LiuおよびLomonossoff、2002年、Journal of Virological Methods、105巻:343〜348頁を参照;これは、参考として本明細書に援用される)。または、参考として本明細書に援用されるKapilaら、1997年に記載の真空ベース一過性発現法を使用してもよい。これらの方法として、例えば、それだけに限らないが、アグロイノキュレーション(Agro−inoculation)またはアグロインフィルトレーション、シリンジ浸潤の方法を挙げることができるが、上記に言及した他の一過性の方法も使用することができる。アグロイノキュレーション、アグロインフィルトレーション、またはシリンジ浸潤を用いて、所望の核酸を含むAgrobacteriaの混合物は、組織の細胞間空間、例えば、植物の葉、地上部分(aerial portion)(茎、葉、および花を含む)、植物の他の部分(茎、根、花)、または植物全体に入る。表皮を通過した後、Agrobacteriaは、細胞に感染し、t−DNAコピーを移す。t−DNAは、エピソームとして転写され、mRNAが翻訳され、感染細胞内で目的のタンパク質が生成されるが、核内部のt−DNAの継代は、一過性である。
【0106】
形質転換植物細胞の同定を助けるため、本発明の構築物をさらに操作して、植物選択可能マーカーを含めてもよい。有用な選択可能マーカーは、化学物質、例えば、抗生物質、例えば、ゲンタマイシン、ハイグロマイシン、カナマイシン、またはホスフィノトリシン(phosphinothrycin)、グリフォセート、クロロスルフロンなどの除草剤などに対して耐性をもたらす酵素を含む。同様に、GUS(β−グルクロニダーゼ)などの色変化によって、またはルシフェラーゼもしくはGFPなどの発光によって識別可能な化合物の生成をもたらす酵素を使用することができる。
【0107】
本発明の遺伝子構築物を含有するトランスジェニック植物、植物細胞、または種子も本発明の一部とみなされる。植物細胞から植物全体を再生する方法も当技術分野で公知である。一般に、形質転換植物細胞は、適切な培地中で培養され、培地は、抗生物質などの選択的作用物質を含有する場合があり、この場合、形質転換植物細胞の同定を促進するために選択可能マーカーが使用される。カルスが形成すると、公知方法に従って適切な植物ホルモンを使用することによって、苗条の形成を促すことができ、苗条は、植物を再生するために発根培地に移される。続いてこの植物は、種子から、または栄養繁殖技法を使用して、反復性世代を確立するために使用することができる。トランスジェニック植物は、組織培養を使用することなく生成することもできる。
【0109】
【表1】
本発明を以下の実施例でさらに例示する。
【実施例】
【0110】
構築物
【0111】
【表2】
実施例1:狂犬病タンパク質を含む発現カセットの組み立て
A−2X35S/CPMV−HT/Rabies M/NOS(構築物番号1066)
狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質をコードする配列を、以下のPCRベース法を使用して、Plasto_pro/P19/Plasto_ter発現カセットを含有するプラスミドで2X35S/CPMV−HT/NOS発現系内にクローニングした。完全なMタンパク質コード配列を含有する断片を、プライマーIF−RabM−S3.c(
図4A、配列番号1)およびIF−RabM−S1−4.r(
図4B、配列番号2)を使用して、鋳型として合成M遺伝子(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(
図4C、配列番号3)を使用して増幅させた。PCR産物を、In−Fusionクローニングシステム(Clontech、Mountain View、CA)を使用して、2X35S/CPMV−HT/NOS発現系内でクローニングした。構築物1191(
図4D)をSacIIおよびStuI制限酵素で消化し、線状化プラスミドをIn−Fusion組み立て反応に使用した。構築物番号1191は、CPMV−HTベース発現カセット内で目的の遺伝子を「In Fusion」クローニングすることを目的としたアクセプタープラスミドである。これは、アルファルファプラストシアニン遺伝子プロモーターおよびターミネーターの下で、サイレンシングのTBSV P19サプレッサーを同時発現させるための遺伝子構築物も組み込んでいる。構築物番号1191の骨格は、pCAMBIAバイナリープラスミドであり、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの配列を、
