NO327859B1 - Babesia vaccine as well as its preparation and substance for use in a vaccine and antibody. - Google Patents
Babesia vaccine as well as its preparation and substance for use in a vaccine and antibody. Download PDFInfo
- Publication number
- NO327859B1 NO327859B1 NO20002213A NO20002213A NO327859B1 NO 327859 B1 NO327859 B1 NO 327859B1 NO 20002213 A NO20002213 A NO 20002213A NO 20002213 A NO20002213 A NO 20002213A NO 327859 B1 NO327859 B1 NO 327859B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- protein
- vaccine
- divergens
- nucleic acid
- proteins
- Prior art date
Links
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører Babesia vaksine samt fremgangsmåte for fremstilling derav og substans for anvendelse i en vaksine og antistoff. The present invention relates to a Babesia vaccine as well as a method for its production and a substance for use in a vaccine and antibody.
Parasitten Babesia divergens forårsaker alvorlige økonomiske tap blant storfe. Slekten Babesia som Babesia divergens tilhører omfatter blant annet også artene B. bovis, B. canis og B. bigemina. I Europa er Babesia divergens den mest patogene Babes/a-art som angriper storfe (Kuttler, K.L., i M. Ristic (red.), Babesiosis of domestic animals and man. CRC Press, Inc., Boca Raton, Fla. 1988). Parasitten overføres av tre-verten flått, Ixodes ricinus. Babesia divergens forårsaker anemi i storfe som i alvorlige tilfeller fører til død. Sykdommen kalles også «blodpiss» siden den i en fremskredet tilstand forårsaker blodig urin. Problemet storfe-babesiose har vært et langvarig problem: vaksinasjon mot storfe-babesiose i Sverige, hvor blod fra storfe som hadde hatt akutt babesiose den forutgående sommer, ble allerede i 1920 tilrådd av lokale veterinærmyndigheter. På tross av alle anstrengelser finnes det imidlertid enda ikke noen sikker og effektiv kommersiell tilgjengelig vaksine, selv om babesiose bare i Sverige koster bønder mer enn 875.000 dollar hvert år. Det har vært vist at babesiose hos storfe kan kontrolleres ved vaksinasjon med levende svekkede vaksiner. De levende vaksinene som for tiden er tilgjengelige har imidlertid den ulempe at bruken fordrer overvåkning av veterinær. Dette skyldes deres variable infeksiøsitet og morbiditet. Hos dyr med dårlig helse forårsaker en svekket levende vaksine en virulent infeksjon som fører til sykdom. Det er imidlertid kjent at vaksinering med levende vaksiner ikke er nødvendig. Det har vist seg at de såkalte SPA-preparatene (Soluble Parasite Antigen) er i stand til å indusere en immunrespons som, selv om den ikke nødvendigvis påvirker parasitten, reduserer graden av kliniske manifestasjoner etter infeksjon tilstrekkelig. (Rev.: Sonetters et al., i Parasitology today 11:456-462 (1995)). The parasite Babesia divergens causes serious economic losses among cattle. The genus Babesia to which Babesia divergens belongs also includes the species B. bovis, B. canis and B. bigemina. In Europe, Babesia divergens is the most pathogenic Babes/a species affecting cattle (Kuttler, K.L., in M. Ristic (ed.), Babesiosis of domestic animals and man. CRC Press, Inc., Boca Raton, Fla. 1988) . The parasite is transmitted by the three-host tick, Ixodes ricinus. Babesia divergens causes anemia in cattle which in severe cases leads to death. The disease is also called "blood piss" since in an advanced state it causes bloody urine. The problem of bovine babesiosis has been a long-standing problem: vaccination against bovine babesiosis in Sweden, where blood from cattle that had had acute babesiosis the previous summer, was already recommended by local veterinary authorities in 1920. However, despite all efforts, there is still no safe and effective commercially available vaccine, although babesiosis in Sweden alone costs farmers more than 875,000 dollars each year. It has been shown that babesiosis in cattle can be controlled by vaccination with live attenuated vaccines. However, the live vaccines that are currently available have the disadvantage that their use requires supervision by a veterinarian. This is due to their variable infectivity and morbidity. In animals in poor health, an attenuated live vaccine causes a virulent infection leading to disease. However, it is known that vaccination with live vaccines is not necessary. It has been shown that the so-called SPA preparations (Soluble Parasite Antigen) are capable of inducing an immune response which, although it does not necessarily affect the parasite, sufficiently reduces the degree of clinical manifestations after infection. (Rev.: Sonetters et al., in Parasitology today 11:456-462 (1995)).
Valentin et al.; Infection and Immunity, vol. 63, nr. 3,1995, s. 811-817 beskriver vaksineringseksperimenter med Babesia divergens eksoantigener. Sera fra vaksinerte dyr blir anvendt i immunoprespiteringsanalyser av parasittiske proteiner. Valentine et al.; Infection and Immunity, vol. 63, No. 3, 1995, pp. 811-817 describes vaccination experiments with Babesia divergens exoantigens. Sera from vaccinated animals are used in immunoprecipitation analyzes of parasitic proteins.
EP A1 0417524 beskriver antigenet 12D3 fra Babesia bovis og B. bigemina som ble isolert fra et sonikat av infiserte erytrocytter. EP A1 0417524 describes the antigen 12D3 from Babesia bovis and B. bigemina which was isolated from a sonicate of infected erythrocytes.
En videre analyse av de forskjellige komponenter som finnes i SPA, er avdekket på flere proteiner som muligens spiller en rolle ved å indusere beskyttelse mot infeksjon, eller i det minste mot de kliniske manifestasjonene av infeksjonen. Når SPA-proteinene ble skilt i fire separate grupper F1-F4, på basis av deres molekylvekt, ga de det overraskende resultat at alle fire grupper inneholdt en forbindelse som ga i det minste en viss grad av beskyttelse mot infeksjon. (Précigout et al., Experimental Parasitology 77:425-434 (1993)). A further analysis of the different components found in SPA has revealed several proteins that possibly play a role in inducing protection against infection, or at least against the clinical manifestations of the infection. When the SPA proteins were separated into four separate groups F1-F4, on the basis of their molecular weight, they surprisingly found that all four groups contained a compound that provided at least some degree of protection against infection. (Précigout et al., Experimental Parasitology 77:425-434 (1993)).
Av de proteinene som ble funnet i F4-fraksjonen er et spesifikt Babesia divergens protein, 17 kD Merozoite membranproteinet, allerede studert i flere år med henblikk på anvendelse i vaksiner. For dette protein har det vært sterkt hevdet at det spiller en meget viktig rolle, om ikke hovedrollen, ved indusering av immunitet mot Babesia. Dette har vært basert bl.a. på det funn at monoklonale antistoffer mot 17 kD proteinet ble indusert etter levende infeksjon og in vitro kunne inhibere veksten av parasitten drastisk (Précigout et al., (1993), Exp. Parasitol., 77(4):425-34). Of the proteins found in the F4 fraction, a specific Babesia divergens protein, the 17 kD Merozoite membrane protein, has already been studied for several years with a view to application in vaccines. For this protein, it has been strongly argued that it plays a very important role, if not the main role, in inducing immunity against Babesia. This has been based, among other things, on on the finding that monoclonal antibodies against the 17 kD protein were induced after live infection and in vitro could drastically inhibit the growth of the parasite (Précigout et al., (1993), Exp. Parasitol., 77(4):425-34).
De to andre proteinene, som forekommer i den samme fraksjon som den som omfatter 17 kD proteinet, dvs. F4-fraksjonen, og som også gjenkjennes av antiserum mot Babesia divergens, er et 50 kD protein og et 37 kD protein (Carcy et al., Infect. and Immun. 63:811-817 (1995)). Påvisningen av både 50 kD og 37 kD proteinet var basert på at antistoffer mot disse proteinene utvikles in vivo. Dette er imidlertid tilfellet med mange proteiner av SPA. Praktisk talt alle proteiner er i stand til å utvikle antistoffer, men bare ett eller et mindre antall proteiner spiller en rolle ved induksjonen av nøytraliserende antistoffer. The other two proteins, which occur in the same fraction as the one comprising the 17 kD protein, i.e. the F4 fraction, and which are also recognized by antiserum against Babesia divergens, are a 50 kD protein and a 37 kD protein (Carcy et al. , Infect. and Immun. 63:811-817 (1995)). The detection of both the 50 kD and 37 kD protein was based on the development of antibodies against these proteins in vivo. However, this is the case with many proteins of the SPA. Virtually all proteins are capable of generating antibodies, but only one or a smaller number of proteins play a role in the induction of neutralizing antibodies.
Bare antistoffer mot 17 kD proteinet var kjent for å ha beskyttende virkning. Man skulle derfor forvente at dette 17 kD protein var det protein av F4-gruppen som var ansvarlig for induksjon av immunitet. Den eventuelle rolle til andre F4-proteiner, f.eks. 37 kD og 50 kD proteinet har derfor hele tiden vært uklar. Only antibodies against the 17 kD protein were known to have a protective effect. One should therefore expect that this 17 kD protein was the protein of the F4 group that was responsible for the induction of immunity. The possible role of other F4 proteins, e.g. The 37 kD and 50 kD protein has therefore always been unclear.
Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en vaksine som induserer beskyttelse mot infeksjon av storfe med B. divergens eller kliniske manifestasjoner av infeksjonen, kjennetegnet ved at den omfatter to eller flere forskjellige rensede proteiner av 37 kD proteinfamilien, og en farmasøytisk akseptabel bærer. It is an object of the present invention to provide a vaccine that induces protection against infection of cattle with B. divergens or clinical manifestations of the infection, characterized in that it comprises two or more different purified proteins of the 37 kD protein family, and a pharmaceutically acceptable carrier.
Det er heri gjort det overraskende funn at 37 kD proteinet kan finnes i minst to ulike variantformer: en 37 kD form og en litt kortere form, en 35 kD form. Andre en tanke mindre eller større former, har også vært sett. Formen avhenger av den Babesia divergens stamme som genet ble isolert fra. Det kan derfor være riktig å snakke om en 37 kD proteinfamilie snarere enn kun et 37 kD protein. Årsaken til forskjellen i størrelse av de ulike medlemmene, ligger i at enkelte områder av proteinet åpenbart kan deleteres uten drastisk å endre proteinets funksjon (se nedenfor). Mange forskjellige Babesia divergens stammer som virkelig viser slike variasjoner i 37 kD proteinets molekylvekt, har hittil vært isolert. Det vil være klart at molekylvekten av proteinene bestemmes på en PAGE-gel i forhold til markørproteiner. Det er derfor riktig å forstå 37 kD som 37 kD (+/-3 kD) og 35 kD som 35 kD (+/- 3kD). The surprising discovery has been made here that the 37 kD protein can be found in at least two different variant forms: a 37 kD form and a slightly shorter form, a 35 kD form. Other slightly smaller or larger forms have also been seen. The shape depends on the Babesia divergens strain from which the gene was isolated. It may therefore be correct to speak of a 37 kD protein family rather than just a 37 kD protein. The reason for the difference in size of the various members lies in the fact that certain areas of the protein can obviously be deleted without drastically changing the protein's function (see below). Many different Babesia divergens strains that really show such variations in the molecular weight of the 37 kD protein have so far been isolated. It will be clear that the molecular weight of the proteins is determined on a PAGE gel in relation to marker proteins. It is therefore correct to understand 37 kD as 37 kD (+/-3 kD) and 35 kD as 35 kD (+/- 3 kD).
For bestemmelsen av homologinivået mellom to medlemmer av 37 kD proteinfamilien, er det klart at et DNA-fragment som forekommer i ett protein og er deletert i det andre, bidrar til å minske homologinivået selv i det tilfellet hvor alle fremdeles forekommende nukleinsyrer ville være 100% homologe. Det følgende kan tjene som et eksempel: dersom de genene som koder for et 37 kD protein og et 35 kD protein sammenlignes, er det en ikke-homologi på 5% som bare skyldes delesjonen i det korteste av de to genene. For å kompensere for de forskjeller i homologi som skyldes forskjeller i størrelsen av proteinene av 37 kD proteinfamilien, anslås derfor minimumsnivået av total homologi mellom de gener som koder for de ulike proteiner innen 37 kD proteinfamilien, til å være 60%. Derfor omfatter 37 kD proteinfamilien de proteiner hvor de gener som koder for disse, har tilfelles minst 60% homologi med de gener som koder for den 37 kD proteinfamilie hvis nukleinsyresekvenser er angitt i SEKV. ID. NFt:1, 2 og 3. Disse sekvensene er utelukkende gitt som eksempler på proteiner av 37 kD proteinfamilien. Algoritmen benyttet for bestemmelsen av graden av nukleinsyrehomologi, er kjent som «Clustal W» og er beskrevet av Thompson et al., i Nucleic Acid Research 22:4673-4680 (1994). Programmet finnes flere steder på Internett. Alle de genene som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien som har tilfelles minst 60% homologi med nukleinsyresekvensene angitt i SEKV. ID. NR:1, 2 eller 3, ansees å være medlemmer av 37 kD proteinfamilien. For anvendelser f.eks. for vaksine (se nedenfor) vil homologien mellom et valgt gen som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien og SEKV. ID. NR:1, 2 eller 3, fortrinnsvis være noe høyere enn 60%. Selv om en homologi på 60% med SEKV. ID. NR:1, 2 eller 3, ville være akseptabel, vil en homologi på >70% være å foretrekke. En homologi på >80% er mer foretrukket, mens en homologi på >90% er mest foretrukket. For the determination of the level of homology between two members of the 37 kD protein family, it is clear that a DNA fragment present in one protein and deleted in the other contributes to decrease the level of homology even in the case where all still occurring nucleic acids would be 100% homologous. The following may serve as an example: if the genes encoding a 37 kD protein and a 35 kD protein are compared, there is a non-homology of 5% which is only due to the deletion in the shorter of the two genes. To compensate for the differences in homology due to differences in the size of the proteins of the 37 kD protein family, the minimum level of total homology between the genes encoding the various proteins within the 37 kD protein family is therefore estimated to be 60%. Therefore, the 37 kD protein family includes those proteins where the genes that code for them have at least 60% homology with the genes that code for the 37 kD protein family whose nucleic acid sequences are listed in SEQ ID NO. ID. NFt:1, 2 and 3. These sequences are provided solely as examples of proteins of the 37 kD protein family. The algorithm used for the determination of the degree of nucleic acid homology is known as "Clustal W" and is described by Thompson et al., in Nucleic Acid Research 22:4673-4680 (1994). The program can be found in several places on the Internet. All the genes that code for a protein of the 37 kD protein family that have at least 60% homology with the nucleic acid sequences indicated in the SEQ ID NO. ID. NR:1, 2 or 3, are considered to be members of the 37 kD protein family. For applications e.g. for vaccine (see below) the homology between a selected gene encoding a protein of the 37 kD protein family and the SEQ. ID. NR: 1, 2 or 3, preferably be somewhat higher than 60%. Although a homology of 60% with SEQ. ID. NR:1, 2 or 3, would be acceptable, a homology of >70% would be preferred. A homology of >80% is more preferred, while a homology of >90% is most preferred.
I eksepsjonelle tilfeller kan et medlem av 37 kD proteinfamilien vise seg å ha en nukleinsyrehomologi som er mindre enn nivået angitt ovenfor. Dette kan f.eks. forårsakes av en eksepsjonelt stor delesjon. Ikke desto mindre tilhører slike gener genfamilien som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien, dersom de under stringente betingelser hybridiserer med et hvilket som helst av de gener som nukleinsyresekvenser! er angitt for i SEKV. ID. NR:1, 2 eller 3. Betingelsene for hybridisering er angitt i Eksempel 1. In exceptional cases, a member of the 37 kD protein family may be found to have a nucleic acid homology less than the level indicated above. This can e.g. caused by an exceptionally large deletion. Nevertheless, such genes belong to the gene family that codes for a protein of the 37 kD protein family, if under stringent conditions they hybridize with any of those genes as nucleic acid sequences! is indicated for in SEQ. ID. NR: 1, 2 or 3. The conditions for hybridization are stated in Example 1.
En annen måte for bestemmelse av hvorvidt et protein tilhører proteinene av 37 kD proteinfamilien, er basert på binding av proteinet til et spesifikt antistoff. Denne karakteriseringsmåte av proteiner av 37 kD proteinfamilien er angitt nedenfor. Karakteriseringen er basert på den spesifikke reaksjon mellom proteiner av 37 kD proteinfamilien og det monoklonale antistoff F4.2F8. Dette monoklonale antistoff binder til de fleste av de proteiner av 37 kD proteinfamilien som hittil er undersøkt. Det monoklonale antistoff er meget spesifikt, et vanlig kjennetegn ved alle monoklonale antistoffer. En hybridomcellelinje som produserer det monoklonale antistoff F4.2F8 er deponert hos European Collection of Cell Cultures (ECACC), Centre for Applied Microbiology & Research (CAMR), Salisbury, Wiltshire SP4 OJG Storbritannia, under tilgangsnummer 99031816. Alle proteiner som binder til F4.2F8 ansees derfor å være medlemmer av 37 kD proteinfamilien. Another way of determining whether a protein belongs to the proteins of the 37 kD protein family is based on binding of the protein to a specific antibody. This method of characterization of proteins of the 37 kD protein family is set forth below. The characterization is based on the specific reaction between proteins of the 37 kD protein family and the monoclonal antibody F4.2F8. This monoclonal antibody binds to most of the proteins of the 37 kD protein family that have been investigated so far. The monoclonal antibody is very specific, a common characteristic of all monoclonal antibodies. A hybridoma cell line producing the monoclonal antibody F4.2F8 has been deposited at the European Collection of Cell Cultures (ECACC), Center for Applied Microbiology & Research (CAMR), Salisbury, Wiltshire SP4 OJG UK, under accession number 99031816. All proteins that bind to F4. 2F8 is therefore considered to be members of the 37 kD protein family.
