JPH06507420A - 粘膜の病原体に対するワクチンとその製法 - Google Patents
粘膜の病原体に対するワクチンとその製法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
粘膜の病原体に対するワクチンとその製法問題点
百日咳は普通小児に多い重い呼吸器疾患で、1930年代までは小児の疾病率、
死亡率の主原因の一つであった。その後百日咳菌(Bor−detella p
ertussis 、病原菌)を加熱滅菌した全細胞調製品の非経口予防接種が
普及し、社会的、経済的状況が好転したため、先進国に於いては百日咳の発生率
が著しく減少した。しかしこの20年の間にこの病気の発生率か急激に増加して
おり、これは百日咳ワクチンに原因すると思われる副作用の可能性を心配した親
達かワクチンの接種を控えるようになったためである。この副作用はその程度が
穏やかな局所的反応からしつこい号泣を経て永久脳症にまで及んでおり、国によ
っては法的責任を恐れた医者が予防接種の勧めを躊躇している。その上ワクチン
の効果がメーカーによって著しい相違があり、全てのワクチン調製品が有効であ
るわけではない。
近年百日咳の研究の主な課題の一つは、反応原性を少なくし免疫原性を高めたは
っきり規定された無細胞ワクチンの開発にあるか、百日咳の非常に複雑な病原性
と感染後の免疫学的防御機構に関する知識が十分でないためその開発は遅れてい
る。百日咳菌は病原性に付随する幾つかの因子を有するが、その内のどれが人体
の防御抗原であるか、又との因子かワクチンの反応原性と関連しているかに就い
て結論が得られていない。精製した抗原、即ち解毒した百日咳毒素と繊維状血球
凝集素とをベースにしたワクチンがスウェーデンでの実地試験である程度の効果
を示したか、このワクチンか防御作用に関連の可能性のある他の抗原により汚染
されていたことは明らかである。従って、反応原性のない効果の高いワクチンは
未だ利用できず、これに代わる方法の開発が必要である。本発明者等は、経口又
は鼻腔内投与後に空気の経路で免疫応答を刺激するために、百日咳菌抗原を含む
リポソームが使用できるがどうかを研究した。
序説
先進国に於ける百日咳の発生率は、百日咳菌を加熱滅菌した全細胞調製品の非経
口予防接種の普及により著しく減少したが、この予防接種に関連のある副作用の
可能性が広く知れ渡ってこの接種を受ける人が減少し[481、ワクチンの製造
に関連してその効果にばらつきがあり[l91、又百日咳の発生率の95%を占
める低開発国では予防接種の体制ができていない[34]ため、百日咳は依然と
して世界的の問題である。
ワクチンの効果に再現性を欠く理由の一つに、感染に対する防壁の第一線として
必要な粘膜の免疫システムを刺激するのに百日咳菌抗原の非経口投与では充分で
ない点が考えられる。疫学的検討結果によれば、現在のワクチンは感染よりもむ
しろ病気を防御するようてある[111。抗原の経口又は鼻腔内投与の方が防御
効果が大きいだけでなく非経口投与に関連した副反応の多くを避けることができ
るようである。しかし、経口投与された抗原は短時間の免疫反応を誘導するだけ
てあることが多く、この反応を促進するためにアジュバントを必要とする。
リン脂質二重層小胞(リポソーム)は非常に多種の生物学的活性物質を特定の組
織に運搬するシステムとして使用されており、最近では幾つかの細菌抗原及びウ
ィルス抗原に対する免疫応答を高めるための免疫学的アジュバントとして用いら
れるようになった[17]。
ここでは、肺の中の百日咳菌表面抗原に対する免疫学的応答を高めるための運搬
システムとしてのリポソームの可能性に就いて報告する。
換言すれば、百日咳菌はヒトの呼吸器管に感染する百日咳の病原学的要因である
。この病気には特に小児が罹りやすく、神経の病気から死を招くこともある[6
21゜保健上での百日咳の疾病率及び死亡率の影響は報告の不足から普通低く見
られがちであるか、百日咳による或いは百日咳に関連した発病数は年間六千万件
、死亡者は年間五十万Å以上と推定される[341゜予防接種が強制されていな
い国での百日咳の感染率は非常に高く、17〜19才の人の血清の95%迄か百
日咳に対する抗体を含んでいる1151゜先進国では加熱滅菌した全細胞ワクチ
ンの接種が普及しているため百日咳の発生率は非常に減少した[12]。このワ
クチンによる恩恵は、稀ではあるが重症の副作用の危険に比べて極めて大きいこ
とは明らかであるが、安全性と免疫原性に就いての一般的懸念の結果予防接種の
割合か減少した[22.33]。更に幾つかの国例えばアメリカ合衆国では、免
疫感作率が高いにもかかわらず年間30.000〜125、000の百日咳の発
病かある[55まために全細胞ワクチンの効果か疑問視されている。従って、は
っきり規定された毒性のない、免疫原性の高い新世代のワクチンが強(要望され
ている。はっきり規定された無細胞ワクチン中に封入するために百日咳菌の幾つ
かの毒性因子か考慮されており、解毒した百日咳毒素(PT)と繊維状血球凝集
素(FHA)とがその第一の候補である[29.40]。非経口経路により投与
された従来のサブユニットワクチンは先ず体液の免疫性を誘導するか、粘膜の抗
体応答は低い。しがし、百日咳菌は呼吸器管の粘膜を通して感染し、自然の感染
の後に特異性免疫グロブリン(Ig)Aが誘導される[571゜そのような抗体
は宿主をコロニー形成と病気の両方に対してよく防御するようである。従って、
空気の経路で粘膜の免疫を刺激する手段を開発し、感染と病気の両方に対するこ
の手段の防御効果を評価することは検討の価値があると思われる。
リポソームは薬剤、抗原、ホルモン、遺伝子物質の運搬システムとして効果的に
用いられている[171゜又リポソームに封入した抗原による次のような免疫が
有望な成果を収めた。即ち寄生虫[4,24,25゜45、49]、ウィルス[
10,38]、細菌[8,18,43,46,52,61]の抗原に対して経口
[18,43,45,611及び非経口[4,8,10,24,25,46,4
9,52]経路が使用された。リポソームに封入した抗原を使用し、保護免疫[
4,8゜18、24.25.45.49.52]、或いは少なくとも細胞の仲介
[81及び体液の応答[10,461の結果が得られた幾つかの研究に於いて、
このようなリポソームのアジュバントとしての能力が実証された。リポソームの
アジュバント活性は、小胞の大きさと構造、脂質の構成、表面の電荷、抗原の局
在、免疫される動物の種、免疫の経路、ラメラの分布と数のような幾つかの因子
によって決まるようである。経口投与の抗原をリポソームに組み合わせると、抗
原の吸収を高めて細胞プロセッシングを行わせ、T細胞へのプレゼンテーション
と局部のリンパ節への受入れを容易にする。この過程が体液性、分泌性、及び細
胞仲介の免疫応答の誘発を改善する[1.2.17.58]。
本報告には、マウスを経口的に免疫にした後で、特異性の全身性又は分泌性免疫
応答を誘発するための、FHA及びPTを封入したりボソームの能力に就いて記
載した。
