【発明の詳細な説明】
ペプチドを含むポリマー
本発明は、ペプチドを含むポリマーに関する。このポリマーは、免疫応答を生
じさせるために使用され、ペプチドの送達に用いられ、または診断手段として用
いられ得る。
合成ペプチドは、部位特異的抗体を作製するのに広く用いられており、ワクチ
ン候補物質としてのそれらの評価において相当な興味を刺激したという事実があ
る。このアプローチの利点としては安全性が挙げられる。というのは、感染物質
、および産物を化学的に規定する能力に対する要求がないからである。合成ペプ
チドを基本とするワクチンの開発においてはいくつかの潜在的な利点が存在する
が、一般にそれらの開発を制限する重大な問題がある。これらの制限の多くは、
大きさが小さいこと、コピー数が少ないことおよびペプチドを基にした免疫原の
免疫原性が低いことに集中している。これらの問題は、伝統的に、ペプチドエピ
トープを担体タンパク質に結合させること(これは合成ペプチドB細胞エピトー
プに対してT細胞の助けを提供し、免疫系にエピトープの多価表示をもたらす操
作である)により取り組まれている。この方法は、通常、ペプチドならびに担体
に特異的な何らかの抗体を誘発する一方で、個体を担体タンパク質に曝す前に、
ペプチドに対するB細胞応答の抑制が生じ得るものであり1,2、また、この結合
操作はペプチド決定基の完全性に有害な影響を与え得るものである3。
ペプチドエピトープが直線的配列に縦一列になって含まれる全合成アプローチ4-8
も記載されている。このアプローチは、合成され得る免疫原の長さによって
制限され、また別個の決定基の接合点での新たな免疫原性の関連性のない配列の
導入の可能性によっても制限される。これらの問題を克服するために、Tamおよ
び共同研究者9-11は、分岐オリゴリシン担体上に多数のペプチドをアセンブルし
、そして本発明者らおよびその他の者12,13は、トリフルオロ酢酸への暴露にお
いて架橋が切断される架橋アクリルアミド樹脂上でペプチドを合成して、ペプチ
ドの多数のコピーが結合している長い1本鎖ポリアミドを得た。
しかしながら、これらの合成アプローチのそれぞれに関し、得られ得る成分ペ
プチドの純度は限定される。オリゴマー合成ペプチドを基本とするワクチンの純
度の問題は、Rose14およびTam15,16によって記載された簡潔な化学ライゲーショ
ンアプローチなどのいくつかの研究において取り組まれている。また、これらの
アプローチはまた、原則として、種々の精製ペプチドを鋳型担体上に結合させる
ことによってより大きな柔軟性をもたらすものであるが、これらの構造に組み込
まれ得る異なるペプチドエピトープの数は依然として制限される。特定のMHC
型の単一宿主において規定されたT細胞およびB細胞エピトープは、異系交配集
団(outbred population)における免疫性を誘発するには不十分であり得るもの
であり、多くの病気はターゲット抗原が多型性である生物によって引き起こされ
るので、組み込まれ得る異なるエピトープの数におけるかかる制限は重要な考慮
すべき事項である。
本発明のさらなる背景として、Birrらの、PEPTIDES-Chemistry and Biology(
アメリカ合衆国マサチューセッツ州ケンブリッジでの1991年6月16日〜21日の第
12回アメリカペプチドシンポジウムの議事録、John A.SmithおよびJean E.Riv
ier編集)における「Anti-FeLV Synthetic Peptide Vaccine Development」とい
う表題の論文も参照され得る。この論文では、7個の最良のFeLVエピトープを含
むポリマーワクチンを含む合成ワクチンの構築が論じられており、この構築は、
各エピトープのN-末端アクリロイル化、および7個のエピトープ全ての巨大分子
であるが水溶性の「ブラシ」型抗原へのポリアミド共重合を含む。エピトープは
、Nickら,1981,Proc.Acad.Sci.USA 78:3824で同定されている。しかしなが
ら、合成ポリマーワクチンの生成に関連して行われた重合についての特定の条件
は記載されておらず、したがってBirrらにおける開示はワクチンの製造に関して
実施可能な開示を構成することはできなかった。
Birrらのポリマーワクチンは、免疫原として、抗体応答において限定的な有効
性しか持たず、予防接種試験において、Jungら,1985,Int.Ed.Engl.24:872
に論じられているような同じ7個のエピトープのそれぞれとN-パルミトイル-S-[
2,3-ビス-(パルミトイルオキシ)-(2RS)-プロピル]-(R)システイニル−セリンと
のN-末端結合から誘導される第1のワクチンによって得られた高力価と、Clarke
ら,1987,Nature 330:381に論じられているようなβ−ガラクトシダーゼのC-末
端融合産物としてE.coliにおける組換え共発現によって産生された別のワクチン
により得られた低力価との間の中間である特異的抗体力価が得られた。
また、Birrらの参考文献には、ポリマーワクチンは、第1のワクチンと比較し
た場合、ワクチンとしての有効性が実質的に30%未満であるということも特に言
及されており、そのような限定された有効性は商業的に許容されないであろう。
各エピトープのN-末端アクリロイル化およびそれに続くポリアミド共重合が関
与する、Birrらにおいて報告されたポリマーワクチンが明らかに有効でないとい
うことは、各ペプチドとポリマーとの位置に関して重合プロセスに適用可能な立
体的な制約を重合プロセスにおいて考慮に入れなかったという事実の結果であり
得ると考えられる。
化学的ライゲーション操作のように、本発明者らによって開発されたアプロー
チは「モジュール性(modular)」でもあり、ペプチドを合成し、精製し、次いで
ポリマーにアセンブルすることが可能である。しかしながら、この場合、非常に
大きい(>600,000ダルトン)分子種が実質的に任意の数の同一または異なるエ
ピトープとともにアセンブルされ得る。この技術は、ペプチド配列のある点にお
けるアミノ基のアシル化に依存し、一方、側鎖保護基をそのままで有し、アクリ
ロイル(CH2=CH-CO-)基を有する固相担体に依然として結合されている。ポリマ
ー内のペプチドの配向は、例えば、Silversidesら(A Synthetic luteinizing h
ormone releasing hormone vaccine,I.Conjugation and specificity trials
in BALB/c mice,Silversides-DW;Allen-AF;Misra-V;Qualtiere-L;Mapletoft-RJ
;Murphy-BD.J-Reprod-Immunol.1988年8月;13(3):249-51)に記載されたよう
に得られる免疫応答に影響を及ぼし得る。したがって、いくつかの場合において
は、そのC-末端またはN-末端以外の配列内のその他のある点でポリマー主鎖に結
合させたペプチドエピトープを有することが必要であり得る。例えば、9-フルオ
レニルメトキシカルボニル(Fmoc)、Mtt(4-メチルトリチル)およびDde(4,4-
ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘキシ-1-イリデンエチル)などの種々の型のアミ
ノ保護基を有するリシン誘導体の有効性は、アクリロイル基がペプチド配列内の
特定の一の点または複数の点に導入され得るように、直交化学(orthogona
l chemistries)を使用してその保護基の除去によって特定のアミノ基を選択的に
暴露することを可能にする。切断、脱保護、および精製の後、ペプチドはアクリ
ルアミドをポリアクリルアミドゲルに日常的に重合するのと同じ方法で鎖伸長の
フリーラジカル開始剤によって重合され得る。この方法において、ペプチドは、
ペプチドがアルカン主鎖から側鎖ペンダントを形成しているポリマーにアセンブ
ルされる(図1)。この方法により、個々の決定基を精製することができ、長期
の連続合成に固有の誤りが回避され、Eckstein17によって記載されたアプローチ
とは対照的に、保護ペプチド断片を用いないので溶解性および精製の問題が回避
されるという利点を有する。さらに、多くの異なるペプチドエピトープの多数の
コピーを単一のポリマー構造に組み込むことができ、異なる病原性血清デーム(s
erodemes)を示すエピトープとともに異系交配集団に必要なT細胞エピトープの
範囲を利用することができる。このアプローチは、合成ワクチン技術の有意な進
歩であることがわかるであろう。
したがって、第1の局面においては、本発明は、(1)CH2=CR4-CO-X-R1およ
び(2)CH2=CR3-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はペプチドであり、各R1は同一または異なるものであり、
R2はNH2、
{ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異なる
ものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のであり、そして
(1):(2)の比は、約1:1〜約1:1000の範囲である〕
ならびに任意に1以上のその他のモノマーの重合単位を含むポリマーに存する。
第2の局面においては、本発明は、CH2=CR4-CO-X-R1
(式中、Xは1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペーサーであり、
R1はペプチドであり、各R1は同一または異なるものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のである)
および任意に1以上のその他のモノマーから形成されたポリマーに存する。
第3の局面においては、本発明は、(i)モノマー(1)CH2=CR4-CO-X-R1お
よび(2)CH2=CR3-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はペプチドであり、各R1は同一または異なるものであり、
R2はNH2、 {ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、
であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異なる
ものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のである〕
ならびに任意に1以上のその他のモノマーを調製する工程;ならびに
(ii)前記モノマーをフリーラジカル開始剤の存在下で重合する工程
を含む、ポリマー主鎖および該主鎖に結合した複数のペンダントペプチドを有す
るペプチドポリマーの調製方法に存する。
第4の局面においては、本発明は、許容できる担体、ならびに(1)CH2=CR4-
CO-X-R1および(2)CH2=CR3-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はペプチドであり、各R1は同一または異なるものであり、R1の少なくとも一
つはペプチドエピトープであり、
R2はNH2、
{ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、
であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異
なるものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のであり、そして
(1):(2)の比は、約1:1〜約1:1000の範囲である]
ならびに任意に1以上のその他のモノマーの重合単位を含むポリマーを含む組成
物を動物に投与することを含む、動物においてペプチドエピトープに対する免疫
応答を生じさせる方法に存する。
ポリマーは、典型的にはランダムであり、しかしながらブロックまたは交互で
あり得る。
また、ポリマーは架橋されていてもよい。これは、ビスアクリルアミドなどの
任意の適当な架橋剤により得られ得る。架橋剤は、一般式CH2=CH-CO-R5-CO-CH=C
H2{ここで、R5はアミノ酸配列NH(CH2)2SS(CH2)2NHまたはNH(CH2)kNH(kは1〜
10である)であり得る}で示される。
容易に認識されるように、ポリマーは、通常、複数のR1を含む。ペプチドR1は
エピトープであり、この複数のR1基はT細胞および/またはB細胞エピトープの
混合物を提供するものであることが好ましい。
ポリマーにおける要素の2番目は、基本的にR1基間のスペーサーとして作用す
るものと認識される。このスペーサーは、アクリルアミド(R2=NH2)であり得
るが、スペーサーはアクリロイル化されたアミノ酸、特にセリンまたはグルタミ
ン酸から形成されるのが好ましい。また、異なるスペーサーがポリマーにおいて
使用され得る(R2を変更する)ことも理解されるであろう。その他の実施態様に
おいては、R2は脂質成分を含み得るものであり、またはポリマーを特定のターゲ
ットに誘導する基を含み得る。例えば、R2は、パルミチン酸またはNα−パルミ
トイル-S-[2,3-ビス(パルミトイルオキシ)-(2RS)-プロピル]-L-システインのよ
うな脂質を含み得る。認識されるように、これは、ポリマーに自己アジュバント
特性(self-adjuvanting properties)を付与し得る一つの方法である。また、例
えばフルオレサミン、放射性金属イオンをキレートするための金属イオンキレー
ト分子などのR2において標識機能を有する分子を含むことも可能である。ターゲ
ット特性を有する分子、例えば、癌細胞をターゲットにする葉酸もR2
に含まれ得る。ポリマーの溶解性、粘性などの物理化学的特性を変更する分子も
R2に含まれ得ることは容易に認識されるであろう。
一つの局面においては、スペーサー基Xが存在するが、その存在は任意である
。目下、ポリマーは、ペプチドR1がポリマー主鎖から間隔をおいて配置されるよ
うにかかるスペーサーを含むことが好ましい。スペーサー基Xは酵素的に切断可
能な部位を含むことが好ましい。これは、R1がペプチドエピトープである場合に
特に好ましい。切断可能な部位としては、例えば、ペプチドGLFGおよびVYLKYが
挙げられる。
また、(1):(2)の比は1:10〜1:50の範囲であることが好ましい。
本出願における考察および実施例の大部分は一のまたは複数のR1がペプチドエ
ピトープであるポリマーに関するものであるが、一のまたは複数のR1がペプチド
エピトープであることは必須ではないということは理解されるであろう。本発明
は、一のまたは複数のR1がホルモンなどの生物学的に活性なペプチドであるポリ
マーを意図するものである。例えば、本発明のポリマーは、ある範囲の生物活性
ペプチドの送達に有用なビヒクルを提供し得る。スペーサーXを調節することに
よるこのようなアレンジメント(arrangement)では、長期間ペプチドを放出する
ポリマーを製造することが可能であり得る。R2に架橋可能な部分を付与すること
により、複数の本発明のポリマーを架橋することも可能である。これは、R1の遅
延放出をもたらすことにおいて有利であり得る。
理解されるように、本発明は、ポリマー主鎖および該主鎖に結合した複数のペ
ンダントペプチドを有するポリマー免疫原の調製方法を提供する。一般的には、
本発明の方法は、
(i)任意に各ペプチドに側部(lateral)スペーサーを付与する工程、
(ii)アクリロイル化剤で各ペプチドをアクリロイル化する工程、および
(iii)各アクリロイル化ペプチド、および任意に直鎖状スペーサーを、フリー
ラジカル開始剤の存在下で重合して、所要のポリマー免疫原を調製する工程を含
み、前記直鎖状スペーサーがポリマー主鎖に沿って互いにペプチド配列を分離さ
せるものであり、前記側部スペーサーが各ペプチドをポリマー主鎖から間隔を置
いて配置するものである。
工程(i)のペプチドは、天然タンパク質の抽出、天然、合成もしくは組換え
タンパク質の化学的切断、オリゴペプチドまたは天然に存在する小タンパク質の
組換え発現を含み得る任意の適当な供給源から得られ得る。しかしながら、好ま
しくは、各ペプチドは手動で合成されるか、自動ペプチド合成装置を用いて合成
される。
工程(i)のペプチドは、例えば、Nicholsonによって編集され、Blackwell S
cientific Publicationsによって発行された「Synthetic Vaccines」という題名
の刊行物に含まれるAthertonおよびSheppardの「Peptide Synthesis」という題
名の第9章に記載されたように、溶液合成または固相合成を用いて合成され得る
。好ましくは、ポリスチレンゲルビーズであり得る固相担体が利用され、ここで
、このポリスチレンは、少量のジビニルベンゼン(例えば、1%)で架橋され得
るものであり、ジクロロメタンなどの親油性溶媒またはジメチルホルムアミド(
DMF)などのより極性の高い溶媒でさらに膨潤されている。ポリスチレンは、
クロロメチル基またはアミノメチル基で官能基化され得る。一方、高度に溶媒和
され、DMFおよびその他の極性非プロトン性溶媒で膨潤され得る、架橋され、
官能基化されたポリジメチル−アクリルアミドゲルが用いられる。その他の担体
は、通常、不活性ポリスチレンビーズの表面にグラフトまたは結合されているポ
リエチレングリコールに基づいて利用され得る。好ましい態様においては、PAL-
PEG、PAK-PEG、KA、KRまたはTGRのような種々の市販の固体担体または樹脂が使
用され得る。
固相合成においては、α−アミノ基および側鎖官能基における反応性をマスク
する除去可能な保護基が使用される。
また、各ペプチドは、所望により炭水化物、脂質、ヌクレオチドまたはヌクレ
オシドから選択される追加の成分を有し得ることも前の記載から認識されるであ
ろう。特に好ましくは、オリゴ糖、オリゴヌクレオチド、またはグリコシド基で
ある。
工程(ii)に関して、塩化アクリロイル、塩化シアノアクリロイル、塩化メタ
クリロイルまたはアクリル酸もしくはメタクリル酸のエステルのような適当なア
クリロイル化剤が使用され得る。
工程(ii)の後、ペプチドは樹脂から切断され得るものであり、保護基は、適
当な切断化剤または切断試薬の連続使用によって除去され得る。好ましくは、切
断化剤は、チオール基を含まない。というのは、チオール基は二重結合と反応し
得るからである。
樹脂の除去後、ペプチドは、例えば、逆相、イオン交換あるいはサイズ排除ク
ロマトグラフィーのような任意の適当な方法で精製され得る。
工程(iii)に関して、アクリロイル化ペプチドの重合は、任意の適当な様式
で生じ得る。アクリロイル化ペプチドの溶液は、非常に低濃度のフリーラジカル
を発生することが可能な試薬で処理され得る。水溶液では、微量の過酸化水素お
よび第一鉄塩か、またはN,N,N',N'-テトラメチレンジアミンを含む微量の過硫酸
アンモニウムが使用され得る。したがって、ペプチドは直鎖状主鎖からのベンダ
ントになる。各ペプチドは、カルボキシルまたはカルボキシアミド基のどちらか
で終結され、特定のエピトープの天然状態、すなわち、特定のエピトープがタン
パク質のC-末端を形成するか、またはアミノ酸の内部配列を示すかのいずれかを
模倣することができる。
2以上のアクリロイルペプチドの共重合の場合、ポリマー主鎖に沿ったペプチ
ドの分布は、重合混合物中の成分ペプチドの化学量論を調節することによってあ
る程度まで調節され得る。そのようなアレンジメントにより、親タンパク質の配
列において遠隔の異なるペプチド提示領域が主鎖に結合されている場合、天然タ
ンパク質のコンホメーション決定要因のシミュレーションさえ可能になり得る。
N,N'−ジメチルアクリルアミドまたはアクリロイル化アミノ酸のような、種々
の量の適当に官能基化された試薬によるアクリロイルペプチドの共重合は、ペン
ダントペプチドを、ポリマー主鎖に沿って、お互いからより大きい程度またはよ
り小さい程度で分離させることができる。このアレンジメントは、隣り合うペプ
チド間の立体障害または偶然の相互作用が発生するいくつかの場合において必要
であることがわかるであろう。また、得られるポリマーペプチドの溶解性を所望
のように増大又は低下させることができる。
種々のペプチドの重合に関して、これは、第1のペプチドのアクリロイル誘導
体および第2のペプチドのメタクリロイル誘導体を調製し、次いでその二つを共
重合することによって生じ得る。得られたポリマーの主鎖に沿った二つのペプチ
ドの配列順序は、よりランダムな配列が予想され得る第1のペプチドおよび第2
のペプチドのアクリロイル化誘導体の共重合の場合とは十分に異なるものである
(そしてより規則正しい可能性がある)。
特定の特徴に対して選択された少量の低分子量アクリルアミドまたはエステル
も、重合工程の前にモノマー混合物に添加され得る。そのような追加のモノマー
としては、結合された放射性標識を有するアクリロイル化合物、または蛍光もし
くは化学発光試薬のアクリロイル誘導体が挙げられる。そのとき、得られるポリ
マーは、ペプチドエピトープ自体とは別個の化学側鎖において、そのポリマーの
その後の容易な検出についての可能性を含むであろう。この特徴は、調査および
開発段階において特に都合がよい。
B細胞およびT細胞エピトープの適当な組み合わせのアセンブリにより、動物
において広範な種々の組織適合性型での抗体およびT細胞産生が可能になる。こ
れは、ヒトまたはそのヒトの家畜のような異系交配集団に投与される任意のワク
チンのデザインにおいて非常に重要である。重合混合物への注意深く選択された
ペプチドのアセンブリおよび直鎖状または側部スペーサーとしての脂質含有材料
のようなその他の試薬の組み込みにより、アジュバントの必要性を排除すること
も可能である。
これらのペプチドポリマーの「緩慢放出」体は、ペプチドアクリロイル誘導体
の調製およびビスアクリルアミドなどの架橋試薬の存在下での重合によって入手
可能になり得る。また、これらのポリマーは、各ポリマー分子が非常に高い局所
的濃度の活性モノマー単位を示すという事実により、それ自体で興味深い生物活
性も示し得る。現在、インスリン、ガストリン、オキシトシン、バソプレッシン
、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)、成長ホルモン、コレシストキニン、ボン
ベシン、サブスタンスP、リラキシン、エンセファリン、アンジオテンシン、ソ
マトスタチン、ブラジキニンなどの多数のペプチドホルモンが公知である。これ
らの分子および多くの変異体は、特にアゴニストおよびアンタゴニスト類似体の
調査、そしてさらに生物学的選択性および安定性が向上した修飾ペプチドの調査
において、合成され、試験されてきた。例えば、「ポリ−バソプレッシン」また
は類似体は、細胞表面の天然バソプレッシン受容体をブロックするのにきわめて
効率的であり得る。
また、高分子量のポリマーによって、特にそのポリマーがそれを不溶性にする
なんらかの架橋を有する場合、ホルモンまたはその他の薬学的作用を実験動物の
特定の部位または器官に制限することも実行可能であり得る。
ポリマー担体上への生物活性ペプチドの固定は、研究、例えば、受容体分子の
単離、抗体の精製、および免疫化学的分析において、すでに多くの公知の用途を
有する。本明細書に記載したような特異的ペプチド側鎖で架橋されたポリアクリ
ルアミドは、同様の機能を付与するものである。
本発明の本質がより明確に理解され得るように、その好ましい態様を下記の非
限定的な実施例に関して記載する。
図面の説明
図1:合成ペプチドを基にしたポリマーの製造に関するスキーム。ペプチドは
固相支持体上に通常の方法で組み立て(assembled)、次いで塩化アクリロイルで