Det kan ikke utelukkes at det iblant isoleres en stamme som har et protein av 37 kD proteinfamilien som ikke binder til monoklonalt antistoff F4.2F8.1 slike eksepsjonelle tilfeller vil genet som koder for proteinet imidlertid fortsatt hybridisere til et gen hvis nukleinsyresekvens er angitt i SEKV. ID. NR:1, 2 eller 3, eller vil genet oppvise en homologi på minst 60% med den nukleinsyresekvens som er angitt i SEKV. ID. NR:1,2eller3. It cannot be ruled out that a strain is occasionally isolated that has a protein of the 37 kD protein family that does not bind to monoclonal antibody F4.2F8.1 in such exceptional cases, however, the gene that codes for the protein will still hybridize to a gene whose nucleic acid sequence is indicated in SEQ . ID. NR: 1, 2 or 3, or the gene will show a homology of at least 60% with the nucleic acid sequence indicated in SEQ. ID. NO: 1,2 or 3.
I en utførelsesform tilveiebringer oppfinnelsen en vaksine som omfatter 50-75% av et 37 kD medlem av 37 kD proteinfamilien og 50-25% av et 35 kD proteinmedlem av 37 kD proteinfamilien. In one embodiment, the invention provides a vaccine comprising 50-75% of a 37 kD member of the 37 kD protein family and 50-25% of a 35 kD protein member of the 37 kD protein family.
Det har ved sekvensanalyse av de gener som koder for 37 kD proteinfamilien i de ulike stammer, vært vist at forskjellen i størrelse ofte skyldes nærvær, fravær eller polymorfisme av små nukleinsyredelesjoner i genet. Dette er vist i Fig. 1. Denne figur viser en sekvenssammenligning mellom B. divergens stamme Rouen 1987 (R), Weybridge 8843 (W) og Y5. Det fremgår at stammene W og Y5 koder for en 35 kD variant form, mens stamme R koder for en 37 kD variant. By sequence analysis of the genes that code for the 37 kD protein family in the various strains, it has been shown that the difference in size is often due to the presence, absence or polymorphism of small nucleic acid deletions in the gene. This is shown in Fig. 1. This figure shows a sequence comparison between B. divergens strain Rouen 1987 (R), Weybridge 8843 (W) and Y5. It appears that strains W and Y5 encode a 35 kD variant form, while strain R encodes a 37 kD variant.
Ved siden av nærvær/fravær av delesjonen i W og Y5 sammenlignet med R, forekommer små variasjoner i den totale nukleinsyresekvens av det gen som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien i de respektive Babesia stammer. Disse variasjonene behøver ikke ha noen effekt på aminosyresekvensene av polypeptidet dersom modifikasjonen er slik at triplettvarianten koder for den samme aminosyre. Denne variasjonsårsak er basert på fenomenet degenererbarheten av den genetiske kode. For eksempel hender det at G i tripletten CTG, som koder for aminosyren Leucin, som følge av naturlig mutasjon, er erstattet av en C, som også koder for Leucin, eller at G i GAG som koder for glutaminsyre er erstattet med en A, som er en triplett som likeledes koder for glutaminsyre. En slik mutasjon er en taus mutasjon, dvs. den viser seg ikke på aminosyrenivået. Slike tause modifikasjoner forekommer meget ofte i naturen, ved sammenligning f.eks. av to forskjellige feltisolater av Babesia divergens. Dette fenomen gjelder for alle aminosyrer, bortsett fra Met og Trp. Det er således klart at proteinfamilien beskrevet ovenfor ikke bare kan kodes av de nukleotidsekvenser som er angitt i SEKV. ID. NR: 1-3, men også av et meget stort utvalg andre sekvenser som alle koder for det samme protein. Next to the presence/absence of the deletion in W and Y5 compared to R, small variations occur in the total nucleic acid sequence of the gene encoding a protein of the 37 kD protein family in the respective Babesia strains. These variations need not have any effect on the amino acid sequences of the polypeptide if the modification is such that the triplet variant codes for the same amino acid. This reason for variation is based on the phenomenon of the degeneracy of the genetic code. For example, it happens that G in the triplet CTG, which codes for the amino acid Leucine, as a result of natural mutation, is replaced by a C, which also codes for Leucine, or that G in GAG, which codes for glutamic acid, is replaced with an A, which is a triplet that also codes for glutamic acid. Such a mutation is a silent mutation, i.e. it does not manifest itself at the amino acid level. Such silent modifications occur very often in nature, by comparison e.g. of two different field isolates of Babesia divergens. This phenomenon applies to all amino acids, except Met and Trp. It is thus clear that the protein family described above cannot only be encoded by the nucleotide sequences indicated in SEQ ID NO. ID. NR: 1-3, but also of a very large selection of other sequences that all code for the same protein.
Det vil være klart at det for de spesielle proteiner som det her er tale om, kan eksistere naturlige variasjoner mellom individuelle Babes/a-parasitter eller stammer. Disse variasjonene kan påvises ved aminosyreforskjell(er) i totalsekvensen eller ved delesjoner, substitusjoner, insersjoner, inversjoner eller addisjoner av (en) aminosyre^) i nevnte sekvens. Aminosyresubstitusjoner som ikke vesentlig endrer biologiske og immunologiske virkninger, har vært beskrevet f.eks. av Neurath et al., i «The Proteins» Academic Press New York (1979). Aminosyre-erstatninger mellom beslektede aminosyrer eller erstatninger som ofte har forekommet under evolusjonen er bl.a., Ser/Ala, Ser/Gly, Asp/Gly, Asp/Asn, Ile/Val (se Dayhof, M.D., Atlas of protein sequence and structure, Nat. Biomed. Res. Found., Washington D.C., 1978, Bd. 5, suppl. 3). Andre aminosyresubstitusjoner innbefatter Asp/Glu, Thr/Ser, Ala/Gly, Ala/Thr, Ser/Asn, Ala/Val, Thr/Phe, Ala/Pro, Lys/Arg, Leu/lle, LeuA/al og Ala/Glu. På grunnlag av denne informasjon utviklet Lipman og Pearson en fremgangsmåte for hurtig og følsom proteinsammenligning (Science 227,1435-1441,1985) og bestemmelse av den funksjonelle likhet mellom homologe proteiner. Aminosyresubstitusjoner kan forekomme i de eksemplifiserte utførelsesformer av denne oppfinnelse, så vel som variasjoner som har delesjoner og/eller insersjoner. Variasjoner som ikke vesentlig påvirker immunogeniteten av proteinet sammenlignet med villtype-proteinet slik det er vist i SEKV. ID. NR:4-6 kan forekomme. De variasjoner i aminosyresekvensen av et bestemt 37 kD protein ifølge oppfinnelsen som fremdeles gir et protein som kan indusere beskyttelse mot infeksjon med B. divergens, eller i det minste mot de kliniske manifestasjoner av infeksjonen, ansees som «ikke vesentlig påvirker immunogeniteten». It will be clear that for the particular proteins in question here, natural variations may exist between individual Babes/a parasites or strains. These variations can be detected by amino acid difference(s) in the total sequence or by deletions, substitutions, insertions, inversions or additions of (an) amino acid^) in said sequence. Amino acid substitutions that do not significantly change biological and immunological effects have been described, e.g. by Neurath et al., in "The Proteins" Academic Press New York (1979). Amino acid substitutions between related amino acids or substitutions that have often occurred during evolution include, Ser/Ala, Ser/Gly, Asp/Gly, Asp/Asn, Ile/Val (see Dayhof, M.D., Atlas of protein sequence and structure, Nat. Biomed. Res. Found., Washington D.C., 1978, Vol. 5, suppl. 3). Other amino acid substitutions include Asp/Glu, Thr/Ser, Ala/Gly, Ala/Thr, Ser/Asn, Ala/Val, Thr/Phe, Ala/Pro, Lys/Arg, Leu/lle, LeuA/al and Ala/Glu . On the basis of this information, Lipman and Pearson developed a method for rapid and sensitive protein comparison (Science 227,1435-1441,1985) and determination of the functional similarity between homologous proteins. Amino acid substitutions may occur in the exemplified embodiments of this invention, as well as variations having deletions and/or insertions. Variations that do not significantly affect the immunogenicity of the protein compared to the wild-type protein as shown in SEQ ID NO. ID. NR: 4-6 may occur. The variations in the amino acid sequence of a particular 37 kD protein according to the invention which still provide a protein which can induce protection against infection with B. divergens, or at least against the clinical manifestations of the infection, are considered to "not significantly affect the immunogenicity".
En definisjon av immunogene fragmenter av et protein av 37 kD proteinfamilien vil bli gitt nedenfor, hvor en annen vaksinasjon omtales. A definition of immunogenic fragments of a protein of the 37 kD protein family will be given below, where another vaccination is discussed.
Generelt refererer betegnelsen «protein» seg til en molekylkjede av aminosyrer med biologisk aktivitet. Proteinet er ikke av en spesifikk lengde og kan om nødvendig, modifiseres in vivo eller in vitro, for eksempel ved glykosylering, amidering, karboksylering eller fosforylering, og blant annet peptider, oligopeptider og polypeptider inngår således i denne definisjonen. In general, the term "protein" refers to a molecular chain of amino acids with biological activity. The protein is not of a specific length and can, if necessary, be modified in vivo or in vitro, for example by glycosylation, amidation, carboxylation or phosphorylation, and among other things peptides, oligopeptides and polypeptides are thus included in this definition.
Ved å benytte ekspresjonssystemer for å uttrykke genet som koder for proteinet av 37 kD proteinfamilien er det mulig å oppnå proteinene i tilstrekkelige mengder. By using expression systems to express the gene that codes for the protein of the 37 kD protein family, it is possible to obtain the proteins in sufficient quantities.
Et vesentlig krav for ekspresjonen av nukleinsyresekvensen er en adekvat promoter operativt koblet til nukleinsyresekvensen. Det vil for fagmannen være klart at valget av en promoter omfatter en hvilken som helst eukaryot, prokaryot eller viral promoter som er i stand til å styre gentranskripsjon i celler benyttet som vertsceller for proteinekspresjon. Til de rekombinante DNA-molekylene er det addert regulatorsekvenser som muliggjør ekspresjon av vedkommende nukleinsyresekvens. Dette kan oppnås f.eks. ved hjelp vanlige molekylærbiologiske teknikker. An essential requirement for the expression of the nucleic acid sequence is an adequate promoter operatively linked to the nucleic acid sequence. It will be clear to the person skilled in the art that the choice of a promoter includes any eukaryotic, prokaryotic or viral promoter capable of directing gene transcription in cells used as host cells for protein expression. Regulatory sequences have been added to the recombinant DNA molecules which enable expression of the relevant nucleic acid sequence. This can be achieved e.g. using standard molecular biology techniques.
(Maniatis/Sambrook (Sambrook, J. Molecular doning; a laboratory manual, 1989, ISBN 0-87969-309-6). (Maniatis/Sambrook (Sambrook, J. Molecular donation; a laboratory manual, 1989, ISBN 0-87969-309-6).
Når vertscellene er bakterier omfatter ekspresjonskontrollsekvenser som kan benyttes, Trp-promoteren og operatoren (Goeddel, et al., Nucl. Acids Res., 8, 4057, 1980); lac-promoteren og operatoren (Chang et al., Nature, 275, 615,1978); yttermembranproteinpromoteren (Nakamura, K. & Inouge, M., EMBO J. 1, 771-775, 1982); bakteriofag lambda promoterne og operatorene (Remaut, E., et al., Nucl. Acids Res., 11, 4677-4688,1983); a-amylase- (S. subtilis) promoteren og operatoren, termineringssekvenser og andre ekspresjonsforsterkere og kontroll-sekvenser som er forenelige med den valgte vertscelle. When the host cells are bacteria, expression control sequences that can be used include the Trp promoter and operator (Goeddel, et al., Nucl. Acids Res., 8, 4057, 1980); the lac promoter and operator (Chang et al., Nature, 275, 615, 1978); the outer membrane protein promoter (Nakamura, K. & Inouge, M., EMBO J. 1, 771-775, 1982); the bacteriophage lambda promoters and operators (Remaut, E., et al., Nucl. Acids Res., 11, 4677-4688, 1983); the α-amylase (S. subtilis) promoter and operator, termination sequences and other expression enhancers and control sequences compatible with the chosen host cell.
Når vertscellen er gjær innbefatter egnede ekspresjonskontrollsekvenser f.eks. a-mating faktor. For insektceller kan polyhedrin eller p10-promotere av baculovirus benyttes (Smith, G.E., et al., Mol. Cell. Biol. 3, 2156-65,1983). Når vertscellen er av pattedyropprinnelse innbefatter egnede ekspresjonskontrollsekvenser SV-40-promoteren (Berman, P.W., et al., Science 222, 524-527,1983) eller metallotionein-promoteren (Brinster, R-L, Nature, 296, 39-42,1982) eller en varmesjokk-promoter When the host cell is yeast, suitable expression control sequences include e.g. a-feeding factor. For insect cells, polyhedrin or p10 promoters of baculovirus can be used (Smith, G.E., et al., Mol. Cell. Biol. 3, 2156-65, 1983). When the host cell is of mammalian origin, suitable expression control sequences include the SV-40 promoter (Berman, P.W., et al., Science 222, 524-527,1983) or the metallothionein promoter (Brinster, R-L, Nature, 296, 39-42,1982) or a heat shock promoter
(Voellmy et al., Proe. Nati. Acad. Sei., USA, 82, 4949-53, 1985). Alternativt kan ekspresjonskontrollsekvenser som forekommer i Babesia også anvendes. Angående maksimalisering av genekspresjon, se også Roberts & Lauer (Methods in Enzymology, 68, 473, 1979). (Voellmy et al., Proe. Nati. Acad. Sci., USA, 82, 4949-53, 1985). Alternatively, expression control sequences occurring in Babesia can also be used. Regarding maximization of gene expression, see also Roberts & Lauer (Methods in Enzymology, 68, 473, 1979).
Bakterie-, gjær-, sopp-, insekt- og pattedyrcelleekspresjonssystemer er meget hyppig benyttede systemer. Slike systemer er velkjent på området og lett tilgjengelige, f.eks. kommersielt gjennom Clontech Laboratories, Inc., 4030 Fabian Way, Palo Alto, California 94303-4607, USA. Ved siden av disse ekspresjons-systemene er parasittbaserte ekspresjonssystemer meget attraktive ekspresjonssystemer. Slike systemer er f.eks. beskrevet i den franske patentsøknad med publikasjonsnummer 2 714 074 og i US NTIS publikasjon nummer US 08/043109 (Hoffman, S. & Rogers, W.: Public. Date 1 December 1993). Bacterial, yeast, fungal, insect and mammalian cell expression systems are very frequently used systems. Such systems are well known in the field and readily available, e.g. commercially through Clontech Laboratories, Inc., 4030 Fabian Way, Palo Alto, California 94303-4607, USA. Next to these expression systems, parasite-based expression systems are very attractive expression systems. Such systems are e.g. described in French patent application publication number 2,714,074 and in US NTIS publication number US 08/043109 (Hoffman, S. & Rogers, W.: Public. Date 1 December 1993).
LRC (Live Recombinant Carrier) mikroorganismer omfatter et gen som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien. Slike mikroorganismer er f.eks. bakterier og virus. Disse LRC-mikroorganismene er mikroorganismer hvor det er innklonet ytterligere genetisk informasjon. Dyr infisert med slike LRC vil frembringe en immunogen respons, ikke bare mot vektorens immunogener, men også mot de immunogene delene av de polypeptider for hvilke den genetiske kode ytterligere er klonet inn i denne LRC, f.eks. 37 kD proteinet. LRC (Live Recombinant Carrier) microorganisms comprise a gene that codes for a protein of the 37 kD protein family. Such microorganisms are e.g. bacteria and viruses. These LRC microorganisms are microorganisms into which additional genetic information has been cloned. Animals infected with such LRCs will produce an immunogenic response, not only against the immunogens of the vector, but also against the immunogenic parts of the polypeptides for which the genetic code is further cloned into this LRC, e.g. the 37 kD protein.
Et eksempel på bakterielle LRC som med fordel kan benyttes er kjente svekkede Salmonella-stammer. An example of bacterial LRC that can be used with advantage are known weakened Salmonella strains.
Levende rekombinante bærerparasitter er beskrevet bl.a. av Vermeulen, A.N., (Int.Journ. Parasitol. 28:1121-1130 (1998)). Live recombinant carrier parasites have been described i.a. by Vermeulen, A.N., (Int. Journ. Parasitol. 28:1121-1130 (1998)).
LRC-virus kan dessuten benyttes som en måte å overføre nukleinsyresekvensen til en målcelle. Levende rekombinante bærervirus kalles også vektorvirus. Setet for integrering av det gen som koder for et 37 kD protein, kan være et sete i et viralt genom som ikke er essensielt for viruset, eller et sete i en intergenisk region. Virus som ofte benyttes som vektorer, er Vaccinia virus (Panicali et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA. 79:4927 (1982), Herpesvirus (E.P.A. 0473210A2) og retrovirus (Valerio, D. et al., i Baum, S.J., Dicke, K.A., Lotzova, E & Pluznik, D.H. (red), Experimental Haematology today - 1988, Springer Verlag, New York, s. 92-99 (1989)). LRC virus can also be used as a way to transfer the nucleic acid sequence to a target cell. Live recombinant carrier viruses are also called vector viruses. The site of integration of the gene encoding a 37 kD protein can be a site in a viral genome that is not essential for the virus, or a site in an intergenic region. Viruses often used as vectors are Vaccinia virus (Panicali et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA. 79:4927 (1982), Herpesvirus (E.P.A. 0473210A2) and retroviruses (Valerio, D. et al., in Baum, S.J., Dicke, K.A., Lotzova, E & Pluznik, D.H. (eds), Experimental Haematology today - 1988, Springer Verlag, New York, pp. 92-99 (1989)).