一つの実施例によれば、本発明は粘膜の病原体に対するワクチンに関するもので
あり、ワクチンがリポソームの運搬システムから成り或いは反応成分として該運
搬システムを含み、該運搬システムが脂質小胞から成り又はこれを含むようなワ
クチンに於いて、前記脂質小胞がその外膜に組み込まれた少なくとも1種の粘膜
の病原体抗原を含むことを特徴とするワクチンに関する。
本発明の前記ワクチンは、粘膜の病原体がボルデテラ属、特にB型、百日咳菌、
赤痢菌又は連鎖球菌の一種の株であることを特徴とすることができる。
本発明の前記ワクチンは又、前記抗原が百日咳菌の外膜タンパク質(OMP)の
一つの調製品であることを特徴とすることができる。
本発明の前記ワクチンは又、前記抗原が百日咳菌の一つのリボ多糖(LPS)で
あることを特徴とすることができる。
本発明の前記ワクチンは又、前記抗原が百日咳菌の繊維状血球凝集素及び/又は
百日咳毒素であることを特徴とすることができる。
本発明の前記ワクチンは又、百日咳菌の外膜タンパク質(OIJP)の一つの調
製品と同じく百日咳菌の一つのリボ多糖(LPS)との両方を抗原として含むこ
とを特徴とすることができる。
本発明の前記ワクチンは又、脂質小胞による前記ワクチンが大豆をベースとした
小さい多重膜リン脂質小胞であることを特徴とすることができる。
もう一つの実施例によれば、本発明は本発明によるワクチンの調製方法に関し、
溶剤希釈微粒子担体技術により一種又は数種の抗原を脂質小胞に組み込むことを
特徴とする。
百日咳菌のリボ多糖(LPS)と外膜タンパク質(OMP)との調製品を大豆か
らのリン脂質から成る多重膜リポソーム(Lyphasome”、 ファウシテ
ィン・ファマシューティカルス(Fountain Pharmaceutic
aIs) 、 U、S、A、)に組み込んだ。この被覆リポソームをマウスに経
口又は鼻腔内接種で投与した所、肺洗浄液に抗原特異性の抗体応答が認められた
。免疫応答を誘発するのにOMP−被覆リポソームの方がOMPjl製品単独よ
りも明らかに有効であった。最初の免疫処理後30日目に追加免疫(ブースター
)を行ったマウスの場合が応答が最高であった。最高の応答は追加免役後20日
目に得られたが、特異性抗体は二次免疫後75日目にも尚検出できた。
これらの結果は、このリポソーム抗原運搬システムが百日咳菌の感染を有効に防
御するために必要と思われる分泌性抗体応答を刺激する能力を備え、且つ各種の
百日咳菌からのタンパク質候補及び/又はLPS抗原の運搬にも適用できる筈で
あることを示している。
リポソームはこれまで生体内の抗体応答を誘発するために用いられてきたか、鼻
腔内免疫感作又は経口投与後の肺の抗体応答に就いての報告は見当たらないが、
このような検討はかなり重要である。
現在の全ての百日咳ワクチンが非経口的に投与されており、この方法がコロニー
形成とその後の感染を防御する第一線として必要な粘膜の免疫システムを刺激す
るには不充分であると思われるからである。事実、現在のワクチンが感染を防ぐ
よりもむしろ病気を防ぐことを示唆する疫学的証拠もある。抗原の経口又は鼻腔
内投与は防御効果を向上するだけでなく、非経口ワクチン接種に関連した副反応
、例えばタンパク質抗原の調製品を汚染する少量の遊離LPSによる内毒素ショ
ックを避けることができる。本発明者等が示すように、LPSを封入したリポソ
ームでは恐ら< LPSの脂質Aの部分の宿主細胞膜への挿入が妨げられるため
に内毒素ショックは起こらない。
このような運搬システムは動物の宿主に粘膜経路、即ち主として肺又は腸管から
侵入する、その他の細菌病原体に対するワクチンにも適用できると思われる。
百日咳菌のリポソームに組み込んだ繊維状血球凝集素(PHA)と解毒した百日
咳毒素(PT)とをワクチンとしてマウスに経口的に投与した所、FHA−及び
PT−特異性免疫グロブリン(Ig)Gが血清中に、又1gGと[gAとの両方
が肺洗浄液中に検出された。封入抗原により免疫にされたマウスの抗体力価は、
封入されていないPHA及びPTによる免疫のマウスの力値よりも明らかに高く
、リポソーム担体のアジュバント活性を示している。この結果は、FHA及びP
T (又恐らく他の百日咳抗原)に対する免疫反応をヒトの中に誘発するこの研
究が有用であり、又百日咳菌の感染と病気の両方を防御するための大規模の免疫
に利用される可能性のあることを示している。
次に本発明を図面及び実験部AとBとにより詳細に説明する。
図面の簡単な説明
図1
小胞の5DS−PAGE (SOS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動)。試料
を11%の分離ゲルで分析した。1 : OMP−被覆小胞、2:百日咳菌のO
MP調製品、3二百日咳菌の全細胞、4:分子量標識。
図2
小胞の電子顕微鏡検査。被覆なしの小胞(A)とOMP−被覆小胞(C)とを酢
酸ウラニル4%で負に染色した。矢印が多重膜を示す。B(被覆なしの小胞)と
D(OMP−被覆小胞)は一方向金属シャドウィング後の小胞である。OMP−
被覆小胞を始めに抗−〇MP抗体、次にタンパク質A・全複合体でインキュベー
トした(E:染色していない小胞、F:金属シャドウィング後)、金の粒子(矢
印で表示)はOMP小胞の外面にあるOMP材料を示す。対照試験としてOMP
−被覆小胞を始めにプレ免疫の免疫グロブリン、次にタンパク質A・全複合体(
G)、又はタンパク質A・金複合体単独(H)でインキュベートした。OMP−
被覆小胞の標識は検出されなかった。黒棒は0.2mをあらゎす。
図3
OMP−被覆小胞及び組み込まなかったOMP調製品とを鼻腔内予防接種した後
のマウスの肺洗浄液の抗体力値(抗−OMP)。黒棒は標準偏差を示す。
図4
OMP−被覆小胞を鼻腔内予防接種した後のマウスの肺洗浄液の抗体力値(抗−
OMP)に及ぼすワクチンの用量の影響。
図5
OMP−被覆小胞を鼻腔内投与により免疫にしたマウスの投与後の抗体応答の存
続期間。マウスにワクチンを投与し図示の日に殺して肺の洗浄液からの抗−OM
Pカ値を測定した。黒捧は標準偏差を示す。
図6
肺洗浄液と血清のウェスタンプロット分析。百日咳菌のOMPを分離ゲル11%
を用いた5OS−PAGEにより分離しプロットした。ストリップlと2はOM
P−被覆小胞で免疫にしたマウスからプールした肺洗浄液でインキュベート、ス
トリップ3と4とは被覆なしのOMPで免疫にしたマウスからプールした肺洗浄
液でインキュベート、ストリップ5はOMP−被覆小胞で免疫にしたマウスから
プールした血清でインキュベート、ストリップ6は被覆なしの小胞で免疫にした
マウスからプールした血清でインキュベートした。ストリップlと3とは第2の
抗体としてペルオキシダーゼを抱合した抗マウスIgAでインキュベートし、ス
トリップ2.4.5.6は抗マウス[gGでインキベートした。矢印は主要32
kdタンパク質を示す。
図7
LPS−被覆小胞の銀染色。l二百日咳菌から抽出したLPS、2:被覆なしの
小胞、3:LPS−被覆小胞。
図8
リポソームへのFHAとPTとの組込み。レーンl:分子質量標準、レーン2.