図4E(配列番号4)に提示する。得られた構築物に番号1066を付けた(
図4F、配列番号5)。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列を、
図4G(配列番号6)に提示する。プラスミド1066の描画を
図4Hに提示する。
【0112】
BeYDV+レプリカーゼ増幅系内へのB−2X35S/CPMV−HT/Rabies M/NOS(構築物番号1086)
狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質をコードする配列を、以下のPCRベース法を使用して、Plasto_pro/P19/Plasto_ter発現カセットを含有するプラスミドでBeYDV+レプリカーゼ増幅系を含む2X35S/CPMV−HT/NOS発現系内にクローニングした。完全なMタンパク質コード配列を含有する断片を、プライマーIF−RabM−S3.c(
図4A、配列番号1)およびIF−RabM−S1−4.r(
図4B、配列番号2)を使用して、鋳型として合成M遺伝子(GenBank受託番号FJ913470からのnt2496−3104に対応)(
図4C、配列番号3)を使用して増幅させた。PCR産物を、In−Fusionクローニングシステム(Clontech、Mountain View、CA)を使用して、2X35S/CPMV−HT/NOS発現系内でクローニングした。構築物1193(
図5A、配列番号:B1)をSacIIおよびStuI制限酵素で消化し、線状化プラスミドをIn−Fusion組み立て反応に使用した。構築物番号1193は、BeYDV増幅系内にCPMV−HTベース発現カセット内で目的の遺伝子を「In Fusion」クローニングすることを目的としたアクセプタープラスミドである。これは、アルファルファプラストシアニン遺伝子プロモーターおよびターミネーターの下で、サイレンシングのTBSV P19サプレッサーを同時発現させるための遺伝子構築物も組み込んでいる。構築物番号1193の骨格は、pCAMBIAバイナリープラスミドであり、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの配列を、
図5B(配列番号7)に提示する。得られた構築物に番号1086を付けた(
図5C、配列番号8)。狂犬病ウイルスERA株由来Mタンパク質のアミノ酸配列を、
図4G(配列番号6)に提示する。プラスミド1086の描画を
図5Dに提示する。
【0113】
C−2X35S/CPMV−HT/PDISP/Rabies G/NOS(構築物番号1071)
狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質をコードする配列を、以下のPCRベース法を使用して、Plasto_pro/P19/Plasto_ter発現カセットを含有するプラスミドで2X35S−CPMV−HT−PDISP−NOS発現系内にクローニングした。その野生型シグナルペプチドを含まないGタンパク質コード配列を含有する断片を、プライマーIF−RabG−S2+4.c(
図6A、配列番号9)およびIF−RabG−S1−4.r(
図6B、配列番号10)を使用して、鋳型として合成G遺伝子(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(
図6C、配列番号11)を使用して増幅させた。PCR産物を、In−Fusionクローニングシステム(Clontech、Mountain View、CA)を使用して、2X35S/CPMV−HT/NOS発現系内で、アルファルファPDIシグナルペプチドとインフレームでクローニングした。構築物1192(
図6D)をSacIIおよびStuI制限酵素で消化し、線状化プラスミドをIn−Fusion組み立て反応に使用した。構築物番号1192は、CPMV−HTベース発現カセット内でアルファルファPDIシグナルペプチドとインフレームで目的の遺伝子を「In Fusion」クローニングすることを目的としたアクセプタープラスミドである。これは、アルファルファプラストシアニン遺伝子プロモーターおよびターミネーターの下で、サイレンシングのTBSV P19サプレッサーを同時発現させるための遺伝子構築物も組み込んでいる。構築物番号1192の骨格は、pCAMBIAバイナリープラスミドであり、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの配列を、