Den velkjente homologe in vivo rekombinasjonsteknikk kan benyttes for å innføre en rekombinant nukleinsyresekvens i genomet til en foretrukket bakterie, parasitt eller virus, som er i stand til å indusere ekspresjon av den innskutte nukleinsyresekvens i vertsdyret. The well-known homologous in vivo recombination technique can be used to introduce a recombinant nucleic acid sequence into the genome of a preferred bacterium, parasite or virus, which is capable of inducing expression of the inserted nucleic acid sequence in the host animal.
Foreliggende oppfinnelse vedrører også substans for anvendelse i en vaksine som induserer beskyttelse mot infeksjon av storfe med B. divergens eller de kliniske manifestasjonene av infeksjonen hvor The present invention also relates to substances for use in a vaccine which induces protection against infection of cattle with B. divergens or the clinical manifestations of the infection where
substansen er: the substance is:
a. en nukleinsyresekvens av B. divergens som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien, hvor nevnte nukleinsyresekvens har minst 60 % homologi med nukleinsyresekvensene gitt i SEKV. ID NR.: 1, 2 og 3; b. et rekombinant DNA-molekyl som omfatter nevnte nukleinsyresekvens og regulerende sekvenser som muliggjør ekspresjon av nevnte nukleinsyresekvens; c. en levende rekombinant bærer mikroorganisme omfattende nevnte nukleinsyresekvens, eller d. en vertscelle som omfatter nevnte nukleinsyresekvens, nevnte rekombinante DNA-molekyl eller nevnte levende rekombinante bærer mikoorganisme. a. a nucleic acid sequence of B. divergens which codes for a protein of the 37 kD protein family, where said nucleic acid sequence has at least 60% homology with the nucleic acid sequences given in SEQ. ID NO.: 1, 2 and 3; b. a recombinant DNA molecule comprising said nucleic acid sequence and regulatory sequences that enable expression of said nucleic acid sequence; c. a live recombinant carrier microorganism comprising said nucleic acid sequence, or d. a host cell comprising said nucleic acid sequence, said recombinant DNA molecule or said live recombinant carrier microorganism.
Det er også beskrevet antistoff mot et protein av 37 kD familien for anvendelse i en vaksine som beskytter mot infeksjon av storfe med B. divergens eller kliniske manifestasjoner av infeksjonen. Antibody against a protein of the 37 kD family has also been described for use in a vaccine that protects against infection of cattle with B. divergens or clinical manifestations of the infection.
Et formål med oppfinnelsen som angitt ovenfor er å tilveiebringe en effektiv vaksine mot Babesia divergens infeksjon, eller i det minste mot de kliniske manifestasjonene av infeksjonen. Det har nå overraskende vist seg at en immunolog respons som gir immunitet mot infeksjon med Babes/a-parasitten, eller i det minste en immunologisk respons som tilstrekkelig reduserer nivået av kliniske manifestasjoner etter infeksjon (som vist f.eks. ved en nedgang i hematokritverdien), kan oppnås ved vaksinering med vaksiner omfattende et protein av 37 kD proteinfamilien eller et immunogent fragment derav. An object of the invention as stated above is to provide an effective vaccine against Babesia divergens infection, or at least against the clinical manifestations of the infection. It has now surprisingly been shown that an immunological response that provides immunity to infection with the Babes/a parasite, or at least an immunological response that sufficiently reduces the level of clinical manifestations after infection (as shown for example by a decrease in the hematocrit value ), can be achieved by vaccination with vaccines comprising a protein of the 37 kD protein family or an immunogenic fragment thereof.
Når et polypeptid benyttes f.eks. for vaksinasjonsformål eller for utvikling av When a polypeptide is used e.g. for vaccination purposes or for the development of
antistoffer, er det imidlertid ikke nødvendig å benytte hele polypeptidet. Det er også mulig å benytte et fragment av vedkommende polypeptid som selv, eller koblet til en bærer som f.eks. KLH, er i stand til å indusere en immunrespons mot vedkommende polypeptid, et såkalt immunogent fragment. Et «immunogent fragment» er å forstå som et fragment av full-lengde proteinet av 37 kD proteinfamilien som har bibeholdt sin evne til å indusere en immunrespons i verten, dvs. omfatter en B- eller T-celle-epitop. For tiden er en rekke teknikker for lett å identifisere DNA-fragmenter som antibodies, however, it is not necessary to use the entire polypeptide. It is also possible to use a fragment of the polypeptide in question as itself, or linked to a carrier such as e.g. KLH, is capable of inducing an immune response against the relevant polypeptide, a so-called immunogenic fragment. An "immunogenic fragment" is to be understood as a fragment of the full-length protein of the 37 kD protein family which has retained its ability to induce an immune response in the host, i.e. comprises a B- or T-cell epitope. Currently, a number of techniques are too easy to identify DNA fragments that
koder for antigene fragmenter (determinanter) tilgjengelige. Fremgangsmåten beskrevet av Geysen et al. (Patentsøknad WO 84/03564, Patentsøknad WO 86/06487, US-patent 4.833.092, Proe. Natl.Acad. Sei. 81:3998-4002 (1984), J. Imm. Meth. 102, 259-274 (1987), den såkalte PEPSCAN-metoden er en hurtig og veletablert metode som er lett å utføre, for påvisningen av epitoper; de immunologisk viktige proteinområdene. Metoden benyttes over hele verden og er således velkjent for fagmannen. Denne (empiriske) metode er særlig egnet for påvisning av B-celleepitoper. Når sekvensen av genet som koder for et hvilket som helst protein er kjent, er dessuten datamaskin-algoritmer i stand til å konstruere spesifikke polypeptid-fragmenter som de immunologisk viktige epitoper, på grunnlag av deres sekvens-og/eller strukturoverensstemmelse med epitoper som nå er kjent. Bestemmelsen av disse områdene er basert på en kombinasjon av hydrofilitetskriteriene ifølge Hopp & Woods (Proe. Nati. Acad. Sei. 78:38248-3828 (1981)) og sekundærstruktur-aspektene ifølge Chou & Fasman (Advances in Enzymology 47:45-148 (1987) og codes for antigenic fragments (determinants) available. The procedure described by Geysen et al. (Patent Application WO 84/03564, Patent Application WO 86/06487, US Patent 4,833,092, Proe. Natl. Acad. Sei. 81:3998-4002 (1984), J. Imm. Meth. 102, 259-274 (1987 ), the so-called PEPSCAN method is a fast and well-established method that is easy to perform, for the detection of epitopes; the immunologically important protein regions. The method is used all over the world and is thus well known to the person skilled in the art. This (empirical) method is particularly suitable for detection of B-cell epitopes Moreover, when the sequence of the gene encoding any protein is known, computer algorithms are able to construct specific polypeptide fragments as the immunologically important epitopes, on the basis of their sequence and/or structural agreement with epitopes now known. The determination of these regions is based on a combination of the hydrophilicity criteria of Hopp & Woods (Proe. Nati. Acad. Sei. 78:38248-3828 (1981)) and the secondary structure aspects of Chou & Fasman ( Advances in Enzymology 47:45-148 (1987) and
US-patent 4.554.101). T-celleepitoper kan likeledes utledes fra sekvensen ved hjelp av datamaskin ut fra Berzofsky's amfifilitetskriterium (Science 235,1059-1062 (1987) og US-patentsøknad NTIS US 07/005.885). En komprimert oversikt finnes i: Shan Lu angående vanlige prinsipper: Tibtech 9: 238-242 (1991), Good et al., angående malaria-epitoper; Science 235:1059-1062 (1987), Lu, angående en oversikt; Vaccine 10:3-7 (1992), Berzowsky angående HIV-epitoper; the FASEB Journal 5:2412-2418 US Patent 4,554,101). T-cell epitopes can also be deduced from the sequence by computer based on Berzofsky's amphiphilicity criterion (Science 235,1059-1062 (1987) and US Patent Application NTIS US 07/005,885). A condensed review can be found in: Shan Lu on general principles: Tibtech 9: 238-242 (1991), Good et al., on malaria epitopes; Science 235:1059-1062 (1987), Lu, for a review; Vaccine 10:3-7 (1992), Berzowsky regarding HIV epitopes; the FASEB Journal 5:2412-2418
(1991). (1991).
Det foretrukne protein av 37 kD proteinfamilien, eller det gen som koder for vedkommende protein, kan være et 35 kD protein eller et 37 kD protein eller en blanding av de to. Proteinet eller genet som koder for proteinet, kan f.eks. velges fra Babesia divergens stammen Rouen 1987 eller Weybridge 8843 eller en hvilken som helst annen variant fra andre isolater. The preferred protein of the 37 kD protein family, or the gene that codes for the protein in question, can be a 35 kD protein or a 37 kD protein or a mixture of the two. The protein or the gene that codes for the protein can e.g. is selected from Babesia divergens strain Rouen 1987 or Weybridge 8843 or any other variant from other isolates.
Mer overraskende er det også funnet at proteiner av 37 kD proteinfamilien er i stand til å indusere antistoffer som ikke bare beskytter mot infeksjon med en homolog Babesia divergens stamme, men også med heterologe stammer. Dette betyr bl.a. at en vaksine basert på et 35 kD protein av f.eks. B. divergens stamme Weybridge, induserer beskyttelse mot et 37 kD protein av f.eks. B. divergens stamme Rouen og vice versa. More surprisingly, it has also been found that proteins of the 37 kD protein family are able to induce antibodies that not only protect against infection with a homologous Babesia divergens strain, but also with heterologous strains. This means i.a. that a vaccine based on a 35 kD protein of e.g. B. divergens strain Weybridge, induces protection against a 37 kD protein of e.g. B. divergens strain Rouen and vice versa.
Uventet ble det også funnet at antistoffer mot et protein av 37 kD proteinfamilien er i stand til å gi in vivo immunitet både mot homologe og heterologe eksponeringer. Unexpectedly, it was also found that antibodies against a protein of the 37 kD protein family are able to confer in vivo immunity against both homologous and heterologous exposures.
Dette er enda mer overraskende av følgende grunner: antistoffer mot det ovenfor nevnte 17 kD protein finnes rikelig etter eksperimentell infeksjon og etter immunisering med fraksjon 4. Dessuten er a-Bd17, et monoklonalt antistoff mot 17 kD proteinet, beskrevet som den relevante vaksinekomponent ved passiv vaksinering mot Babesia (Précigout et al., Experimental Parasitology 77:425-434 This is even more surprising for the following reasons: antibodies against the above-mentioned 17 kD protein are found abundantly after experimental infection and after immunization with fraction 4. Moreover, α-Bd17, a monoclonal antibody against the 17 kD protein, has been described as the relevant vaccine component by passive vaccination against Babesia (Précigout et al., Experimental Parasitology 77:425-434
(1993), se ovenfor) på grunnlag av at det dramatisk inhiberer vekst av parasitten in vitro. På grunnlag av dette ble 17 kD proteinet forventet å være den relevante vaksinekomponent. Når dette antistoff ble benyttet som referanse i in vivo forsøk, ga det imidlertid i det hele tatt ikke noen beskyttelse hverken i et homologt eller i et heterologt eksponeringsforsøk (som det vil fremgå av Eksempel 4). (1993), see above) on the basis that it dramatically inhibits growth of the parasite in vitro. On this basis, the 17 kD protein was expected to be the relevant vaccine component. When this antibody was used as a reference in in vivo experiments, however, it did not provide any protection at all either in a homologous or in a heterologous exposure experiment (as will be seen from Example 4).
Enda mer overraskende ble det funnet at en vaksine som omfatter en blanding av to eller flere ulike proteiner av 37 kD familien, oppviser en synergistisk effekt i forhold til vaksiner som omfatter sammen mengde protein, men bare fra ett medlem av 37 kD proteinfamilien. Dette har den fordel at vaksiner som omfatter en blanding av to eller flere ulike proteiner av 37 kD proteinfamilien, kan omfatte en lavere total mengde av antigent materiale sammenlignet med vaksiner som omfatter et protein av bare ett medlem av 37 kD proteinfamilien. Denne utførelsesform av oppfinnelsen vedrører i en foretrukket form, således vaksiner som omfatter to eller flere ulike proteiner av 37 kD proteinfamilien. Even more surprisingly, it was found that a vaccine comprising a mixture of two or more different proteins of the 37 kD family exhibits a synergistic effect in relation to vaccines comprising the same amount of protein, but only from one member of the 37 kD protein family. This has the advantage that vaccines comprising a mixture of two or more different proteins of the 37 kD protein family can comprise a lower total amount of antigenic material compared to vaccines comprising a protein of only one member of the 37 kD protein family. This embodiment of the invention relates in a preferred form, thus to vaccines comprising two or more different proteins of the 37 kD protein family.
Følgende kan tjene som et eksempel: en vaksine omfattende et 35 kD protein og et 37 kD protein, oppviser en synergistisk effekt sammenlignet med vaksiner som omfatter den samme mengde protein, men bare fra 37 eller 35 kD protein. En vaksine som omfatter både 50-75% av et 37 kD protein og 25-50% av et 35 kD protein gir en beskyttelsesgrad mot sykdom som er mellom 33% og 60% bedre enn hva som oppnås når den samme mengde rent 37 kD protein eller 35 kD protein ble benyttet som vaksine. Dette gjelder for eksponering overfor stammer som omfatter et 37 kD protein så vel som for stammer som omfatter et 35 kD protein. Dette har den fordel at det kan benyttes relativt små mengder immunogent materiale for likevel å oppnå tilstrekkelig høy immunrespons. The following may serve as an example: a vaccine comprising a 35 kD protein and a 37 kD protein exhibits a synergistic effect compared to vaccines comprising the same amount of protein, but only from the 37 or 35 kD protein. A vaccine comprising both 50-75% of a 37 kD protein and 25-50% of a 35 kD protein provides a degree of protection against disease that is between 33% and 60% better than what is achieved when the same amount of pure 37 kD protein or 35 kD protein was used as vaccine. This applies to exposure to strains comprising a 37 kD protein as well as to strains comprising a 35 kD protein. This has the advantage that relatively small amounts of immunogenic material can be used to still achieve a sufficiently high immune response.
Foreliggende oppfinnelse vedrører videre fremgangsmåte for fremstilling av en vaksine, kjennetegnet ved at nevnte fremgangsmåte omfatter blanding av en substans ifølge krav 4 eller antistoffer ifølge krav 5, og en farmasøytisk akseptabel bærer. The present invention further relates to a method for producing a vaccine, characterized in that said method comprises mixing a substance according to claim 4 or antibodies according to claim 5, and a pharmaceutically acceptable carrier.
Det er også beskrevet fremgangsmåte for fremstilling av en vaksine ifølge krav 1, kjennetegnet ved at nevnte fremgangsmåte omfatter blanding av to forskjellige proteiner av 37 kD proteinfamilien eller immunogene fragmenter derav og en farmasøytisk akseptabel bærer. There is also described a method for producing a vaccine according to claim 1, characterized in that said method comprises a mixture of two different proteins of the 37 kD protein family or immunogenic fragments thereof and a pharmaceutically acceptable carrier.
Slike vaksiner kan følgelig fremstilles, f.eks. ved å blande de ønskede mengder av rensede proteiner, men også ved å blande de ønskede mengder celler som omfatter de ulike proteinene. I en mer foretrukket form vedrører denne utførelsesform av oppfinnelsen derfor vaksiner som omfatter både 50-75% av et 37 kD protein av 37 kD proteinfamilien og 25-50% av et 35 kD protein av 37 kD proteinfamilien. Such vaccines can therefore be prepared, e.g. by mixing the desired amounts of purified proteins, but also by mixing the desired amounts of cells comprising the various proteins. In a more preferred form, this embodiment of the invention therefore relates to vaccines comprising both 50-75% of a 37 kD protein of the 37 kD protein family and 25-50% of a 35 kD protein of the 37 kD protein family.
Slike vaksiner kan alternativt fremstilles ved å blande levende rekombinante bærere som koder for 37 kD proteinet og koder for 35 kD proteinet ifølge oppfinnelsen. Alternativt kan det når det gjelder DNA-vaksiner, fremstilles blandinger av rekombinante DNA-molekyler som hver er i stand til å uttrykke ett av proteinene. Such vaccines can alternatively be prepared by mixing live recombinant carriers that code for the 37 kD protein and code for the 35 kD protein according to the invention. Alternatively, in the case of DNA vaccines, mixtures of recombinant DNA molecules can be prepared, each capable of expressing one of the proteins.