N末端をアシル化する。この支持体からペプチドを除去し、同時に側鎖保護基を
除去した後、このペプチドエピトープを精製し、フリーラジカルに曝すことによ
り重合する。
図2:ウォーターズHPLCシステムに取り付けたVydac C18カラム(4.6x300mm)を
用いた、未精製H2N-P8[A]および未精製N-アクリロイルP8[B]の分析逆相HPLCク
ロマトグラム。このクロマトグラムは、30分間にわたって展開する0〜100%の溶
媒Bの勾配を用い、1mL/分の流速で展開した。
図3:N-アクリロイル-GFGAの1H NMR。N-アクリロイル化ペプチドは試薬Bを用
いて樹脂から切断し、RP-HPLCにより精製し、次いで1H NMRにより測定した。ア
クリロイル基の特徴的な化学シフト、
が示されている。
図4:モノマーおよびポリマーペプチドのゲル浸透クロマトグラフィー。
CH2=CHCO-P6[―]およびNH2-P6[…]を重合プロトコールに付し、Superdex200のカ
ラム[1x30cm]に導入し、50mM NH4HCO3中、0.5mL/分の流速でクロマトグラム
を展開した。カラム流出物を280nmでモニタリングしてトリプトファンおよびチ
ロシン残基を検出した。矢印は分子量標準の保持時間を示す;チログロブリン66
9kDa[A]、ウシ血清アルブミン67kDa[B]およびリボヌクレアーゼ13.7kDa[C]。
図5:ペプチドおよびペプチドポリマーの抗原結合性。抗P8抗血清の、重合P8[
■]、P8モノマー[□]またはポリアクリルアミド[△]への結合、ならびにMAb1/1
の、重合P5[●]、P5モノマー[○]またはポリアクリルアミド[▽]への結合をELIS
Aにより測定した。
図6:可溶性モノマーおよびポリマーペプチドの抗原抗体結合阻害能。ペプチ
ドまたはペプチドポリマーの希釈液を一定量の抗体と混合し、ペプチド抗原で被
覆したマイクロタイタープレートのウェルに加えた。抗体結合はELISAにより測
定し、結果はインヒビターの不在下で結合した抗体のパーセンテージとして表し
た。[A]P2モノマー[◇]、重合P2[△]、または重合P4[○]はMAb1/1とともにイン
キュベートし、P5で被覆したウェルで結合を評価した。[B]P8モノマー[◇]、重
合P8[△]、または重合P4[●]は抗P8抗血清とともにインキュベートし、P8で被覆
したウェル上で評価した。
図7:ウォーターズHPLCシステムに取り付けたSuperose6カラム[1x30cm]からの
ポリ[T+B1+B2]の溶出プロフィール。クロマトグラムは50mM重炭酸アンモニウム
中、0.5ml/分の流速で展開した。ポリマーはカラムのボイド容積[およそ7.5ml]
に溶出し、モノマー型のペプチドは矢印で示された位置に溶出した。カラムの検
量曲線は示された標準タンパク質を用いて作製した。
図8:合成ペプチドの抗原性に対するフリーラジカルの影響。MAbs 1/1および2
/1をそれらの未処理ペプチド306PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328[●]および種々の
濃度の過硫酸アンモニウムに曝したペプチドと結合する能力に関して測定した。
ペプチドに対する過硫酸アンモニウムのモル比は、0.1:1,[◇]、1:1,[○]、1
調製物各々への結合レベル[■]も示されている。
図9:ポリマーペプチドの抗原結合性。MAb 1/1およびMAb 2/1のペプチド306PK
YVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328[●]との結合、およびポリT[□]、ポリT+B1[◇]、ポ
リT+B2[○]およびポリT+B1+B2[△]のポリマー内に含まれるペプチ
ドエピトープとの結合はELISAにより測定した。また、正常なマウス血清の種々
のペプチドポリマーとの結合も測定した[■]。
図10:T細胞増殖活性により測定されたペプチドポリマーの抗原結合性。モノ
マーペプチドT[□]、ポリT+B1[◇]、ポリT+B2[●]またはポリT+B1+B2[△]に対す
るペプチドモノマー感作リンパ節T細胞[A]またはT細胞クローン12V1[B]の増殖応
答。
図11:モノマーおよびポリマーペプチドの免疫活性の比較。ペプチドモノマー
[白記号]およびペプチドポリマー[黒記号]に対し、一次および二次抗体応答にお
いて作製された抗血清の力価はELISAにより測定した。各々の記号は個々の動物
を表わし、各群の平均抗体力価は実線により示されている。
図12:作製した抗血清のモノマーおよびポリマーペプチドに対する特異性。一
次[△]および二次[▲]抗体応答における、ポリT+B1+B2により惹起された抗血清
の、類似体Aおよび類似体Bへの結合能力はELISAアッセイで測定した。また、MAb
1/1[○]、MAb 2/1[●]およびNMS[■]の各類似体への結合も示されている。
図13:ポリマーペプチドにより惹起されたイソ型抗体のプロフィール。ポリT+
B1、ポリT+B2、およびポリT+B1+B2に対する一次[白のバー]および二次[黒のバー
]抗体応答において得られたイソ型免疫グロブリンは、イソ型特異的試薬を用いE
LISAにより測定した。
図14:種々のカテプシン感受性配列を組み込み、かつセリン、グルタミン酸ま
たはアクリルアミドのいずれかとともに共重合したヘルパーエピトープPKYVKQNT
LKLAに応答したT細胞クローン4.51の増殖。パネルA:以下のアクリロイル化ペプ
チド配列:アクリロイルセリンと共重合したVYLKY-PKYVKQNTLKLA[●]、アクリロ
イルセリンと共重合したGFLG-PKYVKQNTLKLA[◆]、アクリルアミドと共重合した
PKYVKQNTLKLA[▲]、アクリルアミドと共重合したGFLG-
PKYVKQNTLKLA[▼]、モノマーペプチド
PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT[□]のポリマーにより誘導された増殖。パネルB:アク
リロイルグルタミン酸と共重合したVYLKY-PKYVKQNYLKLA[○]、アクリロイル
グルタミン酸と共重合した
GFLG-PKYVKQNTLKLA[◇]、アクリルアミドと共重合した
PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT[□]により誘導された増殖。
図15:ポリマー感作細胞のウイルスおよびペプチドパルス(peptide-pulsed)標
的に対する細胞傷害性Tリンパ球活性。BALB/cマウスは後脚足蹠にCFA中のポリ
マー(10μgのペプチドを含有)を皮下接種することにより、または感染性イン
フルエンザウイルス
A/Memphis/1/71[1x104.5pfu]を鼻腔内接種することにより免疫感作した。接種後
7および21日目にペプチド感作マウスのリンパ節および脾臓細胞をウイルスに感
染したマウスから取り出し、in vitroにおいてインフルエンザウイルスに感染し
た脾臓細胞またはCTLエピトープTYQRTRALVのいずれかを5日間に100μg/mLの用
量で用いて再刺激した。次いで、[■]ウイルス、[◆]アクリロイルセリンと共重
合したアクリロイルTYQRTRALV、[●]セリンと共重合したアクリロイルKKKTYQRTR
ALV、[▲]アクリロイルグルタミン酸と共重合したアクリロイルTYQRTRALV、[▼]
アクリロイルグルタミン酸と共重合したアクリロイルKKKTYQRTRALV、または[※]
アクリルアミドと共重合したアクリロイルTYQRTRALVで感作した動物から得た細
胞のCTL活性を、ウイルス感染標的(黒の記号)または非感染標的(白の記号)
を用いる51Cr遊離アッセイで測定した。パネルA:in vitroにおいてウイルスで
再刺激した細胞のCTL活性により遊離した51Cr。パネルB:in vitroにおいてTYQR
TRALVペプチドで再刺激した細胞のCTL活性により遊離した51Cr。
図16:種々の用量のペプチドのポリマーおよび種々の主鎖組成により引き起こ
された抗体応答。BALB/cマウスは、アクリルアミド、またはセリンもしくはグル
タミン酸に基づくペプチドGMRNVPEKQTおよびALNNRFQIKGVELKSのコポリマーのい
ずれかを5、0.5もしくは0.05ナノモルペプチドの用量で接種した。一次接種後30
日および二次接種後12日で抗血清を採取し、ペプチドPKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT
で被覆したプレート上でのELISAにより抗体力価を測定した。抗体力価は0.25単
位の光学濃度で得られる力価として表される。一次
接種[白の記号]および二次接種[黒の記号]後に得られた力価を示す。バーは各群
の抗血清の平均力価を表す。
図17:ST156/M52ヘテロポリマーの免疫原性。[A]ペプチドST156に対するヘテ
ロポリマー抗血清、[B]ペプチドM52に対するヘテロポリマー抗血清、[C]ST156ホ
モポリマー抗血清:ペプチドST156の認識、[D]M52ホモポリマー抗血清:ペプチ
ドM52の認識。各行は1個体のマウスの結果を表す。最初の免疫感作第0日、一
次抗原刺激第20日、二次抗原刺激第30日。
図18:完全ヘテロポリマーに対して作製した抗体。各行は1個体のマウスの結
果を表す。
実施例
第1節
材料および方法
特にことわらない限り、化学薬品は、ペプチド合成用等級のものであるか、ま
たはそれと同等のものであった。O'ベンゾトリアゾール-N,N,N',N'-テトラメチ
ル-ウロニウム-ヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、1-ヒドロキシベンゾトリア
ゾール(HOBt)、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、N,N-ジメチルホルムアミ
ド(DMF)、ピペリジン、トリフルオロ酢酸(TFA)、および9-フルオレニルメトキシ
カルボニル(Fmoc)で保護したアミノ酸は、Auspep Pty社(Melbourne,Australia)
から入手した。チオアニソール、アニソール、エタンジチオール(EDT)、トリイ
ソプロピルシラン(TIPS)および塩化アクリロイルは、Aldrich(New South Wales
,Australia)から入手した。1,8-ジアザ二環式-[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)は
Sigma Chemical社(New South Wales,Australia)から入手し、アクリルアミド、
過硫酸アンモニウム、TEMEDおよびトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris
)はBioRad(Richmond,CA)から入手した。フェノール、ジクロロメタン(DCM)およ
びジエチルエーテルはBDH(Poole,UK)から入手した。
固相ペプチド合成
ペプチドを手動で、または自動ペプチド合成装置(Novasyn Crystal,Novabioc
hem,U.K,または9050 Plus PepSynthesiser(Milligan,Millford,MA
のいずれか)を用いて合成した。Fmoc化学用の標準固相ペプチド合成プロトコー
ルを全般的に使用した。それぞれNovasyn KA 100またはKR 100樹脂(Calbiochem-
Novabiochem,New South Wales,Australia)を用いて、ペプチドをC末端カルボ
キシルまたはカルボキシアミド型として組み込んだ。4当量のアミノ酸および6
当量のDIPEAを用い、HBTU/HOBtの活性化によりカップリングを行った。DMF中の2
0%ピペリジンまたはDMF中の2.5%DBUでFmoc基を除去した。ペプチドの樹脂支持体
からの切断は、該ペプチドのアルギニン含量によって2または4時間、試薬B(88
%TFA、5%フェノール、5%水、2%TIPS)を用いて行った。切断後、濾過により樹脂
を除去し、濾液を窒素流の下でおよそ1mLまで濃縮した。ペプチド生成物を冷エ
ーテル中で沈殿させた後に、それらを遠心分離して3回洗浄した。次いでペプチ
ド沈殿を0.1%v/v TFAを含有する5〜10mLの水に溶解し、不溶性残渣を遠心分離に
よって除去した。
ペプチドのN-アクリロイル化
ペプチドを保持している樹脂は最少量の脱気した無水DMF中で膨潤させ、窒素
下でアクリロイル化した。氷上で冷却した後、この樹脂に、0.5ml DMF中の20倍
モル過剰量のDIPEAおよび0.5ml DMF中の10倍モル過剰量の塩化アクリロイルを添
加した。この混合物を氷上で1時間、次いで室温でさらに1時間攪拌した。アク
リロイル化の進行は、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBSA)試験によってモニ
タリングした。TNBSA試験が陰性に戻った際に樹脂を洗浄した(DMF中で5回、DC
M中で3回およびジエチルエーテル中で3回)。次いでこの樹脂を真空乾燥した
。
ペプチドP4およびP6は、それぞれそれらのC末端でFmoc-Lys(Mtt)-OH(Calbioc
hem-Novabiochem,New South Wales,Australia)と、またP4およびP6のN末端で
Boc-Pro-OHおよびBoc-Asp(OtBu)-OHと結合させた。ペプチドの結合後、Mtt基をD
CM中の5%TIPSを含有する1%TFAを用いて除去し、次いでHBTUの活性化を用いてFmo
c-Ahxを遊離のε-アミノ基へカップリングした。DMF中の2.5%DBUを用いてFmoc基
をAhxから除去し、露出したアミノ基を前記のようにアクリロイル化した。
ペプチドモノマーの精製
合成したペプチドの精製は、Fast Protein Liquid Chromatography(FPLC)シス
テム(Amrad-Pharmacia Pty.Ltd.,Victoria,Australia)中に取り付けたPharma
cia C18 Pep RPCカラム(1.6x10cm)を用いて行った。制限バッファーとして水中
の0.1%TFA(溶媒A)およびアセトニトリル中の0.1%TFA(溶媒B)を用いて流速4mL/分
でクロマトグラムを展開した。すべてのペプチドを、40分にわたって形成される
10〜30%の溶媒Bの直線状勾配で溶出させた。Waters HPLCシステム中に取り付け
たVydac C18カラム(4.6x300mm)を用いて分析HPLCを行った。溶媒Aおよび溶媒Bを
用いて流速1mL/分でクロマトグラムを展開し、溶媒Bの0〜100%直線状勾配は30分
にわかって形成した。カラムから溶出した物質を214nmまたは280nmでの吸光度を
測定することにより検出した。
N-アクリロイルペプチドの1H NMRスペクトルは、(DMSO-d6中で)Bruker-AM300
分光計の300MHzで記録した。FAB質量スペクトルは、FABの第1イオンエネルギー
6keVを用いた加速電圧3keVおよび発光電流20Aを用いてJOEL LMS-DX300分光計を
使用して記録した。衝撃ガスとしてはキセノンを使用した。走査領域は100〜150
0m/zであった。
アクリロイルペプチドのアクリルアミドとの共重合
すべての重合のための一般条件は、次の通りである:1:50モル比のアクリロイ
ルペプチドおよびコモノマーアクリルアミド(最終濃度5%w/v)を、2mM EDTAお
よび0.5M Tris(pH8.3)中の脱気した6Mグアニジン-HCl(GuHCl)中で混合した。存
在するアクリルアミドのモル濃度の2%の濃度で過硫酸アンモニウム、および5μl
のTEMEDの20%v/v溶液を添加することにより重合を開始させた。室温で窒素下に
おいて18時間重合を進行させた。
ペプチドポリマーの精製および部分特性付け
FPLCシステム中に取り付けたSuperdex 200のカラム(1.6x60cm)を用いたゲル浸
透クロマトグラフィー(GPC)によってペプチドポリマーを単離した。クロマトグ
ラフィーは50mM NH4HCO3中、流速3mL/分で行った。ポリマーはすべてボイド容積
中に溶出した。次いでこのようにして単離したペプチドポリマーを凍結乾
燥した。
ペプチドモノマーおよびポリマーのアミノ酸組成は、精製物質のアミノ酸解析
によって確認した。ペプチド物質を加水分解し(110℃で24時間、6N HCl中0.001%
w/vフェノール)、加水分解物をFmoc-Clで誘導体化した。蛍光測定検出を用いるG
BC Aminomateシステムを使用してアミノ酸解析を行った。
固相酵素免疫測定法(ELISA)
記載したように23、平底ポリビニル製マイクロタイタープレート(Microtiter
,Dynatech Laboratories,VA.,U.S.A.)のウェルを被覆するためのペプチドま
たはペプチドポリマー溶液(5μg/mL)を用いてELISAを行った。次いで結合した抗
体を、マウスIgに対して向けられた西洋ワサビペルオキシダーゼ結合(HRPO)ウサ
ギ免疫グロブリン(Ig)(DAKO,Denmark)またはヒツジIgに対して向けられたHRPO
ロバIg(DAKO,Denmark)と共に1.5時間インキュベーションすることによって検出
した。洗浄後、基質(0.004%v/v過酸化水素を含有する50mMクエン酸pH4.0中の0.2
mM 2,2'-アジノ-ビス 3-エチルベンゾチアゾリン-スルホン酸)を添加して発色さ
せた後、405nmでの光学濃度(O.D.)をTitertek Multiskan MC(Flow Laboratories
,Melbourne,Australia)を用いて測定した。
MAb 1/1の1/1500希釈液または既知濃度のインヒビター(可溶性ペプチドまた
はポリマー)とともにインキュベートした抗PS抗血清を用いて2時間阻害ELISA
を行い、次いでP5またはP8で被覆した平底ポリビニル製マイクロタイタープレー
トに移した。一晩インキュベートした後、プレートを洗浄して前記のようにELIS
Aを展開した。
抗体
モノクローナル抗体MAb 1/1の調製および特性は他所19に記載されている。MAb
1/1はインフルエンザウイルスA/Memphis/1/71(H3)のヘマグルチニンの重鎖(HA1
)のC末端24残基
(305CPKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328)を表す合成ペプチドに対して作製され、B細
胞決定基RNVPEKQT20に特異的である。過免疫血清(HIS)はヒツジにおいて黄体形
成ホルモン放出ホルモン(LH-RH;P8)に対して作製された。
アクリロイルペプチドの合成
残基の長さが4〜23まで様々であるペプチド配列(表1)を、Fmoc化学を使用す
る固相ペプチド合成によって組み立てた。一般に、6-アミノヘキサン酸(Ahx)を
最終の“残基”として導入し、次いでN末端をアクリロイル化によってアシル化
した。このようにしてAhxは、ペプチドからアクリロイル基を隔てるスペーサー
として機能する。
表1:使用したペプチドのアミノ酸配列 a 一文字表記b
C末端に遊離-COOHを有するように合成されたP2、P5およびP7以外、すべての
ペプチドはカルボキシアミドとして組み立てた。c
黄体形成ホルモン放出ホルモン
樹脂に結合したペプチドをアクリロイル化するための3種の技術が評価された
。対称な無水物経路17かまたはO-ベンゾトリアゾール-N,N,N',N'-テトラメチル-
ウロニウム-ヘキサフルオロホスフェートおよびN-ヒドロキシベンゾトリアゾー
ル活性化のいずれかによるアクリル酸のN末端へのカップリングを含む2種の方
法では、純粋なN-アクリロイルペプチドは低収量しか得られなかった。しかしな
がら、一貫した高収量の純粋なN-アクリロイルペプチドは、ペプチドのN末端
アミノ基を塩化アクリロイルでアシル化することによって得られた(スキーム1
)。
図2からわかるように、ペプチドのアクリロイル化により、逆相クロマトグラ
フィーで測定した場合にアクリロイル化されていないペプチドと比較して保持時
間の長い物質が得られる。試薬Rの使用により(ペプチドNH2-Gly-Phe-Gly-Alaは
、塩化アクリロイルでアクリロイル化し、次いで試薬R(TFA:チオアニソ−ル:
アニソール:エタンジチオール 90:5:3:2)で切断した場合、FABマススペクト
ロメトリーにより予測されたものよりも124ダルトン大きいm/z値を示し、結果は
二重結合へのチオアニソールの付加と一致する)、二重結合へチオアニソールが
付加されるので、試薬B36を樹脂支持体からのN-アクリロイルペプチドの切断お
よび側鎖の脱保護に用いた。未精製アクリロイル化ペプチドは、逆相クロマトグ
ラフィーにより精製し、これにより推定アミノ酸解析が得られた。アクリロイル
基の典型的な1H NMR共鳴は、種々のN-アクリロイル化ペプチドを用いて得られた
。モデルペプチドN-アクリロイルGFGA(P16)に関する典型的なスペクトルを示す
(図3)。
大部分のペプチドはN末端でアクリロイル化されるが、ペプチドP4およびP6は
それらのC末端にアクリロイル基を有するよう合成された。このことはC末端位に
Fmoc-Lys-(Mtt)-COOHとして導入されたリジンのε-アミノ基のアクリロイル化に
よって達成された。N-またはC末端でアクリロイル化されたペプチドを合成する
能力は、ポリマー内で逆向きのペプチドを考慮に入れている。
合成ペプチドの重合
ポリアクリルアミドゲルの慣例の調製に用いられるものと同様な単純なプロト
コール(スキーム1)を、ペンダントペプチドを保持する線状ポリアクリルアミ
ドを組み立てるために応用した。この方法からは高分子量の水溶性ペプチドポリ
マーが得られる。短い(テトラまたはペンタ)ペプチドの重合は同様の方法論を
用いて報告されているが17,34、それらの研究においては生物学的活性に不利と
なり得る高温が用いられており、潜在的な溶解度の問題をもたらす可能性のある
側鎖保護基が重合過程の間その場に残る。シアル酸基を保持するポリアクリルア
ミドの会合(assembly)もまた報告されている35。
1.5M Tris-HCl(pH8.8)および8M尿素のような溶媒も首尾よく用いられるが、重
合反応は通常は脱気した0.5M Tris中の6Mグアニジン-HCl(GuHCl)および2mM EDTA
(pH8.3)中で行った。ペプチド鎖間の立体的相互作用を最小にし、ポリマー全体
の水溶性を最大にする目的で、ポリアクリルアミドのストレッチを種々のアクリ
ロイルペプチド単位間に散在させるために、アクリロイル化ペプチドの量の50倍
モル過剰のアクリルアミドを導入した。Ahxを組み込むペプチドP2、P9、P10およ
びP13はアクリルアミドを添加しなくても上手く重合したので、このことは必ず
しも必要であるとは限らなかった。過硫酸アンモニウムおよびN,N,N',N'-テトラ
メチルエチレンジアミン(TEMED)の添加によって重合を開始させ、反応混合物をN2
下室温で18時間放置した。重合過程の経時分析から、いくつかのペプチドは15
分以内にポリマー中に取り込まれているという証拠とともに、ペプチドのポリマ
ーへの取り込みは迅速であるということが示された。図4は、NH2-P8ではなくCH2
=CHCO-P8を重合条件に供した場合に形成した高分子量ペプチド含有物質を示し
ている。各試験ペプチドポリマーは、球状構造に対しておよそ4x107Daの排除分
子量を有するSuperose 6のカラム(1x30cm)のボイド容積中に溶出した。ポリマ
ーのアミノ酸解析によって、アクリロイル化モノマーペプチドの80〜97%が該ポ
リマー中に取り込まれたことが示された。このデータはまた、異なるペプチドが
同じポリマー構造中に取り込まれてもよく、等モル量で共重合した場合にはそれ