封入していないリポソーム、レーン3:遊離のFHA 、レーン4:リポソーム
に封入したFHA 、レーン5:遊離のPT、レーン6・ リポソームに封入し
たPT、 FHAとPTのサブユニットは矢印で示してあり、標準の分子質量と
同様にキロダルトンである。
図9
リポソームの電子顕微鏡検査。負に染色した被覆なしのリポソーム(A)。BH
A−被覆リポソームの負に染色後(B)、一方向金属シャドウィング後(C)、
ポリクロナール抗−FHA抗体とタンパク質A・全複合体とによるインキュベー
ト後の金属シャドウィングなしくD)と育り(E)、プレ免疫血清とタンパク質
A・全複合体とによるインキュベート後(F)。G:金粒子。黒棒は0.2μm
を示す。
図l0
PT−被覆リポソームの電子顕微鏡検査。PT−被覆リポソームの酢酸ウラニル
4%(pH4,5)で負に染色後(A)、ポリクロナール抗−FHA抗体とタン
パク質A・全複合体とによるインキュベートと金属シャドウィング後(B)、対
照試験としてプレ免疫の血清、次にタンパク質A・全複合体によるインキュベー
トと金属シャドウィング後(C)、ポリクロナール抗−PT抗体とタンパク質A
・全複合体とによりインキュベートしたポスト包理標識(D)。G:金粒子。黒
捧は0.1μmを示す。
図11
遊離のFHA及びリポソーム被覆(L、 C,)Fl(Aを経口投与したマウス
の血清中(A)及び肺洗浄液中(B)の抗−FHA特異性抗体のレベル。標準偏
差を垂直の線で表示。
図12
遊離のPT及びリポソーム被覆(L、 C,)PTを経口投与したマウスの血清
中(A)及び肺洗浄液中(B)の抗−PT特異性抗体のレベル。標準偏差を垂直
の線で表示。
実験の部A、ワクチンの調製とその成分材料と方法
株と培養
百日咳D300421 (血清型1.2.3)[3]をポルデー・ジャングベー
ス(Dirco)の上で1%(容量/容量)及び15%(容量/容量)の繊維素
を除去したウマの血液で培養した。大量の生産にはモディファイド・ホーニブル
ツク(Modified Hornibrook)培地[661を使用した。
リボ多糖の調製
百日咳菌の48時間培養の2rを遠心により採取し、リン酸塩緩衝液(PBS:
NaC18g/j? 、にC1O,2g/β、 K)It Poa O,2g
/l。
NaJPO4・2Ht02.9 g/L pH7,4)で1回洗浄した。細胞を
蒸留水で75mfになるように再懸濁し65°Cで30分インキュベートした。
これに等容の90%(重量/容量)フェノールを加え、攪拌しなから65°Cで
45分インキュベートした。この懸濁液を氷上で冷却し、+0.000Xgで1
0分遠心した。上部の水の層を除き、to、 000 X gで10分遠心して
デブリを除去した。水冷アセトン2容を加えて1晩インキユベートしてリボ多糖
(LPS)を沈澱した。この沈澱を4°Cで10.000Xgで10分遠心して
収集し、70%のアセトンで洗浄した。乾燥したベレットを蒸留水20m lに
再懸濁し、100.000 Xgで2時間超遠心し、ペレットを蒸留水で2回以
上洗浄してから凍結乾燥した。
外膜タンパク質の調製
百日咳菌の48時間培養の2i!を遠心により採取し、PBSで1回洗浄した。
細胞をPBS 50 mlに再懸濁し加熱滅菌した(56°C130分)。
フェニルメタンスルホニルフルオリド(PMFS)を加えて最終濃度を0.1m
Mとし、細胞を音波処理(氷の上で1分間の10個のパルス、パルスの間に1分
の冷却)して破壊し、破壊しなかった細胞を5.000×gて10分遠心して除
去し、エンベロープを100.000 X gで1時間の遠心により収集した。
次にこのエンベロープを2%のトリトンX−10020ml 、 MgC1z
7.5 mM、 HEPES (N−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N−エ
タンスルホン酸) (pH7,4) 50 mMに再懸濁し、氷の上に1時間放
置後、100.OOOXgで1時間遠心してから同し緩衝液で1回洗浄し、得ら
れたOMP調製品を蒸留水で2回洗浄した。タンパク質の濃度の測定にはLow
ry法の改良法[31]を使用した。
小胞の調製
LyphazomeTMは小さい多重膜リン脂質小胞の特許形態であるが、これ
を百日咳菌LPS及びOMP調製品を含むようにして、ファウシテイン・フ了−
マシューティカルス・インク、 (Fountain Pharmaceuti
cals Inc、)の開発した溶剤希釈微粒子担体技術[531を用いて、ア
メリカン・レシチン・カンパニー、二ニー・ヨーク(American Lec
ithin Company、 New York)の精製した大豆ホスファチ
ドから調製した。精製した脂質混合物の組成はホスファチジルコリン、ホスファ
チジルエタノールアミン、ホスファチジン酸、及び中性脂質で、その比率は約8
・l:o、7・0.3であった。
マウスの免疫感作
4〜5週齢の雌のBa1b/cマウスを5グループに分けて免疫にした。
鼻腔内免疫の場合はマウスをエーテルで麻酔し、PBSで希釈したワクチン50
μlを外側の鼻孔に置いて吸入するようにした。経口投与ではワクチンをPBS
で適当に希釈し、免疫の直前に胃の酸性を中和するために等容の重炭酸カルシウ
ムの3%PBS溶液(pt(8,0)を添加した。6〜8時間水を遠ざけたマウ
スにこの50μlを徐々に与えた。特に断らない限り、1日目と4日目にマウス
の免疫感作を、又300日目追加免疫を実施した。l用量は、OMP−被覆では
タンパク質4μIg、 LPS−被覆小胞と被覆なしの小胞では15Mgの乾燥
重量とした。追加免疫10日後に、特に断らない限り頚椎脱臼によりマウスを殺
して腕の動脈から放血した。気管にシリンジで挿管し、PMFS 0゜1 mM
を含む氷冷PBS O,7mj7を肺に満たしてから抜き取り、これを4回繰り
返して肺洗浄液を得た。各々のマウスからその約0.5mi!を採り、4°Cに
於いて10.000 Xliで10分遠心してデブリを除去し、−20°Cて保
存した。
OMPに対する抗血清
OMP調製品を不完全フロインドアジュバントと1:lの割合て最終の容積がl
mj!になるように乳化し、これを1匹の3月齢のチンチララビット(こ、1
日目(200μg)、300日目100μg)及び400日目100μg)を皮
下及び筋肉内に注射した。500日目ラビットを殺して、免疫グロブリンを得ら
れた血清からタンパク質A・セファロースCL4Bクロマトグラフィーにより精
製した。
5DS−PAGEとウェスタンプロット分析タンパク質とLPSとをドデシル硫
酸ナトリウム・ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SO3−PAGE)により既
述のように分離した[30]。タンパク質はクーマシーブルーで、LPSは銀で
染色した[591゜ウェスタンプロット法を既述のように実施した[51゜簡単
に言えば、タンパク質を半乾燥転移細胞を用い、トリス25 mM、グリシン1
92mM、メタノール20%、pH8,3を転写緩衝液として、又ウシ血清アル
ブミンの5%PBS溶液をブロッキング剤として使用して、ニトロセルロースに