Det er klart at en vaksine for beskyttelse av storfe mot Babesia divergens infeksjon eller mot de kliniske manifestasjonene derav, også kan baseres på administrering av antistoffer mot et protein av 37 kD proteinfamilien. Som antistoff-kilde kan et polyklonalt antiserum utviklet f.eks. i kaniner mot et medlem av 37 kD proteinfamilien, benyttes. Som beskrevet ovenfor oppviser antisera mot ett protein av 37 kD proteinfamilien kryssbeskyttelse mot andre proteiner av 37 kD proteinfamilien. Et hvilket som helst protein av 37 kD proteinfamilien kan derfor benyttes for induksjon av et slikt polyklonalt antiserum. Dessuten kan nøytralisering av monoklonale antistoffer mot et protein av 37 kD proteinfamilien, som f.eks. det monoklonale antistoff F4.2F8, benyttes. Oppfinnelsen vedrører således også vaksiner som beskytter storfe mot infeksjon med B. divergens, eller de kliniske manifestasjoner av infeksjonen, som omfatter antistoffer mot et protein av 37 kD proteinfamilien. It is clear that a vaccine for the protection of cattle against Babesia divergens infection or against the clinical manifestations thereof can also be based on the administration of antibodies against a protein of the 37 kD protein family. As an antibody source, a polyclonal antiserum developed e.g. in rabbits against a member of the 37 kD protein family, is used. As described above, antisera against one protein of the 37 kD protein family show cross-protection against other proteins of the 37 kD protein family. Any protein of the 37 kD protein family can therefore be used for the induction of such a polyclonal antiserum. Moreover, neutralization of monoclonal antibodies against a protein of the 37 kD protein family, such as e.g. the monoclonal antibody F4.2F8 is used. The invention thus also relates to vaccines that protect cattle against infection with B. divergens, or the clinical manifestations of the infection, which include antibodies against a protein of the 37 kD protein family.
Som et alternativ til administreringen av vaksiner omfattende proteiner av As an alternative to the administration of vaccines comprising proteins of
37 kD proteinfamilien, kan det administreres vaksiner som omfatter en LRC som bærer et gen som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien, eller et immunogent fragment derav. Fordelen ved en slik fremgangsmåte er at en slik LRC invaderer visse målceller i vertsorganismen. Når de først er innenfor målcellene, uttrykkes alle LRC-genene, inklusivt det gen som koder for proteinet av 37 kD proteinfamilien, båret av LRC. Resultatet er at proteinet av 37 kD proteinfamilien uttrykkes og 37 kD protein family, vaccines comprising an LRC carrying a gene encoding a protein of the 37 kD protein family, or an immunogenic fragment thereof, can be administered. The advantage of such a method is that such an LRC invades certain target cells in the host organism. Once inside the target cells, all the LRC genes are expressed, including the gene encoding the protein of the 37 kD protein family carried by the LRC. The result is that the protein of the 37 kD protein family is expressed and
presenteres for immunsystemet på en måte som nært etterligner den naturlige måte for ekspresjon og immun-presentasjon. Vaksinasjon med en LRC som bærer et gen av 37 kD proteinfamilien, eller et immunogent fragment derav, kan derfor med fordel benyttes. presented to the immune system in a manner that closely mimics the natural mode of expression and immune presentation. Vaccination with an LRC that carries a gene of the 37 kD protein family, or an immunogenic fragment thereof, can therefore be used with advantage.
Når det fremstilles en vaksine basert på et protein av 37 kD proteinfamilien, eller et immunogent fragment derav, oppnådd fra et ekspresjonssystem, kan proteinet prinsipielt renses fra proteinene i vertscellene av ekspresjonssystemet. Dette er imidlertid ikke alltid nødvendig. Det er i en vaksine godt mulig å inkorporere de cellene som har vært benyttet for ekspresjon av det foretrukne protein fra 37 kD proteinfamilien. When a vaccine is prepared based on a protein of the 37 kD protein family, or an immunogenic fragment thereof, obtained from an expression system, the protein can in principle be purified from the proteins in the host cells of the expression system. However, this is not always necessary. It is quite possible to incorporate in a vaccine the cells that have been used for expression of the preferred protein from the 37 kD protein family.
Vaksinen kan i tillegg omfatte ett eller flere immunogene proteiner av andre patogener. Dette er fordelaktig siden vaksinasjon med en slik vaksine gjør det mulig å immunisere et dyr mot to eller flere sykdommer i ett vaksinasjonstrinn. The vaccine may also include one or more immunogenic proteins of other pathogens. This is advantageous since vaccination with such a vaccine makes it possible to immunize an animal against two or more diseases in one vaccination step.
Det finnes flere måter for å oppnå en slik vaksine. En er å blande et protein med ett eller flere immunogene proteiner av andre patogener. En annen mulighet er kloning av en heterolog DNA-sekvens som koder for et immunogent protein av et annet patogen inn i en levende rekombinant bærer. There are several ways to obtain such a vaccine. One is to mix a protein with one or more immunogenic proteins of other pathogens. Another possibility is the cloning of a heterologous DNA sequence encoding an immunogenic protein of another pathogen into a live recombinant carrier.
Fortrinnsvis velges det immunogene protein fra den gruppe storfepatogener som består av bovint herpesvirus, bovint viralt diarévirus, parainfluensa type 3 virus, bovint paramyxovirus, munn og klovsyke-virus, Pasteurella haemolytica, bovint respiratorisk syncytialvirus, Theileria parva, Theileria annulata, Babesia bovis, Babesia bigemina, Babesia major, Trypanosoma- arier, Anaplasma marginale, Anaplasma centrale eller Neospora caninum. Preferably, the immunogenic protein is selected from the group of bovine pathogens consisting of bovine herpesvirus, bovine viral diarrhea virus, parainfluenza type 3 virus, bovine paramyxovirus, foot-and-mouth disease virus, Pasteurella haemolytica, bovine respiratory syncytial virus, Theileria parva, Theileria annulata, Babesia bovis, Babesia bigemina, Babesia major, Trypanosoma aria, Anaplasma marginale, Anaplasma centrale or Neospora caninum.
Den heterologe DNA-sekvens kan dessuten kode for et cytokin, så som interleukiner, TNF og interferoner. Flere cytokiner, f.eks. interferoner, er kjent for å spille en viktig rolle som immunmodulatorer. Det kan derfor være fordelaktig å inkludere genetisk informasjon for denne type molekyl i nevnte seksjon. The heterologous DNA sequence can also code for a cytokine, such as interleukins, TNF and interferons. Several cytokines, e.g. interferons, are known to play an important role as immunomodulators. It may therefore be advantageous to include genetic information for this type of molecule in the aforementioned section.
Det er klart at det kan innføres en heterolog DNA-sekvens på et bestemt sete i nevnte seksjon, f.eks. i et restriksjonssete, uten å deletere nukleotider fra seksjonen. På den annen side er det mulig å skifte ut ett eller flere nukleotider med heterologe DNA-sekvenser av samme eller ulik lengde. It is clear that a heterologous DNA sequence can be introduced at a specific site in said section, e.g. in a restriction site, without deleting nucleotides from the section. On the other hand, it is possible to replace one or more nucleotides with heterologous DNA sequences of the same or different length.
Vaksiner i henhold til foreliggende oppfinnelse kan fremstilles for eksempel ved en ren blanding av et protein av 37 kD proteinfamilien, eller et immunogent fragment derav, enten som sådant eller koblet til et passende bærermolekyl, og en farmasøytisk akseptabel bærer. En farmasøytisk akseptabel bærer er å forstå som en forbindelse som ikke ugunstig påvirker helsen til dyret som skal vaksineres, i det minste ikke i den grad at den ugunstige virkning er verre enn de virkninger som sees når dyret ikke vaksineres. En farmasøytisk akseptabel bærer kan være f.eks. sterilt vann eller en steril fysiologisk saltløsning. I en mer kompleks form kan bæreren f.eks. være en buffer. Vaccines according to the present invention can be prepared, for example, by a pure mixture of a protein of the 37 kD protein family, or an immunogenic fragment thereof, either as such or linked to a suitable carrier molecule, and a pharmaceutically acceptable carrier. A pharmaceutically acceptable carrier is to be understood as a compound which does not adversely affect the health of the animal to be vaccinated, at least not to the extent that the adverse effect is worse than the effects seen when the animal is not vaccinated. A pharmaceutically acceptable carrier can be e.g. sterile water or a sterile physiological saline solution. In a more complex form, the carrier can e.g. be a buffer.
Vaksinen kan også fremstilles ved å blande en nukleinsyresekvens som koder for et protein av 37 kD familien, et rekombinant DNA-molekyl som koder for et protein av 37 kD familien, en levende rekombinant bærer eller en vertscelle ifølge oppfinnelsen, og en farmasøytisk akseptabel bærer. The vaccine can also be prepared by mixing a nucleic acid sequence that codes for a protein of the 37 kD family, a recombinant DNA molecule that codes for a protein of the 37 kD family, a live recombinant carrier or a host cell according to the invention, and a pharmaceutically acceptable carrier.
Vaksinen ifølge foreliggende oppfinnelse kan i en foretrukket tilberedning også inneholde en adjuvans. Adjuvanser omfatter i alminnelighet substanser som forsterker vertens immunrespons. Det er på dette området kjent en rekke forskjellige adjuvanser. Eksempler på adjuvanser er Freunds komplette og inkomplette adjuvans, vitamin E, ikke-ioniske blokkpolymerer samt polyaminer, som f.eks. dekstransulfat, karbopol og pyran. Dessuten er overflateaktive substanser som Quil A® meget velegnede. The vaccine according to the present invention can in a preferred preparation also contain an adjuvant. Adjuvants generally include substances that enhance the host's immune response. A number of different adjuvants are known in this area. Examples of adjuvants are Freund's complete and incomplete adjuvant, vitamin E, non-ionic block polymers and polyamines, such as e.g. dextran sulfate, carbopol and pyran. In addition, surface-active substances such as Quil A® are very suitable.
Saponiner er foretrukne adjuvanser. Saponiner tilsettes fortrinnsvis vaksinen i en mengde på mellom 20 og 150 (ig/mL. Innenfor gruppen saponiner er saponinet Quil A en mer foretrukket adjuvans. Saponins are preferred adjuvants. Saponins are preferably added to the vaccine in an amount of between 20 and 150 (ig/mL. Within the group of saponins, the saponin Quil A is a more preferred adjuvant.
Dessuten benyttes ofte peptider så som myramyl-dipeptider, dimetylglycin, tuftsin. Ved siden av disse adjuvanser kan det med fordel benyttes immunstimulerende komplekser (ISCOMS), mineralolje, f.eks. Bayol® eller Markol®, vegetabilske oljer eller emulsjoner derav, samt Diluvac® Forte. Vaksinen kan også omfatte et såkalt «vehikkel». Et vehikkel er en forbindelse som polypeptidet adhereres til uten å bli kovalent bundet til. Ofte benyttede vehikkelforbindelser er f.eks. aluminiumhydroksyd, -fosfat, -sulfat eller -oksyd, silika, kaolin og bentonitt. En spesiell form av et slikt vehikkel, hvor antigenet er delvis innleiret i vehikkelen, er de såkalte ISCOM (EP 109.942, EO 180.564, EP 242.380). In addition, peptides such as myramyl dipeptides, dimethylglycine, tuftsin are often used. Alongside these adjuvants, immunostimulating complexes (ISCOMS), mineral oil, e.g. Bayol® or Markol®, vegetable oils or emulsions thereof, as well as Diluvac® Forte. The vaccine can also include a so-called "vehicle". A vehicle is a compound to which the polypeptide adheres without being covalently bound to it. Frequently used vehicle connections are e.g. aluminum hydroxide, phosphate, sulphate or oxide, silica, kaolin and bentonite. A special form of such a vehicle, where the antigen is partially embedded in the vehicle, are the so-called ISCOMs (EP 109,942, EO 180,564, EP 242,380).
Ofte blandes vaksinen med stabilisatorer, f.eks. for å beskytte nedbrytnings-utsatte polypeptider fra nedbrytning, for å forbedre lagringstiden av vaksinen eller for å forbedre effekten av frysetørking. Egnede stabilisatorer er bl.a. SPGA (Bovarnik et al. ; J. Bacteriology 59:509 (1950)), skummet melk, gelatin, bovint serumalbumin, karbohydrater, f.eks. sorbitol, mannitol, trehalose, stivelse, sakkarose, dekstran eller glukose, proteiner som albumin eller kasein eller nedbrytningsprodukter derav, samt buffere så som alkalimetallfosfater. Frysetørking er en effektiv metode for konservering. Frysetørket materiale kan oppbevares og holdes i live i mange år. Lagringstemperaturer for frysetørkede materialer kan være godt over 0°C uten at dette skader materialet. Frysetørking kan foretas i henhold til velkjente vanlige frysetørkingsprosedyrer. Often the vaccine is mixed with stabilizers, e.g. to protect degradation-prone polypeptides from degradation, to improve the storage time of the vaccine or to improve the effect of freeze-drying. Suitable stabilizers are i.a. SPGA (Bovarnik et al.; J. Bacteriology 59:509 (1950)), skimmed milk, gelatin, bovine serum albumin, carbohydrates, e.g. sorbitol, mannitol, trehalose, starch, sucrose, dextran or glucose, proteins such as albumin or casein or their breakdown products, as well as buffers such as alkali metal phosphates. Freeze-drying is an effective method of preservation. Freeze-dried material can be stored and kept alive for many years. Storage temperatures for freeze-dried materials can be well above 0°C without this damaging the material. Freeze-drying can be carried out according to well-known standard freeze-drying procedures.
I en foretrukket utførelsesform er vaksinen derfor i en frysetørket form. Dessuten kan vaksinen suspenderes i et fysiologisk akseptabelt fortynningsmiddel. Et slikt fortynningsmiddel kan f.eks. være så enkelt som sterilt vann eller en fysiologisk saltløsning. Det sier seg selv at andre måter for å oppnå adjuvansvirkning, tilsette vehikkelforbindelser eller fortynningsmidler, emulgering eller stabilisering av et polypeptid, også omfattes av foreliggende oppfinnelse. In a preferred embodiment, the vaccine is therefore in a freeze-dried form. Furthermore, the vaccine can be suspended in a physiologically acceptable diluent. Such a diluent can e.g. be as simple as sterile water or a physiological saline solution. It goes without saying that other ways of achieving an adjuvant effect, adding vehicle compounds or diluents, emulsifying or stabilizing a polypeptide, are also covered by the present invention.
Vaksinen ifølge oppfinnelsen kan administreres etter en konvensjonell aktiv immuniseringsplan: en enkelt eller gjentatt administrering på en måte som er forlikelig med doseringsformuleringen og i en mengde som vil være profylaktisk effektiv, dvs. den mengde immuniserende antigen eller rekombinant mikroorganisme, i stand til å uttrykke nevnte antigen, som vil indusere immunitet i storfe mot virulente Babesia divergens parasitter. Immunitet er definert som induksjonen av en betydelig grad av beskyttelse i en storfepopulasjon etter vaksinering sammenlignet med en uvaksinert gruppe. The vaccine according to the invention can be administered according to a conventional active immunization schedule: a single or repeated administration in a manner compatible with the dosage formulation and in an amount that will be prophylactically effective, i.e. the amount of immunizing antigen or recombinant microorganism, capable of expressing said antigen, which will induce immunity in cattle against virulent Babesia divergens parasites. Immunity is defined as the induction of a significant degree of protection in a cattle population after vaccination compared to an unvaccinated group.
For levende virale vektorvaksiner kan doseringen per dyr variere fra 10<3> til 10<8> pfu (men selv <1000 pfu kan være tilstrekkelig, f.eks. for bærervirus av bovint herpesvirus). En typisk subenhet-vaksine ifølge oppfinnelsen omfatter 0,1 til 100 |xg av polypeptidet (eller variant eller fragment derav) ifølge oppfinnelsen. Fortrinnsvis vil minst 5 u.g inngå. Slike vaksiner kan administreres f.eks. intradermalt, subkutant, intramuskulært, intraperitonealt, intravenøst, peroralt eller intranasalt. For live viral vector vaccines, the dosage per animal can vary from 10<3> to 10<8> pfu (but even <1000 pfu may be sufficient, e.g. for carrier virus of bovine herpesvirus). A typical subunit vaccine according to the invention comprises 0.1 to 100 µg of the polypeptide (or variant or fragment thereof) according to the invention. Preferably at least 5 u.g will be included. Such vaccines can be administered e.g. intradermal, subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, oral or intranasal.
En alternativ og effektiv vaksinasjonsmåte er direkte vaksinering med DNA som koder for det relevante antigen. Direkte vaksinering med DNA som koder for proteiner, har vært vellykket for mange forskjellige proteiner. (Som omtalt i oversikt av f.eks. Donnelly et al., The Immunologist 2:20-26 (1993)). På området antiparasitt-vaksiner har beskyttelse mot f.eks. Plasmodium yoelii vært oppnådd med DNA-vaksinering med Plasmodium yoelii circumsporozoite genet (Vaccine 12:1529-1533 An alternative and effective method of vaccination is direct vaccination with DNA that codes for the relevant antigen. Direct vaccination with protein-coding DNA has been successful for many different proteins. (As discussed in review by, e.g., Donnelly et al., The Immunologist 2:20-26 (1993)). In the area of anti-parasite vaccines, protection against e.g. Plasmodium yoelii has been obtained by DNA vaccination with the Plasmodium yoelii circumsporozoite gene (Vaccine 12:1529-1533
(1994)). Beskyttelse mot Leishmania major har vært oppnådd med DNA-vaksinasjon med Leishmania major overflateglykoprotein gp63 genet (Vaccine 12:1534-1536 (1994)). Protection against Leishmania major has been achieved with DNA vaccination with the Leishmania major surface glycoprotein gp63 gene (Vaccine 12:1534-1536
(1994)). (1994)).
Denne vaksinasjonsmåte er også meget attraktiv for vaksinering av storfe mot babesiose. Oppfinnelsen vedrører derfor også vaksiner omfattende DNA som koder for ett eller flere proteiner av 37 kD proteinfamilien eller et immunogent fragment derav. This method of vaccination is also very attractive for vaccinating cattle against babesiosis. The invention therefore also relates to vaccines comprising DNA which codes for one or more proteins of the 37 kD protein family or an immunogenic fragment thereof.