図6E(配列番号12)に提示する。得られた構築物に番号1071を付けた(
図6F、配列番号13)。PDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列を、
図6G(配列番号14)に提示する。プラスミド1071の描画を
図6Hに提示する。
【0114】
BeYDV+レプリカーゼ増幅系内へのD−2X35S/CPMV−HT/PDISP/Rabies G/NOS(構築物番号1091)
狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質をコードする配列を、以下のPCRベース法を使用して、Plasto_pro/P19/Plasto_ter発現カセットを含有するプラスミドで、BeYDV+レプリカーゼ増幅系を含む2X35S/CPMV−HT/PDISP/NOS内にクローニングした。その野生型シグナルペプチドを含まない狂犬病Gタンパク質コード配列を含有する断片を、プライマーIF−RabG−S2+4.c(
図6A、配列番号9)およびIF−RabG−S1−4.r(
図6B、配列番号10)を使用して、鋳型として合成G遺伝子(GenBank受託番号EF206707からのnt3317−4891に対応)(
図6C、配列番号11)を使用して増幅させた。PCR産物を、In−Fusionクローニングシステム(Clontech、Mountain View、CA)を使用して、BeYDV増幅系内に2X35S/CPMV−HT/NOS発現カセット内でアルファルファPDIシグナルペプチドとインフレームでクローニングした。構築物番号1194(
図7A)をSacIIおよびStuI制限酵素で消化し、線状化プラスミドをIn−Fusion組み立て反応に使用した。構築物番号1194は、BeYDV増幅系内にCPMV−HTベース発現カセット内でアルファルファPDIシグナルペプチドとインフレームで目的の遺伝子を「In Fusion」クローニングすることを目的としたアクセプタープラスミドである。これは、アルファルファプラストシアニン遺伝子プロモーターおよびターミネーターの下で、サイレンシングのTBSV P19サプレッサーを同時発現させるための遺伝子構築物も組み込んでいる。構築物番号1194の骨格は、pCAMBIAバイナリープラスミドであり、左t−DNA境界から右t−DNA境界までの配列を、
図7B(配列番号15)に提示する。得られた構築物に番号1091を付けた(
図7C、配列番号16)。インフルエンザPDISP/狂犬病ウイルスERA株由来Gタンパク質のアミノ酸配列を、
図6G(配列番号14)に提示する。プラスミド1091の描画を
図7Dに提示する。
【0115】
実施例2:植物バイオマスの調製、接種材料およびアグロインフィルトレーション
用語「バイオマス」および「植物物質」は、本明細書において、植物に由来する任意の材料を反映することを意味する。バイオマスまたは植物物質は、植物全体、組織、細胞、またはこれらの任意の画分を含むことができる。さらに、バイオマスまたは植物物質は、細胞内植物成分、細胞外植物成分、植物の液体もしくは固体抽出物、またはこれらの組合せを含むことができる。さらに、バイオマスまたは植物物質は、植物の葉、茎、果実、根、またはこれらの組合せからの植物、植物細胞、組織、液体抽出物、またはこれらの組合せを含むことができる。植物の一部が植物物質またはバイオマスを含む場合がある。
【0116】
Nicotiana benthamiana植物を、市販のピートモス基質で満たされた浅い平箱内で種子から成長させた。この植物を、16/8明期および日中25℃/夜間20℃の温度レジーム下で、温室内で成長させた。播種して3週間後に、個々の小植物を掘り出し、鉢に移植し、同じ環境条件下で、追加の3週間にわたって温室内で成長させた。
【0117】
各構築物をトランスフェクトしたAgrobacteriaを、10mM 2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)、20μMアセトシリンゴン、50μg/mlカナマイシン、および25μg/mlカルベニシリン、pH5.6を補充したYEB培地中で、これらが0.6〜1.6の間のOD
600に到達するまで増殖させた。Agrobacterium懸濁液を、使用前に遠心分離し、浸潤培地(infiltration medium)(10mM MgCl