転写した。PBSで1=4に希釈した肺洗浄液又はPBSで1:10に希釈した
血清サンプルをブロックした膜に加えて37℃で1時間インキュベートした。P
BSで3回洗浄後パーオキシダーゼ抱合ヤギ抗マウスIgA (サザン・バイオ
テクノロジー・アソシエイツ・インク(Southern Biotechno
logy As5ociates Inc、) )又は抗マウスIgG(ジャク
ソン・イムノリサーチ・ラボラドリース(Jackso口1mmun。
research Laboratories))を加えて37°Cで1時間イ
ンキュベートし、膜をPBSて3回洗浄し、4−クロロ−1−ナフトールを基質
として使用して発色させた。
ELISA法
マイクロタイタープレート(Nunc Maxisorp)を4°Cで1晩OM
Pの0、 I M NaHCOx溶液pH9,6(ウェル当たり50μ!中5μ
g)又はLPSの50mM)リス塩酸pH9,6,20mM MgC1を溶液(
ウェル当たり50μl中1 mg)で被覆した後、プレートを洗浄し、コウシ胎
児血清(FCS)のPBS溶液(ウェル当たり100μりで37℃で1時間ブロ
ックした。洗浄後、FCSのlO%PBS溶液で種々の濃度に希釈した血清又は
肺洗浄液をプレートに加えて(ウェル当たり50μi’)37℃で1時間インキ
ュベートした。プレートを洗浄し、FCSのlO%PBS溶液でI : 100
0の割合に希釈したパーオキシダーゼ抱合ヤギ抗マウス1gA又は抗マウス[g
Gをウェル当たり50μlずつ加えて、プレートを前回のようにインキュベート
し、洗浄後基質(クエン酸0.25M。
NaJPO,0,25M、 HtOt O,0015%、0−フェニルジアミン
ジハイドロクロライド0.3 mg/m!りを各ウェル当たり50μlずつ加え
て発色させた。室温で30分放置後、50μ!の0.25 M H!SO4を加
えて反応を停止し、A4.。をバイオラッド・モデル・3550・マイクロプレ
ート・リーダー(Biorad model 3550 m1croplate
reader)を用いて測定した。結果は5匹のマウスのサンプルから得られ
た値の平均値であり、EL[SAユニットは非免疫マウスから得られたバックグ
ラウンド値を差し引いた後でA a s。に相当する希釈ファクターを掛けた値
である。対照マウスからの希釈していない肺洗浄液と血清サンプル(1:50に
希釈)は実質的にゼロの読みを与えた。
電子顕微鏡
被覆なし及びOMP−被覆の小胞を酢酸ウラニルの4%水溶液(pH4,5)を
用いてヴアレンタイン(Valentine)等の方法[601により負に染色
した。金属シャドウィングには2個の小胞サンプルをニッケル製グリッドを覆っ
た新たに調整したホルムバール(ポリビニルホルマール)の膜の上に吸収させ、
蒸留水で洗浄、風乾後白金で一方向(角度20°)にシャドウィングした。
免疫電子顕微鏡法
被覆なし及びOMP−被覆の小胞をニッケル製グリッドを覆った新たに調整した
コロジオンの膜の上に吸収させて、蒸留水で注意して洗浄した。室温で風乾後精
製した抗体([gG 100μg/タンパク質ml>で室温で30分処理した。
プラスチック瓶からPBS (リン酸カリウム0.1 M、 NaC1O,15
M、 pH6,9)を穏やかにスプレーして結合していない抗体を除き、タンパ
ク質A・全複合体(金粒子径10 nm、 0.03のA。。)を滴下してグリ
ッドを室温で10分インキュベートして、結合した抗体が電子顕微鏡で見えるよ
うにした。次にグリッドを始めは0.01%のTween 20を含むPBS、
次に蒸留水で洗浄した。風乾後グリッドを白金で一方向(角度20°)シャドウ
ィングした。対照実験では、精製したプレ免疫の免疫グロブリン又はタンパク質
A・全複合体だけでサンプルを処理した。サンプルをZeissの電子顕微鏡C
EM 902又は10Bを用い、80 kVの加速電圧で、検定した拡大率によ
り調へた。
実験の部への結果
OMP−被覆小胞の分析
OMP−被覆小胞とOMP調製品を5DS−PAGE (図1)で分析して実質
的に同一のタンパク質を含んでいることを見出した。これは木組込み技術が特異
性タンパク質を優先的に選択しないことを示している。
被覆なしの小胞調製品ではタンパク質は検出されなかった(結果は記載せず)。
被覆なし及びOMP−被覆の小胞の電子顕微鏡検査の結果両方の小胞は多重膜で
その大きさは0.2〜2μmの間であった(図2A−D)。しかし、OMP−被
覆の小胞は被覆なしの小胞と比べてその形態学的外観を異にし、OMPの組込み
によりOMP小胞は水庖を示した(図2D)。このような小胞を抗−〇MP抗原
でインキュベートした所、小胞外面のOMP物質の位置を示す標識が小胞に明瞭
に示された(図2E、 2F)。対照試験では標識は認められなかった(図2G
、 2H)。
OMP−被覆小胞による免疫感作
被覆小胞のアジュバント活性を調べるため、異なるグループのマウスに、OMP
−被覆小胞と小胞を被覆するのに使用したOMP調製品とをタンパク質の濃度を
同じにして鼻腔内にワクチン投与した所、OMP−被覆小胞で免疫にしたマウス
の肺洗浄液中の[gA及び[gGの力価がOMP調製品で免疫にしたマウスに比
べて約4倍であった(図3)。
又OMP−被覆小胞で免疫にしたマウスの血清中のIgGの力価はOMP調製品
で免疫にしたマウスの約2倍であった。被覆なしの小胞で免疫にしたマウスはO
MPに対して免疫応答を示さなかった(結果は記載せず)。共通の粘膜免疫シス
テムの存在は充分確証されているか、鼻腔内及び経口経路による免疫感作の効果
を比較するのは興味があった。鼻腔内及び経口経路により免疫にしたマウスの肺
洗浄液の力価は同様であった(表1)。1次応答は4日目の第2の免疫感作から
10日後に検出されたが、追加免疫後の著しい力価の増加は300日目現れた。
1次応答のピークが何時起こったかは測定されなかったか、400日目追加免疫
をせずに段したマウスの力価の方が10日後の力価よりも高かったので、そのピ
ークが10日後に起こったことは明らかである。血清中のIgG力価は肺の応答
の場合と同様であった(結果は記載せず)。
肺の中で最大の応答を誘発するのに必要な用量は6〜12μg(2回の1次免疫
感作と1回の追加免疫の合計用量)(図4)である。120μgのタンパク質で
免疫にしたマウスの応答は弱く、高濃度では阻害効果が生ずることを示している
。しかし、1.25μgという低い用量でも肺洗浄液中に尚特異性抗体を認める
ことができた。免疫応答の持続を調べるために300日目追加免疫後、種々の間
隔を置いてマウスを犠牲にした(図5)。[gAと[gGとの最大の応答は共に
追加免疫20日後に起こったが、75日後にも尚特異性免疫グロブリンを肺の中
に認めることができた。
免疫応答のウェスタンプロット分析
経口及び鼻腔内経路により免疫にしたマウスからの肺洗浄液及び血清のサンプル
を一緒にプールして、ウェスタンプロット法で分析した(図6)。OMP−被覆
小胞で免疫にしたマウスからの肺洗浄液は幾つかのOMPバンドと反応したが、
信号は抗マウス[gGに対する方が抗[gAに対するよりも明らかに強かった。
これは両方の検出システムの結合活性又は感度の差によるものか、或いは気管の