Siden infeksjonen med Babesia divergens kan utvikle seg relativt langsomt, kan det ta noe tid før diagnosen Babesia divergens infeksjon stilles. I mange tilfeller finnes Babasia divergens infeksjon i syke dyr som årsak til sykdommen etter forekomsten av hemoglobinuri (synlig siden den gjør urinen rød), som betyr at sykdommen allerede er langt fremskreden. Since the infection with Babesia divergens can develop relatively slowly, it may take some time before the diagnosis of Babesia divergens infection is made. In many cases, Babasia divergens infection is found in sick animals as the cause of the disease after the occurrence of hemoglobinuria (visible as it turns the urine red), which means that the disease is already far advanced.
Babesiose-infeksjon finnes dessuten i ulike former. En form kjennetegnes ved at Babes/a-antigener finnes i plasmaet uten at det enda er dannet antistoffer. Denne situasjon finnes i akutt infiserte dyr. Babesiosis infection also exists in various forms. One form is characterized by Babes/a antigens being present in the plasma without antibodies having yet been formed. This situation is found in acutely infected animals.
En annen form er den hvor Babes/a-parasittene er utryddet og plasmaet inneholder antistoffer mot Babes/a-antigener, men ingen Babes/a-antigener. Dette er den situasjon som forekommer i dyr som har utviklet en steril immunitet mot Babesia. Another form is where the Babes/a parasites are eradicated and the plasma contains antibodies against Babes/a antigens, but no Babes/a antigens. This is the situation that occurs in animals that have developed a sterile immunity to Babesia.
En tredje form er den hvor både antigener og antistoffer finnes i plasmaet. Dyr som har denne infeksjonsform er immune mot Babesia, men er samtidig bærere av A third form is the one where both antigens and antibodies are found in the plasma. Animals with this form of infection are immune to Babesia, but are also carriers of it
parasitten. Disse dyr er en potensiell kilde til infeksjon av andre dyr. the parasite. These animals are a potential source of infection of other animals.
For å bestemme Babes/a-infeksjonstilstanden i et dyr er det derfor viktig å bestemme både Babes/a-antigennivåene og anti-Babes/a-antistoffnivået i serum. Derfor er diagnostiske hjelpemidler, som fortrinnsvis er i stand til å differensiere mellom de forskjellige formene, sterkt ønsket. To determine the Babes/a infection state in an animal, it is therefore important to determine both the Babes/a antigen levels and the anti-Babes/a antibody level in serum. Therefore, diagnostic aids, which are preferably able to differentiate between the different forms, are highly desired.
En diagnostisk test for påvisning av Babesia divergens antistoffer i sera, kan f.eks. være en enkel ELISA-test, hvor renset protein av 37 kD proteinfamilien, eller et antigent fragment derav, er belagt på veggen av brønnene i en ELISA-plate. Inkubering med serum fra pattedyr som skal testes, etterfulgt f.eks. av inkubering med et merket antistoff mot det relevante pattedyr-antistoff, kan deretter avdekke nærvær eller fravær av antistoffer mot 37 kD proteinet. A diagnostic test for the detection of Babesia divergens antibodies in sera, can e.g. be a simple ELISA test, where purified protein of the 37 kD protein family, or an antigenic fragment thereof, is coated on the wall of the wells in an ELISA plate. Incubation with serum from mammals to be tested, followed by e.g. of incubation with a labeled antibody against the relevant mammalian antibody, can then reveal the presence or absence of antibodies against the 37 kD protein.
Et annet eksempel på et diagnostisk testsystem er f.eks. inkuberingen av et western blott omfattende 37 kD protein, med serum av pattedyr som skal testes, etterfulgt av analyse av blottet. Another example of a diagnostic test system is e.g. the incubation of a western blot comprising 37 kD protein, with the serum of the mammal to be tested, followed by analysis of the blot.
En diagnostisk test for Babes/a-antigenene og som derfor er egnet for påvisning av Babesia oVVergens-parasitter, kan f.eks. også være en standard ELISA-test, hvor veggene av brønnene i en ELISA-plate er dekket med antistoffer rettet mot et protein av 37 kD proteinfamilien. A diagnostic test for the Babes/a antigens and which is therefore suitable for the detection of Babesia oVVergens parasites, can e.g. also be a standard ELISA test, where the walls of the wells in an ELISA plate are covered with antibodies directed against a protein of the 37 kD protein family.
En kvantitativ, eller kompetitiv ELISA som ikke bare indikerer nærvær eller fravær av Babes/a-antigener, men også indikerer mengden av Babes/a-antigener, er også del av oppfinnelsen. En slik ELISA er velkjent på området. A quantitative, or competitive ELISA that not only indicates the presence or absence of Babes/a antigens, but also indicates the amount of Babes/a antigens, is also part of the invention. Such an ELISA is well known in the field.
Denne utførelsesform av oppfinnelsen vedrører således kompetitive ELISA. This embodiment of the invention thus relates to competitive ELISA.
Antistoffer eller derivater derav (f.eks. fragmenter som Fab, F(ab')2 eller Fv fragmenter), som er rettet mot proteiner av 37 kD proteinfamilien og som har potensielle anvendelser ved passiv immunterapi, diagnostiske immun-bestemmelser og ved utvikling av anti-idiotypiske antistoffer, kan fremstilles i henhold til standardteknikker som antydet nedenfor. Antibodies or derivatives thereof (e.g. fragments such as Fab, F(ab')2 or Fv fragments), which are directed against proteins of the 37 kD protein family and which have potential applications in passive immunotherapy, diagnostic immunoassays and in the development of anti-idiotypic antibodies can be prepared according to standard techniques as indicated below.
Proteinene eller immunogene fragmenter derav, kan benyttes til å produsere antistoffer, som kan være polyklonale, monospesifikke eller monoklonale (eller derivater derav). Dersom polyklonale antistoffer ønskes, er teknikker for produksjon og behandling av polyklonale sera kjent på området (f.eks. Mayer & Walter, red. Immunochemical Methods in Cell and Molecular Biology, Academic Press, London, 1987). The proteins or immunogenic fragments thereof can be used to produce antibodies, which can be polyclonal, monospecific or monoclonal (or derivatives thereof). If polyclonal antibodies are desired, techniques for the production and processing of polyclonal sera are known in the field (e.g. Mayer & Walter, ed. Immunochemical Methods in Cell and Molecular Biology, Academic Press, London, 1987).
Monoklonale antistoffer som er reaktive overfor proteinet (eller varianter eller fragmenter derav) kan fremstilles ved immunisering av innavlede mus ved hjelp av kjente teknikker (Kohler & Milstein, Nature, 256, 495-497,1975). Monoclonal antibodies reactive towards the protein (or variants or fragments thereof) can be produced by immunization of inbred mice using known techniques (Kohler & Milstein, Nature, 256, 495-497, 1975).
Antistoffer mot ethvert av polypeptidene fremstillet f.eks. på en av de måter som er beskrevet ovenfor, kan benyttes bl.a. for vaksinasjonsformål, spesielt i immunkompromitterte dyr. Antibodies against any of the polypeptides produced e.g. in one of the ways described above, can be used i.a. for vaccination purposes, especially in immunocompromised animals.
Alle slags antistoffer mot et protein av 37 kDa proteinfamilien kan benyttes i de ovenfor beskrevne diagnostiske tester. Polyklonale antistoffer oppnådd ved injeksjon av Bd37 proteinet i et dyr, har høy affinitet overfor alle proteiner av 37 kDa proteinfamilien. Likevel er de foretrukne antistoffer spesifikke antistoffer fremstillet med hybridomcellelinjen deponert hos ECACC under tilgangsnummer 99031816. De har høy affinitet overfor alle hittil testede proteiner av 37 kDa proteinfamilien. All kinds of antibodies against a protein of the 37 kDa protein family can be used in the diagnostic tests described above. Polyclonal antibodies obtained by injecting the Bd37 protein into an animal have a high affinity towards all proteins of the 37 kDa protein family. Nevertheless, the preferred antibodies are specific antibodies produced with the hybridoma cell line deposited at ECACC under accession number 99031816. They have high affinity towards all proteins of the 37 kDa protein family tested so far.
De diagnostiske testene for påvisning av antistoffer mot Babesia divergens har fortrinnsvis form av et sett, som omfatter 37 kD proteinet i en renset form. Antigenene kunne f.eks. være renset ved hjelp av vanlige proteinseparasjons-teknikker over en egnet kolonne. En annen mulighet er separasjon på en PAGE-gel, etterfulgt av western-blotting. På western-blottet vil 37 kD proteinet danne et spesifikt bånd, adskilt fra andre Babesia divergens proteinbånd, og ansees således for å være renset. En ren form av proteinet kan også oppnås ved å uttrykke én av nukleinsyresekvensene. The diagnostic tests for the detection of antibodies against Babesia divergens preferably take the form of a kit, which comprises the 37 kD protein in a purified form. The antigens could e.g. be purified using standard protein separation techniques over a suitable column. Another possibility is separation on a PAGE gel, followed by western blotting. On the western blot, the 37 kD protein will form a specific band, separated from other Babesia divergens protein bands, and is thus considered to be purified. A pure form of the protein can also be obtained by expressing one of the nucleic acid sequences.
I prinsippet er den letteste måte å fremstille et slikt diagnostisk testsystem å benytte renset helt 37 kD protein som forklart ovenfor. Det er imidlertid meget vel mulig å benytte bare en del av 37 kD proteinet. Dette gjelder med det forbehold at det anvendte fragment fremdeles omfatter en antigen determinant av proteinet. Alle antigene determinanter av 37 kD proteinet vil per definisjon indusere antistoffer. Derfor vil anvendelsen av et 37 kD proteinfragment som omfatter selv én enkelt antigen determinant av 37 kD proteinet, være i stand til å binde til anti-37 kD protein antistoffer. In principle, the easiest way to prepare such a diagnostic test system is to use purified whole 37 kD protein as explained above. However, it is very well possible to use only a part of the 37 kD protein. This applies with the proviso that the fragment used still comprises an antigenic determinant of the protein. All antigenic determinants of the 37 kD protein will by definition induce antibodies. Therefore, the use of a 37 kD protein fragment comprising even a single antigenic determinant of the 37 kD protein will be able to bind to anti-37 kD protein antibodies.
Som nevnt ovenfor kan proteinet renses direkte fra celler infisert med parasitten. Det er imidlertid også mulig å benytte standard ekspresjonssystemer, som bakterie-, parasitt-, gjær-, baculovirus- eller pattedyr-ekspresjonssystemer, hvorav et stort utvalg er beskrevet, for ekspresjonen av 37 kD proteinet. Det således uttrykte protein kan lett renses. As mentioned above, the protein can be purified directly from cells infected with the parasite. However, it is also possible to use standard expression systems, such as bacterial, parasitic, yeast, baculovirus or mammalian expression systems, of which a large selection has been described, for the expression of the 37 kD protein. The thus expressed protein can be easily purified.
EKSEMPLER EXAMPLES
Eksempel 1 Example 1
Dyrkning av Babesia divergens og genomisk DNA-ekstraksjon Cultivation of Babesia divergens and genomic DNA extraction
En in vitro kultur av Babesia divergens dyrket i henhold til Grande et al., (Parasitology, 115, 81-84 (1997)). An in vitro culture of Babesia divergens grown according to Grande et al., (Parasitology, 115, 81-84 (1997)).
Etter at parasittemien fra in vitro kultur nådde 30%, ble B. divergens parasitterte erytrocytter pelletert ved sentrifugering i 5 min. ved 2500 g. After the parasitemia from in vitro culture reached 30%, B. divergens parasitized erythrocytes were pelleted by centrifugation for 5 min. at 2500 g.
Supernatanten ble sentrifugert 20 min. ved 15000 g; og pelleten, som inneholdt merozoitter, ble vasket to ganger i RPMI. The supernatant was centrifuged for 20 min. at 15,000 g; and the pellet, which contained merozoites, was washed twice in RPMI.
Infiserte røde blodceller ble lysert i 5 volumer lyseringsbuffer (5 mM EDTA; 100 mM NaCI; 20 mM Tris, pH 7,5; 0,5% Triton X-100; 0,5% SDS) supplert med proteinase K til en sluttkonsentrasjon på 1 mg/mL, 1 time ved 37°C. Infected red blood cells were lysed in 5 volumes of lysis buffer (5 mM EDTA; 100 mM NaCl; 20 mM Tris, pH 7.5; 0.5% Triton X-100; 0.5% SDS) supplemented with proteinase K to a final concentration of 1 mg/mL, 1 hour at 37°C.
DNA-ekstraksjon ble foretatt i tre trinn med fenol, fenol-kloroform og tilslutt med kloroform:isoamylalkohol (24:1 ):tilsetning av 1 volum fenol eller fenol-kloroform eller kloroform:isoamylalkohol (24:1), vortex-blandet 1 min., sentrifugert i 5 min. ved 10.000 g, hvorpå den øverste vandige fase ble overført til et nytt rør. DNA extraction was carried out in three steps with phenol, phenol-chloroform and finally with chloroform:isoamyl alcohol (24:1): addition of 1 volume of phenol or phenol-chloroform or chloroform:isoamyl alcohol (24:1), vortex-mixed for 1 min ., centrifuged for 5 min. at 10,000 g, whereupon the upper aqueous phase was transferred to a new tube.
DNA ble deretter utfelt med 2 volumer kald 100% etanol og 1/10 volum 3M natrium-acetat, pH 5,6,1 time ved -80°C. Etter sentrifugering 15 min. ved 10.000 g ved 4°C, ble DNA-pelleten vasket med etanol 70%, tørket og resuspendert i sterilt vann. DNA was then precipitated with 2 volumes of cold 100% ethanol and 1/10 volume of 3M sodium acetate, pH 5.6, 1 hour at -80°C. After centrifugation 15 min. at 10,000 g at 4°C, the DNA pellet was washed with ethanol 70%, dried and resuspended in sterile water.
Plasmid miniprep Plasmid miniprep
En enkelt plasmidkoloni ble overført til et rør inneholdende 1,5 ml_ LB-medium (10 g bactotrypton, 5 g gjærekstrakt og 5 g NaCI i 1 liter destillert vann, blandet og autoklavert), inneholdende det riktige antibiotikum og inkubert over natten ved 37°C. Celler, pelletert ved sentrifugering i 30 sekunder ved 10.000 g, ble først løst i 200 ut-av en løsning inneholdende 100 mM Tris-HCI, pH 7,5; 10 mM EDTA, deretter i 200 |iL av en løsning inneholdende 200 mM NaOH, 1% SDS og i tredje omgang etter 5 min. ved romtemperatur, i 200 uL av en løsning inneholdende 3M kalium-acetat og 5M eddiksyre. Etter inkubering i 5 min. ved 4°C og sentrifugering i 5 min. ved 10.000 g, ble den plasmid-DNA som supernatanten inneholdt, utfelt med 0,7 volumer isopropanol. Den ble deretter løst i 200 uL TE-buffer (10 mM Tris-HCI, A single plasmid colony was transferred to a tube containing 1.5 ml_ LB medium (10 g bactotryptone, 5 g yeast extract and 5 g NaCl in 1 liter distilled water, mixed and autoclaved), containing the appropriate antibiotic and incubated overnight at 37° C. Cells, pelleted by centrifugation for 30 seconds at 10,000 g, were first dissolved in 200 µl of a solution containing 100 mM Tris-HCl, pH 7.5; 10 mM EDTA, then in 200 |iL of a solution containing 200 mM NaOH, 1% SDS and in the third step after 5 min. at room temperature, in 200 uL of a solution containing 3M potassium acetate and 5M acetic acid. After incubation for 5 min. at 4°C and centrifugation for 5 min. at 10,000 g, the plasmid DNA contained in the supernatant was precipitated with 0.7 volumes of isopropanol. It was then dissolved in 200 µL TE buffer (10 mM Tris-HCl,
pH 7,5; 1 mM EDTA). For sekvensering ble det foretatt en fenol/kloroform-ekstraksjon og en etanol-presipitasjon som tidligere beskrevet. pH 7.5; 1 mM EDTA). For sequencing, a phenol/chloroform extraction and an ethanol precipitation were carried out as previously described.
cDNA-bibliotekkonstruksjon cDNA library construction
Et cDNA-bibliotek ble oppnådd fra mRNA avledet fra B. divergens Rouen 1987-kulturer som følger: 10<9> infiserte erytrocytter ble pelletert ved sentifugering av kulturen og behandlet med et lytisk middel inneholdende guanidin-tiocyanat under bruk av RNA-midlene Total RNA Isolation System® Kit (Promega). Total RNA ble deretter renset ved fenol:kloroform-ekstraksjon og utfelt med isopropanol. Med total RNA som utgangsmateriale, ble poly(A) mRNA-fraksjonen isolert ved hybridisering til en biotinylert oligo(dT) primer ved bruk av polyA Tract mRNA Isolation System Kit (Promega). Hybridene ble oppsamlet og vasket under høy stringens ved å benytte streptavidin koblet til paramagnetiske partikler og en magnetisk separasjons-oppstilling. mRNA ble eluert med vann, og cDNA ble syntetisert ved å benytte et ZAP Express™ cDNA Synthesis Kit (Stratagene). A cDNA library was obtained from mRNA derived from B. divergens Rouen 1987 cultures as follows: 10<9> infected erythrocytes were pelleted by centrifugation of the culture and treated with a lytic agent containing guanidine thiocyanate using the RNA agents Total RNA Isolation System® Kit (Promega). Total RNA was then purified by phenol:chloroform extraction and precipitated with isopropanol. With total RNA as starting material, the poly(A) mRNA fraction was isolated by hybridization to a biotinylated oligo(dT) primer using the polyA Tract mRNA Isolation System Kit (Promega). The hybrids were collected and washed under high stringency using streptavidin coupled to paramagnetic particles and a magnetic separation setup. mRNA was eluted with water, and cDNA was synthesized using a ZAP Express™ cDNA Synthesis Kit (Stratagene).
cDNA-syntese ble foretatt ved revers transkripsjon under bruk av en primer som inneholder en poly(dT)-sekvens og et Xhol-restriksjonssete. £cof?/-adaptere ble addert til 5'-enden av 0,4-4 kbp cDNA-fragmenter (størrelsesfraksjonert på Sephacryl S-500 spin Columns) etter Xho/-oppslutning. cDNA ble ligert inn i X-ZAPII Express vektoren i en sense-orientering { EcoRI- Xho\) i forhold til lacZ-promoteren ved å benytte et forhold på 150 ng cDNA til 1 |ig vektor. Rekombinante lambda-fag ble deretter pakket i Gigapack II pakkingsekstrakter fra Stratagene, og utplatet på NZY-agarplater under bruk av XL1-Blue MRF' celler, for å amplifiseres og titreres som anbefalt av produsenten (Stratagene). cDNA synthesis was performed by reverse transcription using a primer containing a poly(dT) sequence and an XhoI restriction site. £cof?/ adapters were added to the 5' end of 0.4-4 kbp cDNA fragments (size fractionated on Sephacryl S-500 spin Columns) after Xho/ digestion. cDNA was ligated into the X-ZAPII Express vector in a sense orientation {EcoRI-Xho\) relative to the lacZ promoter using a ratio of 150 ng cDNA to 1 µg vector. Recombinant lambda phage were then packaged in Gigapack II packaging extracts from Stratagene, and plated on NZY agar plates using XL1-Blue MRF' cells, to be amplified and titrated as recommended by the manufacturer (Stratagene).
cDNA-bibliotek-screening cDNA library screening
Det polyklonale antistoff rettet mot 37 kDa proteinfamilien (oc-Bd37) ble benyttet for screening av cDNA-biblioteket av B. divergens Rouen 1987. The polyclonal antibody directed against the 37 kDa protein family (oc-Bd37) was used for screening the cDNA library of B. divergens Rouen 1987.