2、および10mM MES、pH5.6)中に再懸濁させ、4℃で一晩貯蔵した。浸潤の日に、培養バッチを2.5培養液容積中に希釈し、加温させた後使用した。N.benthamianaの植物全体を、20〜40トルの真空下で2分間、気密ステンレス鋼タンク内の細菌懸濁液中に逆さまに置いた。植物を、収穫するまで2〜6日のインキュベーション期間にわたって温室に戻した。
【0118】
本明細書に記載の様々な構築物を含むA.tumefaciens株を、「AGL1」の接頭辞を使用して参照する。例えば、構築物番号1091を含むA.tumefaciensを、「AGL1/1091」と呼ぶ。
【0119】
葉の収穫および全タンパク質抽出(機械的抽出)
インキュベートした後、植物の地上部を収穫し、−80℃で凍結させ、砕いて破片にした。3容積の冷えた50mM Tris pH 8.0、150mM NaCl、0.1% Triton X−100、および1mMフッ化フェニルメタンスルホニル中で、凍結粉砕した植物材料の各試料をホモジナイズすることによって(ポリトロン)、全可溶性タンパク質を抽出した。ホモジナイズした後、スラリーを10,000gで、4℃で10分間遠心分離し、これらの清澄化済み粗抽出物(上清)を分析のために保持した。
【0120】
葉の収穫および全タンパク質抽出(生化学的抽出)
インキュベートした後、植物の地上部を収穫し、回転カッターで小片(3mmの正方形)に切断し、葉を砕かないように特別な注意を払った。2.5容積の200mMマンニトール、125mMシトレート、75mM NaPO
4、500mM NaCl、25mMエチレンジアミン四酢酸、1%(v/v)Multifect CX CG(Genencor、カタログ番号A03140G190)、1%(v/v)Multifect CX B(Genencor、カタログ番号A03042G190)、および1%(v/v)Multifect Pectinase FE(Genencor、カタログ番号A02080G190)、pH6.5中で、21℃で、100〜200rpmで攪拌しながら15〜17時間、切断したバイオマスをインキュベートした。続いて消化したバイオマスをMiracloth(Calbiochem、カタログ475855)で濾過し、10,000gで、4℃で10分間遠心分離した。上清を清潔な管に移し、同じ条件下で再び遠心分離し、上清を分析用に保持した。
【0121】
タンパク質分析およびイムノブロッティング
清澄化済み粗抽出物の全タンパク質含量を、参照標準としてウシ血清アルブミンを使用して、ブラッドフォードアッセイ(Bio−Rad、Hercules、CA)によって求めた。免疫検出のために、タンパク質をSDS−PAGEによって分離し、二フッ化ポリビニリデン(polyvinylene difluoride)(PVDF)膜(Roche Diagnostics Corporation、Indianapolis、IN)上にエレクトロトランスファーした。イムノブロッティングの前に、5%脱脂乳およびTris緩衝食塩水中0.1% Tween−20(TBS−T)を用いて、4℃で16〜18時間、膜をブロックした。イムノブロッティングは、TBS−Tween20 0.1%中2%脱脂乳中で、0.25μg/μlのSanta Cruz SC−57995一次抗体とともにインキュベートすることによって実施した。化学発光検出は、TBS−Tween20 0.1%中2%脱脂乳中で、1:10,000に希釈したペルオキシダーゼ−コンジュゲーテッドヤギ抗マウス(JIR、115−035−146)二次抗体とともにインキュベートした後、実行した。免疫反応複合体は、基質としてルミノール(Roche Diagnostics Corporation)を使用して、化学発光によって検出した。
【0122】
タンパク質抽出物のサイズ排除クロマトグラフィー
サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)に関しては、生化学的に抽出したバイオマスからの上清を、70,000gで、4℃で20分間遠心分離することによって濃縮し、得られたペレットを、1/50容積の冷えた50mM Tris pH8.0、150mM NaCl中に再懸濁させた。32ml Sephacryl(商標)S−500高分解能ビーズ(S−500HR:GE Healthcare、Uppsala、スウェーデン、カタログ番号17−0613−10)のサイズ排除クロマトグラフィーカラムを充填し、平衡/溶出緩衝液(50mM Tris pH8、150mM NaCl)で平衡化させた。濃縮抽出物1.5ミリリットルをカラムにロードし、続いて平衡/溶出緩衝液45mLで溶出ステップを行った。