らの比がほぼ等しくなることを示している(表2)。この技術は以下のペプチド
の組み合わせの共重合に上手く適用された:P1+P3、P2+P3、P1+P2+P3、P1+P4、P
2+P4、P1+P2+P4、P8+P11、P9+P11、P9+P10、P9+P10+P11、P1+P3+P14+P15、P1+P1
4およびP1+P15。
表2:ペプチドポリマーのアミノ酸組成 a 一文字表記b
各ペプチドのポリマーへの予測される化学量論的組み込み
合成ペプチドポリマーの抗原性
保護されていないペプチドモノマーのフリーラジカル誘導重合に関し懸念され
得るのは、それらの側鎖機能が変化してそれらの抗原性および免疫原性に影響を
及ぼすということである。この可能性を検討するため、双方ともに官能基がフリ
ーラジカルに影響されやすい側鎖を含む重合P8および重合P2をプラスチック製マ
イクロタイタートレー上に被覆し、P8に向けられた抗血清またはP2に特異的なモ
ノクローナル抗体(MAb 1/1)でプローブした19,20。その結果(図5)は、各
抗体がポリマー内の決定基と効率よく結合することができるということを実証し
、これにより、フリーラジカルに曝されたにもかかわらずエピトープには抗原性
がそのまま残っていることを示している。
合成ペプチドを重合することの利点は、単一分子中に存在するペプチドの多重
コピーがペプチドモノマーに増大した抗原性を与えるであろうということである37
。これを評価するために、抗原のマイクロタイタープレートに結合する能力に
おけるいかなる相違にも無関係である阻害ELISAを用いて、モノマーおよびポリ
マーペプチドの抗原特性を比較した。P2および重合P2を用いてMAb 1/1のP5被覆
マイクロタイタープレートへの結合を阻害し、同様にP8モノマーおよび重合P8を
用いて抗P8抗血清のP8被覆プレートへの結合を阻害した。図6からわかるように
、ポリマーペプチドはペプチドモノマーよりも抗原性が高い。P4のポリマー(こ
れはMAb 1/1または抗P8抗血清によって認識されるエピトープを含まない)は、
これらの抗体のそれらが関連するペプチドへの結合を阻害せず、このことはペプ
チドポリマーによって引き起こされた阻害の増強が、各ペプチド決定基の多重コ
ピーが存在する結果であることを示している。図5および6における結果は、重
合ペプチドが抗原結合性を保持するということだけでなく、対応するペプチドモ
ノマーよりも抗原性が高いということを実証するが、これはおそらく同一の抗原
決定基の多重コピーが抗体との極めて強い相互作用を可能にするからである。
結論
保護されていないアクリロイルペプチドの合成および重合は、ペプチド高分子
の合成のための実用的な遺伝学的方法を提供する。塩化アクリロイルを用いて依
然として樹脂支持体に結合している保護ペプチドのN末端を誘導体化し、次いで
切断し、試薬Bを用いて脱保護することにより、高収量のアクリロイルペプチド
が得られる。ペプチドとアクリロイル基との間にスペーサーとして6-アミノヘキ
サン酸が介在することにより、アクリルアミドが存在しない場合でもある種のペ
プチドの重合が可能となる。フリーラジカル重合はペプチドの抗原結合性に影響
を与えず、ペプチドポリマーはモノマーペプチドよりも抗原性が高い。このアプ
ローチの利点は、いくつの同一または異なるアクリロイルペプチドでも、構築
物全体の抗原活性は炭化水素鎖から垂れ下がっているペプチド単位の性質によっ
て概ね決定されるという予想をもって1つのポリマーに組み込まれ得ることであ
る。B細胞およびT細胞ペプチドエピトープの混合物を重合することによって、1
つの病原体またはいくつかの病原体の重要なエピトープのすべてまたはほとんど
が表されている構築物を組み立てることが可能である。このことはマラリア原虫
、HIVおよびインフルエンザウイルスならびに血清学的に別種の系統として存在
する連鎖球菌A群のような生物については特に重要である。
第2節
材料および方法
化学薬品
特にことわらない限り、化学薬品は分析用等級のもであるか、またはそれと同
等のものであった。N,N'-ジメチルホルムアミド(DMF)、ピペリジン、トリフルオ
ロ酢酸(TFA)、O'ベンゾトリアゾール-N,N,N',N'-テトラメチル-ウロニウム-ヘキ
サフルオロホスフェート(HBTU)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)および
ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)はAnspep Pty社(Melbourne Australia)から
入手した。フェノール、トリイソプロピルシランおよび塩化アクリロイルはAldr
ich(Milwaulkee,WI)から、トリニトロベンジルスルホン酸(TNBSA)はFluka(Sw
itzerland)から、1,8-ジアザ二環式-[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)はSigmaから
、ならびにアクリルアミド、過硫酸アンモニウム、およびN,N,N',N',-テトラメ
チルエチレンジアミン(TEMED)はBioRad(Bio-Rad Laboratories Pty.,Ltd.,A
ustralia)から入手し、ならびにジクロロメタン(DCM)およびジエチルエーテルは
BDH(Poole,UK)から入手した。
ペプチド合成
ペプチドを手動で、または自動ペプチド合成装置(Novasyn Crystal,Novabioc
hem,U.K,または9050 Plus Milliganのいずれか)を用いて合成した。Fmoc化学
を全般的に使用し、ペプチドをC末端カルボキシルまたはアルボキサミド型とし
て組み立てた。活性化O-ペンタフルロフェニルエステルとして、またはHBTUおよ
びHOBTが等モル量存在し、DIPEAが1.5倍モル過剰存在する遊離
酸を用いるかのいずれかでFmocアミノ酸をペプチド鎖中に組み込んだ。アミノ酸
残基を組み込んだ後、ピペリジン(DMF中20%)またはDBU(DMF中2.5%)を用いてFmoc
基を除去した。Fmoc-6-アミノヘキサン酸(Ahx)をHBTU、HOBTおよびDIPEAを用い
てペプチドのN末端に手動でカップリングさせた。Ahx基はペプチドをポリマー主
鎖から一定の距離を置く機能を果たした。すべてのカップリング反応は手動で行
い、TNBSA試験18を用いてモニタリングした。
樹脂に結合した保護ペプチドのN末端のアクリロイル化は、窒素下0℃で脱気
した無水DMF中で手動で行った。20倍モル過剰のDIPEA(0.5ml DMF中)および10倍
モル過剰の塩化アクリロイル(0.5ml DMF中)を添加し、反応物を氷上で1時間、
次いで室温でさらに1時間混合した。アクリロイル化の進行はTNBSA試験を用い
てモニタリングした。ペプチド組み込みの終了時には、ペプチドが結合している
支持体をDMF、DCMおよびジエチルエーテルで順次洗浄し、次いで真空乾燥した。
ペプチドを樹脂支持体から切断し、窒素下室温で該ペプチドのアルギニン含量
によって2または4時間、側鎖保護基を試薬B(その比が88:5:5:2であるTFA、フ
ェノール、水およびトリイソプロピルシラン)を用いて除去した。窒素気流下、
ペプチド含有濾液を部分蒸発させた後に、冷エーテル中で未精製ペプチドを沈殿
させ、次いで3回洗浄した。
ペプチドの精製
FPLCシステム(Amrad/Pharmacia Pty.Ltd)中に取り付けたPepRPCカラム(1.6x1
0cm)での逆相クロマトグラフィーによってペプチドを精製し、制限溶媒として水
中の0.1%TFAおよびCH3CN中の0.1%TFAを用いて流速4ml/分でクロマトグラムを展
開した。分析用HPLCはWaters HPLCシステム中に取り付けたVydac C4カラム(4.6x
300mm)を用いて行い、同様の溶媒を用いて流速1ml/分で展開した。
精製ペプチドが真正であることを、分析用RF-HPLC、アミノ酸解析によってモ
ニタリングし、-エン基の存在を1H NMRによってモニタリングした。Bruker-AM30
0分光計において300MHzでスペクトルを得た。
N-アクリロイル化ペプチドの重合
窒素下6Mグアニジン-HClおよび2mM EDTAを含有する脱気した0.5 MTris(pH
8.3)中でN-アクリロイル化ペプチドの重合を行った。典型的には、3マイクロモ
ルのN-アクリロイルペプチドおよび50倍モル過剰のアクリルアミドでペプチドの
ポリマーの組み込みを行った。過硫酸アンモニウム(アクリルアミドの全モル数
の2%)およびTEMED(1.32μM溶液5μl)の添加によって重合を開始し、反応混合物
を室温で18時間放置した。
FPLCシステム中に取り付けたHiLoad Superdex 200 prepgrade(Amrad/Pharm
acia Pty.Ltd.)のカラム(1.6x60cm)を用いてペプチドポリマーを単離し、50mM
重炭酸アンモニウムを用いて流速3ml/分でクロマトグラムを展開した。分子量
の評価をWaters HPLCシステムを用いてSuperose 6 HRカラム(1x30cm)で行い、50
mM重炭酸アンモニウム中、流速0.5ml/分でクロマトグラムを展開した。
モノクローナル抗体
モノクローナル抗体(MAb)1/1および2/1の調製および特性については他所19に
記載されている。これらのMAbは、インフルエンザウイルスA/Memphis/1/71のヘ
マグルチニン重鎖(HA1)のC末端24残基を表す合成ペプチド305CPKYVKQNTLKLATGMR
NVPEKQT328に対して作製した。MAb 1/1はB細胞決定基RNVPEKQT(B1)に特異的で
あり、結合に322N、325Eおよび327Qを必要とし、一方、MAb 2/1はB細胞決定基LK
LAT(B2)を認識してこれらの5つの残基のそれぞれに対して絶対的な必要性を有
する20。
T細胞
T細胞クローン12V1は精製ヘマグルチニン軽鎖(HA2)で免疫感作したマウス中で
生成し、HA2由来のペプチドALNNRFQIKGVELKSに応答して増殖する。このクローン
の誘導体化、特性および維持については他所21に記載されている。使用に先立ち
、培養細胞をIsopaque-Ficoll勾配22,23を通した。
リンパ節T細胞は、予めペプチドで7日間感作させたマウスのプールした鼠蹊
部および膝窩部リンパ節細胞懸濁液に由来するものであった。ナイロンウール製
カラムに通すことによってT細胞を濃縮した24。
免疫感作プロトコール
6〜8週齢のメスBalb/cマウスを使用した。抗体研究のために、モノマーまた
はポリマー型であって、フロイント完全アジュバント(CFA)に乳化した合成ペプ
チドを動物に腹腔内接種した。マウスは5または0.5ナノモルのモノマーペプチ
ドまたはポリマー内の等モル数決定基を受容した。T細胞の研究のために、CFA中
の全10ナノモルのT細胞決定基をマウスの後脚足蹠に皮下接種した。
抗体結合アッセイ
5μg/mlのペプチドまたはポリマー抗原の溶液で被覆したマイクロタイタープ
レートを用いて、記載したように23、固相酵素免疫測定法(ELISA)を行った。結
合抗体は、マウスIgに向けられた西洋ワサビペルオキシダーゼ結合ウサギ免疫グ
ロブリン(Ig)(DAKO,Denmark)とともに1.5時間インキュベートし、洗浄後に基質
(0.004%v/v過酸化水素を含有する50mMクエン酸中の0.2mM 2,2'-アジノ-ビス 3-
エチルベンズチアゾリンスルホン酸、pH4.0)とともにインキュベートすること
により検出した。波長405nmの吸光度をLabsystems Multiscan Multisoftマイク
ロプレートリーダー(Pathtech Diagnostics Pty.Ltd.,Aust.)を用いて測定し
、バックグラウンド値の少なくとも5倍に相当する吸光度0.25を与える抗体希釈
液の逆数として抗体力価を表した。
マウス血清のイソタイピング(isotyping)
2用量の特定抗原を受容したマウスから採取した血清をプールし、ELISAによ
って抗体のイソ型プロフィールを試験した。抗血清の希釈液をペプチド306PKYVK
QNTLKLATGMRNVPEKQT328被覆プレートに添加し、一晩中インキュベートした。ウ
ェルを洗浄した後、マウスIgM、IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3またはIgA(ICN Pharm
aceuticals Inc.,Costa Mesa,CA)に対するウサギ抗血清を添加し、4時間結合
させた。プレートを再び洗浄し、西洋ワサビペルオキシダーゼ結合ブタ抗(ウサ
ギIg)の1/400希釈液を添加した。1.5時間後、トレーを再び洗浄し、基質を添加
し、前記のように吸光度を測定した。
T細胞増殖アッセイ
全容積250μl中に抗原とともに抗原提示細胞の供給源として同系γ-照射(2,20
0R,60Co源)脾臓細胞の存在下96-ウェルのマイクロタイタートレー(Nunc,Denma
rk)においてT細胞を(リンパ節T細胞については3x105細胞/ウェルおよびT細胞
クローンについては1x104/ウェルの濃度で)培養した22,23。培養
培地は10%加熱失活(56℃、30分間)したウシ胎児血清、2mMグルタミン、2mMピル
ビン酸ナトリウム、0.1mM 2-メルカプトエタノール、30μg/mlゲンタマイシン、
100I.U./mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを補ったRPMI 1640で
あった。培養物を5%CO2雰囲気下37℃で4日間、最後の18時間は1μCi/ウェルの3
H-チミジン存在下でインキュベートした。次いで細胞をガラス繊維フィルター上
で回収し、取り込まれた3H-チミジンをHewlett Packard Matrix 9600ダイレクト
β-カウンターで測定した。
結果
N-アクリロイルペプチドの重合。この研究において別個のT細胞およびB細胞抗
原決定基を単一の構築物へと重合する簡単な方法が開発され、強力なT細胞抗原
決定基を多量体免疫原中にB細胞抗原決定基とともに効率よく送達することが可
能となった。この技術の可能性を評価するために、発明者らはインフルエンザウ
イルスA/Memphis/1/71(H3亜類型)ヘマグルチニンの重鎖(HA1)の24残基C末端
配列を表すペプチド306−328内に残存している十分に同定された25B細胞および
ヘルパーT細胞に対する抗原決定基を用いた。このペプチドは配列GMRNVPEKQT(B1
)およびTLKLATG(B2)に包含された2つのB細胞抗原決定基、ならびにB2と重複し
ているヘルパーT細胞抗原決定基KYVKQNTLKLを含む。軽鎖(HA2)内のウイルスヘマ
グルチニン上のどこかに位置している2番目のT細胞抗原決定基ALNNRNFQIKGVELK
S(T)が、本来の重複しているヘルパー抗原決定基20であるよりもB2に向けられた
抗体の産生を助けるB細胞の効果のあるインデューサーである可能性が高いこと
を報告している。T単独のまたはB1、B2またはB1とともにB2(B1+B2)と組み合わ
せたポリマーを図1に示すスキームを使用して調製した。N末端にAhx基を有する
ペプチドを合成し、続いてアクリロイル基でアシル化を行った。次いでN-アクリ
ロイル化ペプチドの重合を溶解性を助けるためグアニジン−HCl中で行った。ま
た、50倍モル過剰のアクリルアミドも添加して、ポリマー主鎖に沿ってスペーサ
ーとして機能させた。この反応は架橋剤の不在下でのポリアクリルアミドゲルの
生成に匹敵する。等モル量の異なるペプチドからなるペプチドポリマーのアミノ
酸解析によって、ほぼ等モル比の関連するペプチドの存在が確認された。ポリ(T
+B1)においてはT対B1の比が1:1.3であった。ポリ
(T+B2)においては比は1:1.2であった。ポリ(T+B1+B2)においては比は1:1.4:1
.1であった。
このプロトコールを用いて産生されたポリマーのクロマトグラフィー特性のい
くつかがゲル浸透クロマトグラフィーによって調査され、図7はSuperose 6 HR
のカラム(1x30cm)から得られたポリ(T+B1+B2)の溶出プロフィールを示す。この
プロフィールは異なるポリマー免疫原のそれぞれについて得られたものを表して
いた。ポリマーはカラムのボイド(void)容積中に溶出し、位置はモノマーペプチ
ドとは全く異なっていた。すべての場合において、重合工程の後、重合していな
いペプチドはほとんど残っていなかった。
フリーラジカルに曝されたペプチドの抗原性
この重合方法は、タンパク質の官能基を破壊する可能性があるフリーラジカル
を利用する。ここに記載した合成ペプチドのフリーラジカル誘発重合に選択され
た条件が、ペプチドエピトープの抗原活性に有害な作用があるかどうかを決定す
るために、アクリロイル基を欠くペプチド306−328のモノマーをアクリルアミド
の存在下、種々の濃度の過硫酸アンモニウムに曝した。ペプチドをアクリルアミ
ドポリマーから分離し、ELISAアッセイのためウェル(well)の被覆に用いた。こ
れらの処理したペプチドがそれぞれB1およびB2に対して特異性を有するMAb 1/1
および2/1と結合する能力を図8に示す。これらの結果は、試験した過硫酸の各
濃度において(過硫酸対ペプチドの比を0.1:1ないし1,000:1の間で変化させた)
抗原活性への影響はほとんどまたは全くないということを意味している。この重
合方法において使用した過硫酸対ペプチドの比は0.02:1というこの範囲を十分に
下回るものである。
合成ポリマー免疫原の抗原の結合性
ポリマー免疫原内のB細胞抗原決定基がモノマーペプチド306−328に対して作
製された抗体に接近可能かどうかを決定するため、ポリマーでマイクロタイター
トレー(micotitre tray)のウェル上を被覆し、ELISAによってMAb 1/1または2/1
でプローブした(図9)。MAb 1/1はモノマーペプチドとの場合と同様に、これらに
も類似の結合特性を示し、B1抗原決定基を含有するポリマーと効率よく結合する
ことができる。MAb 2/1もまたB2抗原決定基を含有するポリマーとよく
結合した。
また、ポリマー免疫原内のT細胞抗原決定基の結合性も試験した。図10は、異
なるポリマーがT配列ALNNRFQIKGVELKS21に特異的なT細胞クローン12V1(図10A)の
in vitroでの増殖を刺激する能力を示す。この系26,27において典型的に観測さ
れたのであるが高用量の抗原抑制はそれぞれの抗原で明白であり、ピーク増殖応
答に必要な用量の比較によって、ポリマーはモノマーT細胞抗原決定基ペプチド
が関連するクローンを刺激する能力が非常に減少することが実証された。このこ
とは、クローンに対する提示のための抗原決定基はポリマーから容易にはプロセ
ッシングされないということを意味する。しかしながら、認識の効率においてそ
のような大きな相違は、モノマーT細胞抗原決定基ペプチドに対して作製された
リンパ節T細胞のポリクローナル集団では観測されなかった(図10B)。この場合
において、T細胞はTモノマーを認識し、ポリ(T+B2)は同等の効率であり、ポ
リ(T+B1+B2)はわずかに低い程度であった。ポリ(T+B1)の認識は最も低かった。
ポリマー免疫原の免疫原性
B2抗原決定基および重複するT細胞抗原決定基、KYVKQNTLKL27,28を含むモノマ
ーペプチド306−328およびペプチド306−319のポリマーによって惹起された抗体
レベルを比較することによって、モノマーおよびポリマー免疫原の相対的な免疫
原特性を評価した。これら2つの免疫原をマウスにおいて5ナノモルの用量のペ
プチドエピトープで試験し、1次および2次応答の間血清を採取した。この用量
ではモノマーペプチドは非常に弱い1次抗体応答しか示さず、これは2次接種後
数10倍に上がった。これに対し、ポリマー免疫原ではかなりの1次応答が得られ
(モノマーよりも約30倍高い平均力価)、2次投与後にさらに10倍増大して全体
で30倍抗体産生が増大した。
また、B1またはB2またはその双方とともに用いたT配列に基づく多成分ポリマ
ーもマウスに接種し、抗体応答を測定した。用量0.5ナノモルおよび5ナノモル
は同様のレベルに抗体を惹起し、0.5ナノモル用量で得られたデータのみを報告
する(図11B)。意外なことではないが、個々のモノマーB1またはB2抗原決定基
をマウスに接種した場合には抗体は生じないが、同じ抗原決定基をT配列と共
重合した場合には強力な免疫原となった。ポリマーの1回の投与に対する応答で
惹起された抗体のレベル(パネルB)は、ペプチド306−328モノマー(パネルA)の
2回投与後に達成されたものと匹敵するかまたはそれより高く、ポリマーの2回
投与後に得られたものはペプチド306−328を用いたときよりも50ないし100倍高
かった。T配列を含有する3つのポリマー免疫原の中で、ポリ(T+B1)構築物は最
も高いレベルで抗体を惹起し、対照の腹水調製物中のMAb力価よりも平均して高
かった。
2つのB細胞抗原決定基を含有するポリマー免疫原に対する抗体の特異性
図11においてポリ(T+B1+B2)免疫原で得られた抗体レベルは、ポリ(T+B1)にポ
リ(T+B2)を加えて得られた抗体の合計に達しなかった。B細胞抗原決定基に対
するT細胞抗原決定基の比が産生した抗体の総量に影響するとすれば、このこと
は意外なことではない。しかしながら、ポリ(T+B1+B2)免疫原がポリ(T+B2)免疫
原に極めて近い力価を惹起したように、双方のB細胞抗原決定基がポリ(T+B1+B2)
内で認識されたのかどうか、または一方が他方を犠牲にして免疫的に有力となっ
たのかどうかということについての疑問が生じた。このことを調べるために、ポ
リ(T+B1+B2)に対する抗血清をELISAで類似体Aおよび類似体Bと呼ばれるペプチド
に対して試験した。ここで類似体Aおよび類似体Bはペプチド306−328に対する類
似の配列を有しているがこのペプチドの2つのB細胞抗原決定基のうち1つのみ
、それぞれB1およびB2を含んでいる19。図12は、ポリ(T+B1+B2)に対する1次お
よび2次応答の間に採取した血清がこれらの類似体ペプチドの双方と結合できる
ことを示し、このことはB1およびB2の双方に特異的な抗体がこの多成分ポリマー
によって惹起されたことを意味する。
ポリマー免疫原によって惹起された抗体のイソタイプ
ある種の多価免疫原はTとは無関係にB細胞を誘発でき、この相互作用の結果Ig
Mという優勢なサブクラスを有する限定されたイソタイププロフィールの抗体が
生じる。それゆえポリ(T+B1)、ポリ(T+B2)またはポリ(T+B1+B2)に対する応答で
産生した血清抗体のイソタイププロフィールを試験して、これらのポリマーがそ
れらが惹起した抗体のイソタイプにおいて限定されたかどうかを調べた。図13は
、ある範囲の異なる抗体イソタイプが3つのポリマーのそれぞれに対する応答
で産生することを示す。
考察
未精製抗体調製物よりもむしろ、定義された抗体が第三世代のワクチンを形成
するであろうし、また、特定の病原体の多様な血清型に対するすべての個体にお
ける免疫反応の誘発に関連する難しさから、経験的なアプローチよりもむしろ集
中的なアプローチの適用が要求されるであろう。分子免疫学的技術は、疾病を引
き起こす微生物に対する免疫応答に関与する、多くのエピトープの同定を可能に
してきた。これらのエピトープの同定に用いられてきた技術のうちで、最も優れ
ているものはペプチド合成であり、発明者らは現在、これらエピトープを有用な
免疫応答を惹起するように免疫系へ送達する方法の開発が必要とする段階にある
。そこで発明者らは、BおよびT細胞エピトープの多価ホモおよびヘテロポリマー
の組み込み方法の開発により、この問題にアプローチしてきた。
発明者らが記載する方法では、カラムのボイド容積中に溶出する非常に大きな