For screening ble 4000 rekombinanter av cDNA-biblioteket utplatet ved å benytte XL1-Blue MRF' celler. Etter vekst i 8 timer ved 37°C, ble rekombinant p-galaktosidase fra hver klon i løpet av 3 timer, blottet over på membraner av nitro-cellulose, mettet med 10 mM IPTG. Skiver ble deretter mettet over natten i TBS (150 mM NaCI, 20 mM Tris-HCI, pH 7,2) + 5% skummet melk ved 4°C, vasket i TBS og inkubert 1 time med a-Bd37 i en fortynning på 1:250. Positive plater ble visualisert ved å benytte geit anti-kanin IgG konjugert til peroksydase, i en fortynning på 1:500. Positive plater ble overført i 500 uL SM-buffer, inkubert 1 time ved 37°C og oppbevart ved 4°C. Etter rensing av disse positive platene, ble cDNA som koder for 37 kDa proteinet snittet ut av A,-ZAPII-fagen i form av den kanamycinresistente pBK-CMV fagemid-vektor under bruk av en hjelperfag, som anbefalt av Stratagene. For screening, 4000 recombinants of the cDNA library were plated using XL1-Blue MRF' cells. After growth for 8 hours at 37°C, recombinant β-galactosidase from each clone was blotted onto nitrocellulose membranes saturated with 10 mM IPTG over 3 hours. Slices were then saturated overnight in TBS (150 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl, pH 7.2) + 5% skim milk at 4°C, washed in TBS and incubated for 1 h with α-Bd37 at a dilution of 1 :250. Positive plaques were visualized using goat anti-rabbit IgG conjugated to peroxidase, at a dilution of 1:500. Positive plates were transferred into 500 µL of SM buffer, incubated for 1 hour at 37°C and stored at 4°C. After purification of these positive plaques, the cDNA encoding the 37 kDa protein was excised from the A,-ZAPII phage in the form of the kanamycin-resistant pBK-CMV phagemid vector using a helper phage, as recommended by Stratagene.
cDNA-sekvensering cDNA sequencing
4 u.g plasmider som var bærere av cDNA som koder for 37 kDa proteinet av B. divergens Rouen, ble sekvensert ved å benytte ^Sequencing™ Kit (Pharmacia Biotech). Etter denaturering med NaOH, nøytralisasjon og etanol-presipitasjon, ble cDNA pelletert ved sentrifugering og resuspendert i 10 |j.L vann. Renaturering ble foretatt ved å benytte 10 pmol primer, hvoretter DNA ble sekvensert under bruk av dideoksymetoden til Sanger et al., ((1977), Proe. Nati. Acad. Sei. USA 74 (12):5463-7), ved å benytte reagenser og fremgangsmåter ifølge Pharmacia Biotech. Primere egnet for avlesning av hele sekvensen ble syntetisert av Eurogentec. 4 u.g plasmids that were carriers of cDNA that codes for the 37 kDa protein of B. divergence Rouen, was sequenced using the ^Sequencing™ Kit (Pharmacia Biotech). After denaturation with NaOH, neutralization and ethanol precipitation, the cDNA was pelleted by centrifugation and resuspended in 10 µl water. Renaturation was carried out using 10 pmol of primer, after which the DNA was sequenced using the dideoxy method of Sanger et al., ((1977), Proe. Nati. Acad. Sei. USA 74 (12):5463-7), by use reagents and methods according to Pharmacia Biotech. Primers suitable for reading the entire sequence were synthesized by Eurogentec.
Analyse av den cDNA-sekvens som koder for 37 kDa proteinet Analysis of the cDNA sequence that codes for the 37 kDa protein
Den sekvens av cDNA som koder for 37 kDa proteinet (1208 bp mellom restriksjonssetene EcoRI og Xhol) viste forekomst av en poly(A)i8-hale og en kodende region av 1023 desoksyribonukleotider, som gir en enkelt åpen leseramme på 341 aminosyrer uten repeterende motiv. The sequence of the cDNA encoding the 37 kDa protein (1208 bp between the EcoRI and XhoI restriction sites) showed the presence of a poly(A)i8 tail and a coding region of 1023 deoxyribonucleotides, providing a single open reading frame of 341 amino acids without a repetitive motif .
Analyse av hydrofilitetsprofilen avdekket to hydrofobe sekvenser i hver ende av proteinet; fra aminosyre 1 til 18 i N-enden og fra aminosyrene 321 til 341 i C-enden av proteinet. Det hydrofobe segment i N-enden kunne stemme overens med signal-sekvensen av 37 kDa proteinet, og nærværet av en slik spaltbar N-terminal signal-sekvens tydet på at 37 kDa proteinet er et sekretert protein. Nærværet av et annet hydrofobt segment i C-enden av molekylet indikerer imidlertid at 37 kDa proteinet kunne gi interaksjon eller være forankret i membranen av parasittiske vesikler under den sekretoriske vei, for å være på overflaten av parasitten ved slutten av denne prosess. Disse observasjonene stemmer overens med det immunfluorescens-mønster som ble oppnådd på B. d/Vergens-infisert erytrocytt, siden merkingen ble observert både inne i parasittiske vesikler og på overflaten av parasitten. Funnet av 37 kDa proteinet i supernatanten av en in vitro kultur kunne resultere i en spaltning av molekylet enten fra overflaten av parasitten eller fra sekreterende vesikler. Analysis of the hydrophilicity profile revealed two hydrophobic sequences at each end of the protein; from amino acids 1 to 18 at the N-terminus and from amino acids 321 to 341 at the C-terminus of the protein. The hydrophobic segment at the N-end could agree with the signal sequence of the 37 kDa protein, and the presence of such a cleavable N-terminal signal sequence indicated that the 37 kDa protein is a secreted protein. However, the presence of another hydrophobic segment at the C-end of the molecule indicates that the 37 kDa protein could interact or be anchored in the membrane of parasitic vesicles during the secretory pathway, to be on the surface of the parasite at the end of this process. These observations are consistent with the immunofluorescence pattern obtained on B. d/Vergens-infected erythrocytes, since the labeling was observed both inside parasitic vesicles and on the surface of the parasite. The finding of the 37 kDa protein in the supernatant of an in vitro culture could result in a cleavage of the molecule either from the surface of the parasite or from secretory vesicles.
Kloning av 37 kDa proteinet gDNA fra forskjellige isolater av B. divergens i pGEM®-T-vektor Cloning of the 37 kDa protein gDNA from different isolates of B. divergens in pGEM®-T vector
Genomisk DNA (gDNA) av B. divergens Rouen 1987, Weybridge 8843 og Y5 isolater ble amplifisert ved PCR (Polymerase Chain Reaction) og klonet inn i pGEM®-T Vector System II (Promega) for å sekvenseres som beskrevet ovenfor. gDNA fra B. divergens Rouen 1987 og Weybridge 8843 ble amplifisert ved å benytte primer Bd37-5 (sense-oligonukleotid), Genomic DNA (gDNA) of B. divergens Rouen 1987, Weybridge 8843 and Y5 isolates was amplified by PCR (Polymerase Chain Reaction) and cloned into pGEM®-T Vector System II (Promega) to be sequenced as described above. gDNA from B. divergens Rouen 1987 and Weybridge 8843 was amplified using primer Bd37-5 (sense oligonucleotide),
5'-GAATTCACGACCATACGAATA-3' og Bd37-Low (antisense-oligonukleotid), 5'-ACAGGATCCAAAAGCTACATAGCTGTCCACT-3', mens gDNA fra B. divergens Y5 ble amplifisert ved å benytte primer Bd37-Upp (sense-oligonukleotid), 5'-CAAGGATCCTCTAAGTACGATGAAAACCAGTAA-3' og Bd37-Low. For å foreta PCR ble 100 ng av hver gDNA inkubert med 0,5 uL av hver primer ved 10 u.M, 4 uL dNTP (1,25 mM av hver), 2,5 uL 10X enzymbuffer og 1 enhet Taq DNA-polymerase (Ozyme) i et sluttvolum på 25 jiL. Følgende betingelser ble benyttet: 3 min. ved 94°C, 3 runder på 1 min. ved 94°C, 1 min. ved 50°C og 2 min. ved 72°C og deretter 5 min. ved 72°C. 5'-GAATTCACGACCATACGAATA-3' and Bd37-Low (antisense oligonucleotide), 5'-ACAGGATCCAAAAGCTACATAGCTGTCCACT-3', while gDNA from B. divergens Y5 was amplified using primer Bd37-Upp (sense oligonucleotide), 5'- CAAGGATCCTCTAAGTACGATGAAAACCAGTAA-3' and Bd37-Low. To perform PCR, 100 ng of each gDNA was incubated with 0.5 µL of each primer at 10 µM, 4 µL of dNTPs (1.25 mM of each), 2.5 µL of 10X enzyme buffer, and 1 unit of Taq DNA polymerase (Ozyme ) in a final volume of 25 jiL. The following conditions were used: 3 min. at 94°C, 3 rounds of 1 min. at 94°C, 1 min. at 50°C and 2 min. at 72°C and then 5 min. at 72°C.
PCR-produkter ble renset ved elektroeluering ved at de ble underkastet en 1% agarosegel-elektroforese. De forventede bånd ble visualisert under UV, snittet ut og underkastet elektroeluering i 400 uL TAE-buffer ved 100 mA i løpet av 1 time. De elektroeluerte materialene ble fenol-ekstrahert og etanol-presipitert som beskrevet ovenfor. PCR products were purified by electroelution by subjecting them to a 1% agarose gel electrophoresis. The expected bands were visualized under UV, excised and subjected to electroelution in 400 µL TAE buffer at 100 mA during 1 hour. The electroeluted materials were phenol-extracted and ethanol-precipitated as described above.
Ligeringsreaksjonen ble foretatt ved å tilsette 50 ng av hver gDNA til 50 ng pGEM-vektor og 3 enheter T4 DNA-ligase i 1 \ lL av den ca. 10X passende buffer, i løpet av 5 timer ved 16°C. 2 uL av hver ligeringsblanding ble benyttet for transformasjons-reaksjonen i JM109 High Efficiency Competent Cells, som anbefalt av Promega. Rekombinante vektorer ble visualisert ved å benytte blått-hvitt-screening, idet enkelte hvite kolonier ble plukket og overført i 50 uL sterilt vann. Etter vortex-behandling ble rørene kokt i 5 min. og sentrifugert 1 min. ved 10.000 g, hvorunder 10 uL av supernatanten ble benyttet for en PCR-reaksjon som beskrevet ovenfor med T3- og T7-primere for å verifisere tilstedeværelsen av innskuddet. For sekvensering av innskuddet ble det benyttet en kultur av 1,5 ml_ i LB av den rekombinante vektor for en plasmid miniprep, som tidligere beskrevet. The ligation reaction was carried out by adding 50 ng of each gDNA to 50 ng of pGEM vector and 3 units of T4 DNA ligase in 1 µL of the approx. 10X appropriate buffer, over 5 hours at 16°C. 2 µL of each ligation mixture was used for the transformation reaction in JM109 High Efficiency Competent Cells, as recommended by Promega. Recombinant vectors were visualized using blue-white screening, with individual white colonies being picked and transferred into 50 µL of sterile water. After vortexing, the tubes were boiled for 5 min. and centrifuged for 1 min. at 10,000 g, during which 10 µL of the supernatant was used for a PCR reaction as described above with T3 and T7 primers to verify the presence of the insert. For sequencing the insert, a culture of 1.5 ml in LB of the recombinant vector for a plasmid miniprep was used, as previously described.
Karakterisering av gener som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien ved hybridisering Characterization of genes encoding a protein of the 37 kD protein family by hybridization
For hybridiseringsforsøk oppsluttes 4 (ig genomisk DNA med 20 enheter Pstl-restriksjonsenzym i 3 timer ved 37°C, og oppsluttede produkter underkastes en 0,8% agarose-elektroforese. Etter denaturering og nøytralisering overføres DNA til Hybond-N-membran (Amersham) og fikseres ved UV. Den DNA som skal testes merkes ved å benytte Nick Translation Kit (Boehringer Mannheim), med Redivue™ For hybridization experiments, 4 µg genomic DNA is digested with 20 units of PstI restriction enzyme for 3 hours at 37°C, and digested products are subjected to 0.8% agarose electrophoresis. After denaturation and neutralization, the DNA is transferred to Hybond-N membrane (Amersham) and fixed by UV The DNA to be tested is labeled using the Nick Translation Kit (Boehringer Mannheim), with Redivue™
[a-<32>P]dCTP (3000 Ci/mmol) ved en sluttkonsentrasjon på 20 uCi (Amersham) og renses deretter ved å benytte Probe Purification after labelling kit (Jetnick) som anbefalt av produsenten. Membraner inkuberes først i en prehybridiseringsløsning (5xSSC, 0,5% SDS og 1 g/L Ficoll type 400, polyvinylpyrrolidon og bovint serumalbumin), 1 time ved 65°C og hybridiseres deretter over natten ved 65°C i 10 mL av samme løsning, supplert med 1 mg sildespermie DNA og den denaturerte merkede probe. Membraner vaskes tre ganger i 15 min. ved 65°C i 6XSSC og eksponeres for Biomax MR-1 film (Polylabo) ved -80°C i 48 timer. [a-<32>P]dCTP (3000 Ci/mmol) at a final concentration of 20 uCi (Amersham) and then purified using the Probe Purification after labeling kit (Jetnick) as recommended by the manufacturer. Membranes are first incubated in a prehybridization solution (5xSSC, 0.5% SDS and 1 g/L Ficoll type 400, polyvinylpyrrolidone and bovine serum albumin), 1 hour at 65°C and then hybridized overnight at 65°C in 10 mL of the same solution , supplemented with 1 mg of herring sperm DNA and the denatured labeled probe. Membranes are washed three times for 15 min. at 65°C in 6XSSC and exposed to Biomax MR-1 film (Polylabo) at -80°C for 48 hours.
DNA som hybridiseres til DNA på Hybond-N-membranen omfatter et gen som koder for et protein av 37 kD proteinfamilien. DNA that hybridizes to DNA on the Hybond-N membrane comprises a gene that codes for a protein of the 37 kD protein family.
Eksempel 2 Example 2
Kloning av Bd37 cDNA i pGEX-A-vektoren Cloning of Bd37 cDNA into the pGEX-A vector
For å uttrykke et rekombinant Bd37 protein ble cDNA subklonet i E. coli vektoren pGEX-A. I et første trinn ble hele den kodende region av denne cDNA amplifisert ved PCR under bruk av primerne Bd37-Upp (sense-oligonukleotid) og Bd37-Low (antisense-oligonukleotid) som inneholder SamH/-restriksjonsseter. PCR-produktene ble deretter subklonet inn i pGEM®-T-vektoren, som beskrevet ovenfor. I et andre trinn ble 500 ng av pGEX-A-vektor og 500 ng av pGEM®-T-vektoren inneholdende Bd37 cDNA, kuttet med 30 enheter av BamH/-restriksjonsenzymet, To express a recombinant Bd37 protein, the cDNA was subcloned into the E. coli vector pGEX-A. In a first step, the entire coding region of this cDNA was amplified by PCR using the primers Bd37-Up (sense oligonucleotide) and Bd37-Low (antisense oligonucleotide) containing SamH/ restriction sites. The PCR products were then subcloned into the pGEM®-T vector, as described above. In a second step, 500 ng of the pGEX-A vector and 500 ng of the pGEM®-T vector containing the Bd37 cDNA were cut with 30 units of the BamH/ restriction enzyme,
3 timer ved 37°C, i den passende buffer (Life technologies) for å bli ligert. 3 hours at 37°C, in the appropriate buffer (Life technologies) to be ligated.