溶出物(elution)を1.5mLの画分で収集し、溶出画分の相対タンパク質含量を、画分10μLを希釈したBio−Radタンパク質染料試薬(Bio−Rad、Hercules、CA)200μLと混合することによってモニターした。各画分からの200マイクロリットルを、5容積の氷冷アセトンを添加し、続いて−20℃で一晩凍結させることによって沈殿させた。沈殿したタンパク質を、20000gで10分間(4℃)遠心分離することによってペレット化し、高温のSDS−PAGE試料ローディング緩衝液50μl中に再懸濁させた。2カラム容積の0.2N NaOH、続いて10カラム容積の50mM Tris pH8、150mM NaCl、20%エタノールでカラムを洗浄した。各分離の後に、Blue Dextran 2000(GE Healthcare Bio−Science Corp.、Piscataway、NJ、USA)を用いたカラムの較正を続けた。Blue Dextran 2000および宿主可溶性タンパク質の溶出プロファイルを各分離間で比較して、使用したカラム間の溶出プロファイルの均一性を保証した。
【0123】
実施例3:狂犬病Gタンパク質発現および同時発現ストラテジーの評価
Nicotiana benthamiana植物を、異なる濃度のAGL1/1071(AGL1/1066とともに、もしくは伴わずに)またはAGL1/1091(AGL1/1086とともに、もしくは伴わずに)接種材料でアグロインフィルトレーションし、1071および1071+1066で浸潤した植物について浸潤後5日(DPI)に、または1091および1091+1086で浸潤した植物について3〜4DPIに葉を収穫した。形質転換植物からの葉タンパク質抽出物のウエスタンブロット分析では、検出可能なGタンパク質蓄積レベルに到達するのにBeYDVエレメントを必要とすることが示された(
図1で1071および1091で浸潤した植物を比較されたい)。最大蓄積レベルは、Mタンパク質(AGL1/1086)の同時発現を伴った、または伴わないAGL1/1091で浸潤した植物について3DPIで到達した(
図1)。
【0124】
生化学的抽出法を、形質転換植物の葉から狂犬病Gタンパク質を放出するその能力について、機械的抽出と比較した。1091および1091+1086で浸潤した植物に対して生化学的抽出および機械的抽出によって得た抽出物のウエスタンブロット分析では、生化学的抽出からのタンパク質抽出物は、機械的抽出からの抽出物より有意に多いGタンパク質を含有することが示された(
図2)。
【0125】
1091および1091+1086で浸潤した植物からのタンパク質抽出物を、サイズ排除クロマトグラフィーにかけて、高分子量構造へのこれらの組み立てを評価した。溶出画分を収集し、各画分のアリコートをアセトン沈殿によって濃縮し、ウエスタンブロットによってタンパク質G含量について分析した。
図3Aに示したように、タンパク質G含量は、SEC溶出画分8〜10でピークとなり、エンベロープを持ったVLPが見つかることが予期されるカラムの空隙容量に対応した。タンパク質Mとともに狂犬病タンパク質Gを発現する植物からタンパク質抽出物をSECによって分離したとき、同様の溶出プロファイルが得られた(1091+1086で浸潤した植物、
図3B)。
【0126】
実施例4:動物試験
植物からのRab−VLPの迅速精製
N.benthamiana植物を、例えば、参考として本明細書に援用されるWO/2011/035422に記載されているように、AGL1/1091でアグロインフィルトレーションした。Rab−VLP(NG−VLP、天然Gタンパク質VLP、G−VLP、またはGタンパク質VLPとも呼ばれる)の抽出に、上述したように始めた。簡単に言えば、葉を、浸潤後4日目に収集し、切断して約1cm
2の破片にし、オービタルシェーカー内で、室温で15時間消化した。消化緩衝液は、1:2.5(w/v)のバイオマス:消化緩衝液比を使用して、1.0%(v/v)Multifect Pectinase FE、1.0%(v/v)Multifect CX CGおよび/または1.0%(v/v)Multifect CX B(すべてGenencor製)を、それぞれ200mMマンニトール、75mMシトレート、0.04%、500mM NaCl 亜硫酸水素ナトリウム、pH6.0緩衝液の溶液中に含有していた。
【0127】