重合体が得られ、その球状構造の排除分子量は約4×107ダルトンである。このよ
うな大きな構造が免疫原性を増強するために要されるかどうかは明らかではない
が、理論的には、抗原提示細胞によるそのようなポリマーの取り込みにより、細
胞あたり多数のコピーの抗原決定基の提示が可能となるであろう。これらの「合
成タンパク質」の形態はまた、遊離の単一ペプチドと比較して、抗原決定基に関
して血清の、より優れた安定性を与えるであろう。連鎖導入剤を重合プロトコー
ルに取り入れることにより、ポリマーのサイズを調節することが可能で、それに
より免疫原性に関するサイズの影響の検討が可能となる。
T-細胞抗原決定基配列の多成分ポリマーは、B1および/またはB2の抗原決定基
とともに上手く構築され、抗原として完全であることが示された。血清学的に異
なる9個のペプチドの共重合によりポリマーを構築するというその後の実験の結
果、個々のエピトープそれぞれに対して産出された抗血清によるポリマーの認識
が証明された。これらの所見から、このようなポリマーが診断学的に使用できる
かもしれないという強い可能性が持ち上がる。本発明はまた、ポリマーは強い免
疫原であり、そのポリマーが2つの異なるB細胞抗原決定基を包含する場合、抗
体はそれぞれ1つずつについて誘発されたことを示している。
本明細書に記載したアプローチの優れた利点は、成分合成ペプチドエピトープ
が、免疫原に取り込まれる以前に精製されることである。さらに、その成分ペプ
チドは個々に組み込まれるため、ペプチド内のジスルフィドループのようなその
他の分子特性を取り込んで天然のタンパク質中の類似構造を模倣することが可能
である。この技術を用いて、同じまたは異なるペプチドの多数のコピーを組み込
む能力は、いくつかの病原体の多型現象を解明する方法を与えるばかりでなく、
それはまた、T細胞エピトープの認識におけるMHC抗原系にも関連する。この方法
において、BおよびT細胞エピトープの適切な組み合わせの重合支持体への会合に
より、動物において広い範囲の異なる組織適合型の抗体産生が可能となるはずで
ある。このことは、ヒトまたはヒトの飼育動物のような、非近交系の個体群に投
与される何れのワクチンの設計においても非常に重要である。もし、アジュバン
トが必要であることが見出されたならば、PAM3Cys29のような新世代の物質をポ
リマー中に組み込むことができる。重合合成ペプチドへの疎水性配列の取り込み
により、それらをリポソームISCOMS30-33中、またはタンパク質抗原を首尾よく
補助することが証明されているDOTAPのような他の両親媒性の物質中に固定する
ことが可能となるであろう。
アクリロイルペプチドの他の試薬との共重合により、ポリマー中でのペプチド
エピトープの互いの分離が可能となるが、また、エピトープの主鎖からの分離に
より、重合工程における立体学的制限の最小化が可能となる。この試験において
、発明者らは、ペプチドと主鎖の間隔をあけるために、ペプチドとアクリロイル
基との間にAhxを用いた。2つのB細胞抗原決定ペプチドのうちの短い方であるB2
は、重合型である場合、MAbとの相互作用能力がわずかに減少した。これは、お
そらく接近しやすさの問題であり、その結果としてポリ(T+B2)がポリ(T+B1)より
弱い免疫原となっているが、しかし、もしかすると、より長いスペーサー配列を
用いることにより克服できるかもしれない。アクリルアミドは、ペプチド相互の
間隔を隔てるために使用した。しかし、アクリルアミドを、α-アミノ基アクリ
ロイル化したアミノ酸またはその他のスペーシング基と置換することが可能であ
る。発明者らは、アクリロイル−リシンをスペーサーとして用いてポリマーを構
築してきたが、また、ポリマー主鎖おける適切な物理的特性を与えるために、親
水性、極性、荷電または疎水性さえも有する他のアミノ酸を用いることもできよ
う。リシンは、α-およびε-アミノ基双方でアクリロイル化された場合、持続的
な徐放特性を有するゲルの形成を可能にする架橋をもたらす。これらの方法にお
いて、ペプチドをポリマー主鎖から分離する距離、または主鎖上のペプチド同志
の分離、およびポリマーの電荷特性などを好みに合わせることができる。これら
のアプローチは、立体障害もしくは隣接するペプチド間の偶然の相互作用を避け
る必要がある場合、または高次コイル構造の形成のような、2以上の分離したペ
プチドが互いに相互作用する機会を増加させた方が有利かもしれない場合に有用
である。放射活性、蛍光または化学発光試薬を含有する他の試薬を重合プロトコ
ールに包含することにより、ペプチドとは別の側鎖においてトレーサー基が与え
られる;ペプチドエピトープと主鎖間へのプロテアーゼ耐性またはプロテアーゼ
感受性配列の取り込みにより、エピトープの徐放の制御ができる。
第3節
アクリロイルアミノ酸の合成
アミノ酸H-リジン(Boc)-OtBu、H-グルタミン酸(OtBu)-OtBuおよびH-セリン(tB
u)-OtBu(Calbiochem-Novabiochem,New South Wales,Australia)を次の条件を
用いてアクリロイル化した:DIPEA 7.2ミリモル(2.4モル当量)を含有するDCM 10
mL中のアミノ酸3ミリモルに塩化アクリロイル(DCM10mL)3.6ミリモル(1.2モル当
量)を窒素下、-10℃で滴下した。その反応液を激しく攪拌しながら-10℃で1時
間、さらに室温で1時間維持した。Kaiset試験により、その反応をモニターし、
これにより2時間後に反応が完了することが示された。反応混合物を1x水、1x5%
NaHCO3水溶液、1x水、2x10%クエン酸水溶液、1x水、および1x塩水で洗浄し、一
晩Na2SO4で乾燥させた。濾過後、ロータリーエバポレーターで(<30℃)DCMを除
去すると、透明な油状物質(収率99%)になった。TLC(クロロホルム:メタノー
ル 95:5)によると、生成物は純粋であった。アミノ酸側鎖およびカルボキシル
保護基を窒素下、遮光して2時間TFA-水(95:5)切断混合液で除去した。ロータリ
ーエバポレーターで(<30℃)TFAを窒素流下で除去すると、その生成物は透明な
油状物質(収率99%)となった。アクリロイルアミノ酸を6Mグアニジン-HCl+0.5
M Tris(GuHCl)中の2mM EDTAに溶解し、4M TrisでpHを
8.3に調整した。0.15mg/μlのアクリロイルアミノ酸を含有する使用原液を作製
した。それぞれのアクリロイルアミノ酸は、FAB質量スペクトルで示される推定
質量を有していた。
アクリロイルペプチドのアクリロイルアミノ酸との重合
重合は前記に記載のように行った。アクリロイルアミノ酸は、ペプチドポリマ
ー形成のコモノマーとしてのアクリルアミドを50:1(アクリロイルアミノ酸:ア
クリロイルペプチド/ペプチド類)のモル比で正確に置換した。ペプチドポリマ
ーを基にしたアミノ酸を準備し、ペプチドポリマーを基にしたアクリルアミドに
ついては前記に記載されたように精製し、凍結乾燥した。アミノ酸解析により、
ポリマーにおけるペプチドの存在およびペプチドのアミノ酸に対する比率を確認
した。
免疫化プロトコール
6ないし8週齢のBALB/c雌マウスを用い、フロイント完全アジュバント(CFA)
に乳化したポリ(セリン)ALN+C10、ポリ(グルタミン酸)ALN+C10、またはポリ
(アクリルアミド)ALN+C10のいずれかのペプチド(ポリマー内に含まれる)を
次の用量、5、0.5、0.05ナノモルで接種した。マウスは30日に2回目の投与を受
けた。すべての動物は1回目のペプチドポリマー接種後30日および2回目のペプ
チドポリマー接種後12日に眼窩叢後部から採血し、その血清は必要となるまで-2
0℃で保存した。
細胞傷害性T細胞(CTL)研究のため、BALB/cマウスにモノマーまたはポリマー型
のCTL抗原決定基合計10μg(7.8ナノモル)を後脚足蹠に(足蹠につき50μl)皮下
接種した。マウスに感染性インフルエンザウイルスA/Memphis/1/71を50μl中1x1
04.5pfuで鼻腔内接種した。
抗体結合アッセイ
ELISAアッセイを前記に記載のように行なった。抗体力価は0.25の吸光度を示
す抗体希釈度の逆数として表され、これはバックグラウンド値の少なくとも5倍
に相当する。
細胞培養培地
T細胞培地は、10%熱失活(56℃、30分)ウシ胎児血清(vol/vol)、2mMグルタミ
ン、2mMピルビン酸ナトリウム、0.1mM 2-メルカプトエタノール、30μg/mlゲン
タマイシン、100I.U./mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを補っ
たRPMI-1640(CSL,Ltd.Parkville,Australia)で構成された。
T細胞増殖アッセイ
T細胞クローン4.51を用い、これは精製した赤血球凝集素重鎖(HA1)で免疫化し
たマウスで作製したものであり、HA1に由来するペプチドKYVKQNTLKLに応答して
増殖する。このクローンの誘導、特性および維持は他所に記載20されている。使
用に先立ち、培養細胞をIsoplaque-Ficoll勾配22,23を通して継代培養した。
増殖アッセイは、1x104T細胞(クローン4.51)を有するモノマーまたはポリマ
ー型ペプチド抗原(第1ウエルに40μM)を含む96-ウエル平底マイクロタイター
トレイ(Nunc,Denmark)において、抗原提示細胞源として全容量250μlの3x105(1
00μl)γ線照射(2,200rad、60Co源)正常BALB/c脾臓細胞の存在下に設定した22,2 3
。培養物を5%CO2雰囲気中、37℃で4日間、最終の18時間は1μCi well-1 3H-
チミジンの存在でインキュベートした。次いで細胞をガラス繊維フィルター上で
回収し、3H-チミジンの取り込みをHewlett Packard Matrix 9600 directβ-カウ
ンターで測定した。
細胞傷害性T細胞アッセイ
第2のエフェクター細胞を(i)ペプチドモノマーまたはポリマー(ペプチド10μ
g)を予め接種した7日のBALB/cマウスの膝窩および鼠蹊部のリンパ節細胞懸濁液
、(ii)Tris-バッファー処理した塩化アンモニウム(ATC:pH7.4において17mM tri
s-HCl中0.15M NH4Cl)での処理により、赤血球が減少した予め伝染性ウイルスで
感作した、少なくとも21日のマウスの脾臓細胞から調製した。エフェクター細胞
群を、1x107感染ウイルスまたは抗原提示細胞源としてペプチドパルス脾臓細胞
を含有するT細胞培地25ml中でインキュベート(3x107細胞/フラスコ)した。ウイ
ルス感染脾臓細胞は血清フリーRPMI 1ml中、感染性ウイルス1000-5000HAUととも
に37℃で30分間プレインキュベートし、使用に先立ち1度洗浄しておいた。ペプ
チドパルス細胞を血清フリーRPMI 1ml中、CTLペプチド抗原決定基(モノマー)1
00μgとともに37℃で2時間インキュベートした。培養物を5%CO2雰囲気中、37℃
で5日間インキュベートし、その後細胞を洗浄しCTL
アッセイに使用した。
P815肥満細胞腫細胞を標的細胞としてCTLアッセイに用い、ウイルス感染およ
び感染していない標的を感染性ウイルス溶液(1000-5000HAU mL-1)または血清フ
リーRPMI 500μl中、各々37℃で2x103P815細胞をインキュベートすることにより
調製した。2時間後、その細胞を洗浄し、200μCi51Cr(Amersham,Australia)を
含有するTCM 200μl中に再懸濁した。2時間後、その細胞を3回洗浄し、それら
の濃度を1x105細胞/ml1に調整した。100マイクロリットルのアリコート(1x104細
胞)の(感染したおよび感染していない)標的細胞を96-ウエルU底組織培地プレ
ートに加え、エフェクター細胞100μlを次のエフェクター:標的細胞比率;100:
1、50:1、25:1、12:1、6:1、3:1、1.5:1および0:1で加えた。その細胞を遠心分
離600xg、30秒により緩やかにペレット化し、5%CO2雰囲気中、37℃で4時間イン
キュベートし、その後上清100μlを取り、放射能量をγ-カウンターを用いて評
価した。各エフェクターにおける固有51Cr遊離パーセンテージ:標的比率は式:
で示される。培地単独でインキュベートした標的細胞の51Cr自発遊離は最大遊離
可能総数の1−10%に及んだ。データは3回の培養から得られた値の平均値とし
て表される。
結果
T細胞クローン4.51の酵素切断配列を含有する重合PKYに対する増殖
2種の酵素切断配列を選択し、前記に記載のようにアクリロイル化されたペプ
チドPKYのN-末端上へと合成した。その配列テトラマー(GLFG)およびペンタマー(
VYLKY)は、van Noortおよびvan der Drift39により記載されたカテプシンB36切
断部位および切断モチーフを表す。ペプチドおよびアクリロイル-Ahx-基間に挿
入した酵素切断配列を含むまたは含まないPKYを含有する、セリン、グルタミン
酸およびアクリルアミドに基づくポリマーを構築した。増殖アッセイでは、
これらの各ポリマーを用い、クローン4.51を刺激するそれらの能力を評価した。
図14でわかるように、カテプシンBまたはカテプシンD切断配列のいずれかを含
むこれらのポリマーは増殖応答を誘導した。各タイプのポリマーのカテプシンD
配列の組込みはカテプシンB配列に比較してより高い増殖を誘導した。0.1マイク
ロモル希釈では、ポリ(グルタミン酸)に基づくポリマーは、ポリ(セリン)に
基づくポリマーより35%ないし50%高い増殖応答を誘導した。アミノ酸に基づくポ
リマーは、ポリ(アクリルアミド)に基づくポリマーより非常に高い増殖応答を
誘導した。
ペプチドポリマーの細胞傷害性Tリンパ球応答誘導能力
インフルエンザウイルスの核タンパク質由来のCTLエピトープ147TYQRTRALV155
をアクリロイル化し、アクリルアミド、アクリロイル-セリンおよびアクリロイ
ル-グルタミン酸と重合させた。ポリマー主鎖およびペプチド間のスペーサーと
して機能するよう、4種のリジンをCTLエピトープのN-末端に合成し、このペプ
チドもまたアクリロイル化し、同一のコモノマーと重合させた。CTLペプチドポ
リマーを用いてBALB/cマウスを感作し、7日後T細胞を鼠蹊部および膝窩のリン
パ節から単離し、ウイルスまたはCTLペプチドによりin vitroで再刺激した。次
いで、再刺激されたT細胞をCTLアッセイで用い、ウイルス感染標的細胞または非
感染標的細胞を死滅させる能力を評価した。
図15は、CTLまたはK4-CTL抗原決定基を含有するアミノ酸に基づくポリマーがC
TL応答に対し感作可能である一方、アクリルアミドと重合したCTLペプチドはそ
うではなかったということを示した。ポリ(アミノ酸/アミノ酸類)CTLにより誘
導されたCTL応答は、CTLペプチド単独で誘導されたものに匹敵し、感染性ウイル
スにより誘導されたものと同等である(パネルA)。CTLペプチドによりポリ(ア
ミノ酸)CTL T細胞を再刺激することにより誘導された応答は感染性ウイルスに
曝したマウスに由来するT細胞より弱い(パネルB)が、それでもそれらはウイル
ス標的を死滅させることができる。このように、ペプチドポリマーで感作し、ペ
プチドで再刺激されたT細胞はウイルス感染標的を死滅させることができる。驚
くべき結果は、アクリロイル-Ahx-CTLがCTL応答を誘導しないが、一方、CTLモノ
マーおよびアクリロイル-Ahx-K4CTLが誘導したということであっ
た。これはCTLエピトープからアクリロイル-Ahxでなくアクリロイル-Ahx-K4を切
断できるという抗原処理の結果の影響であり、それは次ぎにCTL応答を刺激する
ペプチドの能力に影響を及ぼすであろう。
抗体を惹起するポリ(セリン)ALN+C10、ポリ(グルタミン酸)ALN+C10およびポ
リ(アクリルアミド)ALN+C10の比較
ALNおよびC10をアクリロイル-セリン、アクリロイル-グルタミン酸、またはア
クリルアミドと重合し、CFAで乳化して、5、0.5および0.05ナノモルのペプチド
用量でBALB/cマウスへ接種した。第1および第2抗体応答をELISAにより測定し
た(図16)。すべてのポリマーは、5および0.5ナノモルのペプチド用量で比較
できるほど高い抗体力価を誘導することができた。0.05ナノモル用量でより弱い
応答を惹起したグルタミン酸またはアクリルアミドに基づくポリマーとは異なり
、セリンに基づくポリマーは同等に高い抗体力価を惹起した。
第4節
ポリアクリロイル化により合成されたポリマーの抗原性および免疫原性
ポリマー内のペプチドの配向の効果を評価するために、連鎖球菌のMタンパク
質由来の多数のペプチドエピトープをC末端のアクリロイル基とともに構築した
。これはC末端残基としてFmoc Lys(Mtt)-COOH(Calbiochem-Novabiochem,New So
uth Wales,Australia)を添加して行った。終結(N末端)アミノ酸を合成にて加
え、そのFmoc基を除去した後、暴露したN末端アミノ基をN-アセチルイミダゾー
ルまたは無水酢酸での処理によりブロックした。別法として、そのアクリロイル
化を阻害する以外、必要であれば、N末端でアミノ基を最終的に暴露させるため
のBOC-アミノ酸誘導体としてN末端アミノ酸を加えてもよい。5%トリイソプロピ
ルシランを含有するジクロロメタン中のTFA1%溶液で3分間3回の処理をし、ペ
プチドC末端のMtt保護基を除去し、次いでその時点で付加的スペーサーを、この
処理により暴露したアミノ基および最終的に結合するアクリロイル基へ付加でき
る。
方法
重合主鎖上に結合した1ペプチドの多重コピーを含有するホモポリマーを合成
した。N末端ペプチドST156(1-19)およびM52(1-19)に対するホモポリマーを構
築した。両ペプチドに対し、別個の構築物を作製し、そこでは各ペプチドの多重
コピーがC末端およびN末端の双方によって主鎖に結合している。さらに、C末端
で同一の重合主鎖上で結合した、ペプチドST156(1-19)およびM52(1-19)の双方を
含有する1つのヘテロポリマーを構築した。
B10BRマウスを免疫化することにより、これらのポリマーの免疫原性の試験を
した。マウスはフロイント完全アジュバント(CFA)に乳化した構築物(30μg/マウ
ス)の一次免疫化を受け、PBS中の構築物で21、31、41および51日でのみ追加抗原
刺激を行った。一次免疫化後、マウスは9、19、29、-49および-59日に採血した
。それぞれの時点で、血清のペプチド特異的抗体についてELISAを用いて試験を
した。また抗血清も間接殺菌アッセイを用い、オプソニン活性について試験した
。
結果
ホモポリマー
ST156(1-19)ホモポリマーおよびM52(1-19)ホモポリマーに対して作製された抗
血清はC末端およびN末端の両方で主鎖に結合したペプチドを有しており、それを
間接ELISAで試験し、かかる構築物のペプチド抗原が認められるかどうかを決定
した。表3は、一次免疫化の後59日に得られた結果を要約している。ペプチドが
N末端で主鎖に結合するST156(1-19)ホモポリマーおよびM52(1-19)ホモポリマー
の両方からの抗血清は、M52(1-19)ホモポリマーで免疫化したマウス2を除き、
それぞれ個々のペプチドを認識しなかったか、またはそれら各々の連鎖球菌A群(
GAS)株に関しては、これらの血清にオプソニンは含まれていなかった。しかしな
がら、ペプチドがC末端で主鎖に結合する場合、すべてのマウスはそれら各々の
ペプチドの抗体を有意に高いレベルで生成した(表3;図17)。
表3;ST156(1-19)およびM52(1-19)ホモポリマーの免疫原性ヘテロポリマー
マウスはM52/ST156ヘテロポリマーで免疫化した、すなわち両ペプチドが同一
主鎖上のC末端で結合した。図17は、へテロポリマーで免疫化したマウス由来の
血清が、一次免疫化の後69日までに40000より大きい力価を有する別個の2つの
ペプチドを認識できたことを示す。
N末端で主鎖に結合した8個のN末端ペプチドを有するヘテロポリマーを用いた
試験では、個々のペプチドに対する抗体レベルの有意な上昇は示されなかった(
表4)。しかしながら、完全なヘテロポリマーに対しては有意なレベルの抗体が
作製された(表4;図18)。競合ELISAからは、ペプチドをN末端で主鎖に結合さ
せる場合、ペプチドを含まないと種々のホモポリマー(先に記載)およびヘテロ
ポリマーに対して作製された抗血清は阻害されないことが示された。特に個々の
ペプチド単独に対して作製された抗血清は、ELISAにおいて、反応してヘテロポ
リマーへと戻り、このヘテロポリマーがペプチド特異的抗体を認識し、このこと
はヘテロポリマーが依然として抗原性があることを示唆するものである
(表5)。
表4;8個のペプチドからなるヘテロポリマーに対して作製された抗血清の免疫
原性
表5;ペプチド特異的抗血清のヘテロポリマーに対する交差反応性
広範に記載された本発明の精神または範囲を逸脱することなく、特定の実施形
態において示されたような多くの変形および/または改変が本発明に対して行わ
れるであろうことが、当業者には理解されるであろう。従って、本実施形態はあ
らゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Polymer containing peptide
The present invention relates to a polymer comprising a peptide. This polymer produces an immune response
Used for the delivery of peptides, or as a diagnostic tool
You can be.
Synthetic peptides are widely used to generate site-specific antibodies,
The fact that they have stimulated considerable interest in their assessment as potential
You. The advantages of this approach include security. Because infectious substances
, And the ability to chemically define the product. Synthetic pep
There are several potential advantages in the development of tide-based vaccines
However, there are serious problems that generally limit their development. Many of these restrictions are
Small size, low copy number and peptide-based immunogen
Focuses on poor immunogenicity. These problems have traditionally been
Binding of tope to carrier protein (this is a synthetic peptide B cell epithelium)
To provide T cell help to the immune system and to provide a multivalent representation of the epitope to the immune system.
Work). This method generally involves the use of a peptide as well as a carrier.
Before exposing the individual to the carrier protein, while inducing any antibodies specific to
The suppression of the B cell response to the peptide may occur.1,2And also this bond
Manipulation can have a deleterious effect on the integrity of peptide determinantsThree.
Total synthetic approach in which peptide epitopes are included in tandem in a linear sequence4-8
Are also described. This approach depends on the length of the immunogen that can be synthesized
Of unrelated immunogenic unrelated sequences at the junction of restricted and distinct determinants
It is also limited by the possibility of introduction. To overcome these problems, Tam and
And collaborators9-11Assembled multiple peptides on a branched oligolysine carrier
And the present inventors and others12,13Is not suitable for exposure to trifluoroacetic acid.
Peptide is synthesized on a cross-linked acrylamide resin
A long single-chain polyamide to which multiple copies of the amide were attached was obtained.
However, for each of these synthetic approaches, the available component pairs
The purity of the peptide is limited. Purification of vaccines based on oligomeric synthetic peptides
The question of the degree is Rose14And Tam15,16Concise chemical ligation described by
Has been addressed in several studies, such as the research approach. Also, these
The approach also involves, in principle, coupling various purified peptides onto a template carrier.
Provides greater flexibility, but is built into these structures
The number of different peptide epitopes that can be rare is still limited. Specific MHC
T cell and B cell epitopes defined in a single host of the type
May be insufficient to elicit immunity in an outbred population
Many diseases are caused by organisms whose target antigen is polymorphic.
As such, such limitations in the number of different epitopes that can be incorporated are important considerations
It is a matter to be done.
As further background to the present invention, Birr et al., PEPTIDES-Chemistry and Biology (
The first of June 16-21, 1991 in Cambridge, Mass., USA
Proceedings of the 12th American Peptide Symposium, John A. Smith and Jean E. Riv
ier)) "Anti-FeLV Synthetic Peptide Vaccine Development"
May also be referred to. In this paper, we include the seven best FeLV epitopes.
The construction of synthetic vaccines, including polymer vaccines, has been discussed,
N-terminal acryloylation of each epitope, and macromolecules of all seven epitopes
But with polyamide copolymerization to a water soluble "brush" type antigen. Epitope
Nick et al., 1981, Proc. Acad. Sci. USA 78: 3824. But
Specific conditions for polymerization performed in connection with the production of synthetic polymer vaccines.
Are not described, and therefore the disclosure in Birr et al.
No practicable disclosure could be constructed.
Birr et al.'S polymer vaccine has limited efficacy in antibody response as immunogen
Vaccinated in Jung et al., 1985, Int. Ed. Engl. 24: 872
Each of the same seven epitopes and N-palmitoyl-S- [
2,3-bis- (palmitoyloxy)-(2RS) -propyl]-(R) cysteinyl-serine
High titer obtained by the first vaccine derived from N-terminal ligation of Clarke
Et al., 1987, Nature 330: 381, the C-terminal of β-galactosidase.
Another vaccine produced by recombinant co-expression in E. coli as an end fusion product
Specific antibody titers were obtained that were intermediate between the low titers obtained by.
Birr et al. Also noted that the polymer vaccine was compared to the first vaccine.
In particular, the effectiveness as a vaccine is substantially less than 30%.
And such limited effectiveness would not be commercially acceptable.
N-terminal acryloylation of each epitope followed by polyamide copolymerization
The polymer vaccine reported in Birr et al. Is clearly not effective
This means that the position of each peptide and polymer is applicable to the polymerization process.
As a result of the fact that physical constraints were not taken into account in the polymerization process
It is thought to get.
Approval developed by the present inventors, such as chemical ligation operation
Chi is also "modular", synthesizing and purifying the peptide, and then
It is possible to assemble into a polymer. However, in this case, very
Large (> 600,000 daltons) species can contain virtually any number of identical or different
It can be assembled with a pitope. This technique is based on certain aspects of the peptide sequence.
Depending on the acylation of the amino group in the
Royl (CHTwo= CH-CO-) group still attached to the solid support. Polymer
The orientation of the peptide in the gel is determined, for example, by the method of Silversides et al.
ormone releasing hormone vaccine, I. Conjugation and specificity trials
in BALB / c mice 、 Silversides-DW; Allen-AF; Misra-V; Qualtiere-L; Mapletoft-RJ
Murphy-BD. J-Reprod-Immunol. August 1988; 13 (3): 249-51).
Can affect the immune response obtained. Therefore, in some cases
Is attached to the polymer backbone at some other point in the sequence other than its C-terminal or N-terminal.
It may be necessary to have a combined peptide epitope. For example, 9-fluo
Renylmethoxycarbonyl (Fmoc), Mtt (4-methyltrityl) and Dde (4,4-
Dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylideneethyl)
The effectiveness of lysine derivatives with a protecting group is that the acryloyl group
Orthogonal chemistry so that it can be introduced at one or more specific points
l chemistries) to selectively remove specific amino groups by removing their protecting groups.
Allows for exposure. After cleavage, deprotection, and purification, the peptide
Chain elongation in the same way that luamide is routinely polymerized onto polyacrylamide gels.
It can be polymerized by a free radical initiator. In this method, the peptide is
Peptides assemble into polymers forming side-chain pendants from the alkane backbone
(Figure 1). This method allows for the purification of individual determinants,
Errors inherent in continuous synthesis of Eckstein17Approach described by
In contrast, the use of protected peptide fragments avoids solubility and purification problems
It has the advantage of being done. In addition, many different peptide epitopes
Copies can be incorporated into a single polymer structure, and different pathogenic serum dome (s
erodemes) and T-cell epitopes required for outcrossing populations
Ranges are available. This approach represents a significant advance in synthetic vaccine technology.
You will see that it is a step.
Therefore, in the first aspect, the present invention provides (1) CHTwo= CRFour-CO-X-R1And
And (2) CHTwo= CRThree-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Is a peptide and each R1Are the same or different,
RTwoIs NHTwo,
Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
Things,
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
And
The ratio of (1) :( 2) ranges from about 1: 1 to about 1: 1000]
And optionally a polymer comprising polymerized units of one or more other monomers.
In a second aspect, the present invention providesTwo= CRFour-CO-X-R1
(Wherein X is a spacer having a length equivalent to 1 to 30 CC single bonds,
R1Is a peptide and each R1Are the same or different,
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
Is)
And optionally a polymer formed from one or more other monomers.
In a third aspect, the present invention provides a method comprising: (i) monomer (1) CHTwo= CRFour-CO-X-R1You
And (2) CHTwo= CRThree-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Is a peptide and each R1Are the same or different,
RTwoIs NHTwo, Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,
And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
Things,
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
Is)
And optionally preparing one or more other monomers; and
(Ii) polymerizing the monomer in the presence of a free radical initiator
Having a polymer main chain and a plurality of pendant peptides bonded to the main chain.
In the preparation of peptide polymers.
In a fourth aspect, the present invention provides an acceptable carrier, and (1) CHTwo= CRFour-
CO-X-R1And (2) CHTwo= CRThree-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Is a peptide and each R1Are the same or different and R1At least one of
One is a peptide epitope,
RTwoIs NHTwo,
Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,
And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
And
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
And
The ratio of (1) :( 2) ranges from about 1: 1 to about 1: 1000]
And optionally a polymer comprising polymerized units of one or more other monomers
Immunizing a peptide epitope in an animal, comprising administering to the animal
Lies in the way to generate a response.
Polymers are typically random, however, in blocks or alternating
possible.
Also, the polymer may be cross-linked. This is for bisacrylamide
It can be obtained with any suitable crosslinking agent. The crosslinking agent has the general formula CHTwo= CH-CO-RFive-CO-CH = C
HTwoR where RFiveIs the amino acid sequence NH (CHTwo)TwoSS (CHTwo)TwoNH or NH (CHTwo)kNH (k is 1 to
10).
As will be readily appreciated, polymers typically have more than one R1including. Peptide R1Is
Epitopes, this multiple R1The group is a T cell and / or B cell epitope
Preferably, it provides a mixture.
The second element in the polymer is essentially R1Acts as a spacer between groups
Is recognized. This spacer is made of acrylamide (RTwo= NHTwo)
However, the spacer may be an acryloylated amino acid, especially serine or glutamate.
It is preferably formed from an acid. Also, different spacers are
Can be used (RTwoWill be understood). In other embodiments
In addition, RTwoCan contain lipid components or can be used
May be included. For example, RTwoIs palmitic acid or Nα-palmi
Toyl-S- [2,3-bis (palmitoyloxy)-(2RS) -propyl] -L-cysteine
Such lipids may be included. As will be appreciated, this is a self-adjuvant
It is one way in which self-adjuvanting properties can be added. Also examples
For example, fluorescamine, a metal ion chelator for chelating radioactive metal ions
R such as moleculeTwoMay contain a molecule having a labeling function. Target
Molecules with cut-off properties, e.g.Two
Can be included. Molecules that alter physicochemical properties such as polymer solubility and viscosity
RTwoWill be readily recognized.
In one aspect, the spacer group X is present, but its presence is optional.
. At present, the polymer is a peptide R1Are spaced from the polymer backbone
It is preferable to include such a spacer. Spacer group X can be cleaved enzymatically
It preferably contains a functional site. This is R1Is a peptide epitope
Particularly preferred. Examples of cleavable sites include the peptides GLFG and VYLKY.
No.
The ratio of (1) :( 2) is preferably in the range of 1:10 to 1:50.
Most of the discussions and examples in this application are based on one or more R1Is Peptide
For polymers that are pitopes, but one or more R1Is a peptide
It will be appreciated that it is not essential that it be an epitope. The present invention
Is one or more R1Is a biologically active peptide such as a hormone
It is intended to be a mer. For example, the polymers of the present invention have a range of biological activities.
A vehicle useful for delivery of the peptide may be provided. To adjust the spacer X
Such an arrangement releases the peptide for an extended period of time
It may be possible to produce a polymer. RTwoTo give a crosslinkable part to
, It is also possible to crosslink a plurality of the polymers of the present invention. This is R1Late
It may be advantageous in providing an extended release.
As will be appreciated, the present invention relates to a polymer backbone and a plurality of pairs attached to the backbone.
A method for preparing a polymer immunogen having a dant peptide is provided. In general,
The method of the present invention comprises:
(I) optionally adding a lateral spacer to each peptide,
(Ii) acryloylating each peptide with an acryloylating agent, and
(Iii) each acryloylated peptide, and optionally a linear spacer,
Polymerizing in the presence of a radical initiator to prepare the required polymer immunogen.
The linear spacers separate the peptide sequences from each other along the polymer backbone.
Wherein the side spacers distance each peptide from the polymer backbone.
And place them.
The peptide of step (i) may be a natural protein extracted, natural, synthetic or recombinant.
Chemical cleavage of proteins, oligopeptides or naturally occurring small proteins
It can be obtained from any suitable source that can include recombinant expression. However, preferred
Alternatively, each peptide can be synthesized manually or synthesized using an automated peptide synthesizer.
Is done.
The peptide of step (i) was edited, for example, by Nicholson and
Title "Synthetic Vaccines" published by cientific Publications
Entitled "Peptide Synthesis" by Atherton and Shepard
Can be synthesized using solution synthesis or solid phase synthesis, as described in Chapter 9 of the Name
. Preferably, a solid support, which can be polystyrene gel beads, is utilized, wherein
The polystyrene can be cross-linked with a small amount of divinylbenzene (eg, 1%).
Lipophilic solvents such as dichloromethane or dimethylformamide (
Further swollen with more polar solvents such as DMF). Polystyrene is
It can be functionalized with a chloromethyl or aminomethyl group. On the other hand, highly solvated
Crosslinked, which can be swollen with DMF and other polar aprotic solvents,
A functionalized polydimethyl-acrylamide gel is used. Other carriers
Are usually grafted or bonded to the surface of inert polystyrene beads.
It can be utilized on the basis of polyethylene glycol. In a preferred embodiment, PAL-
Various commercially available solid carriers or resins such as PEG, PAK-PEG, KA, KR or TGR can be used.
Can be used.
In solid-phase synthesis, mask the reactivity of α-amino groups and side chain functional groups
A removable protecting group is used.
In addition, each peptide may optionally contain a carbohydrate, lipid, nucleotide or nucleotide.
It will also be appreciated from the foregoing that it may have additional components selected from oside.
Would. Particularly preferred are oligosaccharides, oligonucleotides, or glycoside groups.
is there.
Regarding step (ii), acryloyl chloride, cyanoacryloyl chloride,
Suitable acrylates such as acryloyl or esters of acrylic or methacrylic acid
Chryloylating agents can be used.
After step (ii), the peptide can be cleaved from the resin and the protecting group is
It can be removed by continuous use of the appropriate cleavage agent or cleavage reagent. Preferably off
The blocking agent does not contain a thiol group. Because the thiol group reacts with the double bond
Because you get it.
After removal of the resin, the peptide is recovered, for example, by reversed phase, ion exchange or
It can be purified by any suitable method, such as by chromatography.
With respect to step (iii), the polymerization of the acryloylated peptide may be performed in any suitable manner.
Can occur. Solutions of acryloylated peptides are free of very low concentrations of free radicals.
Can be treated with a reagent capable of generating In aqueous solutions, traces of hydrogen peroxide and
Trace persulfuric acid containing ferrous salts and ferrous salts or N, N, N ', N'-tetramethylenediamine
Ammonium can be used. Therefore, the peptide is a vendor from a linear backbone.
Be an event. Each peptide has either a carboxyl or carboxamide group
In the natural state of the particular epitope, i.e.,
Either form the C-terminus of the protein or show the internal sequence of amino acids
Can be imitated.
In the case of copolymerization of two or more acryloyl peptides, the peptide along the polymer backbone
The distribution of the compounds is controlled by adjusting the stoichiometry of the component peptides in the polymerization mixture.
To some extent. Such an arrangement allows for the distribution of the parent protein.
If different remote peptide presentation regions are attached to the backbone in a
Even simulations of protein conformational determinants may be possible.
Various, such as N, N′-dimethylacrylamide or acryloylated amino acids
Copolymerization of an acryloyl peptide with an amount of an appropriately functionalized reagent
Dant peptides are separated from each other to a greater degree or better along the polymer backbone.
Can be separated to a smaller extent. This arrangement consists of two adjacent pep
Required in some cases where steric hindrance or accidental interaction between tides occurs
You will see that Also, the solubility of the resulting polymer peptide is desired
Can be increased or decreased.
For the polymerization of various peptides, this is the acryloyl derivation of the first peptide.
And a methacryloyl derivative of the second peptide and the two peptides are then prepared.
It can be caused by polymerization. Two peptides along the main chain of the resulting polymer
The sequence order of the first and second peptides can be expected to be more random sequences.
Is significantly different from the copolymerization of acryloylated derivatives of the peptide
(And could be more regular).
Small amounts of low molecular weight acrylamides or esters selected for specific characteristics
Can also be added to the monomer mixture before the polymerization step. Such additional monomers
Acryloyl compounds with a radiolabel attached, or fluorescent
Or an acryloyl derivative of a chemiluminescent reagent. Then the resulting poly
Is a polymer in a separate chemical side chain from the peptide epitope itself.
It will include the possibility for subsequent easy detection. This feature is
Particularly convenient during the development phase.
The assembly of appropriate combinations of B-cell and T-cell epitopes
Allows the production of antibodies and T cells in a wide variety of histocompatible types. This
This can be any vaccine administered to an outbred population, such as a human or its human livestock.
Very important in chin design. Carefully selected for polymerization mixture
Assembly of peptides and lipid-containing materials as linear or side spacers
Eliminate the need for adjuvants by incorporating other reagents such as
Is also possible.
"Slow release" forms of these peptide polymers are derived from peptide acryloyl derivatives
Obtained by the preparation and polymerization in the presence of a cross-linking reagent such as bisacrylamide
It can be possible. In addition, these polymers have a very high local
The fact that it exhibits an effective concentration of active monomer units,
May also be shown. Currently insulin, gastrin, oxytocin, vasopressin
, Adrenocorticotropic hormone (ACTH), growth hormone, cholecystokinin, bon
Besin, substance P, relaxin, ensephalin, angiotensin,
Many peptide hormones are known, such as matostatin, bradykinin. this
These molecules and many variants are particularly useful for agonist and antagonist analogs.
Investigation, and further investigation of modified peptides with improved bioselectivity and stability
Has been synthesized and tested. For example, "poly-vasopressin" or
Analogs are extremely effective at blocking cell surface natural vasopressin receptors.
Can be efficient.
Also, high molecular weight polymers, especially those polymers make it insoluble
Hormone or other pharmacological effects in experimental animals may be
Restriction to a particular site or organ may also be feasible.
Immobilization of a bioactive peptide on a polymeric carrier has been studied, e.g., for the receptor molecule.
There are already many known uses in isolation, antibody purification, and immunochemical analysis.
Have. Polyacrylic cross-linked with specific peptide side chains as described herein
Luamide provides a similar function.
In order that the nature of the invention may be more clearly understood, its preferred embodiments are described in the following non-limiting examples.
A non-limiting example is described.
Description of the drawings
Figure 1: Scheme for the production of polymers based on synthetic peptides. Peptide
Assembled in the usual way on a solid support, then with acryloyl chloride
N-terminal acylation. The peptide is removed from this support, while simultaneously protecting the side chain
After removal, the peptide epitope is purified and exposed to free radicals.
Polymerizes.
Figure 2: A Vydac C18 column (4.6 x 300 mm) attached to a Waters HPLC system
Unpurified H usedTwoAnalysis of N-P8 [A] and unpurified N-acryloyl P8 [B]
Chromatogram. The chromatogram is a 0-100% solution that evolves over 30 minutes.
It was developed using a gradient of medium B at a flow rate of 1 mL / min.
Figure 3: N-Acryloyl-GFGA11 H NMR. Use reagent B for N-acryloylated peptide
And cleaved from the resin, purified by RP-HPLC, and then1Measured by 1 H NMR. A
Characteristic chemical shift of the cryloyl group,
It is shown.
Figure 4: Gel permeation chromatography of monomeric and polymeric peptides.
CHTwo= CHCO-P6 [―] and NHTwo-P6 […] was added to the polymerization protocol,
Introduced into ram [1x30cm], 50mM NHFourHCOThreeMedium, chromatogram at 0.5 mL / min flow rate
Was expanded. Monitor the column effluent at 280 nm and tryptophan and chitin.
Rosin residues were detected. Arrow indicates retention time of molecular weight standard; thyroglobulin 66
9 kDa [A], bovine serum albumin 67 kDa [B] and ribonuclease 13.7 kDa [C].
Figure 5: Antigen binding of peptides and peptide polymers. Polymerized P8 of anti-P8 antiserum
■], binding to P8 monomer [□] or polyacrylamide [△], and MAb1 / 1
Binds to polymerized P5 [●], P5 monomer [○] or polyacrylamide [▽] by ELIS
Measured by A.
Figure 6: The ability of soluble monomers and polymer peptides to inhibit antigen-antibody binding. Pepti
A dilution of the peptide or peptide polymer is mixed with a fixed amount of antibody and covered with peptide antigen.
Added to the wells of a covered microtiter plate. Antibody binding is measured by ELISA
And the results are expressed as the percentage of antibody bound in the absence of inhibitor.
Was. [A] The P2 monomer [◇], polymerized P2 [△], or polymerized P4 [○] are mixed with MAb1 / 1
Binding was assessed in wells cubated and coated with P5. [B] P8 monomer [◇], heavy
P8 [△] or polymerized P4 [●] is incubated with anti-P8 antiserum and coated with P8
Was evaluated on the wells.
Figure 7: From a Superose6 column [1x30cm] attached to a Waters HPLC system
Elution profile of poly [T + B1 + B2]. Chromatogram is 50 mM ammonium bicarbonate
The medium was developed at a flow rate of 0.5 ml / min. The polymer is the void volume of the column [approximately 7.5 ml]
And the monomeric peptide eluted at the position indicated by the arrow. Column inspection
Quantitative curves were generated using the indicated standard proteins.
Figure 8: Effect of free radicals on the antigenicity of synthetic peptides. MAbs 1/1 and 2
/ 1 with their untreated peptides 306PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328 [●] and various
The ability to bind peptides exposed to concentrations of ammonium persulfate was measured.
The molar ratio of ammonium persulfate to peptide was 0.1: 1, [◇], 1: 1, [○], 1
The level of binding to each of the preparations [■] is also shown.
Figure 9: Antigen binding of polymer peptide. Peptide 306 PK for MAb 1/1 and MAb 2/1
Binding with YVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328 [●], and poly T [□], poly T + B1 [◇],
Pepti contained in the polymer of T + B2 [○] and poly T + B1 + B2 [△]
Binding to the epitope was measured by ELISA. In addition, various types of normal mouse serum
Was also measured [ペ プ チ ド].
Figure 10: Antigen binding of peptide polymer as measured by T cell proliferative activity. mono
For mer peptide T [□], poly T + B1 [◇], poly T + B2 [●] or poly T + B1 + B2 [△]
Proliferation of lymphocyte T cells [A] or T cell clone 12V1 [B]
Answer.
Figure 11: Comparison of immunoreactivity of monomer and polymer peptides. Peptide monomer
In response to primary and secondary antibody responses to [open symbols] and peptide polymer [black symbols]
The titer of the prepared antiserum was measured by ELISA. Each symbol is an individual animal
, And the average antibody titer of each group is indicated by a solid line.
Figure 12: Specificity of generated antisera for monomeric and polymeric peptides. one
Antiserum elicited by poly T + B1 + B2 in secondary [△] and secondary [▲] antibody responses
The ability of the to bind to analog A and analog B was measured in an ELISA assay. MAb
Binding to analogs of 1/1 [MA], MAb 2/1 [●] and NMS [■] is also shown.
FIG. 13: Profile of isotype antibody elicited by polymer peptide. Poly T +
Primary [white bar] and secondary [black bar] for B1, poly T + B2, and poly T + B1 + B2
] The isotype immunoglobulin obtained in the antibody response was analyzed using isoform-specific reagents.
Measured by LISA.
Figure 14: Incorporation of various cathepsin-sensitive sequences and serine, glutamic acid, etc.
Or PKYVKQNT helper epitope copolymerized with either acrylamide
Expansion of T cell clone 4.51 in response to LKLA. Panel A: The following acryloylated pep
Pide sequence: VYLKY-PKYVKQNTLKLA [●] copolymerized with acryloylserine, acrylo
GFLG-PKYVKQNTLKLA [◆] copolymerized with ilserin, copolymerized with acrylamide
PKYVKQNTLKLA [▲], GFLG- copolymerized with acrylamide
PKYVKQNTLKLA [▼], monomer peptide
Proliferation induced by the polymer of PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT [□]. Panel B: Access
VYLKY-PKYVKQNYLKLA [○] copolymerized with Liloylglutamic acid, acryloyl
Copolymerized with glutamic acid
GFLG-PKYVKQNTLKLA [◇], copolymerized with acrylamide
Proliferation induced by PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT [□].
Figure 15: Virus and peptide-pulsed markers of polymer-sensitized cells
T-lymphocyte activity on target. BALB / c mice have polyhedral
By subcutaneous inoculation (containing 10 μg of peptide)
Fluenza virus
A / Memphis / 1/71 [1x104.5pfu] was intranasally inoculated. After inoculation
On days 7 and 21, the lymph nodes and spleen cells of the peptide-sensitized mice were sensitized to the virus.
Removed from stained mice and infected with influenza virus in vitro
Splenocytes or CTL epitope TYQRTRALV at 100 μg / mL for 5 days
Restimulation was used in volume. Next, [■] virus and [◆] acryloylserine
Acryloyl TYQRTRALV combined, [●] Acryloyl KKKTYQRTR copolymerized with serine
ALV, [▲] Acryloyl TYQRTRALV copolymerized with acryloylglutamic acid, [▼]
Acryloyl KKKTYQRTRALV copolymerized with acryloylglutamic acid, or [*]
Fine cells obtained from animals sensitized with acryloyl TYQRTRALV copolymerized with acrylamide.
The CTL activity of the vesicles can be measured by virus-infected target (black symbol) or non-infected target (white symbol)
In a 51Cr release assay using Panel A: Virus in vitro
51Cr released by CTL activity of restimulated cells. Panel B: TYQR in vitro
51Cr released by CTL activity of cells restimulated with TRALV peptide.
Figure 16: Caused by different doses of peptide polymer and different backbone compositions
Antibody response. BALB / c mice are acrylamide, or serine or glue
Copolymers of the tamnic acid based peptides GMRNVPEKQT and ALNNRFQIKGVELKS
Some were inoculated at a dose of 5, 0.5 or 0.05 nanomolar peptide. 30 after primary inoculation
Day and 12 days after the second inoculation, antiserum was collected and the peptide PKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT
Antibody titers were determined by ELISA on plates coated with. Antibody titer is 0.25 single
It is expressed as the titer obtained at the optical density of the order. once
The titers obtained after inoculation [open symbols] and secondary inoculation [black symbols] are shown. Bars in each group
Represents the average titer of antiserum.
Figure 17: Immunogenicity of ST156 / M52 heteropolymer. [A] Hete against peptide ST156
[B] Heteropolymer antiserum against peptide M52, [C] ST156
Mopolymer antiserum: Recognition of peptide ST156, [D] M52 homopolymer antiserum: Pepti
Recognition of de M52. Each row represents the results for one mouse. Day 0 of first immunization, one
Day 20 of secondary antigen stimulation, Day 30 of secondary antigen stimulation.
Figure 18: Antibodies generated against fully heteropolymer. Each row contains the results for one mouse.
Represents a fruit.
Example
Section 1
Materials and methods
Unless otherwise noted, chemicals are of peptide synthesis grade or
Or the equivalent. O'benzotriazole-N, N, N ', N'-tetramethyl
Ru-uronium-hexafluorophosphate (HBTU), 1-hydroxybenzotria
Zole (HOBt), diisopropylethylamine (DIPEA), N, N-dimethylformamide
(DMF), piperidine, trifluoroacetic acid (TFA), and 9-fluorenylmethoxy
Amino acids protected with carbonyl (Fmoc) were obtained from Auspep Pty (Melbourne, Australia)
Obtained from. Thioanisole, anisole, ethanedithiol (EDT), torii
Sopropylsilane (TIPS) and acryloyl chloride are available from Aldrich (New South Wales
, Australia). 1,8-Diazabicyclic- [5.4.0] undec-7-ene (DBU)
Acrylamide, obtained from Sigma Chemical Company (New South Wales, Australia)
Ammonium persulfate, TEMED and Tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris
) Was obtained from BioRad (Richmond, CA). Phenol, dichloromethane (DCM) and
And diethyl ether were obtained from BDH (Poole, UK).
Solid phase peptide synthesis
Peptides can be prepared manually or on an automated peptide synthesizer (Novasyn Crystal, Novabioc).
hem, U.K, or 9050 Plus PepSynthesiser (Milligan, Millford, MA
). Standard solid phase peptide synthesis protocol for Fmoc chemistry
Was used throughout. Novasyn KA 100 or KR 100 resin respectively (Calbiochem-
Novabiochem, New South Wales, Australia) using C-terminal carboxy
Incorporated as xyl or carboxamide form. 4 equivalents of amino acids and 6
Coupling was performed by activation of HBTU / HOBt using an equivalent amount of DIPEA. 2 in DMF
Fmoc groups were removed with 0% piperidine or 2.5% DBU in DMF. Peptide resin support
Cleavage from reagent B (88) for 2 or 4 hours depending on the arginine content of the peptide.
% TFA, 5% phenol, 5% water, 2% TIPS). After cutting, resin by filtration
Was removed and the filtrate was concentrated to approximately 1 mL under a stream of nitrogen. Cool the peptide product
After precipitating in the water, they were centrifuged and washed three times. Then pepti
Dissolve the precipitate in 5-10 mL of water containing 0.1% v / v TFA and centrifuge the insoluble residue.
Therefore, it was removed.
N-acryloylation of peptides
The resin holding the peptide is swollen in a minimum amount of degassed anhydrous DMF and nitrogen
Acryloylated below. After cooling on ice, add this resin to 20x in 0.5 ml DMF
Add a molar excess of DIPEA and a 10-fold molar excess of acryloyl chloride in 0.5 ml DMF.
Added. The mixture was stirred on ice for 1 hour and then at room temperature for another hour. Aku
The progress of reloylation is monitored by the trinitrobenzenesulfonic acid (TNBSA) test.
Taling. The resin was washed when the TNBSA test returned negative (5 times in DMF, DC
M 3 times and diethyl ether 3 times). The resin was then vacuum dried
.
Peptides P4 and P6 have Fmoc-Lys (Mtt) -OH (Calbioc
hem-Novabiochem, New South Wales, Australia) and also at the N-terminus of P4 and P6.
Boc-Pro-OH and Boc-Asp (OtBu) -OH were coupled. After peptide binding, the Mtt group is changed to D
Removed using 1% TFA containing 5% TIPS in CM, then Fmo using HBTU activation
c-Ahx was coupled to a free ε-amino group. Fmoc group using 2.5% DBU in DMF
Was removed from Ahx and the exposed amino groups were acryloylated as described above.
Purification of peptide monomers
Purification of the synthesized peptide was performed using Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) system.
Pharma attached in the tem (Amrad-Pharmacia Pty. Ltd., Victoria, Australia)
This was performed using a cia C18 Pep RPC column (1.6 × 10 cm). Underwater as restriction buffer
With 0.1% TFA (solvent A) and 0.1% TFA in acetonitrile (solvent B) at a flow rate of 4 mL / min
Developed the chromatogram. All peptides are formed over 40 minutes
Eluted with a linear gradient of 10-30% solvent B. Installed in Waters HPLC system
Analytical HPLC was performed using a Vydac C18 column (4.6 × 300 mm). Solvent A and solvent B
Chromatogram is developed at a flow rate of 1 mL / min using a 0 to 100% linear gradient of solvent B for 30 minutes.
Was formed. Analyze the material eluted from the column at 214 nm or 280 nm.
It was detected by measuring.
N-acryloyl peptide11 H NMR spectra were obtained on a Bruker-AM300 (in DMSO-d6).
Recording was performed at 300 MHz on a spectrometer. FAB mass spectrum is the first ion energy of FAB
The JOEL LMS-DX300 spectrometer was operated at an acceleration voltage of 3 keV using 6 keV and an emission current of 20 A.
Recorded using. Xenon was used as the shock gas. Scan area is 100-150
It was 0 m / z.
Copolymerization of acryloyl peptide with acrylamide
The general conditions for all polymerizations are as follows: 1:50 molar ratio of acryloy
Peptide and comonomer acrylamide (5% w / v final concentration) with 2 mM EDTA and
And mixed in degassed 6M guanidine-HCl (GuHCl) in 0.5M Tris (pH 8.3). Existence
Ammonium persulfate at a concentration of 2% of the molar concentration of acrylamide present, and 5 μl
The polymerization was initiated by adding a 20% v / v solution of TEMED. At room temperature under nitrogen
The polymerization was allowed to proceed for 18 hours.
Purification and partial characterization of peptide polymers
Gel immersion using a Superdex 200 column (1.6 x 60 cm) mounted in an FPLC system
The peptide polymer was isolated by permeation chromatography (GPC). Chromatog
Raffy is 50mM NHFourHCOThreeMedium and at a flow rate of 3 mL / min. All polymers have void volume
Eluted in. The peptide polymer thus isolated is then freeze-dried.
Dried.
Amino acid composition of peptide monomer and polymer
Confirmed by. Hydrolyze the peptide material (0.001% in 6N HCl for 24 hours at 110 ° C.
w / v phenol), and the hydrolyzate was derivatized with Fmoc-Cl. G with fluorometric detection
Amino acid analysis was performed using the BC Aminomate system.
Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
As describedtwenty three, Flat bottom polyvinyl made microtiter plate (Microtiter
, Dynatech Laboratories, VA., U.S.A.)
Alternatively, ELISA was performed using a peptide polymer solution (5 μg / mL). Then bound anti
The body was transferred to horseradish peroxidase-conjugated (HRPO) rabbits directed against mouse Ig.
HRPO directed against goat immunoglobulin (Ig) (DAKO, Denmark) or sheep Ig
Detection by incubation for 1.5 hours with donkey Ig (DAKO, Denmark)
did. After washing, the substrate (0.2 in 50 mM citric acid pH 4.0 containing 0.004% v / v hydrogen peroxide).
mM 2,2'-azino-bis 3-ethylbenzothiazoline-sulfonic acid).
After that, the optical density (O.D.) at 405 nm was measured using Titertek Multiskan MC (Flow Laboratories
, Melbourne, Australia).
1/1500 dilution of MAb 1/1 or a known concentration of inhibitor (soluble peptide or
2 hour inhibition ELISA using anti-PS antiserum incubated with polymer)
And then a flat-bottom polyvinyl microtiter plate coated with P5 or P8
Moved to After overnight incubation, wash the plates and perform ELIS as described above.
Expanded A.
antibody
Preparation and properties of monoclonal antibody MAb 1/1 are elsewhere19It is described in. MAb
1/1 is the hemagglutinin heavy chain (HA) of influenza virus A / Memphis / 1/71 (H3)1
) C-terminal 24 residues
(305CPKYVKQNTLKLATGMRNVPEKQT328) Is made for the synthetic peptide
Cell determinant RNVPEKQT20Is specific to Hyperimmune serum (HIS) is luteal in sheep
Made against adult hormone releasing hormone (LH-RH; P8).
Synthesis of acryloyl peptide
Peptide sequences varying in residue length from 4 to 23 (Table 1) were analyzed using Fmoc chemistry.
Assembled by solid phase peptide synthesis. Generally, 6-aminohexanoic acid (Ahx)
Introduced as the final "residue" and then acylated at the N-terminus by acryloylation
did. Thus, Ahx is a spacer that separates the acryloyl group from the peptide.
Function as
Table 1: Amino acid sequences of the peptides used a One letter notationb
All but P2, P5 and P7 synthesized with C-terminal free-COOH
The peptides were assembled as carboxamides.c
Luteinizing hormone-releasing hormone
Three techniques for acryloylating resin-bound peptides were evaluated
. Symmetric anhydride pathway17Or O-benzotriazole-N, N, N ', N'-tetramethyl-
Uronium-hexafluorophosphate and N-hydroxybenzotriazolate
Two methods involving the coupling of acrylic acid to the N-terminus by either
The method yielded only low yields of pure N-acryloyl peptide. But
However, consistent high yields of pure N-acryloyl peptide are
Obtained by acylating the amino group with acryloyl chloride (Scheme 1
).
As can be seen from FIG. 2, the acryloylation of the peptide resulted in reversed-phase chromatography.
Retention compared to non-acryloylated peptide when measured in fee
A long material in between is obtained. By using reagent R (peptide NHTwo-Gly-Phe-Gly-Ala is
, Acryloyl chloride with acryloyl chloride, then the reagent R (TFA: thioanisole:
Anisole: FAB mass spectrum when cut with ethanedithiol 90: 5: 3: 2)
The m / z value is 124 daltons greater than predicted by the rhometry, and the result is
Thioanisole is added to the double bond).
Reagent B36Cleavage of the N-acryloyl peptide from the resin support
And for side chain deprotection. Unpurified acryloylated peptide was obtained by reversed-phase chromatography.
Purification by luffy, which provided a putative amino acid analysis. Acryloyl
Typical of the group1H NMR resonances were obtained with various N-acryloylated peptides
. Shows a typical spectrum for the model peptide N-acryloyl GFGA (P16)
(Figure 3).
Most peptides are acryloylated at the N-terminus, whereas peptides P4 and P6
It was synthesized to have an acryloyl group at their C-terminus. This means that the C-terminal position
For acryloylation of ε-amino group of lysine introduced as Fmoc-Lys- (Mtt) -COOH
Thus achieved. Synthesize N- or C-terminally acryloylated peptides
The ability takes into account the reversed peptide within the polymer.
Polymerization of synthetic peptides
A simple prototype similar to that used in the routine preparation of polyacrylamide gels
Cole (Scheme 1) was converted to a linear polyacrylamide holding a pendant peptide.
Applied to assemble the code. From this method, high molecular weight water-soluble peptide poly
You get the mer. Polymerization of short (tetra or penta) peptides follows a similar methodology
Has been reported17,34, In those studies disadvantageous to biological activity
Potentially high temperatures are used, which can lead to potential solubility problems
Side-chain protecting groups remain in place during the polymerization process. Polyacrylic acid that retains sialic acid groups
Mid's assembly has also been reported35.
Solvents such as 1.5 M Tris-HCl (pH 8.8) and 8 M urea have also been used successfully,
The coupling reaction is usually 6 M guanidine-HCl (GuHCl) and 2 mM EDTA in 0.5 M Tris degassed.
(pH 8.3). Minimize steric interactions between peptide chains and reduce
Stretch polyacrylamide to maximize the water solubility of the
50 times the amount of acryloylated peptide to intersperse between loyl peptide units
A molar excess of acrylamide was introduced. Peptides P2, P9, P10 and Ahx
And P13 polymerized well without the addition of acrylamide.
It was not always necessary. Ammonium persulfate and N, N, N ', N'-tetra
The polymerization was initiated by the addition of methylethylenediamine (TEMED) and the reaction mixture wasTwo
It was left at room temperature for 18 hours. Analysis of the polymerization process over time showed that some peptides
Peptide polymer with evidence that it is incorporated into the polymer within minutes.
Uptake was shown to be rapid. FIG.Two-CH instead of P8Two
= Indicates high molecular weight peptide-containing substance formed when CHCO-P8 was subjected to polymerization conditions
ing. Each test peptide polymer is approximately 4 × 107Da exclusion
Eluted into the void volume of a Superose 6 column (1 × 30 cm) having a molecular weight. Polymer
According to the amino acid analysis of the acryloylated monomer peptide, 80-97%
It was shown to be incorporated during the limer. This data also shows that different peptides
It may be incorporated into the same polymer structure, and when copolymerized in equimolar amounts,
These ratios are almost equal (Table 2). This technology uses the following peptides
Successfully applied to the copolymerization of combinations of: P1 + P3, P2 + P3, P1 + P2 + P3, P1 + P4, P
2 + P4, P1 + P2 + P4, P8 + P11, P9 + P11, P9 + P10, P9 + P10 + P11, P1 + P3 + P14 + P15, P1 + P1
4 and P1 + P15.
Table 2: Amino acid composition of peptide polymer a One letter notationb
Predicted stoichiometric incorporation of each peptide into the polymer
Antigenicity of synthetic peptide polymers
Concerns over free radical-induced polymerization of unprotected peptide monomers
What they gain is that their side chain function is altered to affect their antigenicity and immunogenicity
That is to exert. To examine this possibility, both groups have free functional groups.
-Polymer P8 and P2 containing side chains that are susceptible to radicals
Antiserum directed to P8 or a P2-specific
Probed with noclonal antibody (MAb 1/1)19,20. The results (Fig. 5)
Demonstrated that antibodies can bind efficiently to determinants in the polymer.
Which makes the epitope antigenic despite exposure to free radicals
Indicates that the symbol remains as it is.
The advantage of polymerizing synthetic peptides is the multiplexing of peptides present in a single molecule.
Is that the copy will confer increased antigenicity to the peptide monomer37
. To assess this, the ability of antigen to bind to microtiter plates
Using an inhibition ELISA that is independent of any differences in
The antigenic properties of the mer peptides were compared. P5 coating of MAb 1/1 using P2 and polymerized P2
Inhibits binding to microtiter plates, and also reduces P8 monomer and polymerized P8
Was used to inhibit the binding of anti-P8 antiserum to P8 coated plates. As can be seen from FIG.
In addition, polymer peptides have higher antigenicity than peptide monomers. P4 polymer (this
It does not contain the epitope recognized by MAb 1/1 or anti-P8 antiserum)
These antibodies do not inhibit the binding of them to the relevant peptides, which
The enhanced inhibition caused by the tide polymer is due to the multiple cores of each peptide determinant.
Indicates that the result is present. The results in FIGS.
Not only does the synthesized peptide retain antigen binding,
Demonstrate that they are more antigenic than the
This is because multiple copies of the determinant allow for a very strong interaction with the antibody.
Conclusion
The synthesis and polymerization of unprotected acryloyl peptides are
To provide a practical genetic method for the synthesis of Using acryloyl chloride
However, the N-terminus of the protected peptide attached to the resin support is derivatized and then
Cleavage and deprotection with reagent B yields high yields of acryloyl peptide
Is obtained. 6-aminohexyl as a spacer between the peptide and the acryloyl group
Due to the interposition of sanic acid, certain types of paper can be used even in the absence of acrylamide.
Polymerization of the peptide becomes possible. Free radical polymerization affects antigen binding of peptides
And the peptide polymer is more antigenic than the monomeric peptide. This app
The advantage of roach is that any number of identical or different acryloyl peptides can be constructed
The antigenic activity of the whole product depends on the nature of the peptide unit hanging from the hydrocarbon chain.
Can be incorporated into one polymer with the expectation that it will be largely determined
You. By polymerizing a mixture of B cell and T cell peptide epitopes,
All or most of the important epitopes of one or several pathogens
Can be assembled. This is the malaria parasite
, HIV and influenza viruses and serologically distinct strains
It is particularly important for organisms such as streptococci A, which do so.
Section 2
Materials and methods
chemicals
Unless otherwise noted, chemicals are of analytical grade or the same.
And so on. N, N'-dimethylformamide (DMF), piperidine, trifluoro
Acetic acid (TFA), O'benzotriazole-N, N, N ', N'-tetramethyl-uronium-hex
Safluorophosphate (HBTU), 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) and
Diisopropylethylamine (DIPEA) from Anspep Pty (Melbourne Australia)
obtained. Phenol, triisopropylsilane and acryloyl chloride are Aldr
From ich (Milwaulkee, WI), trinitrobenzylsulfonic acid (TNBSA) was obtained from Fluka (Sw
1,8-diazabicyclic- [5.4.0] undec-7-ene (DBU) from Sigma
And acrylamide, ammonium persulfate, and N, N, N ', N',-tetrame
Tylethylenediamine (TEMED) is available from BioRad (Bio-Rad Laboratories Pty., Ltd., A
ustralia) and dichloromethane (DCM) and diethyl ether are
Obtained from BDH (Poole, UK).
Peptide synthesis
Peptides can be prepared manually or on an automated peptide synthesizer (Novasyn Crystal, Novabioc).
hem, U.K, or 9050 Plus Milligan). Fmoc chemistry
And use the peptide as the C-terminal carboxyl or arboxamide type.
Assembled. Activated O-pentafluorophenyl ester or HBTU and
And HOBT are present in equimolar amounts and DIPEA is present in a 1.5-fold molar excess.
Fmoc amino acids were incorporated into the peptide chain either by using an acid. amino acid
After incorporation of the residues, Fmoc using piperidine (20% in DMF) or DBU (2.5% in DMF)
The group was removed. Fmoc-6-aminohexanoic acid (Ahx) using HBTU, HOBT and DIPEA
Manually coupled to the N-terminus of the peptide. Ahx group is a polymer-based peptide
It served the function of keeping a certain distance from the chain. All coupling reactions are performed manually.
Yes, TNBSA test18Was monitored using
Acryloylation of the N-terminal of the protected peptide bound to the resin is performed by degassing at 0 ° C under nitrogen.
Performed manually in anhydrous DMF. 20-fold molar excess of DIPEA (in 0.5 ml DMF) and 10-fold
A molar excess of acryloyl chloride (in 0.5 ml DMF) was added and the reaction was left on ice for 1 hour.
Then mixed at room temperature for another hour. The progress of acryloylation is determined using the TNBSA test
Monitoring. At the end of peptide integration, the peptide is bound
The support was washed sequentially with DMF, DCM and diethyl ether and then dried in vacuo.
The peptide is cleaved from the resin support and the arginine content of the peptide at room temperature under nitrogen.
For 2 or 4 hours depending on the side chain protecting group of reagent B (TFA, 88: 5: 5: 2,
(Ethanol, water and triisopropylsilane). Under a nitrogen stream,
After partial evaporation of the peptide-containing filtrate, the crude peptide was precipitated in cold ether.
And then washed three times.
Purification of peptides
PepRPC column (1.6 × 1) mounted in FPLC system (Amrad / Pharmacia Pty. Ltd.)
(0 cm) by reverse phase chromatography and purified with water as the limiting solvent.
0.1% TFA and CH inThreeChromatogram was developed using 0.1% TFA in CN at a flow rate of 4 ml / min.
Opened. Analytical HPLC was performed on a Vydac C4 column (4.6x) mounted in a Waters HPLC system.
300 mm), and developed using the same solvent at a flow rate of 1 ml / min.
The authenticity of the purified peptide can be confirmed by analytical RF-HPLC and amino acid analysis.
And the presence of the -ene group1Monitored by 1 H NMR. Bruker-AM30
A spectrum was obtained at 300 MHz on a 0 spectrometer.
Polymerization of N-acryloylated peptides
Degassed 0.5 MTris containing 6 M guanidine-HCl and 2 mM EDTA under nitrogen (pH
In 8.3), polymerization of the N-acryloylated peptide was carried out. Typically, 3 micromo
N-acryloyl peptide and a 50-fold molar excess of acrylamide
Polymer incorporation was performed. Ammonium persulfate (total moles of acrylamide
2%) and TEMED (5 μl of a 1.32 μM solution) to initiate the polymerization.
Was left at room temperature for 18 hours.
HiLoad Superdex 200 prepgrade (Amrad / Pharm
acia Pty. The peptide polymer was isolated using a column (1.6 x 60 cm) of
The chromatogram was developed using ammonium bicarbonate at a flow rate of 3 ml / min. Molecular weight
Was evaluated on a Superose 6 HR column (1 x 30 cm) using a Waters HPLC system and 50
The chromatogram was developed in mM ammonium bicarbonate at a flow rate of 0.5 ml / min.
Monoclonal antibody
Other sources for preparation and characterization of monoclonal antibodies (MAbs) 1/1 and 2/119To
Has been described. These MAbs are linked to the influenza virus A / Memphis / 1/71.
Magglutinin heavy chain (HA1) Synthetic peptide representing the C-terminal 24 residues305CPKYVKQNTLKLATGMR
NVPEKQT328Prepared for MAb 1/1 is the B cell determinant RNVPEKQT (B1Specific to
Yes, to join322N,325E and327Requires Q, whereas MAb 2/1 has the B cell determinant LK
LAT (BTwo) And there is an absolute need for each of these five residues.
Do20.
T cells
T cell clone 12V1 contains purified hemagglutinin light chain (HATwoIn mice immunized with
Generate and HATwoProliferates in response to the derived peptide ALNNRFQIKGVELKS. This clone
Derivatization, properties and maintenance elsewheretwenty oneIt is described in. Prior to use
, Culture cells in Isopaque-Ficoll gradient22,23Through.
Lymph node T cells were collected from pooled groin of mice previously sensitized with peptide for 7 days.
And popliteal lymph node cell suspension. Made of nylon wool
T cells were enriched by passing through a columntwenty four.
Immunization protocol
6-8 week old female Balb / c mice were used. For antibody research, monomers or
Is a polymer type, synthetic peptide emulsified in Freund's complete adjuvant (CFA).
Animals were intraperitoneally inoculated with pide. Mice have 5 or 0.5 nanomolar monomeric peptides
Or an equimolar determinant in the polymer. In CFA for T cell studies
Were inoculated subcutaneously in the hind footpads of mice.
Antibody binding assay
Microtiter tape coated with a solution of 5 μg / ml peptide or polymer antigen
Using the rates, as describedtwenty threeAnd enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Conclusion
Antibodies were tested with horseradish peroxidase-conjugated rabbit immunized antibodies directed against mouse Ig.
Incubate for 1.5 hours with Roblin (Ig) (DAKO, Denmark)
(0.2 mM 2,2'-azino-bis in 50 mM citric acid containing 0.004% v / v hydrogen peroxide
Incubate with ethylbenzthiazoline sulfonic acid, pH 4.0)
Detected by 405nm absorbance at Labsystems Multiscan Multisoft Microphone
Using a plate reader (Pathtech Diagnostics Pty. Ltd., Aust.).
, Antibody dilution giving an absorbance of 0.25 corresponding to at least 5 times the background value
The antibody titer was expressed as the reciprocal of the solution.
Isotyping of mouse serum
Sera collected from mice that received two doses of the specific antigen were pooled and analyzed by ELISA.
Tested the isoform profile of the antibody. Dilute antiserum to peptide306PKYVK
QNTLKLATGMRNVPEKQT328Added to coated plates and incubated overnight. C
After washing the wells, mouse IgM, IgG1, IgG2a, IgG2b, IgG3 or IgA (ICN Pharm
Rabbit antiserum against aceuticals Inc., Costa Mesa, CA) was added and bound for 4 hours.
I let it. The plate was washed again and horseradish peroxidase-conjugated pig anti-
A 1/400 dilution of G. Ig) was added. After 1.5 hours, wash the tray again and add substrate
The absorbance was measured as described above.
T cell proliferation assay
Syngeneic γ-irradiation (2,20) as a source of antigen-presenting cells together with antigen in a total volume of 250 μl
0R,60Co source) 96-well microtiter trays in the presence of spleen cells (Nunc, Denma
rk) (3x10 cells for lymph node T cells)FiveCells / well and T cells
1x10 for cloneFour/ Well concentration)22,23. culture
The culture medium was 10% heat-inactivated (56 ° C, 30 minutes) fetal bovine serum, 2 mM glutamine, 2 mM pill.
Sodium borate, 0.1 mM 2-mercaptoethanol, 30 μg / ml gentamicin,
RPMI 1640 supplemented with 100 I.U./ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin
there were. Culture 5% COTwo4 days at 37 ° C in atmosphere, last 1 hour at 1μCi / wellThree
Incubated in the presence of H-thymidine. The cells are then placed on a glass fiber filter.
Collected and captured byThreeH-thymidine to Hewlett Packard Matrix 9600 Direct
It was measured with a β-counter.
result
Polymerization of N-acryloyl peptide. In this study, separate T-cell and B-cell
A simple method to polymerize determinants into a single construct has been developed, and a powerful T cell antigen
Efficient delivery of determinants into multimeric immunogens along with B-cell antigenic determinants
Noh. To assess the potential of this technology, we set out influenza virus.
Ils A / Memphis / 1/71 (HThree(Subtype) Hemagglutinin heavy chain (HA1) 24 residues C-terminal
Well-identified residues remaining in peptides 306-328 representing the sequencetwenty fiveB cells and
Antigenic determinants for helper T cells were used. This peptide has the sequence GMRNVPEKQT (B1
) And TLKLATG (BTwoThe two B cell antigenic determinants contained inTwoOverlap with
Contains the helper T cell antigenic determinant KYVKQNTLKL. Light chain (HATwo)
A second T cell antigenic determinant ALNNRNFQIKGVELK located somewhere on glutinin
S (T) is the original overlapping helper antigenic determinant20B than isTwoTurned to
More likely to be an effective inducer of B cells to help produce antibodies
Has been reported. T alone or B1, BTwoOr B1With BTwo(B1+ BTwo) And combined
The loaded polymer was prepared using the scheme shown in FIG. Has Ahx group at N-terminus
The peptide was synthesized and subsequently acylated with an acryloyl group. Then N-Acry
Polymerization of the roylated peptide was performed in guanidine-HCl to aid solubility. Ma
A 50-fold molar excess of acrylamide was also added to add spacers along the polymer backbone.
Function. This reaction is performed on polyacrylamide gels in the absence of a crosslinker.
Equivalent to generation. Amino acids in peptide polymers consisting of equimolar amounts of different peptides
Acid analysis confirmed the presence of an approximately equimolar ratio of the relevant peptide. Poly (T
+ B1) For T vs. B1Was 1: 1.3. Poly
(T + BTwoIn), the ratio was 1: 1.2. Poly (T + B1+ BTwo)) Is 1: 1.4: 1
Was .1
What are the chromatographic properties of the polymers produced using this protocol?
Some were examined by gel permeation chromatography and FIG. 7 shows Superose 6 HR.
(T + B) obtained from a column (1x30 cm)1+ BTwo3) shows the elution profile. this
Profiles represent what was obtained for each of the different polymer immunogens
Was. The polymer elutes into the void volume of the column and is
It was completely different from de. In all cases, after the polymerization step,
Little peptide remained.
Antigenicity of peptides exposed to free radicals
This polymerization method uses free radicals that can destroy protein functional groups.
Use Selected for free radical-induced polymerization of the synthetic peptides described here
Conditions determine whether the antigenic activity of the peptide epitope is deleterious
To achieve this, the monomers of peptide 306-328 lacking an acryloyl group were converted to acrylamide
Were exposed to various concentrations of ammonium persulfate. Acrylamide peptide
And used to coat wells for ELISA assays. This
Each of these treated peptides is B1And BTwoMAb 1/1 with specificity for
And the ability to bind 2/1 is shown in FIG. These results indicate that each of the tested persulfates
At concentration (varied persulfate to peptide ratio between 0.1: 1 and 1,000: 1)
It has little or no effect on antigen activity. This weight
The ratio of persulfate to peptide used in the synthesis method was 0.02: 1, well within this range.
It is below.
Antigen binding of synthetic polymer immunogens.
B-cell antigenic determinants in the polymer immunogen are directed against monomeric peptides 306-328.
Microtiter with polymer to determine accessibility to engineered antibodies
Cover the wells of the tray (micotitre tray) and MAb 1/1 or 2/1 by ELISA
(FIG. 9). MAb 1/1 is similar to monomeric peptide
Also exhibit similar binding properties and B1Efficiently binds to polymers containing antigenic determinants
be able to. MAb 2/1 also BTwoOften used with polymers containing antigenic determinants
Joined.
The binding of T cell antigenic determinants within the polymer immunogen was also tested. FIG.
Polymer is T-array ALNNRFQIKGVELKStwenty oneSpecific T cell clone 12V1 (Figure 10A)
Shows the ability to stimulate proliferation in vitro. This system26,27Typically observed in
Although high doses of antigen suppression were apparent for each antigen, peak growth
By comparing the doses required for the answer, the polymer is a monomeric T cell antigenic determinant peptide.
Demonstrated a greatly reduced ability to stimulate related clones. this child
This means that antigenic determinants for presentation to clones are easily processed from the polymer.
Means that it is not shingled. However, in terms of recognition efficiency,
Large differences such as were made for monomeric T cell epitope peptides
Nothing was observed in the polyclonal population of lymph node T cells (FIG. 10B). in this case
In T cells, T cells recognize T monomers and produce poly (T + BTwo) Is equivalent efficiency,
Re (T + B1+ BTwo) Was slightly lower. Poly (T + B1) Recognition was the lowest.
Immunogenicity of polymer immunogens
BTwoAntigenic determinants and overlapping T cell determinants, KYVKQNTLKL27,28Monomers containing
Antibodies raised by polymers of peptides 306-328 and peptides 306-319
By comparing levels, the relative immunity of monomeric and polymeric immunogens
The original properties were evaluated. These two immunogens were injected in mice at a dose of 5 nanomolar.
Serum was collected during the primary and secondary responses, testing for peptide epitopes. This dose
The monomeric peptide shows only a very weak primary antibody response, which is
It has increased several tens of times. In contrast, polymer immunogens produce significant primary responses.
(Average titer approximately 30 times higher than monomer)
Increased antibody production 30-fold.
Also, B1Or BTwoMulticomponent polymers based on T sequences used with or both
Mice were also inoculated and antibody responses were measured. 0.5 and 5 nanomolar doses
Elicited antibodies to similar levels and only reports data obtained at 0.5 nmole dose
(FIG. 11B). Not surprisingly, the individual monomer B1Or BTwoAntigenic determinant
When a mouse is inoculated with T, no antibody is generated, but the same antigenic determinant is shared with the T sequence.
When polymerized, it became a strong immunogen. In response to a single dose of polymer
The level of antibody elicited (panel B) was the peptide 306-328 monomer (panel A).
Equal to or higher than that achieved after two doses, two doses of polymer
Obtained after administration is 50 to 100 times higher than with peptide 306-328
won. Among the three polymer immunogens containing T sequences, poly (T + B1)
Elicited antibodies at higher levels and averaged higher than MAb titers in control ascites preparations.
won.
Antibody specificity for polymeric immunogens containing two B cell antigenic determinants
In FIG. 11, poly (T + B1+ BTwo) The level of antibodies obtained with the immunogen is poly (T + B1)
Re (T + BTwo) Did not reach the sum of the antibodies obtained. B cell antigenic determinants
If the ratio of different T cell antigenic determinants affects the total amount of antibody produced,
Is not surprising. However, poly (T + B1+ BTwo) Immunogen is poly (T + BTwo) Immunity
Both B cell antigenic determinants were poly (T + B1+ BTwo)
Whether one is recognized within, or one becomes immunocompetent at the expense of the other
The question was raised as to whether or not it was. To investigate this,
Re (T + B1+ BTwoPeptides called analog A and analog B by ELISA
Tested against. Where analogs A and B are analogous to peptides 306-328
Have a similar sequence but only one of the two B cell antigenic determinants of this peptide
, Each B1And BTwoContains19. FIG. 12 shows poly (T + B1+ BTwo)
Serum collected during the secondary and secondary responses can bind to both of these analogous peptides
Which means that B1And BTwoAntibodies specific to both are multicomponent polymers
Means that it was triggered by
Antibody isotype elicited by polymer immunogen
Certain multivalent immunogens can induce B cells independently of T, and this interaction results in Ig
Limited isotype profile antibodies with a predominant subclass of M
Occurs. Therefore poly (T + B1), Poly (T + BTwo) Or poly (T + B1+ BTwoIn response to
The isotype profiles of the serum antibodies produced were tested and these polymers were
We examined whether they were restricted in the isotype of the raised antibodies. Figure 13
Response of a range of different antibody isotypes to each of the three polymers
It shows that it is produced in.
Consideration
Defined antibodies, rather than crude antibody preparations, form third generation vaccines
And to all individuals against the various serotypes of a particular pathogen.
The difficulty associated with eliciting an immune response in
A mid-range approach will be required. Molecular immunological techniques can cause disease
Enables identification of many epitopes involved in the immune response to microbes
I've been. The best of the techniques used to identify these epitopes
What is being described is peptide synthesis, and we have now found these epitopes useful.
Developing methods to deliver to the immune system to elicit an immune response is at a necessary stage
. Thus, the inventors have developed polyvalent homo and heteropolymers of B and T cell epitopes.
We have approached this problem by developing an embedded method.
In the method we describe, very large elutions elute into the void volume of the column.
A polymer is obtained, and the excluded molecular weight of its spherical structure is about 4 × 107Dalton. This
It is not clear if such large structures are required to enhance immunogenicity
However, in theory, the uptake of such polymers by antigen-presenting cells could
The presentation of multiple copies of the antigenic determinant per cell will be possible. These "go
The `` synthetic protein '' form also relates to antigenic determinants as compared to the free single peptide.
Would give better stability of the serum. Polymerization protocol for chain transfer agent
The size of the polymer by incorporating it into the
It is possible to study the influence of size on immunogenicity.
The multi-component polymer of the T-cell antigenic determinant sequence is B1And / or BTwoAntigenic determinants of
And was shown to be complete as an antigen. Serologically different
The results of a subsequent experiment to construct a polymer by copolymerization of nine peptides
As a result, polymer recognition by antisera generated for each individual epitope
Was proved. From these findings, such polymers can be used diagnostically
The strong possibility that it may be raised. The present invention also provides that polymers are strongly exempt
If it is an epidermis and the polymer contains two different B-cell antigenic determinants,
The body shows that each one was provoked.
A great advantage of the approach described herein is that the component synthetic peptide epitopes
Is purified before being incorporated into the immunogen. In addition, its ingredients
Since the tides are incorporated individually, they can be used as disulfide loops in peptides.
Can incorporate other molecular properties to mimic similar structures in native proteins
It is. Use this technology to incorporate multiple copies of the same or different peptides
Not only provides a way to elucidate the polymorphism of some pathogens,
It also relates to the MHC antigen system in recognition of T cell epitopes. This way
In the association of the appropriate combination of B and T cell epitopes to the polymeric support
This should allow the production of a wide range of different histocompatible antibodies in animals.
is there. This is relevant for outbred populations, such as humans or human domestic animals.
It is very important in the design of any given vaccine. If adjuvant
If PAM is found to be necessary, PAMThreeCys29A new generation of substances such as
Can be incorporated into rimmers. Incorporation of hydrophobic sequences into polymerized synthetic peptides
By making them liposomal ISCOMS30-33Medium or protein antigen successfully
Fixes in other amphiphilic substances such as DOTAP, which have been proven to help
Will be possible.
Copolymerization of acryloyl peptide with other reagents results in peptide in the polymer
Separation of epitopes from each other is possible, but also separation of epitopes from the main chain
This allows minimization of steric limitations in the polymerization process. In this test
In order to keep the space between the peptide and the main chain, the inventors thought that the peptide and acryloyl
Ahx was used between the group. B, the shorter of the two B cell antigen-determining peptidesTwo
Has a slightly reduced ability to interact with MAbs when it is in the polymerized form. This is
Probably the problem of accessibility, resulting in poly (T + BTwo) Is poly (T + B1)Than
A weak immunogen, but possibly longer spacer sequences
It may be overcome by using it. Acrylamide is a peptide
Used for spacing. However, acrylamide is converted to α-amino group
Can be replaced with roylated amino acids or other spacing groups.
You. The inventors constructed the polymer using acryloyl-lysine as a spacer.
Have been built, but also to provide appropriate physical properties in the polymer backbone.
Other amino acids that are aqueous, polar, charged or even hydrophobic may be used.
U. Lysine is persistent when acryloylated at both α- and ε-amino groups.
It provides cross-linking that allows the formation of gels with excellent sustained release properties. These methods
Distance separating the peptide from the polymer backbone, or between the peptides on the backbone
And the charge characteristics of the polymer can be adjusted to taste. these
Approach avoids steric hindrance or accidental interaction between adjacent peptides
If necessary, or as two or more separate
Useful when it may be advantageous to increase the chances of the peptides interacting with each other
It is. Polymerization of other reagents containing radioactive, fluorescent or chemiluminescent reagents
To provide a tracer group on a side chain separate from the peptide.
Protease resistance between the peptide epitope and the backbone or protease
The incorporation of the sensitive sequence allows for controlled release of the epitope.
Section 3
Synthesis of acryloyl amino acid
The amino acids H-lysine (Boc) -OtBu, H-glutamic acid (OtBu) -OtBu and H-serine (tB
u) -OtBu (Calbiochem-Novabiochem, New South Wales, Australia) under the following conditions
Acryloylated using: DCM 10 containing 7.2 mmol (2.4 molar equivalents) of DIPEA
Acryloyl chloride (DCM 10 mL) 3.6 mmol (1.2 mol equivalent)
Amount) was added dropwise at −10 ° C. under nitrogen. 1 hour at -10 ° C with vigorous stirring
For another hour at room temperature. Monitor the reaction with the Kaiset test,
This indicated that the reaction was complete after 2 hours. Reaction mixture 1x water, 1x5%
NaHCOThreeWash with aqueous solution, 1x water, 2x10% citric acid aqueous solution, 1x water, and 1x brine,
Evening NaTwoSOFourAnd dried. After filtration, remove DCM with a rotary evaporator (<30 ° C).
Upon leaving, a clear oil was obtained (99% yield). TLC (chloroform: methanol
The product was pure according to Le 95: 5). Amino acid side chains and carboxyls
The protecting groups were removed with TFA-water (95: 5) cleavage mixture for 2 hours under nitrogen and protected from light. Rotary
-When TFA is removed in an evaporator (<30 ° C) under a stream of nitrogen, the product is clear.
An oil was obtained (99% yield). Acryloyl amino acid is converted to 6M guanidine-HCl + 0.5
Dissolve in 2 mM EDTA in M Tris (GuHCl) and adjust pH with 4 M Tris.
Adjusted to 8.3. Make a stock solution containing 0.15mg / μl acryloyl amino acid
did. Each acryloyl amino acid has a predicted
Had a mass.
Polymerization of acryloyl peptide with acryloyl amino acid
Polymerization was performed as described above. Acryloyl amino acids are peptide polymers
Acrylamide as a comonomer for the formation of 50: 1 (acryloyl amino acid:
(Cryloyl peptide / peptides). Peptide polymer
-Based amino acids are prepared and converted to peptide polymer-based acrylamide.
It was then purified and lyophilized as described above. By amino acid analysis,
Confirm the presence of peptide in the polymer and the ratio of peptide to amino acid
did.
Immunization protocol
Using 6-8 week old BALB / c female mice, complete Freund's adjuvant (CFA)
Poly (serine) ALN + C10, poly (glutamic acid) ALN + C10, or
(Acrylamide) Any peptide of ALN + C10 (included in the polymer)
The following doses were inoculated at 5, 0.5, 0.05 nanomolar. Mice received a second dose on day 30
I did. All animals were treated 30 days after the first peptide polymer inoculation and a second pep
Blood is collected from the retro-orbital plexus 12 days after inoculation of the tide polymer, and the serum is -2 until needed.
Stored at 0 ° C.
Monomeric or polymeric forms in BALB / c mice for cytotoxic T cell (CTL) studies
10 μg (7.8 nmoles) of CTL antigen determinants subcutaneously in the hind footpad (50 μl per footpad)
Inoculated. Infectious influenza virus A / Memphis / 1/71 in mice 1x1 in 50 μl
04.5It was inoculated intranasally with pfu.
Antibody binding assay
ELISA assays were performed as described above. Antibody titer shows absorbance of 0.25
Expressed as the reciprocal of antibody dilution, which is at least five times background
Is equivalent to
Cell culture medium
T cell culture medium was 10% heat-inactivated (56 ° C, 30 minutes) fetal bovine serum (vol / vol), 2 mM glutamate.
, 2 mM sodium pyruvate, 0.1 mM 2-mercaptoethanol, 30 μg / ml gene
Supplemented with tamycin, 100 I.U./ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin.
And RPMI-1640 (CSL, Ltd. Parkville, Australia).
T cell proliferation assay
T cell clone 4.51 was used, which was purified hemagglutinin heavy chain (HA1)
HA1In response to the peptide KYVKQNTLKL derived from
Multiply. The induction, characterization and maintenance of this clone is described elsewhere20Have been. Use
Prior to use, culture the cells in an Isoplaque-Ficoll gradient.22,23Subculture.
Proliferation assay is 1x10FourMonomer or polymer with T cells (clone 4.51)
96-well flat-bottom microtiter containing a peptide antigen (40 μM in the first well)
In a tray (Nunc, Denmark), a total volume of 250 μl of 3 × 10Five(1
00μl) gamma irradiation (2,200rad,60(Co source) Set in the presence of normal BALB / c spleen cells22,2 Three
. Culture 5% COTwo1μCi well for 4 days at 37 ° C in the atmosphere for the last 18 hours-1 ThreeH-
Incubated in the presence of thymidine. The cells are then filtered on a glass fiber filter.
Collected,ThreeIncorporate H-thymidine into Hewlett Packard Matrix 9600 direct β-cow
Measured at the center.
Cytotoxic T cell assay
The second effector cell is (i) a peptide monomer or polymer (peptide 10 μl).
g) Lymph node cell suspension in popliteal and inguinal regions of BALB / c mice 7 days previously inoculated with g)
(Ii) Tris-buffered ammonium chloride (ATC: 17 mM tris at pH 7.4)
0.15M NH in s-HClFourCl), the red blood cells were reduced by the pre-transmissible virus.
Prepared from sensitized, spleen cells of mice for at least 21 days. Effector cells
Group, 1x107Peptide-pulsed spleen cells as a source of infectious virus or antigen presenting cells
Incubate in 25 ml of T cell medium containing7Cells / flask). Wooly
Ruth-infected spleen cells were inoculated with infectious virus 1000-5000 HAU in 1 ml
At 37 ° C. for 30 minutes and washed once prior to use. Pep
Tide pulsed cells in 1 ml of serum-free RPMI, CTL peptide antigenic determinant (monomer) 1
Incubated for 2 hours at 37 ° C. with 00 μg. Culture 5% COTwoAtmosphere, 37 ℃
For 5 days, then wash the cells and
Used for assay.
P815 mast cell tumor cells were used as target cells in the CTL assay,
And uninfected targets with infectious virus solution (1000-5000 HAU mL)-1) Or serum
2x10 at 37 ° C in 500 μl of Ree RPMIThreeBy incubating P815 cells
Prepared. After 2 hours, the cells are washed and 200 μCi51Cr (Amersham, Australia)
Resuspended in 200 μl containing TCM. After 2 hours, wash the cells three times,
Concentration of 1x10FiveCells / ml1Was adjusted to 100 microliter aliquot (1x10FourFine
Target cells (infected and uninfected) in 96-well U-bottom tissue culture media
100 μl of effector cells in addition to the following effector: target cell ratio;
Added at 1: 50: 1, 25: 1, 12: 1, 6: 1, 3: 1, 1.5: 1 and 0: 1. Centrifuge the cells
Pellet slowly at 600xg for 30 seconds, 5% COTwo4 hours in at 37 ℃ in atmosphere
Cuvette, then take 100 μl of the supernatant and evaluate the radioactivity using a γ-counter.
Valued. Unique for each effector51Cr release percentage: target ratio is calculated by the formula:
Indicated by Of target cells incubated in medium alone51Maximum spontaneous release of Cr
They ranged from 1-10% of the total possible. Data are the average of values obtained from three cultures.
Is represented by
result
Proliferation of T cell clone 4.51 on polymerized PKY containing an enzyme cleavage sequence.
Two enzymatic cleavage sequences were selected and acryloylated Peptides as described above.
Synthesized onto the N-terminus of tide PKY. Its sequence tetramer (GLFG) and pentamer (
VYLKY) for van Noort and van der Drift39Cathepsin B described by36Off
Represents the cleavage site and cleavage motif. Inserted between peptide and acryloyl-Ahx-group
Serine, glutamine containing PKY with or without inserted enzyme cleavage sequence
A polymer based on acid and acrylamide was constructed. In a proliferation assay,
Each of these polymers was used to evaluate their ability to stimulate clone 4.51.
As can be seen in FIG. 14, either cathepsin B or cathepsin D cleavage sequence was included.
These polymers induced a proliferative response. Cathepsin D for each type of polymer
Sequence integration induced higher proliferation compared to the cathepsin B sequence. 0.1 microphone
At romole dilution, a polymer based on poly (glutamic acid) is converted to poly (serine)
It induced 35% to 50% higher proliferative response than the based polymer. Amino acid based
Remer has a much higher proliferative response than poly (acrylamide) based polymers
Induced.
The ability of peptide polymers to induce cytotoxic T lymphocyte responses
CTL epitopes derived from influenza virus nucleoprotein147TYQRTRALV155
To acryloyl, acrylamide, acryloyl-serine and acryloyl
Polymerized with ru-glutamic acid. With a spacer between the polymer backbone and the peptide
In order to function properly, four lysines were synthesized at the N-terminus of the CTL epitope,
The tide was also acryloylated and polymerized with the same comonomer. CTL peptide
BALB / c mice were sensitized using a limmer, and after 7 days, T cells were transferred to the groin and popliteal phosphorus.
It was isolated from the rat node and restimulated in vitro with virus or CTL peptide. Next
The restimulated T cells can then be used in CTL assays to target virus-infected target cells or non-
The ability to kill infected target cells was evaluated.
Figure 15 shows CTL or KFourPolymer based on amino acid containing -CTL antigenic determinant is C
While sensitizing to the TL response, CTL peptides polymerized with acrylamide
It was not. Induced by poly (amino acids / amino acids) CTL
The induced CTL response was comparable to that induced by the CTL peptide alone, indicating that
Equivalent to that induced by the virus (Panel A). Poly (A)
Responses induced by restimulating (amino acid) CTL T cells are
Weaker than T cells from exposed mice (Panel B), but still they are virus
Can kill a target. In this way, sensitization with peptide polymer
T cells restimulated with peptides can kill viral infection targets. Surprise
A good result is that acryloyl-Ahx-CTL does not induce a CTL response, while
Mer and Acryloyl-Ahx-KFourThat CTL was induced.
Was. This means that acryloyl-Ahx-K but not acryloyl-AhxFourCut off
Effect of the consequences of antigen processing, which in turn stimulates the CTL response
It will affect the ability of the peptide.
Poly (serine) ALN + C10, poly (glutamic acid) ALN + C10
Comparison of Li (acrylamide) ALN + C10
Replace ALN and C10 with acryloyl-serine, acryloyl-glutamic acid, or
Polymerized with acrylamide, emulsified with CFA, 5, 0.5 and 0.05 nanomolar peptide
BALB / c mice were inoculated at the dose. First and second antibody responses were measured by ELISA
(FIG. 16). All polymers compared at 5 and 0.5 nanomolar peptide doses
An antibody titer as high as possible could be induced. Weaker at 0.05 nanomolar dose
Unlike polymers based on glutamic acid or acrylamide that elicited a response
, Serine-based polymers elicited equally high antibody titers.
Section 4
Antigenic and immunogenic properties of polymers synthesized by polyacryloylation
To assess the effect of peptide orientation within the polymer, the streptococcal M protein
Multiple peptide epitopes derived from a protein with an acryloyl group at the C-terminus
. This is because Fmoc Lys (Mtt) -COOH (Calbiochem-Novabiochem, New So
uth Wales, Australia). Add the terminating (N-terminal) amino acid by synthesis
After removing the Fmoc group, the exposed N-terminal amino group was replaced with N-acetylimidazolone.
And treated with acetic anhydride. Alternatively, the acryloyl
In addition to inhibiting the hydrolysis, if necessary, to finally expose the amino group at the N-terminus
An N-terminal amino acid may be added as a BOC-amino acid derivative. 5% triisopropyl
Treated three times for 3 minutes with a 1% solution of TFA in dichloromethane containing silane.
The Mtt protecting group at the peptide C-terminus was removed, at which point an additional spacer was added to this
Treatment can add to exposed amino groups and ultimately bound acryloyl groups.
You.
Method
Synthesize homopolymers containing multiple copies of one peptide attached on the polymer backbone
did. Construct homopolymer for N-terminal peptides ST156 (1-19) and M52 (1-19)
I built it. Separate constructs were made for both peptides, where each peptide was multiplexed.
Copies are attached to the backbone by both the C-terminus and the N-terminus. In addition, C-terminal
Both peptides ST156 (1-19) and M52 (1-19) linked on the same polymerized main chain at
One containing heteropolymer was constructed.
Immunization of B10BR mice will test the immunogenicity of these polymers.
did. Mice were treated with a construct (30 μg / mouse) emulsified in Freund's complete adjuvant (CFA).
S) received the primary immunization and boosted only at 21, 31, 41 and 51 days with the construct in PBS
Stimulation was performed. After the primary immunization, mice were bled on days 9, 19, 29, -49 and -59
. At each time point, the serum is tested for peptide-specific antibodies using ELISA.
did. Antisera were also tested for opsonic activity using an indirect bactericidal assay
.
result
Homopolymer
Antibodies raised against ST156 (1-19) homopolymer and M52 (1-19) homopolymer
Serum has a peptide attached to the backbone at both the C-terminus and the N-terminus,
Test in indirect ELISA to determine if peptide antigens of such constructs are found
did. Table 3 summarizes the results obtained 59 days after the primary immunization. Peptide
ST156 (1-19) and M52 (1-19) homopolymers that bind to the main chain at the N-terminus
Antisera from both, except for mouse 2 immunized with the M52 (1-19) homopolymer,
Did not recognize each individual peptide or their respective streptococcal group A (
For the GAS) strain, these sera did not contain opsonin. But
However, if the peptides are attached to the backbone at the C-terminus, all mice will have their own
Peptide antibodies were produced at significantly higher levels (Table 3; FIG. 17).
Table 3; Immunogenicity of ST156 (1-19) and M52 (1-19) homopolymersHeteropolymer
Mice were immunized with the M52 / ST156 heteropolymer, ie both peptides were identical
Linked at the C-terminus on the backbone. FIG. 17 shows a mouse derived from a heteropolymer immunized mouse.
Sera were separated by two separate titers greater than 40,000 by day 69 after primary immunization.
This indicates that the peptide could be recognized.
A heteropolymer having eight N-terminal peptides attached to the main chain at the N-terminus was used
Studies did not show a significant increase in antibody levels to individual peptides (
Table 4). However, significant levels of antibodies against fully heteropolymers
(Table 4; FIG. 18). From the competitive ELISA, the peptide was attached to the backbone at the N-terminus.
Various homopolymers (described above) and hetero
Antisera raised against the polymer were shown to be uninhibited. Especially individual
The antiserum raised against the peptide alone reacted with the heterozygote in the ELISA.
Returning to the rimer, the heteropolymer recognizes the peptide-specific antibody,
Suggests that the heteropolymer is still antigenic
(Table 5).
Table 4: Immunity of antisera raised against heteropolymer consisting of 8 peptides
Originality
Table 5: Cross-reactivity of peptide-specific antisera to heteropolymers
Specific implementations may be used without departing from the spirit or scope of the broadly described invention.
Many variations and / or modifications as set forth in the
It will be appreciated by those skilled in the art that Therefore, this embodiment is not
In all respects, this is merely illustrative and is not to be construed as limiting.
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成11年4月28日(1999.4.28)
【補正内容】
請求の範囲
1.(1)CH2=CR4-CO-X-R1および(2)CH2=CR3-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はエピトープであり、各R1は同一または異なるものであり、
R2はNH2、
{ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、
であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異
なるものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のであり、そして
(1):(2)の比は、約1:1〜約1:1000の範囲である〕
ならびに任意に1以上のその他のモノマーの重合単位を含むポリマー。
2.複数の異なるR1基を有する、請求項1に記載のポリマー。
3.個々のR1基が、ポリマーがT細胞エピトープの混合物を含むようなT細胞
エピトープである、請求項1に記載のポリマー。
4.個々のR1基が、ポリマーがB細胞エピトープの混合物を含むようなB細胞
エピトープである、請求項1に記載のポリマー。
5.個々のR1基が、ポリマーがBおよびT細胞エピトープの混合物を含むよう
なT細胞またはB細胞エピトープである、請求項1に記載のポリマー。
6.スペーサー基Xが、R1がポリマー主鎖から間隔をおいて配置されるように
存在するものである、請求項1に記載のポリマー。
7.Xが酵素的に切断可能な部位を含む、請求項1に記載のポリマー。
8.Xがアミノ酸配列GLFGまたはVYLKYを含む、請求項7に記載のポリマー。
9.f=0、U=NH、Z=H、W=CH2OH、およびY=COOHまたはCO-NH2であ
る、請求項1に記載のポリマー。
10.f=0、U=NH2、Z=H、W=CH2CH2COOH、およびY=COOHまたはCO-
NH2である、請求項1に記載のポリマー。
11.(1):(2)の比が約1:10〜約1:50の範囲である、請求項1に記
載のポリマー。
12.Xがアミノ酸配列GLFGまたはVYLKYを含む、請求項8に記載のポリマー
。
13.ポリマーが架橋されている、請求項1に記載のポリマー。
14.(i)モノマー(1)CH2=CR4-CO-X-R1および(2)CH2=CR3-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はエピトープであり、各R1は同一または異なるものであり、
R2はNH2、
{ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、
であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異なる
ものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のである〕
ならびに任意に1以上のその他のモノマーを調製する工程;ならびに
(ii)前記モノマーをフリーラジカル開始剤の存在下で重合する工程
を含む、ポリマー主鎖および該主鎖に結合した複数のペンダントペプチドを有す
るペプチドポリマーの調製方法。
15.許容できる担体、ならびに(1)CH2=CR4-CO-X-R1および(2)CH2=CR3
-CO-R2
〔式中、Xは存在しないか、1〜30のC−C単結合と等価の長さを有するスペー
サーであり、
R1はエピトープであり、各R1は同一または異なるものであり、R1の少なくとも
一つはペプチドエピトープであり、
R2はNH2、
{ここで、UはOまたはNHであり、
fは0〜17の整数であり、
YはH、COOH、CO-NH2であり、
WはH、CH3、CH2CO-NH2、CH2COOH、CH2OH、CH(CH3)OH、CH2SH、CH2CH2COOH
、CH2CH2CO-NH2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)4NH2、CH2CH2SCH3、CH(CH3
)2、であり、
ZはH、(CH2)hQT(ここで、hは0〜10であり、QはO、NH、CH2であり、
Tは脂質、標識分子、ターゲット分子または官能基である)である}
であり、
R3はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R3は、同一または異なる
ものであり、
R4はCH3、H、NH2、OH、CNまたはハロゲンであり、各R4は同一または異なるも
のであり、そして
(1):(2)の比は、約1:1〜約1:1000の範囲である〕
ならびに任意に1以上のその他のモノマーの重合単位を含むポリマーを含む組成
物を動物に投与することを含む、動物においてペプチドエピトープに対する免疫
応答を生じさせる方法。
16.スペーサー基Xが、R1がポリマー主鎖から間隔をおいて配置されるよう
に存在するものである、請求項15に記載の方法。
17.Xが酵素的に切断可能な部位を含む、請求項15に記載の方法。
18.Xがアミノ酸配列GLFGまたはVYLKYを含む、請求項17に記載の方法。
19.f=0、U=NH、Z=H、W=CH2OH、およびY=COOHまたはCO-NH2で
ある、請求項15に記載の方法。
20.f=0、U=NH、Z=H、W=CH2CH2COOH、およびY=COOHまたはCO-N
H2である、請求項15に記載の方法。
21.(1):(2)の比が約1:10〜約1:50の範囲である、請求項15に
記載の方法。
22.ポリマーが架橋されている、請求項15に記載の方法。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission Date] April 28, 1999 (1999.4.28)
[Correction contents]
The scope of the claims
1. (1) CHTwo= CRFour-CO-X-R1And (2) CHTwo= CRThree-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Are epitopes, each R1Are the same or different,
RTwoIs NHTwo,
Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,
And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
And
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
And
The ratio of (1) :( 2) ranges from about 1: 1 to about 1: 1000]
And optionally a polymer comprising polymerized units of one or more other monomers.
2. Multiple different R1The polymer of claim 1 having a group.
3. Individual R1T-cells wherein the group comprises a mixture of T-cell epitopes
2. The polymer of claim 1, which is an epitope.
4. Individual R1B-cells wherein the group comprises a mixture of B-cell epitopes
2. The polymer of claim 1, which is an epitope.
5. Individual R1Group so that the polymer comprises a mixture of B and T cell epitopes
2. The polymer of claim 1, which is a unique T cell or B cell epitope.
6. When the spacer group X is R1Are spaced from the polymer backbone
2. The polymer of claim 1, which is present.
7. 2. The polymer of claim 1, wherein X comprises a site that is enzymatically cleavable.
8. The polymer of claim 7, wherein X comprises the amino acid sequence GLFG or VYLKY.
9. f = 0, U = NH, Z = H, W = CHTwoOH, and Y = COOH or CO-NHTwoIn
The polymer of claim 1, wherein
10. f = 0, U = NHTwo, Z = H, W = CHTwoCHTwoCOOH, and Y = COOH or CO-
NHTwoThe polymer of claim 1, wherein
11. 2. The method of claim 1, wherein the ratio of (1) :( 2) ranges from about 1:10 to about 1:50.
The listed polymer.
12. 9. The polymer of claim 8, wherein X comprises the amino acid sequence GLFG or VYLKY.
.
13. The polymer of claim 1, wherein the polymer is crosslinked.
14. (I) Monomer (1) CHTwo= CRFour-CO-X-R1And (2) CHTwo= CRThree-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Are epitopes, each R1Are the same or different,
RTwoIs NHTwo,
Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,
And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
Things,
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
Is)
And optionally preparing one or more other monomers; and
(Ii) polymerizing the monomer in the presence of a free radical initiator
Having a polymer main chain and a plurality of pendant peptides bonded to the main chain.
A method for preparing a peptide polymer.
15. Acceptable carrier, and (1) CHTwo= CRFour-CO-X-R1And (2) CHTwo= CRThree
-CO-RTwo
[Wherein X is absent or a space having a length equivalent to 1 to 30 CC single bond]
Sir,
R1Are epitopes and each R1Are the same or different and R1At least
One is a peptide epitope,
RTwoIs NHTwo,
Uwhere U is O or NH,
f is an integer of 0 to 17,
Y is H, COOH, CO-NHTwoAnd
W is H, CHThree, CHTwoCO-NHTwo, CHTwoCOOH, CHTwoOH, CH (CHThree) OH, CHTwoSH, CHTwoCHTwoCOOH
, CHTwoCHTwoCO-NHTwo, CHTwoCH (CHThree)Two, CH (CHThree) CHTwoCHThree, (CHTwo)FourNHTwo, CHTwoCHTwoSCHThree, CH (CHThree
)Two,And
Z is H, (CHTwo)hQT (where h is 0-10, Q is O, NH, CHTwoAnd
T is a lipid, a labeling molecule, a target molecule or a functional group).
And
RThreeIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RThreeAre the same or different
Things,
RFourIs CHThree, H, NHTwo, OH, CN or halogen, each RFourAre the same or different
And
The ratio of (1) :( 2) ranges from about 1: 1 to about 1: 1000]
And optionally a polymer comprising polymerized units of one or more other monomers
Immunizing a peptide epitope in an animal, comprising administering to the animal
How to generate a response.
16. When the spacer group X is R1Are spaced from the polymer backbone
16. The method of claim 15, wherein
17. 16. The method of claim 15, wherein X comprises an enzymatically cleavable site.
18. 18. The method according to claim 17, wherein X comprises the amino acid sequence GLFG or VYLKY.
19. f = 0, U = NH, Z = H, W = CHTwoOH, and Y = COOH or CO-NHTwoso
16. The method of claim 15, wherein there is.
20. f = 0, U = NH, Z = H, W = CHTwoCHTwoCOOH, and Y = COOH or CO-N
HTwoThe method of claim 15, wherein
21. 16. The method of claim 15, wherein the ratio of (1) :( 2) ranges from about 1:10 to about 1:50.
The described method.
22. 16. The method of claim 15, wherein the polymer is cross-linked.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61K 39/385 A61K 39/385
47/48 47/48
A61P 31/04 A61P 31/04
31/16 31/16
C07K 17/08 C07K 17/08
C08F 220/26 C08F 220/26
220/34 220/34
222/32 222/32
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),AU,JP
(71)出願人 コモンウェルス サイエンティフィック
アンド インダストリアル リサーチ オ
ーガニゼーション
オーストラリア国 2601 オーストラリア
ン キャピタル テリトリー,キャンベ
ル,ライムストーン アベニュー(番地な
し)
(71)出願人 ザ ユニバーシティー オブ メルボルン
オーストラリア国 3052 ヴィクトリア
州,パークビル(番地なし)
(71)出願人 ザ ウォルター アンド エリザ ホール
インスティチュート オブ メディカル
リサーチ
オーストラリア国 3052 ヴィクトリア
州,パークビル,ロイヤル パレード,ロ
イヤル メルボルン ホスピタル(番地な
し)
(71)出願人 シーエスエル リミテッド
オーストラリア国 3052 ヴィクトリア
州,パークビル,ポプラー ロード 45
(72)発明者 ジャクソン,デビッド,チャールズ
オーストラリア国 3104 ビクトリア州,
ノース バルウィン,ウッドヴィル スト
リート 74
(72)発明者 オブライアン−シンプソン,ネイル,マー
ティン
オーストラリア国 3056 ヴィクトリア
州,ブランスウィック,サウス オードリ
ー ストリート 7/10
(72)発明者 ブラウン,ロレーナ,エリザベス
オーストラリア国 3104 ヴィクトリア
州,ノース バルウィン,ウッドヴィル
ストリート 74,
(72)発明者 ゼン,ウィエグアン
オーストラリア国 3051 ヴィクトリア
州,ノース メルボルン,ハイネス スト
リート 6/11
(72)発明者 エド,ニコラス,ジョン
オーストラリア国 3145 ヴィクトリア
州,イースト マルヴェルン,メルローズ
アベニュー 10
(72)発明者 ブランド,エブリン,ローズマリー
オーストラリア国 4030 クイーンズラン
ド州,ウィンドソー シックスス アベニ
ュー 11
(72)発明者 グッド,マイケル,フランシス
オーストラリア国 4061 クイーンズラン
ド州,ザ ギャップ,ウィーマラ ストリ
ート 46──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61K 39/385 A61K 39/385 47/48 47/48 A61P 31/04 A61P 31/04 31/16 31 / 16 C07K 17/08 C07K 17/08 C08F 220/26 C08F 220/26 220/34 220/34 222/32 222/32 (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), AU, JP (71) Applicant Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization Australia 2601 Australian Capital Territory, Campbell , Limestone Avenue (without address) (71) Applicant The University 3052 Victoria, Parkville, Royal Parade, Loyal Melbourne Hospital, Australia 3052 Victoria, Parkville, Victoria (No address) (71) (71) Applicant CSL Limited Australia 3052 Victoria, Victoria, Poplar Road 45 (72) Inventor Jackson, David, Charles Australia 3104 Victoria, North Balwyn, Woodville Street 74 (72) Inventor E Brian-Simpson, Nail, Martin 3056 Victoria, Victoria, Brunswick, South Audrey Street 7/10 (72) Inventor Brown, Lorena, Rezabeth Australia 3104 Woodville Street, North Balwyn, Victoria 74, (72) Inventor Zen, Wiegan Australia 3051 Victoria, North Melbourne, Highness Street 6/11 (72) Inventor Ed, Nicholas, John Australia 3145 Melrose Avenue, East Malvern, Victoria 10 (72) Inventor Brand, Evelyn, Rosemary Australia 4030 Queensland, Windsor Sixth Avenue 11 (72) Inventor Good, Michael, Frances Australia 4061 Queensland Do Governorate, The Gap, Weemara Street 46