Etter fenol/kloroform-ekstraksjon og etanol-presipitasjon ble pGEX-A-vektoren defosforylert ved å benytte 0,0015 enheter Calf Intestinal Alkaline Phosphatase (Promega), 1 time ved 37°C i den passende buffer og represipitert. Det utspaltede cDNA-fragment ble renset ved elektroeluering som beskrevet ovenfor. After phenol/chloroform extraction and ethanol precipitation, the pGEX-A vector was dephosphorylated using 0.0015 units of Calf Intestinal Alkaline Phosphatase (Promega), 1 hour at 37°C in the appropriate buffer and reprecipitated. The cleaved cDNA fragment was purified by electroelution as described above.
Ligeringen av 100 ng Bam/-//-kuttet fosfatase-behandlet pGEX-A-vektor med 100 ng Bd37 cDNA-fragment, ble foretatt ved å benytte 15 enheter T4 DNA-ligase, i den passende buffer, i 1 time ved 25°C. Av ligeringsblandingen ble 1 uL benyttet til transformering av 75 uL Epicurian Coli® SURE®2 superkompetente celler, slik som anbefalt av produsenten (Stratagene). The ligation of 100 ng of Bam/-//-cut phosphatase-treated pGEX-A vector with 100 ng of Bd37 cDNA fragment was performed using 15 units of T4 DNA ligase, in the appropriate buffer, for 1 hour at 25° C. Of the ligation mixture, 1 µL was used to transform 75 µL of Epicurian Coli® SURE®2 supercompetent cells, as recommended by the manufacturer (Stratagene).
Rekombinanter ble bestemt ved hybridisering: Hybond-N- (Amersham) filtere ble anbragt 30 sekunder på plater, denaturert 1 min. med 1,5M NaCI, 0,5N NaOH og nøytralisert med 1,5M NaCI, 0,5M Tris-HCI, pH 7,5. Filterne ble renset i 2xSSC, lufttørket og eksponert med DNA-siden opp, for UV (X>25 nm) i 3 min. Recombinants were determined by hybridization: Hybond-N (Amersham) filters were placed on plates for 30 seconds, denatured for 1 min. with 1.5M NaCl, 0.5N NaOH and neutralized with 1.5M NaCl, 0.5M Tris-HCl, pH 7.5. Filters were cleaned in 2xSSC, air dried and exposed, DNA side up, to UV (X>25 nm) for 3 min.
En PCR ble foretatt på B. divergens Rouen 1987 cDNA ved å benytte de interne primerne Bd37-E1 (sense-oligonukleotid), A PCR was performed on B. divergens Rouen 1987 cDNA using the internal primers Bd37-E1 (sense oligonucleotide),
5'-CAAGGTGGTGCGAATTCAAAG-3' og Bd37-E4 (antisense-oligonukleotid), 5'-ATACAATGATACCGAATTCAATGG-3': av det elektroeluerte PCR-fragment ble 0,2 ug benyttet til å syntetisere en nukleotidprobe ved å benytte Nick Translation Kit (Boehringer Mannheim). Proben ble merket med Redivue™ [oc-<32>P]dCTP 5'-CAAGGTGGTGCGAATTCAAAG-3' and Bd37-E4 (antisense oligonucleotide), 5'-ATACAATGATACCGAATTCAATGG-3': of the electroeluted PCR fragment, 0.2 µg was used to synthesize a nucleotide probe using the Nick Translation Kit (Boehringer Mannheim). The probe was labeled with Redivue™ [oc-<32>P]dCTP
(3000 Ci/mmol) i en sluttkonsentrasjon på 20 uCi (Amersham). Overskuddet av trifosfat-deoksyribonukleosider ble fjernet på en kolonne av glasskuler (Glasperlen 0,25-0,3 u. fra Braun) og Sephadex®G50 superfine (Pharmacia). Membraner ble prehybridisert i 6xSSC + 2,5% skummet melk, 1 time ved 65°C, og hybridisert over natten ved 65°C i 6xSSC + 2,5% skummet melk inneholdende sildespermie DNA som 100 u.g/ml_, og den denaturerte merkede probe. Membranene ble vasket tre ganger i 15 minutter ved 65°C i 6xSSC og eksponert for Biomax MR-1 film (Polylabo) ved -80°C i 2 timer. (3000 Ci/mmol) in a final concentration of 20 uCi (Amersham). The excess of triphosphate-deoxyribonucleosides was removed on a column of glass beads (Glasperlen 0.25-0.3 u. from Braun) and Sephadex®G50 superfine (Pharmacia). Membranes were prehybridized in 6xSSC + 2.5% skim milk, 1 hour at 65°C, and hybridized overnight at 65°C in 6xSSC + 2.5% skim milk containing herring sperm DNA as 100 µg/ml_, and the denatured labeled probe. The membranes were washed three times for 15 minutes at 65°C in 6xSSC and exposed to Biomax MR-1 film (Polylabo) at -80°C for 2 hours.
Den korrekte orientering av Bd37-fragmentet i den positive rekombinante pGEX-A-vektor, ble kontrollert ved å foreta PCR på den rensede rekombinantvektor ved å benytte 5'pGEX-primeren (Pharmacia), kombinert med den interne Bd37-E4-primeren. The correct orientation of the Bd37 fragment in the positive recombinant pGEX-A vector was checked by performing PCR on the purified recombinant vector using the 5' pGEX primer (Pharmacia), combined with the internal Bd37-E4 primer.
Den samme fremgangsmåte har vært fulgt under anvendelse av 100 ng genomisk DNA fra B. divergens, Weybridge 8843 som utgangsmateriale, for å klone et gen som koder for et 35 kDa protein i pGEX-A-vektoren og uttrykke et rekombinant Bd35 protein. The same procedure has been followed using 100 ng of genomic DNA from B. divergens, Weybridge 8843 as starting material, to clone a gene encoding a 35 kDa protein in the pGEX-A vector and express a recombinant Bd35 protein.
Endelig ble det som en kontroll benyttet 100 ng nativ pGEX-A-vektor til å transformere 75 uL Epicurian Coli®SURE®2, superkompetente celler for å produsere nativ glutation-S-transferase (GST). Finally, as a control, 100 ng of native pGEX-A vector was used to transform 75 uL of Epicurian Coli®SURE®2, supercompetent cells to produce native glutathione-S-transferase (GST).
Produksjon av rekombinant GST, GST-Bd37 og GST-Bd35 proteiner for en vaksi nasjonstest Production of recombinant GST, GST-Bd37 and GST-Bd35 proteins for a vaccine test
De forskjellige konstruksjoner som uttrykker GST eller et fusjonsprotein av Bd37 eller Bd35 protein med GST, ble indusert av IPTG. Bakteriekulturene ble dyrket over natten og fortynnet 1:10 med LB-medium supplert med ampicillin til 50 u.g/ml_. Kulturene ble inkubert i 1 time ved 37°C og deretter indusert med 10"<4>M IPTG i 3 timer. Bakteriene ble lysertved ultralydbehandling i MTPBS (150 mM NaCI, 16 mM Na2HP04, 4 mM NaH2P04, pH 7,3) -1% Triton X-100, og de rekombinante proteinene affinitetsrenset på glutation-agarosekuler og eluert ved konkurranse med redusert glutation (Smith, D.B. & Johnson, K.S. (1988), Gene 67(1):31-40). The various constructs expressing GST or a fusion protein of Bd37 or Bd35 protein with GST were induced by IPTG. The bacterial cultures were grown overnight and diluted 1:10 with LB medium supplemented with ampicillin to 50 µg/ml_. The cultures were incubated for 1 hour at 37°C and then induced with 10"<4>M IPTG for 3 hours. The bacteria were lysed by sonication in MTPBS (150 mM NaCl, 16 mM Na2HPO4, 4 mM NaH2PO4, pH 7.3) - 1% Triton X-100, and the recombinant proteins affinity purified on glutathione-agarose beads and eluted by competition with reduced glutathione (Smith, D.B. & Johnson, K.S. (1988), Gene 67(1):31-40).
Produksjon av et rekombinant 37 kDa protein i insektceller, for en vaksi nasjonstest Production of a recombinant 37 kDa protein in insect cells, for a vaccine test
For produksjonen av den rekombinante DNA i baculovirus ble cDNA som koder for 37 kDa proteinet, klonet i henhold til standardprosedyrer inn i Bac-to-Bac™-vektoren fra Life Technologies, 8717 Grovemont Circle, P.O. box 6009, Gaithersburg, MD 20884-9980, USA. For the production of the recombinant baculovirus DNA, the cDNA encoding the 37 kDa protein was cloned according to standard procedures into the Bac-to-Bac™ vector from Life Technologies, 8717 Grovemont Circle, P.O. box 6009, Gaithersburg, MD 20884-9980, USA.
Seks T75 kolber ble benyttet for dyrkning av infiserte og ikke-infiserte SF9-celler, som hver inneholdt 7,5 x 10<6> SF9-celler i et sluttvolum på 15 mL HYQ CCM3-medium (Hyclone Europe NV, Belgia). Tre av disse kolbene ble infisert med 52,5 uL Bd37-1 -virus (6,9 x 107 pfu/mL), som tilsvarer en infeksjon av SF9-celler i en MOI (multiplicity of infection) på 0,5. Six T75 flasks were used for culturing infected and uninfected SF9 cells, each containing 7.5 x 10<6> SF9 cells in a final volume of 15 mL HYQ CCM3 medium (Hyclone Europe NV, Belgium). Three of these flasks were infected with 52.5 µL of Bd37-1 virus (6.9 x 10 7 pfu/mL), which corresponds to an infection of SF9 cells at an MOI (multiplicity of infection) of 0.5.
Infiserte og ikke-infiserte celler (NIC) ble oppsamlet 60 timer etter infeksjon i et sluttvolum på 7,5 mL CCM3-medium og behandlet med 0,3% Triton X-100,1 time ved romtemperatur. En alikvot på 100 uL infiserte og ikke-infiserte celler ble dissosiert i 10 uL 10X prøvebuffer og kokt i 5 min. To alikvoter på 25 uL fra hver prøve (én benyttet for en Coomassie blått-farving og én benyttet for en immunblotting ved bruk av det monoklonale antistoff F4.2F8 i en fortynning på 1:50) ble underkastet en 12% SDS-PAGE. Disse infiserte cellene som uttrykker 37 kDa proteinet, og ikke-infiserte celler, er blitt benyttet til å immunisere ørkenrotter for å teste den immunbeskyttende effekt av 37 kDa proteinet. Infected and uninfected cells (NIC) were collected 60 h post-infection in a final volume of 7.5 mL CCM3 medium and treated with 0.3% Triton X-100.1 h at room temperature. An aliquot of 100 µL of infected and uninfected cells was dissociated in 10 µL of 10X sample buffer and boiled for 5 min. Two aliquots of 25 µL from each sample (one used for a Coomassie blue stain and one used for an immunoblotting using the monoclonal antibody F4.2F8 at a dilution of 1:50) were subjected to a 12% SDS-PAGE. These infected cells expressing the 37 kDa protein, and uninfected cells, have been used to immunize gerbils to test the immunoprotective effect of the 37 kDa protein.
Eksempel 3 Example 3
Vaksi nasjonstest med et rekombinant 35- og 37 kD protein av 37 kDa proteinfamilien Vaccination test with a recombinant 35 and 37 kD protein of the 37 kDa protein family
Vaksinasjonstesten har vært foretatt på 15 grupper å 10 ørkenrotter for å teste den immunbeskyttende effekt av det rekombinante Bd37 protein, enten uttrykt i det prokaryote system (ved å benytte fusjonsproteinene GST-Bd37 eller GST-Bd35) eller i det eukaryote Bac-to-Bac-system (ved å benytte det rekombinante Bac-Bd37). Tre forskjellige doser rekombinante proteiner, omfattende 5 u,g, 25 u.g og 125 \ ig, er blitt testet (se Tabell 1). Negative kontrollgrupper fikk bare tilsvarende av nativ GST eller ikke-infiserte insektceller. Hvert vaksinepreparat har vært tilsatt Quil-A adjuvansen. En positiv kontrollgruppe har fått 300 uL supernatant fra B. divergens Rouen 1987 in vitro kulturen. En eksponerings-kontrollgruppe fikk bare 10<6> parasitterte erytrocytter. The vaccination test has been carried out on 15 groups of 10 gerbils to test the immunoprotective effect of the recombinant Bd37 protein, either expressed in the prokaryotic system (using the fusion proteins GST-Bd37 or GST-Bd35) or in the eukaryotic Bac-to-Bac system (using the recombinant Bac-Bd37). Three different doses of recombinant proteins, comprising 5 µg, 25 µg and 125 µg, have been tested (see Table 1). Negative control groups received only the equivalent of native GST or uninfected insect cells. Each vaccine preparation has been supplemented with the Quil-A adjuvant. A positive control group has received 300 uL of supernatant from the B. divergens Rouen 1987 in vitro culture. An exposure-control group received only 10<6> parasitized erythrocytes.
Dyr Animals
Ørkenrotter (7-8 uker gamle) ble benyttet. Dyrene fikk for og vann ad libitum. Desert rats (7-8 weeks old) were used. The animals received feed and water ad libitum.
Parasitter Parasites
Eksponeringsstammen som ble benyttet var B. divergens Rouen 1987, og hvert dyr fikk 10<6> parasitterte erytrocytter i et sluttvolum på 100 uL. The exposure strain used was B. divergens Rouen 1987, and each animal received 10<6> parasitized erythrocytes in a final volume of 100 uL.
Vaksinefremstilling Vaccine production
Rekombinante proteiner (GST, GST-Bd35 eller GST-Bd37 protein, infisert eller ikke-infisert insektcellelysat) ble fremstillet som beskrevet ovenfor (konf. Fig. 3). Supernatant fra B. divergens Rouen 1987 in vitro kultur ble høstet når parasittemien nådde 30-40% i RPMI-Albumax, sentrifugert ved 10.000 g i 15 min., sendt gjennom en filtermembran (0,22 u.m porestørrelse; Gelman Sciences) og oppbevart ved -80°C inntil bruk. Recombinant proteins (GST, GST-Bd35 or GST-Bd37 protein, infected or uninfected insect cell lysate) were prepared as described above (conf. Fig. 3). Supernatant from B. divergens Rouen 1987 in vitro culture was harvested when the parasitemia reached 30-40% in RPMI-Albumax, centrifuged at 10,000 g for 15 min., passed through a filter membrane (0.22 µm pore size; Gelman Sciences) and stored at - 80°C until use.
Hver tilberedning (GST, GST-Bd35 eller GST-Bd37 protein, infisert eller ikke-infisert insektcellelysat og supernatant fra in vitro kultur) ble fortynnet i RPMI for å oppnå 12 doser som hver inneholdt den forventede mengde rekombinant protein (eller tilsvarende) i et sluttvolum på 3,4 mL. 100 uL av en stamløsning Quil A på 2,8 mg/mL var tilsatt til hvert vaksinepreparat. En dose på 300 ul ble injisert subkutant til hver ørkenrotte. Each preparation (GST, GST-Bd35 or GST-Bd37 protein, infected or uninfected insect cell lysate and supernatant from in vitro culture) was diluted in RPMI to obtain 12 doses each containing the expected amount of recombinant protein (or equivalent) in a final volume of 3.4 mL. 100 uL of a Quil A stock solution of 2.8 mg/mL was added to each vaccine preparation. A dose of 300 µl was injected subcutaneously into each gerbil.
Vaksinasjonsprosedyre Vaccination procedure
Priming- og booster-infeksjoner er blitt foretatt subkutant med et mellomrom på 3 uker. Dyr fikk ble utsatt for B. divergens Rouen 1987 intraperitonealt, 3 uker etter booster-injeksjonen, med 10<6> parasitterte erytrocytter (100 uL/ørkenrotte). Priming and booster infections have been made subcutaneously at an interval of 3 weeks. Animals were challenged with B. divergens Rouen 1987 intraperitoneally, 3 weeks after the booster injection, with 10<6> parasitized erythrocytes (100 uL/gerbil).
På dagene D-43, D-22 og D-1 er det uttatt blodprøver fra dyrene i hver gruppe. Serumprøver av hver gruppe ble testet ved immunpresipitasjon og immunfluorescens for å analysere ørkenrottenes humorale respons mot det rekombinante 37 kDa protein. On days D-43, D-22 and D-1, blood samples were taken from the animals in each group. Serum samples from each group were tested by immunoprecipitation and immunofluorescence to analyze the humoral response of the gerbils to the recombinant 37 kDa protein.
Resultater Results
Immunpresipitasjon Immunoprecipitation
Serum fra hver ørkenrotte fra D-43, D-22 og D-1 ble benyttet til immunpresipitering av <35>S-radioaktivt merkede B. divergens Rouen 1987 total-antigener. Serum from each gerbil from D-43, D-22 and D-1 was used for immunoprecipitation of <35>S-radiolabeled B. divergens Rouen 1987 total antigens.
Av Figur 4 fremgår det at de ikke-infiserte insektcellene og nativ GST ikke er immunogene, i den forstand at den humorale respons ikke kryssreagerer med B. divergens antigener (gruppe 5 til 7 og 11 til 13). Det observerte mønster tilsvarer den uspesifikke respons. Figure 4 shows that the uninfected insect cells and native GST are not immunogenic, in the sense that the humoral response does not cross-react with B. divergens antigens (groups 5 to 7 and 11 to 13). The observed pattern corresponds to the non-specific response.