消化した後、アポプラスト画分を400μmナイロンフィルターに通して濾過し、粗い未消化の植物性組織(出発バイオマスの5%未満)を除去した。続いて濾過した抽出物を、室温で15分間、5000×gで遠心分離して、プロトプラストおよび細胞内混入物(タンパク質、DNA、膜、小胞、色素など)を取り出した。次に、1.2μmガラス繊維フィルター(Sartorius Stedim)および0.45/0.2μmフィルター(Sartorium Stedim)を使用して上清を深濾過(depth−filter)した後(清澄化のため)、クロマトグラフィーにかけた。
【0128】
クロマトグラフィーを調製するために、クロマトグラフ媒体にロードする前に、抽出物を当技術分野で公知の適当な方法によって濃縮することができ、例えば、抽出物を遠心分離し、ペレットを適切な緩衝液および容積中に再懸濁させることができ、または、抽出物を、適切な膜を備えたタンジェンシャルフロー濾過(TFF)システムで濃縮およびダイアフィルトレートすることができる。膜は、平坦なシートであっても中空繊維であってもよく、孔サイズは、100、300、500、750kDa、または1μの分子量カットオフの間の範囲とすることができる。管腔サイズは、生成物のサプライヤーラインによって選ぶことができ、通常0.75〜1mmの管腔サイズが好ましい。せん断速度は、適切な保持液および透過液の流量を用いて、2000s
−1〜10000s
−1に調整することができる。
【0129】
清澄化済みアポプラスト画分を、平衡/溶出緩衝液(50mM NaPO
4、100mM NaCl、0.005% Tween80、pH6.0)で平衡化した陽イオン交換カラム(Poros HS Applied Biosystems)上にロードした。UVがゼロに戻った後、漸増濃度のNaCl(500mM)を含有する平衡/溶出緩衝液を用いて抽出物を段階溶出した。必要な場合、10kDaのMWCOを備えたAmicon(商標)デバイスを使用して、クロマトグラフィー画分を10倍に濃縮した。タンパク質分析を、先の実施例に記載したように実施した。
【0130】
最後に、当技術分野で公知の方法によって、最終候補ワクチンを緩衝液交換するために最終的な製剤手法を使用することができる。例えば、上述したように、遠心分離またはTFFステップをこのような目的のために使用することができる。
【0131】
上述した条件下で、免疫原性試験にとって十分な品質を伴って、Rab−VLPワクチン調製物について75%以上の純度を得ることができる。
図8Aに例示したように、Gタンパク質は、約55kDaの予期される分子量に移動する。Rab−VLPのサイズは、動的光散乱(Zeta sizer90、Malvern instrument)によって、175〜190nmの間であり、狂犬病ウイルスについて記載したものと同様の粒径であることが推定される。
【0132】
マウスにおける免疫化試験
Rab−VLPの免疫原性をBalb/cマウスモデルにおいて評価した。簡単に言えば、雌BALB/cマウス(8〜10週齢;Charles River Laboratories、USA)の群に、様々な用量のRab−VLPワクチン(アジュバント有りまたは無しの1μgまたは5μg)を含有した合計0.1mlの注射される容積に対して、左右の後肢筋系の筋肉内に(i.m.)、各免疫化の日(試験日0、7、および28)に合計3回の注射(0.05mL/部位)でワクチン接種した。用量は、デンシトメトリーによる純度評価と組み合わせたビシンコニン酸(BCA)アッセイによって求めたGタンパク質濃度に基づいた。1%の最終濃度のAlhydrogel(登録商標)をアジュバントとして使用した。プラセボ群を、候補ワクチンと同じ経路およびレジメンによって免疫化した。試験に適切な統計的検出力をもたらすために、1群当たり15匹のマウスを使用した。血清試料を、ワクチン接種前(免疫前の血清)ならびに7、21、および44日目に収集した。迅速蛍光焦点抑制試験(RFFIT)を実施して血清中の防御抗体を評価するために、1群当たり5匹の動物を、7、21、および44日目に屠殺した。狂犬病ワクチンについて世界保健機関(WHO)によって確立された防御用量は、1ml当たり0.5国際単位(IU)である。
図8bに示したように、アジュバント添加されていないRab−VLPワクチンは、1μgという低い用量で、WHOによって確立された標準的な力価より高い力価の達成を可能にする。
【0133】
すべての引用は、参考として本明細書に援用される。
【0134】
本発明を1つまたは複数の実施形態に関して説明してきた。しかし、いくつかのバリエーションおよび改変を、特許請求の範囲に定義した本発明の目的から逸脱することなく行うことができることが当業者に明らかとなるであろう。