低い箇所で[gG応答がIgA応答よりも顕著であったためと思われる。ネトラ
ッド(Nedrud)等[361は、不活性化したセンダイウィルスで経口及び
鼻腔内経路により免疫にした後で、気管の低い箇所ではIgGが優勢な応答で、
気管の高い箇所ではIgAが優勢な応答であったと報告した。本報の対照試験で
は被覆なしの小胞で免疫にしたマウスから得られた肺洗浄液にはOMPバンドに
対する信号は認められなかった(図6、レーン3と4)。OMP−被覆小胞で免
疫にしたマウスからプールした血清もいくつかのOMPバンドと反応した(図6
、レーン5)。血清と肺洗浄液のいずれも主要32 kd OMPと反応したが
、血清の応答は低分子量の方のバンドを優先し、一方分泌物の応答は高分子量の
方のバンドを優先した。被覆なしの小胞で免疫にしたマウスからの血清は写真に
は認めることができなかった(図6、レーン6)が、主要32 kd OMPと
非常に僅かの反応を示した。
LPS−被覆小胞による免疫感作
百日咳菌から分離したLPS及びLPSで被覆した小胞を5DS−PAGE及び
銀染色により分析した。いずれも同様の泳動パターンを示しく図7)、ベブラー
(Peppler) [42]が記載したab表現型であった。即ち、野生型の
百日咳菌は二つの別個の粗LPSを有し、これが5DS−PAGE後にa及びb
と呼ばれた2個のバンドとして現れた。しPSで被覆した小胞により経口及び鼻
腔内経路で免疫にしたマウスからの肺洗浄液には特異性1gAは認められなかっ
たが(表2)、特異性1gG応答は検出された。しかし、LPSに対する特異性
1gAは、マウスをOMP−被覆小胞で免疫にした場合に検出された。OMP−
被覆小胞の銀の染色は、この小胞がLPS−被覆小胞に比べてLPSを約1/1
0 t、か含んでいないにもかかわらすLPSの存在を示唆しており(結果は記
載せず)、これはOMP−被覆小胞に存在するタンパク質かLPS抗原の適切な
プレゼンテーションのために必要であることを示している。又[gG応答はOM
P−被覆小胞により免疫にしたマウスの方がLPS−被覆小胞により免疫にした
マウスよりも高かった。鼻腔内経路による免疫の方が経口免疫よりも免疫応答を
誘発するのに作動であるようである。LPSに対する特異性1gGが血清中に検
出され、マウスの免疫にOMP小胞を使用しても又LPS小胞を使用してもその
力価は同様であった。
実験の部への考察
OMP又はLPSで被覆した小胞はこれらの抗原に対する分泌性及び全身性免疫
応答を誘発するのに有効であることが判った。しかし、LPSに対する分泌性1
gA応答はOMP−被覆小胞による免疫感作の後でのみ検出され、LPS−被覆
小胞では検出されなかった。これはOMP調製品中のタンパク質抗原がIgA応
答の刺激に於いてアジュバント効果を有するためと思われ、恐らくタンパク質抗
原が、B細胞イソタイプの直接1gMからIgAへの切換えを仲介するヘルパー
T細胞のプレゼンテーションに必要である[54]。OMP小胞で免疫にしたマ
ウスはOMPli製品で免疫にしたマウスに比べて約4倍の分泌性抗体力価を示
した。このリポソームのアジュバント活性の一般的理由は不明であるが、被覆し
た小胞がOMP調製品よりもリンパ系組織の中で長く存続することは可能である
。ある粘膜組織中の免疫応答がとこか他の箇所の分泌性応答を誘導しようとする
共通の粘膜免疫システムが存在することは現在一般に受け入れられている[32
1゜しかし、腸管付属リンパ組織(GALT)及び気管支付属リンパ組織(BA
LT)の中で働くシステムの調節機構が相違しているという幾つかの証拠がある
[281゜本研究ではマウスを経口的に又は鼻腔内で免疫にしてもOMPに対す
る力価は同様であったが、LPSに対する力価は鼻腔内で免疫にした方が高いよ
うであった。OMP−被覆小胞で鼻腔内で免疫にしたマウスの最高の応答は30
0日目追加応答後200日目生じた。しかし分泌性抗体は免疫感作後75日経過
しても同誌められた。この点は、抗百日咳+gAがヒトの自然感染から3力月後
でも鼻咽頭腔の分泌中に認められたが、非経口による予防接種の場合にはこれが
認められないと言うグツドマン(Goodman)等[161の観察と関連して
特に興味かある。更に百日咳の自然感染の方が非経口による予防接種与よりも免
疫か有効で長く持続することは一般に認められている。
本研究では予防接種後の体液性応答のみを調査したが、他の研究に於いて、抗原
被覆リポソームが細胞仲介免疫(CMI)を誘発し得ることが示された[241
゜百日咳菌に対するCM[の防御作用は現在の所不明ではあるが、ヒトの感染後
の種々の抗原に対するCMI応答が報告されている[7.14]。
百日咳の病原性は複雑で、どの抗原を無細胞ワクチンに含ませるべきかは未だ明
らかでない。百日咳毒素と繊維状血球凝集素とをベースにした非経口ワクチンが
スウェーデンの実地試験である程度の防御作用を示した[41]が、このワクチ
ンが防御作用に関連の可能性のある他の抗原により汚染されていたことは明らか
である[51]、抗−LPS抗体の防御作用に於ける役割は明らかでない。ラビ
ット抗−LPS抗体は、これを病原細菌と混合すると、マウスを感染がら保護し
なかった[47]が、ヒトの場合抗−LPS抗体はコロニー形成を妨げるのに寄
与することが指摘された[681゜分泌性応答を誘発するために本研究で使用し
たOMP−被覆リポソームは疑いもなく未精製のワクチンである。しかし、これ
らの抗原に対する抗体刺激を高めるリポソーム運搬システムは、繊維状血球凝集
素、百日咳毒素、或いはマウスモデルで防御作用のあることが判った毒素[67
]と関連のある69 kd OMPのような精製した表面抗原を組み込むのに使
用できた。これらのリポソームを調製するために使用した大豆脂質源は比較的安
価で、ワクチンの大量生産に有利である。
一方百日咳菌の完全な防御には幾つかの抗原に対する免疫応答が必要になると思
われ、将来のワクチンがはっきり規定された精製した成分のみから成るべきであ
ると言うのは恐らく誤った独断であろう。経口投与により、粗ワクチンの非経口
投与に関連した、特にLPSに関連した有毒な副作用の多くを避けることができ
よう。百日咳毒素に関連した副作用も低減することが期待される。しかし、リポ
ソームに組み込む前に調製品をトキソイド化するか、又は最近発表された、免疫
学的には活性であるが生物学的には不活性の百日咳毒素を発現する百日咳菌変異
体[371を使用するのが望ましい。全細胞ワクチンを経口投与した15.00
0人の幼児の調査結果では、効力は非経口投与の場合と変わらなかったが、経口
投与の場合副反応が実質的に起こらなかった[91 ことは注目に値する。しか
し、経口免疫感捏による免疫の持続期間についてはそれ以上調査されなかった。
結論として、この研究は、百日咳菌表面抗原に対する分泌性抗体の刺激を高める
のにリポソーム運搬システムが有用であることを示した。しかし、これがマウス
をコロニー形成から保護するのか、又個々の百日咳菌表面抗原用の運搬システム
として使用できるかどうか確かめるために更に研究する必要がある。
実験の部B:治療学的検討
材料と方法
抗原封入小胞の調製
FHAは以前にサトー(Sato)等[50]が報告した百日咳菌Tohama