For alle sera fra ørkenrotter vaksinert med det 37 kDa rekombinante protein, observeres spesifikt en sterk humoral respons mot proteinet (gruppe 1 til 4 og 8 til 10), mens kontroller vaksinert med NIC (ikke-infiserte celler) eller nativ GST, er negative. For all gerbil sera vaccinated with the 37 kDa recombinant protein, a strong humoral response against the protein is specifically observed (groups 1 to 4 and 8 to 10), while controls vaccinated with NIC (non-infected cells) or native GST are negative.
Beskyttelse Protection
Tabell 2: Beskyttelse med rekombinant 37 kDa protein uttrykt i et prokaryot (A) eller eukaryot (B) system Table 2: Protection with recombinant 37 kDa protein expressed in a prokaryotic (A) or eukaryotic (B) system
Konklusjon Conclusion
Som det fremgår av Tabell 2A, gis ørkenrotter vaksinert med GST-Bd37 og GST-Bd35 en total immunbeskyttelse mot henholdsvis en homolog eller heterolog eksponering for B. divergens Rouen 1987 (som koder for et 37 kDa protein). Ørkenrotter oppviste intet fall i hematokrit og noen positiv parasittemi. Disse resultatene ble oppnådd med meget lave doser (5 ug) så vel som med høye doser (125 u.g) rekombinant protein. I motsetning til dette døde alle kontroll-ørkenrotter som var vaksinert med nativ GST. As can be seen in Table 2A, gerbils vaccinated with GST-Bd37 and GST-Bd35 are given a total immune protection against a homologous or heterologous exposure, respectively, to B. divergens Rouen 1987 (which encodes a 37 kDa protein). Desert rats showed no drop in hematocrit and some positive parasitemia. These results were obtained with very low doses (5 µg) as well as with high doses (125 µg) of recombinant protein. In contrast, all control desert rats vaccinated with native GST died.
Fra Tabell 2B fremgår det også at det ble oppnådd meget gode resultater for ørkenrotter vaksinert med rekombinant Bac-Bd37, selv når det tas i betraktning at Bd37 proteinet ikke var renset. Selv dersom ørkenrottene fikk en høy dose insektcellelysat, nådde beskyttelsesnivået 80 til 100%, avhengig av den undersøkte dose, mens kontroll-ørkenrotter, vaksinert med ikke-infiserte insektceller, alle unntatt én, døde. Det kan trekkes den konklusjon at protein av 37 kD proteinfamilien gir meget høy grad av beskyttelse uansett hvilket ekspresjonssystem som benyttes. From Table 2B it also appears that very good results were obtained for gerbils vaccinated with recombinant Bac-Bd37, even when it is taken into account that the Bd37 protein was not purified. Even if the gerbils received a high dose of insect cell lysate, the level of protection reached 80 to 100%, depending on the dose examined, while control gerbils, vaccinated with uninfected insect cells, all but one died. It can be concluded that protein of the 37 kD protein family provides a very high degree of protection regardless of which expression system is used.
Eksempel 4 Example 4
Passiv immunisering med de monoklonale antistoffene F4.2F8 og homolog eller heterolog eksponering Passive immunization with the monoclonal antibodies F4.2F8 and homologous or heterologous exposure
Hybridomer som produserer mAb F4.2F8 ble dyrket, og de monoklonale antistoffene ble renset i henhold til standardprosedyrer for fremstillingen av monoklonale antistoffer. De monoklonale antistoffene ble injisert intraperitonealt i ørkenrotter og konsentrasjonene av F4.2F8 ble opprettholdt ved flere injeksjoner, med start én dag før eksponeringen og fortsettelse flere dager etter. Hybridomas producing mAb F4.2F8 were cultured and the monoclonal antibodies were purified according to standard procedures for the production of monoclonal antibodies. The monoclonal antibodies were injected intraperitoneally into gerbils and the concentrations of F4.2F8 were maintained by several injections, starting one day before the exposure and continuing several days after.
Siden det trengs en antistoffkonsentrasjon på 100 u.g/ml_ (1% av de totale ørkenrotte-immunglobuliner), ble det til hver ørkenrotte daglig injisert 0,5 mg antistoff i kulturmedium. Forsøket ble fortsatt 7 dager etter eksponeringen. Since an antibody concentration of 100 µg/ml_ (1% of the total gerbil immunoglobulins) is needed, each gerbil was injected daily with 0.5 mg of antibody in culture medium. The experiment was continued 7 days after the exposure.
To ulike eksponeringsstammer ble benyttet. B. divergens Rouen 1987 (omfattende 37 kDa proteinet) og Weybridge 8843 (omfattende 35 kDa proteinet). Ørkenrottene ble utsatt for en høy dose (10<6> parasitterte erytrocytter av ørkenrotte) eller en lav dose (10<3> parasitterte erytrocytter av ørkenrotte). Volumet av eksponeringsdosen (10<6> PE eller 10<3> PE) var 100 uL. Two different exposure strains were used. B. divergens Rouen 1987 (comprising the 37 kDa protein) and Weybridge 8843 (comprising the 35 kDa protein). The desert rats were exposed to a high dose (10<6> parasitized gerbil erythrocytes) or a low dose (10<3> parasitized gerbil erythrocytes). The volume of the exposure dose (10<6> PE or 10<3> PE) was 100 uL.
For hver eksponeringsstamme fikk en første kontrollgruppe (isotype-kontroll) et ikke-relatert monoklonalt antistoff lgG2a fra mus, som er et antistoff mot et non-37 kDa protein som imidlertid har den samme isotype som F4.2F8, for å teste den uspesifikke aktivitet. En andre kontrollgruppe (antistoffkontroll) fikk det monoklonale cc-Bd17 rettet mot et annet B. divergens protein, 17 kDa proteinet beskrevet ovenfor (Précigout era/., (1993), Exp. Parasitol. 77(4):425-34). En siste kontroll fikk, for å kontrollere stammenes virulens, ikke noen injeksjon av antistoff (kontroll uten antistoff). For each exposure strain, a first control group (isotype control) received an unrelated mouse monoclonal antibody lgG2a, which is an antibody against a non-37 kDa protein that, however, has the same isotype as F4.2F8, to test the nonspecific activity . A second control group (antibody control) received the monoclonal cc-Bd17 directed against another B. divergens protein, the 17 kDa protein described above (Précigout era/., (1993), Exp. Parasitol. 77(4):425-34). A final control, to check the virulence of the strains, did not receive any injection of antibody (control without antibody).
Resultater Results
Tabell 3: resultater etter homolog (A) og heterolog (B) eksponering etter passiv immunisering. Table 3: results after homologous (A) and heterologous (B) exposure after passive immunization.
Konklusjon Conclusion
Resultater av homolog eksponering Results of homologous exposure
Som det klart fremgår av Tabell 3A, gir vaksinasjon med antistoffer utviklet spesifikt mot 37 kDa proteinet, full beskyttelse mot infeksjon med en homolog Babesia divergens stamme. Dette bestyrker at 37 kDa proteinet ifølge oppfinnelsen er i stand til å utløse antistoffer som gir full beskyttelse mot en homolog eksponering. As is clear from Table 3A, vaccination with antibodies developed specifically against the 37 kDa protein provides full protection against infection with a homologous Babesia divergens strain. This confirms that the 37 kDa protein according to the invention is able to trigger antibodies that provide full protection against a homologous exposure.
Resultater av heterolog eksponering Results of heterologous exposure
Som det fremgår av Tabell 3B, gir 37 kDa antistoffene ikke bare full beskyttelse mot homolog eksponering (en stamme som uttrykker 37 kDa proteinet), men også mot heterolog eksponering (en stamme som uttrykker 35 kDa proteinet). Det kan derfor trekkes den konklusjon at proteinene av 37 kDa proteinfamilien i henhold til oppfinnelsen, induserer en antistoffrespons som gir beskyttelse mot eksponering med både homologe Babesia divergens stammer og mot heterologe stammer. As can be seen from Table 3B, the 37 kDa antibodies provide not only full protection against homologous exposure (a strain expressing the 37 kDa protein), but also against heterologous exposure (a strain expressing the 35 kDa protein). It can therefore be concluded that the proteins of the 37 kDa protein family according to the invention induce an antibody response which provides protection against exposure to both homologous Babesia divergens strains and against heterologous strains.
Eksempel 5 Example 5
Synergistisk effekt av vaksiner som omfatter både et 35 kD protein og et 37 kD protein av 37 kD proteinfamilien Synergistic effect of vaccines comprising both a 35 kD protein and a 37 kD protein of the 37 kD protein family
Vaksinefremstilling Vaccine production
B. divergens Rouen og Weybridge parasitter ble formert i humane erytrocytter i RPM11640 medium supplert med 5 g/L Albumax®. Kultursupernatanter ble høstet ved 30-40% parasittemi og sendt gjennom et 0,22 um filter. Totalvolumet ble holdt ved 250 uL. En vaksinedose inneholdt 23,3 u.g Quil A. B. divergens Rouen and Weybridge parasites were propagated in human erythrocytes in RPM11640 medium supplemented with 5 g/L Albumax®. Culture supernatants were harvested at 30-40% parasitemia and passed through a 0.22 µm filter. The total volume was kept at 250 uL. One vaccine dose contained 23.3 u.g of Quil A.
Immuniseringsprosedyre Immunization procedure
Vaksinasjoner av ørkenrotter ble foretatt med volumer på 250 uL, omfattende supernatant av Rouen/Weybridge i forholdet 0/100, 25/75, 50/50, 75/25 og 100/0. Vaksinasjon ble foretatt to ganger med 3 ukers intervall. Vaccinations of gerbils were carried out with volumes of 250 µL, comprising Rouen/Weybridge supernatant in ratios of 0/100, 25/75, 50/50, 75/25 and 100/0. Vaccination was carried out twice with an interval of 3 weeks.
Eksponering Exposure
Ørkenrotter ble intraperitonealt utsatt for 10<3> eller 10<6> parasitterte erytrocytter/250 uL/ørkenrotte 3 uker etter booster-injeksjon. Desert rats were intraperitoneally exposed to 10<3> or 10<6> parasitized erythrocytes/250 uL/ desert rat 3 weeks after booster injection.
Eksponeringsstamme 7107b ble sendt gjennom ørkenrotter for å fremstille et eksponerende inokulum. Etter utvikling av babesiose ble dyrene avlivet og graden av parasittemi bestemt. Exposure strain 7107b was passed through gerbils to prepare an exposure inoculum. After the development of babesiosis, the animals were euthanized and the degree of parasitemia determined.
Analyse av rangeringsskåre Analysis of ranking scores
Overlevelse, minimal PCV (Packed Cell Volume = hematokrit) og parasittbelastning ble underkastet rangeringsskåre-analyse. Grupper ble rangert for hver parameter. Den beste gruppe ble rangert som 1, den nest beste som 2 og så videre. Etter rangering av de forskjellige parameterne ble den totale skåre for hver gruppe bestemt. Den totale netto rangeringsskåre ble uttrykt som forskjellen mellom kontrollen og de vaksinerte gruppene. Denne totalskåre kan beskrives som en ny parameter: beskyttelse basert på de ulike parametere som er nevnt ovenfor. Survival, minimal PCV (Packed Cell Volume = hematocrit) and parasite load were subjected to rank score analysis. Groups were ranked for each parameter. The best group was ranked as 1, the second best as 2 and so on. After ranking the different parameters, the total score for each group was determined. The total net rank score was expressed as the difference between the control and the vaccinated groups. This total score can be described as a new parameter: protection based on the various parameters mentioned above.
Resultater Results
Som det klart fremgår fra Figur 5, gir en vaksine basert på en blanding av både 35 kD og 37 kD proteiner ifølge oppfinnelsen en bedre beskyttelse ved eksponering med begge stammer omfattende 35 kD og 37 kD protein, sammenlignet med vaksine basert på den samme mengde protein fra kun et 35 kD eller 37 kD protein. As is clear from Figure 5, a vaccine based on a mixture of both 35 kD and 37 kD proteins according to the invention provides better protection upon exposure with both strains comprising 35 kD and 37 kD protein, compared to a vaccine based on the same amount of protein from only a 35 kD or 37 kD protein.
Konklusjon Conclusion
Vaksinasjon med en blandet vaksine omfattende både 35 kD og 37 kD protein har en synergistisk effekt. En slik vaksine beskytter når den gis i lave (dvs. lavere enn de optimalt beskyttende) doser, enda bedre ved eksponering med begge homologe og heterologe stammer enn sammenlignbare lave mengder vaksiner basert på rent 35 kD eller 37 kD protein. Vaccination with a mixed vaccine comprising both 35 kD and 37 kD protein has a synergistic effect. Such a vaccine protects when given at low (ie lower than optimally protective) doses, even better when exposed to both homologous and heterologous strains than comparable low dose vaccines based on pure 35 kD or 37 kD protein.
Figuroverskrifter Figure headings
Figur 1: Sammenligningsoppstilling av nukleinsyresekvenser som koder for protein av 37 kDa proteinfamilien i B. divergens stamme Rouen 1987, Weybridge og Y5, henholdsvis SEKV. ID. NR:1, 2 og 3 etter Clustal-metoden. Figur 2: Sammenligningsoppstilling av aminosyresekvenser av 37 kDa proteinfamilien i B. divergens stamme Rouen 1987, Weybridge og Y5, henholdsvis SEKV. Figure 1: Comparative arrangement of nucleic acid sequences that code for protein of the 37 kDa protein family in B. divergens strain Rouen 1987, Weybridge and Y5, respectively SEKV. ID. NR: 1, 2 and 3 according to the Clustal method. Figure 2: Comparative arrangement of amino acid sequences of the 37 kDa protein family in B. divergens strain Rouen 1987, Weybridge and Y5, respectively SEQ.
ID. NR:4, 5 og 6 etter Clustal-metoden. ID. NR: 4, 5 and 6 according to the Clustal method.
Figur 3: Rekombinante proteiner av 37 kD proteinfamilien ble produsert enten i et prokaryotisk system (A) eller i et eukaryotisk baculovirus (Bac-to-Bac) system (B). De følgende proteiner er synlige på gel: renset GST-Bd37 (bane 1) og GST-Bd35 (bane 2) fusjonsproteiner, infisert cellelysat inneholdende Bac-Bd37 protein (bane 3) og ikke-infisert insektcellelysat (bane 4). Figur 4: Immunpresipitasjon av antigener fra B. divergens Rouen 1987 med sera fra ørkenrotter vaksinert med rekombinante Bd37 proteiner. Figur 5: Total netto rangeringsskåre av minimal PCV, parasittbelastning og overlevelse hos ørkenrotter vaksinert med en blanding av Weybridge og Rouen SPA (Soluble Parasite Antigen) utfordret med en høy eller lav eksponeringsdose. Figure 3: Recombinant proteins of the 37 kD protein family were produced either in a prokaryotic system (A) or in a eukaryotic baculovirus (Bac-to-Bac) system (B). The following proteins are visible on the gel: purified GST-Bd37 (lane 1) and GST-Bd35 (lane 2) fusion proteins, infected cell lysate containing Bac-Bd37 protein (lane 3) and uninfected insect cell lysate (lane 4). Figure 4: Immunoprecipitation of antigens from B. divergens Rouen 1987 with sera from gerbils vaccinated with recombinant Bd37 proteins. Figure 5: Overall net rank score of minimal PCV, parasite load and survival in gerbils vaccinated with a mixture of Weybridge and Rouen SPA (Soluble Parasite Antigen) challenged with a high or low exposure dose.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99201322 | 1999-04-29 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20002213D0 NO20002213D0 (en) | 2000-04-28 |
| NO20002213L NO20002213L (en) | 2000-10-30 |
| NO327859B1 true NO327859B1 (en) | 2009-10-05 |
Family
ID=8240157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20002213A NO327859B1 (en) | 1999-04-29 | 2000-04-28 | Babesia vaccine as well as its preparation and substance for use in a vaccine and antibody. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HUP0001701A3 (en) |
| NO (1) | NO327859B1 (en) |
-
2000
- 2000-04-28 HU HU0001701A patent/HUP0001701A3/en unknown
- 2000-04-28 NO NO20002213A patent/NO327859B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP0001701A3 (en) | 2005-05-30 |
| NO20002213D0 (en) | 2000-04-28 |
| NO20002213L (en) | 2000-10-30 |
| HU0001701D0 (en) | 2000-07-28 |
| HUP0001701A2 (en) | 2002-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080233138A1 (en) | Coccidiosis Poultry Vaccine | |
| US20050250150A1 (en) | Lawsonia intracellularis vaccine | |
| US5925347A (en) | Viral vector vaccines comprising nucleic acids encoding eimeria proteins for poultry vaccination against coccidiosis | |
| US6551586B1 (en) | Malaria vaccine based upon the addition of a MSA1 peptide | |
| US5795741A (en) | Coccidiosis poultry vaccine | |
| JPH08127593A (en) | Poultry coccidiosis vaccine | |
| US7799330B2 (en) | Piroplasmid vaccine | |
| EP0995799B1 (en) | Coccidiosis vaccines | |
| EP1238983A1 (en) | "Babesia canis vaccine" | |
| EP1050541A1 (en) | Babesia vaccine | |
| NO327859B1 (en) | Babesia vaccine as well as its preparation and substance for use in a vaccine and antibody. | |
| EP1646647A1 (en) | Babesia vaccines | |
| US7479284B2 (en) | Babesia canis vaccine | |
| US20110053148A1 (en) | Coccidiosis vaccines | |
| US20040052817A1 (en) | Ostertagia vaccine | |
| IL147888A (en) | Babesia canis vaccine and method for the preparation thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |