JP2014003982A

JP2014003982A - ワクチン効率の監視及び改善のための改変インフルエンザウイルス

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Publication number: JP2014003982A
Application number: JP2013183196A
Authority: JP
Inventors: Hoffmann Erich; エリックホフマン; S Lipatov Aleksandr; アレクサンドルエスリパトフ; G Webster Robert; ロバートジーウェブスター; J Webby Richard; リチャードジェイウェビー; A Govorkova Elena; エレナエイゴヴォルコヴァ
Original assignee: St Jude Childrens Research Hospital
Current assignee: St Jude Childrens Research Hospital
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: RU2480480C2; JP5745584B2; US9499850B2; JP2009502197A; JP5395430B2; US20110104202A1; HUE043952T2; US20140030702A1; US20130017216A1; CA2617483C; UA94717C2; EP1924281A2; WO2007019094A3; ZA200800505B; AU2006278696A8; US8574592B2; US7871626B2; KR20080042864A; RU2552213C2; US20070031453A1

Abstract

【課題】ワクチン有効性とともに感染後の免疫応答を試験するために、免疫原性を判定する技術の改善を提供する。
【解決手段】インフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子の免疫原性は、HA配列中のアミノ酸の置換によって高めることができる。特定のHA残基（例えばH5 HAの223位のアスパラギン）の置換は、レセプター特異性及び／又は抗体-抗原結合を改変することによってヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感度を高める。そのような置換を含むHA分子は、診断用参照ウイルス及び改善されたインフルエンザワクチンの開発に有用であろう。
【選択図】なし

Description

関連出願のクロスリファレンス
本願は米国仮出願第６０／７０５，８０８号（２００５年８月４日出願）の利益を主張する。当該仮出願は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明を導く研究は、国立アレルギー感染病研究所からのグラントＡＩ９５３５７及び国立保健研究所からのCancer Center Support（CORE）グラントＣＡ２１７６５の援助を受けた。したがって、合衆国政府は、本発明に一定の権利を有する。

コンパクトディスク付属に関する言及
適用なし。

技術分野
一般的な意味で、本発明は、インフルエンザウイルスサブタイプ群の抗原性及び／又は免疫原性の増加に関する。

背景技術
インフルエンザウイルス
インフルエンザウイルス、特にA及びBウイルスの株は、世界中の病的状態及び死亡率の重大な原因であり、毎年発症の大流行をもたらす。周期的ではあるが不規則な間隔で世界的大流行が発生し、特に高レベルの病気及び死亡をもたらす。世界的大流行は、歴史的にインフルエンザAの新規なウイルスサブタイプ（分断化ゲノムの再編成（抗原性シフト）によって生じる）の結果であり、一方、毎年の流行は一般的にはインフルエンザA及びBウイルスの表面抗原の進化（抗原性浮動）の結果である。ヒトのインフルエンザウイルスはしばしばトリ（avian）のインフルエンザウイルス株から起源を発し、したがってインフルエンザ感染は基本的には人獣共通伝染病である。さらにまた、ブタは、ヒトで病原性を示すトリ起源の新しい株の生成のための中間宿主（“混合容器”）として機能しえるという証拠もまた存在する（Scholtissek et al. Virology 1985, 147:287）。H5N1インフルエンザAの香港での1997年の大発生は、高度に病原性のインフルエンザAウイルスはまたトリの種からヒトへ直接伝達されえることを示した（Claas et al. Lancet 1998, 351:472；Suarez et al. J Virol, 1998, 72:6678；Subbarao et al. Science 1998, 279:393；Shortridge, Vaccine 1999, 17(Suppl. 1):S26-S29）。2003年には、東南アジアのH5N1ウイルスは種々の同時流行遺伝子型を含んでいたが、2004年には単一の遺伝子型（“Ｚ遺伝子型”として知られている）が優勢となった（Li et al. Nature 2004, 430:209）。これまでの証拠は、人間の致死的症例はこの遺伝子型のトリからヒトへの直接伝達から生じること、及び前記はまたネコからネコへの直接伝達によりネコにも感染することを示している（Kuiken et al. Science, 2004, 306:241）。前記の証拠並びにこのウイルスの宿主域の変化及び広域分布の他の証拠によって、H5N1はヒトからヒトへの伝達を許容する性状を獲得しえるという懸念が生じた。人間はそのような新しいH5N1ウイルスに対して免疫がなく、インフルエンザの世界的流行の大惨事となりえよう（Fouchier et al. Nature 2005, 435:419）。病原体保有動物における膨大な流行株から新しい病原株を生じさせるインフルエンザAウイルスの潜在能力は、この病気の制御にはこれらウイルスの監視及び改善された抗ウイルス治療及びワクチンの開発が必要であることを示している。新しいウイルス株の進化速度は、この監視努力（新規な株に対するワクチンの有効性を判定するための改善された技術を含む）における警戒を必要としている。

オルトミクソウイルス科（Orthomyxoviridae）のインフルエンザA、B及びCは、いずれも分断化されたマイナス鎖RNAゲノムを有し、前記は感染細胞の核内で複製され、結合されて約13kbのコード能力を有し、10個のウイルスタンパク質のための遺伝情報を含む。特に、インフルエンザウイルスは、8つのマイナスセンスRNA（nsRNA）遺伝子セグメントを含み、これは以下を含む少なくとも10個のポリペプチドをコードする：RNA依存RNAポリメラーゼタンパク質（PB2、PB1及びPA）、核タンパク質（NP）、ノイラミニダーゼ（NA）、ヘマグルチニン（hemagglutinin）（HA、前記は酵素的切断後にサブユニットHA1及びHA2の結合により構成される）、マトリックスタンパク質（M1及びM2）、及び非構造タンパク質（NS1及びNS2）（Krug et al. “The Influenza Viruses”, R.M. Krug, ed., Plenum Press, New York, 1989, pp.89-152）。

最近開発された逆遺伝学システム（reverse genetics system）は、インフルエンザウイルスゲノムの操作を可能にした（Palese et al. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93:11354；Neumann and Kawaoka, Adv Virus Res 1999, 53:265；Neumann et al. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:9345；Fodor et al. J Virol 1999, 73:9679）。例えば、polIプロモーターによる8つのインフルエンザnsRNAのプラスミド駆動発現及びポリメラーゼ複合体タンパク質の同時発現は感染性インフルエンザAウイルスの形成をもたらすことが示された（Hoffmann et al. Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97:6108）。

インフルエンザウイルスのウイルス粒子は約125nmのサイズを有し、脂質二重層構造をもつウイルスエンベロープによって取り囲まれた、核タンパク質結合マイナスセンスウイルスRNAのコアから成る。ウイルスエンベロープの内側の層はもっぱらマトリックスタンパク質で構成され、外側の層はほとんど宿主由来の脂質物質を含む。いわゆる“表面タンパク質”、ノイラミニダーゼ（NA）及びヘマグルチニン（HA）は、このウイルス本体の表面にスパイクとして出現する。新規なインフルエンザウイルスの感染性は、特定の宿主プロテアーゼによるHAの切断に依存し、一方、NAは子孫ビリオンの細胞表面からの遊離に必要で、さらに新しく形成されたウイルスの凝集を防ぐ。

ウイルスエンベロープに埋め込まれたHA及びNAタンパク質はインフルエンザウイルスの主要な抗原決定基である（Air et al. Structure, Function and Genetics, 1989, 6:431-356；Wharton et al. “The Influenza Viruses”, R.M. Krug, ed., Plenum Press, New York, 1989, pp.153-174）。インフルエンザの分断化されたゲノムの再編成のために、新しいHA及びNA変種が定常的に作り出され、前記変種に対して新しく感染した生物は免疫応答の記憶をもたない。HA糖タンパク質は中和抗体のための主要な抗原であり、宿主細胞のレセプターとウイルス粒子との結合に必要である。

種々のウイルス株由来のHA分子は、核酸及びアミノ酸レベルの両方で顕著な配列類似性を示す。この類似性レベルは、種々のサブタイプの株を比較したとき変動し、いくつかの株は他のものよりも明らかに高レベルの類似性を示す（Air. Proc Natl Acad Sci USA, 1981, 78:7643）。アミノ酸類似性レベルは、あるサブタイプのウイルス株と他のサブタイプのウイルス株との間で変動する（Air. Proc Natl Acad Sci USA, 1981, 78:7643）。この変動は、それぞれ別個のサブタイプ及び異なる株の進化系統を樹立させるために十分であるが、種々の株のDNA及びアミノ酸配列は、通常のバイオインフォーマティクス技術を用いてなお容易にアラインメントを実施できる（Air. Proc Natl Acad Sci USA, 1981, 78:7643；Suzuki and Nei, Mol Biol Evol, 2002, 19:501）。
インフルエンザワクチン

米国及びヨーロッパで公衆衛生当局から使用がこれまでに認可されているインフルエンザワクチンは、米国の弱毒生FLUMISTワクチンとともに不活化インフルエンザワクチンである。疫学的に重要なインフルエンザA及びインフルエンザB株を提供するウイルスが孵化鶏卵で増殖され、続いてウイルス粒子は精製され化学的手段によって不活化されてワクチンストックが作製される。毎年、WHOはワクチン開発のためにその年にもっとも流行する可能性があるサブタイプを選択する。

インフルエンザワクチンは、1940年代初頭以来ヒトのワクチンのために、及び1960年代後期以来ウマのワクチンのために使用されてきたが、膨大な保菌動物の存在は、世界的流行を引き起こしえる新規なインフルエンザウイルスの出現の脅威と相俟って、このウイルスと戦うための新規な治療法の研究に拍車をかけた。インフルエンザの分野におけるいくつかの重要な進歩は、ここ数年の間にもたらされた（以下の文献で概括されている：Cox and Subbarao, Lancet 1999, 354:1277-82）。例えば、経鼻投与される実験的弱毒生三価インフルエンザワクチンは、インフルエンザA H3N2及びインフルエンザBに対して若い子供の防御に極めて有効であることが示された。従来の（死滅）インフルエンザウイルスワクチンの有効性を改善する他のアプローチには、特定の弱毒化変異を含む、寒冷適応及び遺伝的操作が施されたインフルエンザウイルスの生成が含まれる（以下の文献で概括されている：Palese et al. J Infect Dis 1997, 176 Suppl 1:S45-9）。これらの遺伝的に改変されたウイルス（これらウイルスでは流行株のHA及びNA遺伝子が再編成によって取り込まれている）は、安全な生インフルエンザウイルスワクチンとして用いられ、ヒトで長期持続防御免疫応答を誘発することができると期待されている。寒冷適応ワクチンは小児及び若い成人で有効であるようであるが、それらは高齢者の理想的な免疫応答を刺激するには弱毒化され過ぎているかもしれない（高齢者はインフルエンザ感染の結果として毎年米国で死亡する20000−40000人の主要グループである）。

容易に入手できるワクチンは、突然世界的に流行するインフルエンザに対してもっとも有効なツールを提供するであろう。香港での1997年のH5N1の大発生の後、2つの異なるアプローチによって製造されたワクチンが人間で試験された。A/アヒル/シンガポール/3/97から製造された通常のサブユニットH5ワクチンは、抗原的に近縁な株に対してさえ、さらに何回ものワクチン接種の後でさえ人間では免疫原性が貧弱であった（Nicholson et al. Lancet 2001, 357:1937；Stephenson et al. J Infect Dis 2005, 191:1210）。アジュバントMF59の使用はこのH5ワクチンの抗体力価を増加させた（Stephenson et al. Vaccine 2003, 21:1687）。非病原性のA/アヒル/HK/836/80（H3N1）ウイルス及びA/HK/156/97（H5N1）ウイルスの改変H5ヘマグルチニン由来の不活化“分割”ワクチンは、ほとんど検出可能な力価の中和抗体を誘発しなかった（Takada et al. J Virol 1999, 73:8303）。したがって、これらのH5N1ワクチンは良好な寛容性を有するけれども、免疫原性は貧弱なようであった。H5N1ウイルス株に対する有効なワクチンがこれまでのところ存在しないことは、世界的流行病を引き起こすこれらのウイルスの脅威を高めている。

インフルエンザワクチンの免疫原性
血清抗体力価法は、ワクチン接種又はウイルス感染後の免疫防御の認定された代用測定である。もっぱら用いられる血清抗体力価法はウイルス中和力価アッセイ及びヘマグルチニン阻害（HI）力価アッセイである。これらのアッセイは、in vitroの条件下で抗原と交差反応する、ヒト血清由来のインフルエンザ抗体の能力を基準にしている。アッセイは、一定の及び適用可能な結果を提供するそれらの能力を基準にするだけでなく、使用及び各アッセイタイプについての設備要件の容易さも基準にして与えられた状況のために選択される。

間単に記せば、ウイルス中和アッセイは、インフルエンザウイルスによる培養細胞の感染を阻止する血清サンプルの抗体の能力を調べる。前記アッセイは、血清サンプルの段階稀釈（力価）を作成し、この稀釈の各々を標準量の感染性ウイルスと一緒にすることによって実施される。続いて、各稀釈混合物を規定の細胞培養に提供し、得られる感染率をアッセイする。ウイルス中和力価アッセイは、ある個体に存在する免疫防御抗体のレベルを試験するために極めて有用であり、信頼できる検査であると考えられる。しかしながら、前記は特殊な細胞培養施設に依存し、したがって普遍的に利用可能というわけではない。前記方法論はまた困難でかつ時間がかかり、したがって多数のサンプルのスクリーニングにはあまり適切ではない。

ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイは、同様に標準化参照ウイルスと結合する血清サンプルの抗体の能力を調べる。このアッセイの根拠は、インフルエンザウイルスは赤血球と結合してこれを凝集するという事実である。HIアッセイでは、血清サンプルの段階稀釈が標準量の参照ウイルスと混合され、設定したインキュベーション時間の後で赤血球に添加される。続いて参照ウイルスと赤血球が結合して形成された複合体が可視的に検出される。ヘマグルチニンを阻害する最高の血清稀釈が、ヘマグルチニン阻害力価として読み取られる。他のアッセイのワクチン免疫原性のように鋭敏ではないが、比較的単純なその技術及び検査室要件のためにHIアッセイは広く用いられる。

インフルエンザワクチン開発及び評価のために利用可能な従来技術に関して上記に考察した制限があるので、ワクチン有効性とともに感染後の免疫応答を試験するために、免疫原性を判定する技術の改善が希求されている。

発明の要旨
本発明は、HAの抗原性及び免疫原性を改変することができる、インフルエンザAのヘマグルチニン（HA）分子におけるアミノ酸置換を提供する。これらの置換は、レセプター特異性及び／又は抗体-抗原結合を改変することによって抗原性部位を改変することができる。種々の実施態様において、置換により生じる抗原性増加は、感染動物から採取された血清でのヘマグルチニン（HI）アッセイの感受性を高めるために有用であろう。この情報は、診断用参照ウイルス（diagnostic reference virus）及び新しいインフルエンザワクチンの製造で重要である。好ましくは、前記アミノ酸置換は、H5 HAの223位のアスパラギンによるアミノ酸置換の免疫原性特徴を有する分子を生じる。

したがって、ある種の特徴では、本発明には、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子が含まれる。前記置換は、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。インフルエンザウイルスの抗原性増加HA分子は、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸アスパラギンを含むことができ、この場合、アスパラギンを含むことは、野生型HA分子をもつインフルエンザウイルスに暴露された動物に由来する抗血清との反応性の増加をもたらす。インフルエンザウイルスの抗原性増加HA分子は、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸アスパラギンを含むことができ、前記HA分子は、ヒトのH5単離株A/HK/213/03に由来せず、さらに、223位にアスパラギンを含むことが、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。いくつかの実施態様では、アミノ酸置換はグリコシル化部位を改変する。いくつかの実施態様では、インフルエンザウイルスは、ヒトのインフルエンザAウイルスである。例えば、ヒトのインフルエンザAウイルスはH5サブタイプのメンバーであってもよい。ヒトのインフルエンザAウイルスは、A/ベトナム/1203/04（H5N1）ウイルスであってもよい。いくつかの実施態様では、インフルエンザウイルスはインフルエンザBウイルスである。本発明にはインフルエンザウイルスの抗原性増加HA分子が含まれ、前記HA分子はトリのインフルエンザウイルスに由来する。

他の特徴では、本発明には、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含む組換えインフルエンザウイルスが含まれる。前記置換は、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。組換えウイルスは、インフルエンザAウイルスの遺伝的背景においてH5N1インフルエンザウイルスに由来する改変HA分子を含むことができる。インフルエンザAウイルスはマスター株（master strain）ウイルスであってもよい。組換えウイルスは、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイで診断用参照ウイルスとして用いることができる。組換えインフルエンザウイルスをヘマグルチニン阻害（HI）アッセイキットに含むことができる。

さらに別の本発明の特徴には、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含むウイルスを製造することを目的とする逆遺伝学システムが含まれる。

本明細書に開示されるさらにまた他の特徴には、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内の1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含むウイルスを製造する方法が含まれる。いくつかの実施態様では、前記方法は、抗原性増加HA分子を発現する組換えベクターを逆遺伝学システムで導入することを含む。

関連する特徴では、本発明はさらに、動物でインフルエンザウイルスワクチンの有効性を決定する方法を提供する。いくつかの実施態様では、前記方法は、ワクチン接種動物由来抗血清を、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子と反応させることを含む。前記置換は、インフルエンザウイルスワクチンに存在するレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。いくつかの実施態様では、抗原性増加HA分子はヒトのH5N1単離株A/HK/213/03に由来し、H5N1ウイルスのHAの223位に対応する位置にアスパラギンを含むことは、ワクチン接種動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。いくつかの実施態様では、動物は人間である。他の実施態様では、動物はフェレットである。

本発明のさらに別の関連する特徴は、逆遺伝学システムを培養することを含む、ヘマグルチニン（HA）分子を含むインフルエンザウイルスを製造する方法を提供する。前記システムでは、HAをコードするDNAは、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内の1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を逆遺伝学プロセスによってコードする。

本発明はさらに、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性を高める方法を提供する。前記方法は、ワクチン接種動物又は感染動物由来の抗血清を、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子と反応させることを含む。前記置換は、レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。いくつかの実施態様では、HIアッセイの感受性を高める方法は、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性で少なくとも2倍の増加をもたらす。いくつかの実施態様では、HIアッセイの感受性を高める方法は、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性で少なくとも4倍の増加をもたらす。

本発明の別の特徴には、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法が含まれる。いくつかの実施態様では、前記方法は、動物由来抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることを含む。前記診断用ウイルスは、問題のインフルエンザウイルスに由来するが、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にするアミノ酸置換をレセプター結合部位内に含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含み、抗血清との反応性の増加をもたらす。いくつかの実施態様では、動物は人間である。他の実施態様では、動物はフェレットである。

さらに別の特徴で、本発明は、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法を含む。いくつかの実施態様では、前記方法は、動物由来抗血清を診断用参照ウイルスと反応することを含み、前記参照ウイルスは、問題のインフルエンザウイルスに由来するが、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含む改変インフルエンザウイルスHA分子を含む。ここで、アスパラギンを含むことは、野生型HA分子をもつインフルエンザウイルスに暴露された動物由来抗血清との反応性の増加をもたらして抗血清との反応性の増加がもたらされる。いくつかの実施態様では、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法は、動物由来抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることを含み、前記ウイルスは、問題のインフルエンザウイルスに由来するが、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸アスパラギンを含む改変インフルエンザウイルスHA分子を含み、ここでHA分子はヒトのH5単離株A/HK/213/03に由来せず、223位のアスパラギンを含むことは、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来抗血清との反応性の増加をもたらす。いくつかの実施態様では、動物は人間である。他の実施態様では、動物はフェレットである。

さらに本発明に含まれるものは、レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を含むヘマグルチニン（HA）分子を含むインフルエンザワクチンウイルスであり、ここで、改変は前記ワクチンウイルスの免疫原性の増加をもたらす。

本発明のある特徴は、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子をコードする単離核酸分子を含む。いくつかの実施態様では、単離核酸によってコードされるインフルエンザウイルスHA分子は、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含み、ここで、HA分子はヒトのH5単離株A/HK/213/03に由来せず、223位のアスパラギンを含むことは、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。

本発明はさらに、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子をコードする核酸分子の調製方法を含む。前記方法は、レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子をコードする核酸にヌクレオチド配列を導入することを含み、アミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にするアミノ酸置換をHA分子配列内に生じる。

本発明は、詳細な説明及び実施例で極めて詳細に説明される本発明のこれらの特徴及び他の特徴にかなう。

2003年及び2004年に単離されたH5N1インフルエンザウイルスを接種したフェレットのHI抗体力価（A）、及び、ΔH5N1/03（左）及びΔH5N1/04（右）ウイルスで免疫したフェレッのHI及びウイルス中和力価（B）を示すグラフである。図1Aでは、H5N1ウイルスの10⁶ EID₅₀を接種後28日目で血清を採取し、同種ウイルスの4ヘマグルチニン単位（HAU）に対して力価を測定した。図1Bでは、ΔH5N1/03及びΔH5N1/04ウイルスのHAの7μgで2回ワクチン接種を実施したフェレットから血清を採取し、それぞれ同種ウイルスの４HAU及び100TCID₅₀に対して力価を測定した。 A/ベトナム/1203/04（H5N1）ウイルスによるチャレンジ後のワクチン接種フェレット及びコントロールフェレットの鼻の洗浄液中のウイルス力価を示すグラフである。ΔH5N1/04又はΔH5/04組換えウイルスを接種したフェレットに経鼻的に10⁶ EID₅₀のA/ベトナム/1203/04ウイルスを接種した。力価は、3匹のフェレットの鼻の洗浄液で決定した平均値（log₁₀ EID₅₀/0.1mL）±SDである。ワクチン接種群とコントロール群との間の力価の相違は、アンペアードｔ検定の結果にしたがいP値0.0028−0.0173で有意である。 A/アヒル/シンガポール/3/97（H5N3）ウイルスのHAの3D構造における154位及び223位のアミノ酸の配置を示すH5 HAポリペプチドの分子モデルである。図3Aでは、3D構造中のアミノ酸のレセプター結合部位が示されている。図3Bでは、丸印は、トリマーHAにおける表示のモノマーと他の2つのモノマー（表示されていない）との間の境界を表している。223位のアミノ酸は、一般的には222位に存在するグルタミンと一般的には224位に存在するグリシンとの間のレセプター結合ドメインの220-ループ内に位置する。

発明の詳細な説明
本発明は、インフルエンザウイルスのヘマグルチニン（HA）分子のアミノ酸配列の変更を提供する。前記変更は、そのような変更を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。そのような配列の変更には置換及び欠失が含まれる。生じたHAは“抗原性増加HA”と称される。

抗原性増加HA分子は、前記変更が、血清中のウイルスに対する抗体に対する診断検査の感度を高めるのでワクチンの有効性の検査で有用である。具体的な実施態様では、前記ウイルスはインフルエンザAウイルスである。別の実施態様では、前記ウイルスはまたインフルエンザBウイルスであり、さらに別の実施態様では、前記はインフルエンザCウイルスでもよい。前記インフルエンザがインフルエンザAウイルスである実施態様では、前記ウイルスはH5-サブタイプインフルエンザAウイルスでもよい。さらに具体的な実施態様では、前記H5-サブタイプHA分子は、223位（N₂₂₃）にアミノ酸のアスパラギンを含むように改変され、H5-サブタイプインフルエンザウイルスに暴露された動物に由来する抗血清との反応性の増加がもたらされる。具体的な実施態様では、本発明のHA分子はA/HK/213/03 HA分子ではない（前記は223位にアスパラギンを有する天然に存在するH5-サブタイプである）。インフルエンザウイルスは、H5サブタイプのヒトインフルエンザAウイルス（A/ベトナム/1203/04（H5N1）ウイルスを含む）であってもよい。

HA分子をより抗原性にするアミノ酸の変更は、HAのレセプター結合ドメインで、例えば図3Aに示したように特にレセプター結合ドメインの220-ループ領域で実施することができる。そのような変更は、赤血球のシアリン酸レセプターとのHAの結合を低下させ、したがって抗HA抗体の血球凝集阻害能力を増加させることができ、血球阻害アッセイで抗体結合活性の影響の増幅をもたらす。また別には、HA分子をより抗原性にするアミノ酸の変更は、HAタンパク質のグリコシル化部位（特にHA特異的抗体によって認識されるHA上のエピトープをおおい隠すグリコシル化部位）を改変又は欠失させるために実施することができる。なお別の実施態様では、前記アミノ酸の変更は、H5 HAサブタイプの223残基に対応するアミノ酸残基に対して実施することができる。本発明の実施態様の全てにおいて、HA分子をより抗原性にするアミノ酸の改変は、特定のHAサブタイプに特異的な抗体を用い免疫アッセイによって容易に同定することができる。HA分子をより抗原性にする改変は、抗体を誘発したHA分子との結合活性と比較して、明白により高力価の抗体結合活性を生じるであろう。そのようなアッセイにはヘマグルチニン阻害（HI）アッセイが含まれる。

具体的な実施態様では、H5-サブタイプHA分子におけるアスパラギン（グリコシル化されてないか又は種々にグリコシル化されている）によるセリン残基（グリコシル化された残基であってもよい）の置換は、抗原性の増加をもたらす。しかしながら、他の置換もまた明白な抗原性増加をもたらすことができる。そのような置換は保存的でありえるが（例えばセリンをスレオニンに、又はアスパラギンをグルタミンに）、必ずしもそうである必要はない。それら置換（例えばセリンをアスパラギンに又はアスパラギン酸をリジンに置換）は、相対的な極性を保存することができる（前記置換は同一変更物を維持することなく極性を保存する）。さらにまた、ポリペプチド構造に対する多くの影響を有することなく、反応性側鎖を排除する残基、例えばグリシン及びアラニンで置換することもまた意図される。最後に、完全に非保存的な変更も可能である。繰り返せば、具体的変更が抗原性増加をもたらすか否かは、単純な免疫アッセイによって示されるであろう。

中央アメリカ及び南アメリカで単離された、いくつかのトリH5N1ウイルスは223位に塩基性アミノ酸、アルギニンを有する。223位の中性アミノ酸アスパラギンは、ヒト単離株A/HK/213/03のHAで見出される。このアミノ酸残基は、一般的には222位に存在するグルタミンと一般的には224位に存在するグリシンとの間のレセプター結合ドメインの220-ループ内に位置する（図3）。実験的証拠は、より高いHI力価はレセプター特異性における変化を反映していることを示唆している。実際のところ、一般的に222位に存在するグルタミン及び一般的に224位に存在するグリシンはシアリン酸レセプターと直接結合する。220ループ内又はその近くのアミノ酸は、レセプター結合ポケットの構造のために重要である（Ha et al. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98:11181）。本発明は観察された効果に関していかなる特定の説明にも依存しないが、H5の223位のセリンのアスパラギンによる置換が、構造的変化及び改変レセプター特異性をもたらすことはありえることである。

さらに別の特徴では、より高い抗原性を持つように本発明にしたがって改変されたHA分子はまたより免疫原性である。そのような分子は、インフルエンザワクチンの成分として、より強い又はより高い免疫応答を誘引することができ、前記は続いてインフルエンザ感染に対するより強力な防御をもたらす。

保菌動物のトリ（avian）に由来するインフルエンザウイルスは公衆衛生にとって特に懸念される。これらのウイルスは、人間におけるインフルエンザの世界的流行を引き起こす可能性が特に高いと考えられる。抗原性及び／又は免疫原性が増加したトリサブタイプ由来のHA分子はしたがって、ワクチン開発と併せて実施される免疫アッセイで特に有用であろう。H5に関して本明細書で具体化される方法は、他のHAサブタイプに対してHI（ヘマグルチニン阻害）アッセイ力価の増加に有用であり、このことは特にトリインフルエンザ（avian influenza）に対する免疫の判定に有用である。いくつかの実施態様では、レセプター結合部位にアミノ酸置換を有するHA分子は、トリインフルエンザウイルス（包括的にサブタイプH1からH16を含む）に由来しえる。

本発明のある特徴には、免疫アッセイ（特にHIアッセイ）の参照ウイルスとして、抗原性増加HA分子を有する組換えインフルエンザウイルスの使用が含まれる。前記使用には、そのようなアッセイを実施することを目的とするキットが含まれる。例えば、H5 HA分子の223位でのアスパラギンによるアミノ酸置換は、α2,6結合を持つ赤血球（RBC）シアリン酸レセプター（例えばニワトリ由来のもの）との結合を高めるが、N-グリコシルシアリン酸α2,3結合を有するレセプター（例えばウマ由来のもの）との結合を低下させた。したがって、本発明のある特徴では、ウマRBCとのより低い結合は血球凝集の阻害のためにより少量の抗体を必要とすることが提供される。抗原性を高めるアミノ酸置換を導入するというこの考えは、16全てのHAサブタイプ（トリのインフルエンザAウイルス由来のものを含む）に適用することができる。

本発明には、動物でインフルエンザウイルスワクチンの有効性を決定する方法が含まれる。本方法は、ワクチン接種された動物由来の抗血清を、抗原性増加ヘマグルチニン（HA）分子を有するインフルエンザウイルスと反応させることを含む。動物でインフルエンザウイルスワクチンの有効性を決定する方法のいくつかの特徴は、実施例で提示するように、ワクチン接種動物由来抗血清を、223位（N₂₂₃）にアミノ酸のアスパラギンを含むインフルエンザウイルスH5-サブタイプHA分子、例えばヒトH5N1単離株A/HK/213/03由来のHA分子と反応させることを含む。223位のアスパラギンは、種々のH5インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。ワクチン接種動物は、多数の種（フェレット及び人間を含む）のいずれでもよい。

さらにまた本発明に含まれるものは、抗原性増加HA分子を含む参照ウイルスを用いることによってHIアッセイの感度を高める方法である。いくつかの実施態様では、例えばHA分子がA/HK/213/03株のヒトH5N1単離株に由来するときは、アミノ酸変化は223位のアスパラギンの存在であり、前記は、当該位置に異なるアミノ酸残基を有するH5インフルエンザウイルス（例えばA/ベトナム/1203/04）に暴露された動物由来抗血清との反応性の増加をもたらす。この反応性増加は任意のレベルであり、少なくとも2倍又は少なくとも4倍の反応性増加を含むことができる。感度の2倍又は4倍増加は、通常の力価測定方法の終末点が検出限界より低い状況で特に重要である。

具体的な実施態様では、本発明にはまた、223位にアミノ酸のアスパラギンを有する改変H5-サブタイプHA分子を含む組換えインフルエンザウイルスを診断用参照ウイルスとして使用することを含む。前記は、H5インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。具体的な実施態様では、診断用参照ウイルスのH5 HA分子は、A/HK/213/03株のヒトH5N1単離株に由来する。別の実施態様では、アスパラギン（又はグルタミン）が別のインフルエンザ株由来のH5分子の223位で代用される。同じアプローチが、任意のインフルエンザ株由来の任意のHA分子に応用し得ることは極めて明白である。多様な実施態様で、動物は多数の種（フェレット及び人間を含む）に由来することができる。

ヒトワクチンの臨床試験で感度が高められた参照ウイルスの使用の他に、これらのウイルスは血清疫学調査で使用することもできる。HIアッセイのような迅速で単純な検出方法によって、どれほど多くのヒトがH5N1ウイルスに感染したかを示すデータの利用可能性は、ヒトでのH5N1ウイルスの流行に関する重要な情報を提供する。このデータを用いて、ヒトからヒトに伝播した、又はトリとヒトの間で伝播したH5N1ウイルスの確率を判定することができる。

本発明の他の特徴には、動物由来の抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることによって、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法が含まれる。前記診断用参照ウイルスは、暴露されたウイルスと同じインフルエンザウイルス株に由来するが、前記参照ウイルスは抗原性増加分子を含む。ある実施態様では、前記参照ウイルスは、H5 HAの223位に対応する位置にアスパラギンを有するHA分子を含み、アスパラギンを含むことがインフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加を生じ、抗血清との反応性の増加をもたらす。別の実施態様では、前記参照ウイルスは、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含み、このHA分子はヒトH5単離株、A/HK/213/03に由来せず、さらに223位にアスパラギンを含むことは、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす。具体的な実施態様では、接触されるウイルスはH5N1ウイルスであり、参照ウイルスはヒトH5単離株、A/HK/213/03であり、前記はアミノ酸223位にアスパラギンを含み、H5N1特異的抗血清との反応性の増加をもたらす。本発明の種々の特徴では、動物は任意の種（フェレット及び人間を含む）に由来することができる。

本発明はまた、抗原性増加HA分子を含むインフルエンザワクチンを含む。具体的な実施態様では、前記ウイルスはヒトH5N1単離株である。より具体的な実施態様では、前記HAはA/HK/213/03に由来する。さらに別の実施態様では、前記HAは、223位にアミノ酸のアスパラギンを含むように改変されたH5である。

HA分子内に改変を導入することは、当分野で周知であり、下記で極めて詳細に説明するように遺伝子レベルでの操作を必要とする。いったん改変HA遺伝子が調製されたら、インフルエンザウイルスに改変HA分子を導入するために多数のアプローチ、例えば“逆遺伝学”アプローチが利用可能である。前記ウイルスは続いてワクチンの有効性の検査用参照ウイルス、又はインフルエンザ疫学追跡（動物-ヒトウイルス拡散及びヒト-ヒトウイルス拡散を含む）のための診断用参照ウイルスになりえる。

いくつかの特徴では、本発明は、少なくとも1つのアミノ酸配列変更を有するインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含む組換えインフルエンザウイルスを含む。前記配列変更は、前記変更を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。前記アミノ酸配列変更には1つ又は2つ以上のアミノ酸の置換又は欠失が含まれえる。前記改変HA分子は、インフルエンザAウイルスの遺伝的背景においてH5N1インフルエンザウイルスから誘導されてもよい。いくつかの実施態様では、インフルエンザAウイルスはマスター株ウイルスである。アミノ酸配列変更を欠くHA分子に特異的な抗体に対してより抗原性である改変HA分子を含む組換えウイルスを、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイで診断用参照ウイルスとして用いることができる。前記組換えウイルスをヘマグルチニン阻害（HI）アッセイキットに含むこともできる。

他の特徴では、本発明は、ヘマグルチニン（HA）分子を含むウイルスを作製する方法を含む。例えば、本発明のある特徴は、少なくとも1つのアミノ酸配列変更を有するインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含むウイルスを作製する方法であり、前記配列変更は、前記変更を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする。前記方法は、改変HAを発現する組換えベクターを逆遺伝学システムで導入する工程を含むことができる。ヘマグルチニン（HA）分子を有するインフルエンザウイルスを製造する方法は逆遺伝学システムを培養する工程を含むことができる。前記システムでは、HAをコードするDNAは、逆遺伝学プロセスによって、レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内のアミノ酸置換をコードする。

さらにまた本発明に含まれるものは、ヘマグルチニン（HA）分子をコードする核酸の調製方法である。前記HA分子は、少なくとも1つのアミノ酸配列変更を有し、前記配列変更は、前記変更を欠くHA分子に特異的な抗体に対して前記HA分子をより抗原性にする。いくつかの実施態様では、前記方法は、レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子コードする核酸にヌクレオチド配列を導入する工程を含む。前記工程は、前記アミノ酸置換を欠くHA分子に対する抗体に対しHA分子をより抗原性にするアミノ酸置換をHA分子の配列内に生じる。
定義

“インフルエンザウイルス”という用語は、本明細書では、その病原性株がインフルエンザとして知られている疾患を引き起こすウイルス種を特定するために用いられる。

“マスター株ウイルス”という用語は、高増殖ワクチン株又は弱毒ワクチン株の構築に用いられるウイルスを指す。これらのマスター株は、典型的には6つの遺伝子セグメント（PB1、PB2、PA、NP、NA、M及びNS）をワクチンウイルスに提供する。マスター株ウイルスは、ワクチン成分としてもまた使用される株であり、ウイルス株A/PR/8/34が含まれる。

“ポリペプチド”という用語はアミノ酸のポリマーを指し、特定の長さの生成物を意味しない。したがって、ペプチド、オリゴペプチド及びタンパク質がポリペプチドの定義に含まれる。この用語はまた、ポリペプチドの翻訳後改変（例えばグリコシル化、アセチル化、リン酸化など）に言及しないし、又前記を排除しない。

本明細書で用いられる、“感染性”は、細胞内で複製し、ウイルス粒子を生成するウイルスの能力を指す。感染性は、ウイルスの検出によって（すなわちウイルスの負荷によって）又は動物における疾患の進行を観察することによって判定することができる。

本明細書で用いられる、“個体”又は“対象”又は“動物”とは、マイナス鎖のRNAウイルス感染、特にインフルエンザウイルス感染を支える脊椎動物を指し、鳥（例えば水禽及びニワトリ）及び哺乳動物種のメンバー、例えばイヌ、ネコ、オオカミ、イタチ、げっ歯類（ラシン（racine）、ネズミなど）、ウマ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタ及び霊長類（後者にはヒトが含まれる）が含まれるが、ただしこれらに限定されない。具体的な実施態様では、対象はフェレットであり、前記はインフルエンザの研究のために良好な動物モデルである。別の実施態様では、対象はヒトである。

本明細書で用いられる、“免疫原性”という用語は、ウイルス又はポリペプチドが、液性又は細胞性免疫応答、好ましくは両方を引き起こすことができることを意味する。免疫原性の本質はまた抗原性である。免疫原性組成物は、動物に投与されたとき、液性若しくは細胞性免疫応答、又は両方を引き起こす組成物である。

ある分子は、前記が、免疫系の抗原認識分子（例えば免疫グロブリン（抗体）又はT細胞抗原レセプター）と特異的に反応することができるときは“抗原性”である。抗原性ポリペプチドは、少なくとも約5個、好ましくは少なくとも約10のアミノ酸の“エピトープ”を含む。ポリペプチドの抗原性部分（本明細書はまた“エピトープ”と称される）は、抗体又はT細胞レセプター認識のための免疫的優勢部分であり、前記は、抗原性部分を免疫付与用ポリペプチド担体と結合させることによって前記分子に対する抗体を生成するために用いることができる部分である。抗原性分子はそれ自体が免疫原性である必要はなく、すなわち担体なしに免疫応答を引き出す能力を有する必要はない。

本明細書で用いられる、“アミノ酸置換”という用語は、該当分子のアミノ酸配列の特定の位置でのアミノ酸の存在を指す。アミノ酸置換は、該当位置に存在していた可能性がある任意の他のアミノ酸に対して発生する。アミノ酸配列変更から生じるポリペプチドは、翻訳後改変、例えばグリコシル化、アセチル化、リン酸化、又は任意の他のアミノ酸改変における変化をアミノ酸置換と同様に含むことができる。

本明細書で用いられる“逆遺伝学システム”という用語は、遺伝子操作の方法によって、インフルエンザウイルス粒子、ポリペプチド、ビリオン又は核酸を生成する方法を指す。これらの方法には、Hoffmannが記載した“プラスミドシステム”が含まれるが、ただしこれに限定されない（Hoffmann et al. Vaccine 2002, 20:3165；米国特許公開2002/0164770A1, 7 November 2002（前記文献は参照により本明細書に含まれる））。概略すれば、逆遺伝学システムは、当業者に公知の遺伝子操作の方法によって、ウイルス粒子、ポリペプチド及び／又は特定の配列を有する核酸の作成を可能にする。これらのシステムはまた下記で極めて詳細に記載される。

本明細書で用いられる、“レセプター結合部位”という用語は、問題のレセプター（例えば赤血球上のシアリン酸レセプター）が結合するHA分子の部分を指す。A/アヒル/シンガポールのH5分子の構造及びH5サブタイプのヘマグルチニンのためのレセプター結合部位の位置は公知であり、記載されている（Ha et al. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98:11181）。このH5 HAの分子モデル（レセプター結合部位を含む）は図3に示されている。

“診断用参照ウイルス”という用語は、HA抗原性が強化されたウイルスを指す。そのような診断用参照ウイルスは、免疫アッセイ、例えばヘマグルチニン阻害アッセイで用いることができる。

“暴露ウイルス”という用語は、個々の動物が暴露されたウイルスを指す。この暴露は、日々の活動、例えば人間の感染性インフルエンザウイルスへの暴露を生じる、例えば感染者との接触の中で生じえる。暴露はまた、特定の臨床的チャレンジによるものでもあろう。前記暴露は、例えば実験動物（例えばフェレット）が意図的にウイルスに暴露されるような実験室的検査状況下にある。

“医薬的に許容できる”という語句は、ヒトに投与されたときに、生理学的に耐性を示し、さらに典型的には、アレルギー又は類似の望ましくない反応、例えば胸焼け、めまいなどを生じない分子及び組成物を指す。好ましくは、本明細書で用いられる、“医薬的に許容できる”という用語は、連邦政府又は州政府の規制機関によって承認されてあるか、又は米国薬局方または他の一般的に認知されている動物（より具体的には人間）での使用に関する薬局方に列挙されてあることを意味する。

“担体”という用語は、稀釈剤、アジュバント、賦形剤又はベヒクルを指し、前記と一緒に化合物が投与される。そのような医薬的担体は無菌的液体、例えば水及び油（鉱油、動物、植物又は合成起源のものを含む、例えばピーナツ油、ダイズ油、鉱物油、ゴマ油など）でありえる。水又は水溶液（食塩水溶液）並びにデキストロース及びグリセロール溶液を、好ましくは担体、特に注射用溶液のために用いることができる。適切な医薬担体は、以下の成書に記載されている：”Remington's Pharmaceutical Sciences”, E.W. Matin, 18th, Edition。

本明細書で用いられる、“アジュバント”は、抗原に対する免疫応答を強化する化合物又は混合物を指す。アジュバントは、抗原をゆっくりと放出する組織の倉庫として、さらにまた免疫応答を非特異的に強化する類リンパ系の活性化物質として機能しえる（Hood et al. Immunology, Second Ed., Menlo Park, CA: Benjamin/Cummings, 1984, p.384）。しばしば、抗原単独（アジュバント非存在下）による一次チャレンジは、液性又は細胞性免疫応答を誘引することができないであろう。アジュバントには、完全フロイントアジュバント、不完全フロイントアジュバント、サポニン、鉱物ゲル、例えば水酸化アルミニウム、界面活性物質、例えばリゾレシチン、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプチド、油又は炭化水素エマルジョン、キーホールリンペットヘモシアニン、及び潜在的に有用なヒトのアジュバント、例えばN-アセチル-ムラミル-L-スレオニル-D-イソグルタミン（thr-MDP）、N-アセチル-nor-ムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミン、N-アセチルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミニル-L-アラニン-2-(1'-2'-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ヒドロキシホスホリルオキシ)-エチルアミン、BCG（バシレカルメッテ-グエリン（bacille Calmette-Guerin））及びコリネバクテリウム・パルヴム（Corynebacterium parvum）が含まれるが、ただしこれらに限定されない。好ましくは、アジュバントは医薬的に許容できる。

本明細書で用いられる、“単離された”という用語は、該当の物質がその天然の環境（例えば細胞又はウイルス）から移されたことを意味する。したがって、単離された生物学的物質は、いくつか又は全ての細胞性成分、すなわち天然の物質が天然の状態で存在する細胞の成分（例えば細胞質又は膜の成分）を含まない。ある物質は、前記が細胞抽出物又は細胞上清に存在する場合は、単離されたとみなされるであろう。核酸分子の事例では、単離された核酸には、PCR生成物、単離mRNA、cDNA又は制限フラグメントが含まれる。別の実施態様では、単離核酸は、好ましくは、前記が見出されえる染色体から切り出され、より好ましくは、非コード領域又は他の遺伝子（染色体内で見出されるときには前記単離核酸分子に含まれる遺伝子の上流又は下流に位置する）ともはや結合していないか、又は前記の基部に存在しない（ただしその天然の調節領域若しくはその部分に結合することができる）。さらにまた別の実施態様では、前記単離核酸は1つ又は2つ以上のイントロンを欠く。単離核酸分子には、前記が組換えキメラ核酸構築物の部分を形成するときは、プラスミド、コスミド、人工染色体などに挿入された配列が含まれる。したがって、特定の実施態様では、組換え核酸は単離核酸である。単離タンパク質は、それらが細胞内で結合している他のタンパク質若しくは核酸又はその両方と結合していてもよく、又は前記単離タンパク質が膜結合タンパク質である場合は細胞膜と結合していてもよい。単離された細胞小器官、細胞又は組織は、それらが生物で見出される解剖学的部位から移されている。単離された物質は精製することができるが、必ずしも精製の必要はない。

本明細書で用いられる“精製された”という用語は、無関係の物質、すなわち夾雑物（精製される物質が入手される天然の物質を含む）の存在を減少させるか又は排除する条件下で単離された物質を指す。例えば、精製ビリオンは、好ましくは宿主細胞又は培養成分（組織培養又は卵のタンパク質、非特異的病原体など）を実質的に含まない。本明細書で用いられる、“実質的に含まない”という用語は、解析検査の関連で作業的に用いられる。好ましくは、実質的に夾雑物を含まない精製物質は少なくとも50%純粋、より好ましくは少なくとも90%純粋、及び、より好ましくはさらに少なくとも99%純粋である。純度は、クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、免疫アッセイ、組成分析、生物学的アッセイ、及び当分野で公知の他の方法によって判定することができる。

精製方法は当分野では周知である。ウイルス粒子は、限外ろ過又は超遠心、好ましくは持続遠心（上掲書（Furminger）を参照されたい）によって精製することができる。他の精製方法も可能でここに包含される。精製物質は、本来前記物質が結合している細胞性成分、培地、タンパク質若しくは他の望ましくない成分又は不純物（文脈が意図する）の約50%未満、好ましくは約75%未満、もっとも好ましくは約90%未満を含んでいてもよい。“実質的に純粋”という用語は、当分野で公知の通常の精製技術を用いて達成することができる最高度の純度を指す。

具体的な実施態様では、“約”又は“およそ”という用語は、統計的に意味のある範囲の値内にあることを意味する。そのような範囲は、与えられた値又は範囲の一桁以内、好ましくは50%m内、より好ましくは20%内、さらに好ましくは10%内、さらに好ましくは5%内でありえる。“約”又は“およそ”という用語に包含される許容できる変動は、実験下の具体的な系に左右され、当業者には容易に理解されよう。
ヘマグルチニン

ヘマグルチニン（HA）はインフルエンザA及びBウイルスの主要なエンベロープ糖タンパク質である。インフルエンザCウイルスのヘマグルチニン-エステラーゼ（HE）は、これらウイルスにおけるHAホモローグである。インフルエンザウイルスの天然の保菌動物であることが知られている水禽から典型的には導入された、HA分子の新規なサブタイプがインフルエンザの世界的流行をもたらす（以下を参照されたい：Suzuki and Nei, Mol Biol Evol 2002, 19(4):501-509）。

HAは2つのポリペプチド鎖、HA1及びHA2を含み、前記は、単一遺伝子によってコードされ、単一前駆体分子のタンパク質分解（シグナルペプチドが失われる）により誘導される（Suzuki and Nei, 上掲書；Air, Proc Natl Acad Sci USA 1981, 78(12):7639-7643）。HA1は約320アミノ酸を有し、レセプター結合タンパク質及び免疫応答の主要標的である。HA2は約220アミノ酸を有し、ウイルスエンベロープに対して固定装置を提供する（Suzuki and Nei, 上掲書）。

インフルエンザAのHA遺伝子は、それらの抗原性タンパク質にしたがって16のサブタイプに分類される。インフルエンザB及びCウイルスHA（HE）遺伝子はサブタイプに分類されていない。インフルエンザサブタイプH1からH15並びにインフルエンザB及びCのHA（HE）は上掲書（Suzuki and Nei）の図1に示されている（前記は参照により本明細書に含まれる）。インフルエンザA HAサブタイプH1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10、H11及びH12の配列比較（12のサブタイプ全ての保存されたアミノ酸残基を含む）は上掲書（Air）の図1に示されている（前記は参照により本明細書に含まれる）。両参考文献はこれらの配列が得られた株を開示している。

本発明の新規なHA分子は、HA分子のアミノ酸配列に抗原性増加をもたらす変化を導入することによって作製される。そのようなHA分子をコードする核酸の単離は、例えば位置特異的変異導入によって核酸を改変してアミノ酸配列の変化を導入することと同様に日常的である（上掲書（Air）参照）。

また別の実施態様では、特定のHAサブタイプのある株に由来するHA分子は、異なる株由来の同じサブタイプのHA分子と比較してそれらの抗原性が増加したアミノ酸配列を既に含んでいる。本明細書では、例えばA/ベトナム/1203/04と比較してA/HK/213/03で具体的に示されているとおりである。この事例では、抗原性がより高いHA分子を有するインフルエンザ株を診断用参照株として供することができよう。別の実施態様では、より抗原性であるHAに由来するアミノ酸残基を抗原性の低いHA分子の配列に導入又は置き換えて、抗原性増加HA分子にすることができる。

HA分子の配列内の種々の変化が抗原性増加をもたらすことができる。上記に特記したように、HA1鎖（前記はレセプター結合ドメインであり免疫応答の主要標的である）は、そのような変化を作製することができる鎖である。前記変化は、例えばエピトープを形成するグリコシル化部位を排除することによって、又は抗体結合親和性強化を構造に付与することによって、HA分子に対する抗体親和性を変化させることができる。また別には、前記変化はHAレセプター、例えば赤血球上のシアリン酸レセプターとの結合低下をもたらし、HA分子特異的抗体をヘマグルチニン反応のためのより有効な競合物質にすることができる。これらの変化を明示することができる種々の免疫アッセイ（ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイを含む）は、当分野で周知である。

HIアッセイは、従来のワクチンと同様に完全なインフルエンザウイルス粒子を必要とする。したがって、本発明は、抗原性増加HA分子を有するインフルエンザウイルスを提供する。そのようなウイルスは、“逆遺伝学”アプローチによりもっとも簡便に作製されるが、古典的再編成も同様に用いることができる。

逆遺伝学方法
最近開発された逆遺伝学システムは、インフルエンザウイルスゲノムの操作を可能にした（Palese et al. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93:11354；Neumann and Kawaoka, Adv Virus Res 1999, 53:265；Neumann et al. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:9345；Fodor et al. J Virol 1999, 73:9679；米国特許出願20040029251）。例えば、pol Iプロモーターからの8つのインフルエンザvRNA及びpol IIプロモーターからの全mRNAのプラスミド駆動発現は、感染性インフルエンザAウイルスの形成をもたらす（Hoffmann et al. Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97:6108；米国特許出願20020164770（前記文献は最少プラスミド逆遺伝学システムの記述について、及び遺伝子操作方法の記述について参照により本明細書に含まれる））。これらの組換え方法は、前記ポリペプチドのアミノ酸配列に特定の変更を有するインフルエンザウイルスタイプの特異的作製を可能にする。所望の置換を含むHA分子は組換えインフルエンザウイルスの部分であってもよい。組換えインフルエンザウイルスは、当業者に公知の任意の手段（遺伝子操作方法を介するもの、例えば“プラスミドオンリー”システムを含む（Hoffmann et al. Vaccine 2002, 20:3165））によって作製することができる。組換えインフルエンザウイルスはH5N1ウイルスから誘導することができる。組換えウイルスは、ワクチン開発に用いられるH1N1ウイルス（例えばA/PR/8/34ウイルス）又は任意のインフルエンザAウイルス（A/Leningrad/134/17/57、A/Leningrad/134/47/57及びA/Ann Arbor/6/60の寒冷適応株を含む）の遺伝的背景を有することができる。HA分子配列に対応する核酸をウイルスから単離し、配列を決定することができる。

特定の核酸及びタンパク質を単離及び改変する技術は当業者には周知である。本発明にしたがえば、当業者における通常の分子生物学、微生物学及び組換えDNA技術を用いることができる。そのような技術は文献で完全に説明されている。例えば以下を参照されたい：Sambrook, Fritsch & Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Habor Laboratory Press, 1989（本明細書では“Sambrook et al. 1989”）；DNA Cloning: A Practical Approach, Volumes I and II（D.N. Glover ed. 1985）；Oligonucleotide Synthesis （M.J. Gait ed. 1984）；Nucleic Acid Hybridization（B.D. Hames & S.J. Higgins eds. 1985）；Transcription And Translation（B.D. Hames & S.J. Higgins eds. 1984）；Animal Cell Culture（R.I. Freshney ed. 1986）；Immobilized Cells And Enzymes（IRL Press, 1986）；B. Perbal, A Practical Guide to Molecular Cloning, 1984；F.M. Ausubel et al. eds., Current Protocols in Molecular Biology. John Wiley & Sons, Inc., 1994。これらの技術には、変異を有するPCR生成物の作製を目的とする、変異ヌクレオチドを有するオリゴヌクレオチドを利用する位置特異的変異導入が含まれる（例えばStratageneが製造する“クイックチェンジ（Quickchange）”キット）。

免疫アッセイ
ある抗原に対する抗体の免疫特異的結合を検出するために当分野で公知の種々の手段を用いて、結合及び本発明の抗原性増加を検出することができる。抗原と抗体との間の相互反応を検出する初期の方法は、ゲル内での沈殿による複合体の検出及び分析を必要とした。分析物-検出抗体結合対を検出するさらに別の方法は、放射性ヨウ素付加検出抗体又はIgGと反応する放射性ヨウ素付加タンパク質（例えばプロテインA）の使用を含む。これらの初期の方法は当業者には公知であり、Methods in Enzymology（1980, 70:166-198）で概略されているとおりである。

ただ1つの抗体を用いてサンプル中の分析物の存在を決定することを目的とする後期の方法には競合結合アッセイが含まれる。この技術では、抗体（もっとも頻繁には固相に固定される）が、分析物を含むと思われるサンプルに既知量の標識分析物とともに暴露される。続いてこの2つの分析物（標識分析物及びサンプル中の分析物）を抗体上の結合部位に対して競合させる。遊離標識分析物又は結合標識分析物のどちらかを測定し、この測定値から、サンプル中の競合分析物の量を知る。この方法のより完全な記述は以下に開示されている：”Basic Principles of Antigen-Antibody Reaction”,(Labat, Methods in Enzymology, 70:3-70, 1980)。

より新しい免疫アッセイは分析物の存在の検出に二重抗体法を用いる。これらの技術もまた”Methods in Enzymology”の上記引用巻に概略されている。したがって、本発明のある実施態様によれば、個々のマーカーの存在は、検出されるべきマーカーの各々に対する抗体ペアを用いて決定される。前記抗体ペアの一方は本明細書では“検出抗体” と称され、前記抗体ペアの他方は本明細書では“捕捉抗体”と称される。したがって、本発明のある実施態様は、生物学的液体サンプル中の分析物の検出に二重抗体サンドイッチ法を用いる。この方法では、分析物は検出抗体と捕捉抗体との間に挟まれ、捕捉抗体は固相に不可逆的に固定される。検出抗体は、抗体-分析物サンドイッチの存在、したがって分析物の存在を識別するために検出可能標識を含むであろう。

固相の一般的な初期形態にはポリスチレンのプレート、チューブ又はビーズが含まれるが、前記のいずれも放射能免疫アッセイ及び酵素免疫アッセイの分野では周知である。より最近では、多数の多孔性物質、例えばナイロン、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ガラス繊維、及び他の多孔性ポリマーが固相として用いられている。

種々の技術及び対応するセンサー装置を用いることができる。自動アッセイ装置には連続／ランダムアクセスアッセイ装置が含まれる。そのようなシステムの例にはOPUS^TM（Diagnostic System, Inc.）及びAbbott Laboratories（North Chicago, Ill）によって導入されたIMX^TMアナライザーが含まれる。PBダイアグノスティクス・システムズ社（PB Diagnostics Systems Inc.）の自動アッセイ装置は、米国特許5,051,237号；同5,138,868号；同5,141,871号及び同5,147,609号に記載されている。

免疫化学的アナライザーシステムのさらに別の種類（本発明の実施に用いることができる）は、光学免疫センサーシステムである。一般的には、光学的免疫センサーは、対象の化学的若しくは生化学的濃度又は活性を定量的に電気信号に変換するために光学原理を用いる装置である。これらのシステムは以下の4つの主要なカテゴリーに分類することができる：反射技術；表面プラズモン共鳴；ファイバーオプティック技術；及び積分オプティック装置。反射技術は、エリプソメトリー、多重積分型反射分光分析及び蛍光キャピラリー充填装置を含む。ファイバーオプティック技術は、一過性野蛍光、光学繊維キャピラリーチューブ及びファイバーオプティック蛍光センサーを含む。積分オプティック装置は、プラナー一過性野蛍光、インプットグレーディングカプラー免疫センサー、マッハ-ゼーンダー（Mach-Zehnder）干渉計、ハートマン（Hartman）干渉計及び差干渉計センサーを含む。結合反応のホログラフィー検出は、1つの結合ペアの一方の反応物が結合ペアの固定された第二の反応物と結合するときに、予め定めた画像位置で生成されたホログラフィー画像の存在を検出して達成される（米国特許5,352,582号（Lichtenwalter et al. 1994年10月4日）を参照されたい）。光学免疫アッセイの例は概説論文（G.A. Robinson, Advances in Biosensors 1991, 1:229-256）に一般的に記載されている。これらの装置のより具体的な記述は例えば以下で見出される：米国特許4,810,658号；同4,978,503号；同5,186,897号；R.A. Brady et al.（Phil. Trans R. Soc. Land. B. 1987, 316:143-160）；及びG.A. Robinson et al.（in Sensors and Actuators, Elsevier 1992）。

血清学的アッセイは、インフルエンザ診断の決定において、ウイルス株の疫学及び抗原性に関する研究調査と同様に広く用いられている。特に、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイは、検査室要件が極めて少ないこと及び使用の容易さから広く用いられている。その感度を高めることによるHIアッセイの応用性の改善も本発明で意図されるであろう。HIアッセイはまた改変HA分子の抗原性を示し、さらに非改変分子よりも抗原性が高いか又は低いというような改変HA分子の性状決定を促進するためにも用いることができる。

HIアッセイは、血清サンプル由来の抗体が標準化参照と結合する能力を決定する。HIアッセイでは、連続稀釈（力価）の血清サンプルが標準量の赤血球と混合され、複合体へのそれらの結合が視角的に検出される。眼に見える複合体を生じた血清の最低レベルの力価がアッセイ結果である。

上記に特記したように、本発明は、インフルエンザウイルス感染の治療及び予防を目的とするワクチンの製造及び実証の改良を提供する。特に、本発明は、逆遺伝学技術を用いて製造されるワクチンに応用することができる。ワクチン接種後の免疫応答の実証及び検証で本発明を使用することが意図されるであろう。特に、本発明は、改変HA分子の抗原性強化のお蔭で、個体のインフルエンザウイルス暴露後の抗体の検出強化を提供するが、ただし絶対的というわけではない。この抗原性強化は、免疫応答の検出に用いられるアッセイの感度の増加に反映される。

ワクチンの開発
下記の実施例で示すように、抗原性増加HA分子そのものを含む改変ウイルスは免疫原性が高く、前記はより強い免疫応答及びより良好なワクチン性能を順次提供する。

インフルエンザワクチン有効性を強化する方法には、アジュバントの使用（Wood and Willians, 上掲書）、免疫刺激分子の同時投与（Salgaller and Lodge, J Surg Oncol 1998, 68:122）及びワクチン粘膜接種法が含まれる。粘膜免疫法には、マイクロカプセルへのウイルスの被包化（米国特許5,075,109号、5,820,883号及び5,853,763号）及び免疫強化膜性担体の使用（WO98.0558）が含まれる。さらにまた、経口投与免疫原の免疫原性は、赤血球（rbc）又はrbcゴーストの使用によって（米国特許5,643,577号）、又はブルータング抗原の使用によって（米国特許5,690,938号）強化することができる。これらのアプローチは将来的なワクチン接種方法の改善に有望であるが、具体的な状況におけるそれらの使用には、ワクチンの有効性を確認するために実証及び監視が必要である。本明細書に開示した発明が、それらの免疫原性効果を検出する能力を高めることを含む手段によってこれらの方法を強化することが意図される。

実施例
以下の実施例は本発明の種々の特徴を例示するが、本発明を制限しようとするものではない。

実施例1：接種フェレットの血清の抗体力価
高度に病原性のH5N1ウイルスを国連世界保健機関（WHO）のアジアにおける協力研究施設から入手した。これらのウイルスを用いる全ての作業は、St. Jude Children's Research HospitalのBL3+施設で実施した。Z遺伝子型の2003年インフルエンザウイルス（これは2004年に支配的となった）の免疫原性を2004年ウイルスの免疫原性と比較するために、ヒトの致死症例（A/HK/213/03）（Guan et al. Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101:8156）から単離したH5N1ウイルス、及び2004年にヒト、ニワトリ及びハヤブサから単離した4つのH5N1ウイルスをフェレットに接種した（図1A）。異系交配した雌雄のフェレットを当所（St. Jude Children's Research Hospital）のAnimal Resources Centerの特別育種プログラムから入手した。動物は3−5ヶ月齢であり、これまでの流行インフルエンザA H1N1、H3N2及びH5N1ウイルス並びにインフルエンザBウイルスへの暴露についてHIテストで血清陰性を示した。ウイルスは10日齢の孵化鶏卵の尿嚢腔で35℃にて48時間増殖させた。孵化鶏卵で1回継代後に採集した尿嚢液を-80℃で凍結し、実験で用いた。血清抗体の力価は、チャレンジウイルスを用いて接種後28日でHIアッセイによって測定した。A/HK/213/03ウイルスは高い抗体力価（1：640−1：1280）を誘発したが、4つの2004年株は非常に低いHI力価（1：20−1：40）を誘発した。

2004年ウイルスに対する比較的低いHI力価は、ウイルスによって誘発される全般的免疫抑制の結果の可能性があろう。しかしながら、ΔH5N1-A/PR/8/34（6+2）ワクチン（A/HK/213/03並びにA/ベトナム/1203/04のHA及びノイラミニダーゼを含む）は、H5の違いがこの効果に対する主要な寄与因子でありえることを示した（図1B）。7μgのΔH5N1/03ワクチンによる別個の2回のワクチン接種は、HI及びウイルス中和テストの両方で検出可能な高レベルの血清抗体を誘発した（図1B）。ΔH5N1/04による同じワクチン接種後には、非常に低い力価（およそ1：20）がHIテストで検出されたが、中和力価ははるかに高かった（ΔH5N1/03で誘発されたものの約半分）。以前の実験では、A/アヒル/シンガポール/3/97（H5N3）に由来する不活化ワクチンは、ほとんど又は全く検出可能な血清抗体を誘発しないことが見出された（。Nicholson et al. Lancet 2001, 357:1937；Stephenson et al. Vaccine 2003, 21:1687）。総合すれば、これらの結果は、いくつかのH5単離株は通常にはない免疫原性及び／又は抗原性特性を有する可能性があることを示している。H5のアミノ酸配列のアラインメントで、A/HK/213/03及びA/ベトナム/1203/04ウイルスのHAは、HA1領域で10アミノ酸が相違することが明らかになった（表1b）。A/ベトナム/1203/04ウイルスは潜在的なグリコシル化部位をアスパラギンN₁₅₄に有する（N_*154-S₁₅₅-T₁₅₆、N-X-S/T、X≠P）。配列比較によって、2004年ウイルスの全てに存在するがA/HK/213/03には存在しない3つのアミノ酸（S₁₂₀、K₁₈₉及びS₂₂₃）が示された。K₂₁₂はA/ベトナム/1203/04ウイルスに特徴的であった。

実施例2：組換えΔH5-A/PR/8/34ウイルスの作製及び抗原性の性状決定
前記同定したアミノ酸の免疫原性及びチャレンジウイルスの防御に対する影響を試験するために、8-プラスミド逆遺伝学システムを用いて、A/PR/8/34の7つの遺伝子セグメント及びA/ベトナム/1203/04のHA遺伝子セグメント（単一点変異を含む）を有する組換えウイルスを作製した（Hoffmann et al. Vaccine 2002, 20:3165）。切断部位でのH5 HAの改変によって非病原性にした組換えウイルスがDNAトランスフェクションによって生成された（Hoffmann et al. Vaccine 2002, 20:3165）。点変異は、QuikChange(商標)位置特異的変異導入キット（Stratagene, Cedar Creek, TX, USA）及びH5 HA特異的プライマーセットを用いてPCR時に挿入した。再編成ウイルスは、A/PR/8/34（H1N1）ウイルスの遺伝的背景においてH5N1ウイルス由来のHA遺伝子又はHA及びノイラミニダーゼ（NA）遺伝子を含んでいた。（この実験のために作製されたウイルス及びそれらの略称については表1aを参照されたい）。孵化鶏卵で1回継代後に採集した尿嚢液を-80℃で凍結し、実験で用いた。組換えウイルスのHA遺伝子はRT-PCRで増幅し、配列決定を実施して指定の変異のみが存在することを確認した。アミノ酸変化は組換えウイルスのHAセグメントの配列決定によって確認した（表1a）。

組換えHAの抗原性特性及び多様性を判定するために、6つの抗HAモノクローナル抗体パネルによるHIアッセイを実施した（表2）。A/ニワトリ/ペンシルバニア／1307/83（H5N3）ウイルスのHAに対するモノクローナル抗体（mAb）CP24、CP46、CP58及び406/7を当所St. Jude Children's Research Hospital）の感染病部門で生成した。A/ベトナム/1203/04ウイルスのHAに対するmAb、VN04-6及びA/HK/213/03ウイルスのHAに対するmAb、HK03-3は、Kohler and Milsteinが記載した方法（Kaverin et al. J Virol, 2004, 78:240；Koher et al. European J Immunol, 1976, 6:511）を改変して調製した。5つのmAbがΔH5N1/03ウイルスと相対的に高い力価で反応したが、ΔH5/04 HAとは3つのmAbしか反応しなかった。ΔH5_S155->N, _T156->A/04、ΔH5_S120->N/04及びΔH5_R212->K/04ウイルスの反応性パターンは、全般的にΔH5/04ウイルスの反応性パターンと類似していた。ΔH5_S120->N, _S155->N, _T156->A/04ウイルスの反応はΔH5N1/03ウイルスのそれと類似していた。4つのmAbがS223->Nの変異を有するΔH5/04 HA（ΔH5_S223->N/04）を認識した。2003年ウイルスのHAの逆変異N₂₂₃->S（ΔH5_N223->S/03）はHI力価の顕著な低下又はmAbによる認識の消失をもたらした。

実施例3：ニワトリ及びウマの赤血球によるHIテスト
別の興味深い観察は、ニワトリ及びウマの赤血球（RBC）を用いたHIテストで得られた。興味深いことには、組換えΔH5_S223->N/04ウイルスは1%ウマRBCの凝集能力は低かったが、ニワトリのRBCの凝集力価は高かった（1：1024）。残りの組換えウイルスではいずれもニワトリRBCとウマRBCに対する反応性における相違は同程度に存在しなかった。

実施例4：H5-変異組換えウイルスによるフェレットのワクチン接種
HA含有量について標準化したΔH5N1/04、ΔH5/04、ΔH5_S155->N, _T156->A/04、ΔH5_S120->N/04及びΔH5_S223->N/04ウイルスの調製物を筋肉内注射することによって、3匹ずつのフェレットのグループにワクチンを接種し、不活化ワクチンの免疫原性及び防御効率を判定した。放射状一重免疫拡散技術を用いてΔH5N1/03を標準化した（Webby et al. Lancet 2004, 363:1099）。残りの組換えウイルスは12%SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、染色したゲルはFUJIFILMルミネセンスイメージアナライザーLAS-100plusでデンシトメトリーによって分析し、HAは参照タンパク質調製物を用いた比較によって定量した。7μgのHAの2回注射後、各動物にA/ベトナム/1203/04（H5N1）を接種した。不活化した精製ウイルス由来のHAの7μgを含む250μLの無菌的PBSを筋肉内注射することによって、3匹ずつのフェレットのグループにワクチン接種を実施した。ワクチンウイルスは、文献の記載（Liu et al. Virology 2003, 314:580；Webby et al. Lancet 2004, 363:1099）にしたがって不活化、濃縮、精製された。3匹のコントロール動物には250μLの無菌的PBSのみを注射した。ワクチン接種後21日目に、血清を採集し、2回目の7μgのHAの筋肉内注射を実施した。2週間後に、再び血清を採集し、動物にチャレンジウイルスを接種した。

ワクチン接種動物及びコントロール動物に、A/ベトナム/1203/04ウイルスの10⁶ 50%卵感染量（EID₅₀）を以前に記載したように経鼻的に接種した（Govorkova et al. J Virol 2005, 79:2191）。感染の臨床的徴候、体重、及び体温を2週間毎日監視した。重篤な症状の徴候を示したフェレットは殺した。感染後免疫応答を判定するために、さらに別のフェレットグループにヒト及びトリのH5N1単離株、A/HK/213/03、A/ベトナム/3046/04、A/ベトナム/3062/04、A/ニワトリ/ベトナム/39/04、及びA/ハヤブサ/HK/D0028/04の10⁶ EID₅₀を接種した。接種後28日目に動物から血清を採集した。上気道のウイルス力価を測定するために、検体を3、5及び7日目に鼻洗浄によって入手した（Govorkova et al. J Virol 2005, 79:2191）。サンプル中のウイルスの力価を10日齢の孵化鶏卵で測定し、0.1mL当たりのlog₁₀ EID₅₀として表した。全てのワクチン接種動物の鼻洗浄は、3日目に2.5−4.5 log₁₀ EID₅₀、5日目に0.5−2.5 log₁₀ EID₅₀及び7日目に0.25 log₁₀ EID₅₀若しくはそれ未満のウイルス力価を示した（図7）。ワクチン未接種フェレットは感染後1週間で4.0 log₁₀ EID₅₀の平均力価を示した。3匹のコントロールフェレットのうち2匹は重篤な症状の徴候（大幅な体重減少及び麻痺）を示し安楽死させ、1匹は感染により死亡した。ワクチン接種フェレットでは1匹だけが重症になった。このフェレット（ΔH5_S120->N/04ウイルスを用いたワクチン接種）は、重篤な神経学的徴候を示し、接種後7日目に安楽死させた。このフェレットは、接種後4日目に重症のウイルス性結膜炎を示し、その後ウイルスは脳に拡散した。ウイルスは3日目の鼻洗浄中に眼に移動し、さらに急速な脳への神経系拡散が脳炎を引き起こした可能性が高い。残りのワクチン接種フェレットは、ウイルスチャレンジ後の最初の3日間の間、活動の低下、体重減少及び体温の上昇を示した。これらの徴候は5日目までに消失し、全ての動物が迅速に回復した。したがって、試験した全てのワクチンウイルスがA/ベトナム/1203/04による致死的チャレンジからフェレットを防御した。ワクチン接種は上気道におけるウイルス力価を減少させ、ウイルス放出期間を短縮した。

実施例5：組換えΔH5-A/PR/8/34ウイルスの免疫原性のHI及び中和テスト
ワクチン接種フェレット由来の血清をHI及びウイルス中和アッセイにおいて組換えウイルスに対して試験した（それぞれ表3及び4）。フェレットから採集した血清をビブリオコレラレセプター破壊酵素（Denka-Seiken, Tokyo, Japan）で一晩処理し、56℃で30分熱不活化し、さらにニワトリ赤血球（CRBC）の0.5%懸濁液で吸着させた。標準的なHI及びMDCK細胞でのウイルス中和テストは以前に記載されたように実施した（Palmer et al. US Department of Health, Education and Welfare, Immunology series no.6. Atlanta: Centers for Disease Control and Prevention. 1975；Kida et al. Virology 1982, 122:38）。

各HIアッセイでは4ヘマグルチニン単位（HAU）のウイルスを用い、各中和アッセイでは100 50%組織培養感染量（TCID₅₀）を用いた。野生型単一遺伝子再編成ウイルス（ΔH5/04、参照ウイルス）でワクチン接種されたフェレットの血清は1：20のHI力価を示した。グリコシル化部位が除去された構築物（ΔH5_{S155->N;T156->A}/04）は1：10−1：20のHI力価を誘発した。変異体ΔH5 HA_S120->N/04は1：20から1：80のHI力価を生じた。対照的に、H5_S223->N/04によるワクチン接種は1：640のHI力価をもたらし、他の被検免疫血清は、H5_S223->N/04ウイルスと高いHI力価（1：160から1：320）で反応した。したがって、ワクチン接種は防御免疫を誘発するが、検出できる抗体レベルは様々であった。

全てのΔH5/04ウイルスは、ワクチン接種後に高力価のウイルス中和抗体を生じた（1：320から1：1280）（表4）。実質的な相違は相同性中和力価と異種性中和力価との間で観察されなかった。したがって、HAの認識において抗血清間で観察された相違は抗体のウイルス中和能力を反映しなかった。

実施例6：組換えウイルスの反応性
組換えウイルスの反応性をさらに査定するために、HIアッセイを用い、ΔH5N1/03及びA/HK/213/03ウイルスをワクチン接種した後で入手した過剰免疫マウス血清及びニワトリ血清を、改変HAを有する組換えウイルスに対して試験した（表５）。相同なΔH5N1/03ウイルスに対する平均HI力価は1：2560であった。ΔH5/04に対するHI力価は1：160であった。組換えΔH5_S223->N/04ウイルスに対するHI力価は他の変異体に対する力価の少なくとも2倍であった。

223位のアミノ酸の血清学的反応性に対する寄与について更なる情報を得るために、H5がA/HK/213/03から誘導された、N₂₂₃->S点変異のみを有する組換えウイルスを作製した（表1a）。この組換えΔH5_N223->S/03ウイルスは、ΔH5N1/03ウイルスが示したHI力価よりも低い力価をニワトリ及びウマRBCで示した。アミノ酸223の抗原-抗体認識に対する影響の性状をさらに調べるために、野生型HA及びA/アヒル/シンガポール/3/97由来の変異S₂₂₃->N HAを含む組換えウイルスを作製した（表1a参照）。これらのウイルスを抗H5抗血清及びmAbパネルに対してHIアッセイにより調べた（表6）。HAのS₂₂₃->Nの置換は、劇的にHI力価を高めた（4またはそれ以上の率で）。しかしながら、この変異は、A/アヒル/シンガポール/3/97のHAの反応性パターンを、特にmAbとの反応では顕著には変化させなかった。すなわち、最初のHAも変異HAもmAbのHK03-3及びCP46とは反応せず、さらに両HAはCP46とは低い力価で反応した（表6）。これらの結果は、HAにおけるS₂₂₃->Nの置換はHIアッセイの感度を高めることを示している。

実施例7：HIアッセイの感度を高めることが予想される第二世代診断用参照ウイルス
我々は、上記の実施例3で、H5 HAの223位のアミノ酸をアスパラギンに変換することによって、ニワトリ赤血球を用いるHIテストの感度が高められたことを以前に示した。我々は、この作用の分子的根拠はレセプター特異性の改変によってもたらされたという証拠を提供した。感度が増加した変異ウイルスは、アルファ2,3結合を有するウマ赤血球を凝集しなかった。したがって、ウマ赤血球の凝集不能をもたらすアミノ酸変化は、ニワトリ赤血球を用いるHIアッセイで感度増加の潜在能力をもつ候補である。この概念を16HAサブタイプの全て、特にトリインフルエンザAウイルス（前記は2,3特異性を有する）に適用することができる。

逆遺伝学技術は、ウイルスの抗原性構造にマイナー変化を有するが、種々の細胞基質の認識において“最適化”された組換えウイルスの生成を可能にする。好ましくは、レセプター結合部位近傍又は結合部分に存在するアミノ酸（H5のためには91、130−134、149、151、179、186、190−191、220−225）を変異させる。遺伝的に操作したHAを有するプラスミドを構築することができ、ウイルスを同時トランスフェクションによって生成することができる。ニワトリ赤血球及びウマ赤血球を平行して用いるHAアッセイによって組換えウイルスを試験することができる。ニワトリ赤血球を凝集するがウマ赤血球を凝集しない候補ウイルスがHIテストのための候補ウイルスとなろう。補完実験では、ウマ赤血球を凝集するがニワトリ赤血球を凝集しないウイルスが作製される。単一のアミノ酸変化をもつ候補の組合せによって感度をさらに高めることができる。候補を評価することによって、2,3特異性をもつレセプターに対して特異的反応性を有する診断用参照ウイルスが得られると期待される。

本発明は、ここに記載した特定の実施態様によって範囲を限定されない。実際、ここに記載した実施態様の他に、本発明の多様な改変が前述の記載及び付随の図面から当業者には明白となろう。そのような改変は添付の特許請求の範囲に包含されよう。
全ての値は概数であり、説明のために提供されていることは理解されるべきである。
本明細書に引用した全ての特許及び特許出願は参照により本明細書に含まれる。

Claims

レセプター結合部位内にアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子であって、前記アミノ酸置換が、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、前記インフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子。
H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含む請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子であって、アスパラギンを含むことが、野生型HA分子をもつインフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性増加をもたらす、請求項１に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含む請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子であって、HA分子が、ヒトH5単離株A/HK/213/03に由来せず、さらに、223位にアスパラギンを含むことが、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性増加をもたらす、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
前記アミノ酸置換がグリコシル化部位を改変する、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
インフルエンザウイルスがヒトインフルエンザAウイルスである、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
ヒトインフルエンザAウイルスがH5サブタイプのメンバーである、請求項5に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
ヒトインフルエンザAウイルスが、A/ベトナム/1203/04（H5N1）ウイルスである、請求項5に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
ヒトインフルエンザウイルスがインフルエンザBウイルスである、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
トリインフルエンザウイルスに由来する、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子。
請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子を含む、組換えインフルエンザウイルス。
請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子を含むウイルスを製造するための逆遺伝学システム。
インフルエンザウイルスHA分子が、インフルエンザAウイルスの遺伝的背景においてH5N1インフルエンザウイルスから誘導される、請求項10に記載の組換えインフルエンザウイルス。
インフルエンザAウイルスがマスター株ウイルスである、請求項12に記載の組換えインフルエンザウイルス。
ウイルスが、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイで診断用参照ウイルスとして用いられる、請求項10に記載の組換えインフルエンザウイルス。
請求項10に記載の組換えインフルエンザウイルスを含む、ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイキット。
請求項1に記載のHA分子を含むウイルスを作製する方法であって、前記方法が、請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子を発現する組換えベクターを逆遺伝学システムで導入することを含む、前記作製方法。
動物でインフルエンザウイルスワクチンの有効性を決定する方法であって、前記方法が、ワクチン接種動物由来の抗血清を、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子と反応させることを含み、前記置換が、インフルエンザウイルスワクチンに存在するレセプター結合部位内のアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、前記ワクチンの有効性を決定する方法。
HA分子がヒトH5N1単離株A/HK/213/03に由来し、さらにH5N1ウイルスのHAの223位に対応する位置にアスパラギンを含むことが、ワクチン接種動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす、請求項17に記載の方法。
逆遺伝学システムを培養することを含む、ヘマグルチニン（HA）分子を含むインフルエンザウイルスを製造する方法であって、前記システムで、HAをコードするDNAは、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、レセプター結合部位内の1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を逆遺伝学プロセスによってコードする、前記インフルエンザウイルスの製造方法。
ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性を高める方法であって、前記方法が、ワクチン接種動物又は感染動物由来の抗血清を、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子と反応させることを含み、前記置換が、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にする、前記感受性を高める方法。
ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性で少なくとも2倍の増加を生じる、請求項20に記載の方法。
ヘマグルチニン阻害（HI）アッセイの感受性で少なくとも4倍の増加を生じる、請求項20に記載の方法。
動物由来の抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることを含む、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法であって、前記参照ウイルスは問題のインフルエンザウイルスに由来するが、レセプター結合部位内に1つ又は2つ以上のアミノ酸置換を含むインフルエンザウイルスヘマグルチニン（HA）分子を含み、前記置換は、そのレセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にして抗血清との反応性増加をもたらす、前記決定方法。
動物由来の抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることを含む、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法であって、前記参照ウイルスは問題のインフルエンザウイルスに由来するが、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含むインフルエンザウイルスHA分子を含み、アスパラギンを含むことが、野生型HA分子をもつインフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性を高めて抗血清との反応性の増加をもたらす、前記決定方法。
動物由来の抗血清を診断用参照ウイルスと反応させることを含む、動物がインフルエンザウイルスに暴露されたか否かを決定する方法であって、前記参照ウイルスは問題のインフルエンザウイルスに由来するが、H5 HAの223位に対応する位置にアミノ酸のアスパラギンを含む請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子を含み、前記HA分子はヒトH5単離株A/HK/213/03に由来せず、さらに223位にアスパラギンを含むことが、インフルエンザウイルスに暴露された動物由来の抗血清との反応性の増加をもたらす、前記決定方法。
動物がフェレットである、請求項17、18、23、24及び25のいずれか1項に記載の方法。
動物がヒトである、請求項17、18、23、24及び25のいずれか1項に記載の方法。
レセプター結合部位内にアミノ酸置換を含むヘマグルチニン（HA）分子を含むインフルエンザワクチンウイルスであって、前記置換が、レセプター結合部位内のアミノ酸置換を欠くHA分子に特異的な抗体に対してHA分子をより抗原性にし、前記改変が前記ワクチンウイルスの免疫原性増加をもたらす、前記インフルエンザワクチンウイルス。
請求項1に記載のインフルエンザウイルスHA分子をコードする、単離核酸。
請求項3に記載のインフルエンザウイルスHA分子をコードする、単離核酸。
レセプター結合部位内にアミノ酸置換を欠くHA分子をコードする核酸にヌクレオチド配列を導入することを含む、請求項29に記載の核酸を調製する方法であって、前記方法が、アミノ酸置換を欠くHA分子に対する抗体に対してHA分子をより抗原性にするアミノ酸置換をHA分子の配列に生じる、前記調製方法。
HA分子が、H5 HAの223位に対応する位置にアスパラギンを含む、請求項23に記載の方法。
インフルエンザワクチンウイルスが、H5 HAの223位に対応する位置にアスパラギンアミノ酸を含むHA分子を含む、請求項28に記載の方法。
インフルエンザウイルス感染の治療又は予防で医薬として使用される、請求項１から9のいずれかに記載のインフルエンザウイルスHA分子。
インフルエンザウイルス感染の治療用医薬の製造における、請求項１から9のいずれかに記載のインフルエンザウイルスHA分子の使用。
インフルエンザウイルス感染の治療又は予防で医薬として使用される、請求項１から9のいずれかに記載のインフルエンザウイルスHA分子を含む、組換えインフルエンザウイルス。
インフルエンザウイルス感染の治療用医薬の製造における、請求項１から9のいずれかに記載のインフルエンザウイルスHA分子を含む組換えインフルエンザウイルスの使用。