株から精製した。PTはニス・クリズイー(S、 Cryzy)が親切にも送付
されたものをムノズ(Munoz)等
【35】の方法により解毒した。Lyph
azome”リポソームは、百日咳菌FHAとPTとを含む小さい多重膜脂質小
胞の特許形態であるが、これをファウシティン・ファーマシューティカルス・イ
ンク(Fountain Pharmaceuticals Inc、 )の開
発した溶剤希釈微粒子担体技術[53jを用いてアメリカン・レシチン・カンパ
ニ 、 二ニーΦE−り(American Lecithin Compan
y、 New York)の精製大豆ホスファチドから調製した。精製した脂質
混合物の組成はホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホス
ファチジン酸及び中性脂質で、その比率は約8:1:0.7:0.3であった。
マウスの免疫感作
5〜6週齢の雌のBa1b/Cマウス(チャールズ・リヴアー、エムエル、イタ
リー(Charles River、 Ml、 Italy)を5グループに分
けて経口投与により免疫にし、次の定めにより別々に籠に入れた。グループa・
リポソーム封入FHA; グループb: リポソーム封入PT: グループC
:リポソーム封入FHAとリポソーム封入PT; グループd:遊離のFHA
; グループe:遊離のPT; グループf:遊離のFHAとPT;対照グルー
プ:被覆なしのリポソームを用いた免疫。ワクチンの投与は、0日目と4日目に
タンパク質を1用量(4μg)、次に300日目追加免疫を同じ用量で実施した
。6〜8時間水を遠ざけたマウスにPBSで希釈したワクチン50μlと免疫の
直前に胃の酸性を中和するために添加した等容の重炭酸カルシウムの3%リン酸
塩緩衝液(PBS: NaC1s、o g/j’、 KCI 2.Og/I!、
NaJPO42H*02.Og/l。
KH2PO42,Og/l 、 pH8,0)溶液とを徐々ニ与えた。追加免疫
後10日百計マウスを犠牲にしてサンプルを採取した。犠牲にしたマウスの腕の
動脈を切断して放血し、採取した血清を分離して−20”Cで保存した。肺洗浄
液は気管にカニユーレを挿入し、プロテアーゼインヒビターとして2 mMのフ
ェニルメタンスルホニルフルオリドを含む氷冷PBS O,5ahllでゆっく
り洗浄して集め、各々のマウスからそれぞれ約0.5mlの肺洗浄液を採取し、
4℃に於いて10,000 Xgで5分遠心してデブリを除き一20″Cで保存
した。
免疫学的技術
FHAに対するモノクロナール抗体P12H3[13] とPTサブユニットS
l (PI9)、 S4/S5ダブレツト(E205)及びS2とS3 (P:
251)と反応するモノクロナール抗体の反応混液とをウェスタンプロット法の
実験[51に使用した。遊離及びリポソームに封入したFHAとPTとを電気泳
動用緩衝液と1:1の比率で混合し、タンパク質をラエムリ(Laemmli)
[30]の方法に従って、3.85%のアクリルアミド濃縮用ゲルと10%のア
クリルアミド分離用ゲルとを用いて電気泳動した。半乾燥転移細胞(BioRa
d)を用い、25mMトリス、グリシン192mM、メタノール20%(p)I
8.3)を転写緩衝液とし、0.3%脂肪ミルクのlO%PBS溶液(pH7
,4)をブロッキング剤として使用し、タンパク質をニトロセルロース膜(Bi
o−Rad Labs、 S、r、1.、 Ml、Italy)に転写した。ブ
ロックした膜に、第1の抗体、即ちPI3)13とPI9. E205. E2
51(7)ハイブリドーマ上清をPBSてl:20に希釈した反応混液(pH7
,4)との両方を加えて2時間インキュベートした。PBSで3回洗浄後、PB
Sで1:500に希釈したウマ・ダイコン・パーオキシダーゼ抱合ヤギ抗マウス
[gG (サザン・バイオテクノロジー・アソシェイッ・インク。
バーミンガム、アラバマ(Southern Biotechnology A
s5ociates Inc、。
Birminghan+、 Ala、) )を加えて膜を1時間インキュベート
し、膜の洗浄後、4−クロロ−1−ナフトールを基質として使用して発色させた
。
プレ染色の分子量標識はパイオーラッド(Bio−Rad)から購入した。
血清及び肺洗浄液中に存在するFHA及びPTに対するサブクラス特異性抗体を
測定するために、エンザイムリングドイムノソルベントアッセイ(ELISA)
を次のように実施した。Nunc Maxisorp [mmuno−modu
leの96ウエルのプレートを0. I M NaHCOsで希釈したFHA又
はPT (pH9,6,ウェル当たり50μl中60ng、4°cで1晩インキ
ユベート)で被覆し、ウェルをコウシ胎児血清(Fe3. フロラ・ラボラドリ
ース・インク、イルヴアイン、ユナイテッド・キングダム(PlowLabor
atories Inc、、[rvine、 United Kingdom)
の10%PBS溶液100μlで37℃で2時間ブロッキングした。続いてプレ
ートをPBSで3回洗浄し、Fe2の10%PBS溶液で1=50に希釈した血
清サンプル又は1:10に希釈した肺洗浄液を各ウェルに100μβずつ加えた
。37°Cで60分放置後にプレートを再び洗浄し、[gG、[gM又はIgA
重鎖に対するアルカリ性ホスファターゼ抱合ヤギ抗マウス抗体をFe2の10%
PBS溶液で1:500に希釈して各ウェルに100μlずっ加え、37℃で2
時間インキュベートした。プレートを再度洗浄し、基質溶液(p−ニトロフェニ
ルホスフェイトジナトリウム塩の10mg/m lジェタノールアミン緩衝液溶
液、pH9,8)を各ウェルに100μlずっ加えて発色させた。室温で30分
後、3.OM NaOH50μlを加えて反応を停止し、ティドーリチック・マ
ルチスキャン MCCマイクロプレート・リーダー(Titretek Mul
tiskan MCCm1croplate reader) (Fl。
W)によりA4゜6を測定した。全てのサンプルを同時に同じ日に処理し、各血
清又は各肺洗浄液のサンプルを別個にアッセイし、ELISA測定の空試験には
抗原を含まないリポソームで免疫にしたマウスの血清又は肺洗浄液を用いた。結
果は各免疫グループ毎の平均値で示した。標準偏差は各グループ内の個々のマウ
スサンプルの間のばらつきである。
電子顕微鏡検査
被覆なし、FHA−被覆及びPT−被覆リポソームを酢酸ウラニルの4%水溶液
(pH4,5)を用いてヴアレンタイン(Valentine)等[60]の方
法により負に染色した。金属シャドウィングには、300メツシユのニッケル製
グリッドを覆った新たに調製したコロジオンの上にリポソームを吸収させ、蒸留
水で洗浄、風乾後、白金で15°の角度に一方向金属シャドウイングを行った。
免疫電子顕微鏡法では、被覆なし又は抗原で被覆したリポソームを300メツシ
ユのニッケル製グリッドを覆った新たに調製したコロジオンの上に吸収させて、
蒸留水で注意して洗浄した。室温で風乾後グリッドをタンパク質11製抗−FH
A又はPTポリクロナール又はモノクロナール抗体(IgG 1.25μg/タ
ンパク質mf)で室温で60分処理した。結合していない抗体をプラスチック瓶
からPBS(pH6,9)を穏やかにスプレーして除き、タンパク質A・全複合
体(金粒子径10 nm、 0.01のAct。)を滴下してグリッドを室温で
15分インキュベートして、結合した抗体を電子顕微鏡で見えるようにした。次
にグリッドを先ず0.01%のTween 20を含むPBS、次に蒸留水で洗
浄した。風乾後、グリッドを白金で一方向(15°の角度)に金属シャドウィン
グするか、或いは金属シャドウィングなしで調べた。対照試験には、精製したプ
レ免疫の血清又はタンパク質A・全複合体だけてサンプルを処理した。標識のボ
スト包理には、連続温度低下法に従ってLowieryl K4M樹脂を用い標
識プロトコルを記載通りに適用して百日咳毒素リポソームを包理した[64]。
サンプルをZeissの電子顕微鏡EM IOBを用い、80 kVの加速電圧
で、検定した拡大率により調べた。
実験の部Bの結果
FHAとPTとを含むリポソームの大きさの測定FHAとPTで被覆したリポソ
ームの大きさはコールタ−・カウンター・モデル(Coulter Count
er model) N4M PTを用いて分析した。
空試験及びFl(A又はPTで被覆したリポソームの平均直径は、それぞれ22
7 nm(95%が211〜243 r+mの範囲)、236 nm (95%
が219〜253 nmの範囲)及び244 nm (95%か226〜262
nmの範囲)であった。
このデータから、リポソームにFHA又はPTを封入してもその平均直径にはあ
まり影響しないことが判る。
FHAとPTとを含むリポソームのウェスタンプロット分析小胞中のFHAとP
Tとの存在を、ウェスタンプロット分析(図8)により、P12H3モノクロナ
ール抗体(レーン2.3.4)とPTサブユニット51−4に対するハイブリド
ーマ上清の反応混液(レーン2゜5.6)とを使用して確認した。遊離のPHA
とFHA−被覆リポソームとの間のFHA含有量の差異は認められなかった(レ
ーン3.4)が、遊離PTとリポソームに組み込んだPTとの間にははっきりし
た差異が見られた(レーン5.6)。これはSl/S4とS2/S3とのそれぞ
れに特異性のモノクロナール抗体の結合親和力に相違があるのが、リボソームへ
のSlと5415サブユニツトの組込みが優先するのかのいずれかであると思わ
れる。空試験の被覆なしのリポソームの中にはタンパク質は検出されなかった(
レーン2)。
FHAとPTとを含むリポソームの免疫電子顕微鏡分析被覆なし、FHA−被覆
及びPT−被覆のリポソームの電子顕微鏡検査から、これらのリポソームは大き
さの異なる多重膜小胞であることが判明した(図9.A、 B、 C,図3.A
)。しかし、FHA−被覆及びPT−被覆のリポソームは被覆なしのリポソーム
に比べてその形態学的外観を異にする(図9Aと87図9Aと図1OAとの比較
)。これは恐ら< FHA、 PTのリポソームへの組込みによるものである。
FHA−被覆リポソームを先ず抗−Fl(Aポリクロナール又はモノクロナール
抗体、次にタンパク質A・全複合体によりインキュベートした所、FHA−リポ
ソームの表面に強い標識化パターンを生じた(図9DとE)。モノクロナールの
方が標識化は軽度であった(データは記載せず)。
PT−被覆リポソームのポリクロナール抗PT抗体によるインキュベーションで
の標識化パターンはFHA−被覆リポソームの場合より遥かに弱かった(図9.
Dと図10.8との比較)。標識強度がバックグラウンド標識より僅かしか強く
なかったこともあったので、ポスト包理標識化によりPTかリポソーム膜の上で
検出できることを示そうと試みた。従来の方法ではリポソームの外側に付着した
抗原反応部位だけが検出でき、リポソーム膜の内側に存在する部位は検出できな
かった。図10. Dは膜の周囲の標識を示すリポソームの図であり、PTが外
側の膜に組み込まれたことを示している。照合試験(図9.Fと図10. C)
ではごく僅かの金粒子しか検出されなかった。
予防接種したマウス中の百日咳菌FHAとPTとに対して特異な抗体応答
遊離のFHAとPT、及びPTとFHA抗原封入リポソーム原型ワクチンの両方
が特異性血清及び粘膜抗体応答を誘発した(図10.11)。
FHA又はPTを全体で12μgの用量を等量ずつ3回に分けて経口投与して免
疫にしたマウスには、全身性(主としてIgG)と肺分泌性(主としてIgGと
IgA )の抗体応答が得られた(図10AとB)。FHAを封入したリポソー
ムで免疫にしたマウスには遊離のタンパク質を経口投与して免疫にしたマウスに
比べて約3倍の抗体力価が存在していることから、リポソームをベースにしたシ
ステムのアジュバント活性がFHAの場合に確認された(図10)。遊離及びリ
ポソームに封入したPHAとPTとを同時にワクチンとして投与した場合抗PH
A抗体応答は阻害されなかった。肺洗浄液中に検出されたFHAに特異のIgM
の力価は僅かであった(データは記載せず)。
PTによる免疫によっても同様な結果か得られた(図11AとB)。
FHAの場合と同様に、両方のタンパク質(FHAとPT)による同時免疫感作
は良い抗PT抗体応答を与えた。
実験の部Bの考察
百日咳に対する現在の非経口ワクチンは、感染を防ぐよりも臨床での百日咳の防
御に有効である。しかし、新たな安全なワクチンを考える場合、免疫感作の方策
を再考し、呼吸気管が百日咳感染の入口であることと、粘膜レベルでの有効な応
答を刺激するワクチンには感染を防止する可能性があることとを考慮に入れるの
が適切であると思われる。分泌性1gAと特異性1gG (血清から毛細管を通
しての滲出により得られ、呼吸器官下部の主な1g)が初期段階の細菌の付着と
コロニー形成とを妨げ、それによって病気の根絶を容易にすることができるよっ
てある。
経口及び非経口の経路で投与された抗原のプロセシングには、抗原の特異性と1
gクラスの特性に関して相違があり[2,6,27,58] 、[gA応答がワ
クチン経口投与の典型である。バイエル板を被覆する特殊型M細胞は抗原性物質
を上皮細胞の下のリンパ球まで通過させ、そこでプロセシングされた抗原がIg
A前駆B細胞に供与される。このB細胞はリンパ管システムを経由して種々の粘
膜まで移動し、そこでIgA分泌プラズマ細胞を産生ずる。Tリンパ球はバイエ
ル板のにその帰着パターン(homi口g pattern)を得ることができ
よう[581゜幾つかの抗原の場合に、粘膜及び全身性の免疫応答か経口投与に
よって得られ[23,26,56,61] 、非経口経路で投与された抗原によ
り誘発された免疫応答よりも有効で効力の持続期間が長い。経口投与の百日咳菌
全細胞ワクチンの効果は非経口投与ワクチンと同等である[9]。本発明者等は
最近、サルモネラspp、の組換え体aroAムタンにより経口的に免疫感作し
た後で、FHA及びPTのStサブユツトに対して特異性肺粘膜応答のあること
を示した[21.63]。現在の研究は、百日咳菌に対する全身性及び粘膜の免
疫応答が遊離のFHAとPTによる経口免疫感作の後に得られることを示すこと
によって、前記の観測結果を広げようとしている。FHAとPTとのリポソーム
運搬システムへの封入により、アジュバント効果が得られ、抗体応答を大いに改
善する。抗原の経口投与後の抗原特異性Tサプレッサー細胞による耐性と全身性
抑圧、及び特異性分泌性+gAの既存のレベルによる吸収の問題が報告されてい
るが[6,58]、これらの現象は本発明者等の実験では見られなかった。
Fl(A−被覆リポソームとPT−被覆リポソームとの両方で免疫にしたマウス
の抗体レベルは単一の抗原で免疫にした場合と同じであったことは強調に値する
。従って本発明者等は、最近重要な保護抗原であることが示された百日咳菌の6
9 kDa外膜タンパク質を含む多重抗原を運搬するのに本研究が使用し得ると
の結論である[39]。組換え体FHAを発現する大腸菌株[2o1、PTを過
剰生産するボルデテラ5pp1株[64,69] 、及びPTの遺伝的解毒の方
法[44,69]が現在利用することができ、リポソームのベースとなるサブユ
ニットワクチン用の無毒の全遺伝的成分を高収率で生産することが容易になろう
。事実1次及び2次の免疫応答がリポソームと関連したジフテリア毒素により高
められた[11ので、幼児のワクチン体制での従来のDTPワクチンを置き換え
ることのできる多価ワクチンの出現が予想される。
百日咳菌の感染の防御を仲介する機構はまだ明らかでない。非経口免疫感作とそ
の後の体液及び細胞の応答とは常に関連しているとは限らない[44]。更に、
百日咳の病気を防御するために細胞が仲介する免疫応答が生体内で重要であると
信じられている[7.14]。リポソームは細胞仲介の免疫性を誘導することが
知られているので、本研究に使用した運搬システムが、文献にある抗体応答に加
えてFHA及びPTに対する細胞仲介応答を誘導するかどうかの確認も興味があ
る。
ここで報告した結果は出発点に過ぎない。脂質A、水酸化アルミニウムなどのよ
うなアジュバント活性を有することが既知の他の物質の組込みは分泌性+gAプ
ライミングに追加の効果又は相乗的効果を与えるものと思われる(43,46]
。ビタミンAの投与により経口ワクチン投与後の免疫応答か改善されよう[21
゜免疫か得られる期間の長さ、最適の予防接種計画及び刺激後の防御などを含む
その他の問題も研究しなければならない。
サブユニットワクチンが侵入部位から離れた箇所の免疫応答を誘発するための運
搬システムとして、リポソームの使用は極めて有望である。経口経路により百日
咳ワクチンに関連して局所的に最も起こり易い副作用を軽減又は除去し、アジュ
バント活性が細胞仲介及び体液の免疫応答を高めることができよう。リポソーム
は化学的に安定で、生産が容易で、生物により分解される。段階■及び■での試
験にリポソームを使用したがその毒性は報告されていない[1,17]。更にリ
ポソームの生産に使用する安価な原料が生産原価の低減に寄与する。ワクチンの
経口投与はいずれの場合にも非経口予防接種に比へて経費を大幅に削減でき、特
に健康保健対策に金のがかる地方の新開地に於ける予防接種プログラムのキーポ
イントである。
LI (ThlP−被覆ワクチンの経口及び鼻腔内投与により免疫にしたマウス
の肺洗浄液中の百日咳菌OMPに対する抗体の力価投与経路 10日後2
1gA IgG
経口0.10+0.06e0.11+0.05鼻腔内 0.11+0.03 0
.35+0.1740日後1
追加免疫なし1 追加免疫あり
[gA IgG IgA IgG
経口 nd’ nd’ 4.6±2.0 6.5±1.1鼻腔内 0.40+0
.18 0.48+0.35 5.1+1.5 6.6+1.5a:最初の免疫
後の日数、b=最初の免疫後30日日月追加免疫、C:標準偏差、d:口d=測
測定ず
炙2 LPS−被覆小胞及びOMP−被覆小胞の経口及び鼻腔内投与後のマウス
肺洗浄液中の百日咳菌LPSに対する抗体の力価経口 鼻腔内
IgA IgG [gA IgG
LPS−小胞 0.0 +0.05’ 0.37+0.12 0.0 +0.0
5 0.46fO,210MP−小胞 0.66+0.51 1.1 +0.3
4 1.6±0.23 1.6±0.14a:標準偏差
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feCt、 Immun、に寄稿。
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するためのミニトランスポゾンの構築、 Infect、 Immun、 59
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ティミス(K、N、 Timm1s)、ビー・ラウバッチCB、 Raupac
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百日咳毒素のはっきり規定したエピトープを認識し、チャイニーズハムスター卵
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ション、 1nfect、Immun、 59・4249−4251゜
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[69] ズイーレイ・ジ−アール(Zealey G、R,)、ニス・エム・
ルーズモア(S、 M、 Loosmore) 、アール・ケイ・ヤコブ(R,
K、 Yacoob) 、ニス・エイ・コツクル(S、A、Cockle)、
−r−イ・ビー・ノ1−ベルト(A、 B、 Herbert)、エル・ディー
・ミラー(L、D、Miller)、 エフ・ジエイ・マ・ノカイ(N、 J、
λ1ackay) 及びエム・エイチ・ネイン(M、H,Ne1n)、 199
2、遺伝的に不活性化された百日咳毒素を過剰生産する百日咳菌株の構築、Ap
pl、Env、Microbiol、 58+208−214゜図3
小胞 調製品
図4
図5
追加免疫感作後の日にち
フロントページの続き
(72)発明者 ケイーランド、ユルゲンドイツ連邦共和国 デー−3300ブ
ラウンシュヴアイク、マンエローデル・ヴエーク(72)発明者 ブラウンリー
、ロバート・エムドイツ連邦共和国 デー−3300ブラウンシュヴアイク、マ
ンエローデル・ヴエーク(72)発明者 ティミス、ケニース
ドイツ連邦共和国 デー−3300ブラウンシュヴアイク、マンェローデル・ヴ
エーク(72)発明者 ホワイト、ディケイッド・シーアメリカ合衆国 テネシ
ー 37932−2567、ノックスヴイル、スーツ 300、リサーチ・ドラ
イヴ 10515
(72)発明者 グツマン、カルロス・エイイタリア国 16132 ジエフア
、10、ケイアレ・ベネデート XV
(72)発明者 ウォーカー、マーク・ジェイオーストラリア国 ノース・サウ
ス・ウェスト 2500、ウーロンゴング、ピー・オー・ボックス 1144
(72)発明者 ファウシテイン、マイケル・ダヴリュドイツ連邦共和国 デー
−3300ブラウンシュヴアイク、マンェローデル・ヴエーク
Claims (9)
- 1.ワクチンがリボソーム運搬システムから成り或いは反応成分として該運搬シ ステムを含み、該運搬システムが脂質小胞から成り或いはこれを含むようなワク チンに於いて、前記脂質小胞がその外膜に組み込まれた少なくとも1種の粘膜の 病原体抗原を含むことを特徴とする粘膜の病原体に対するワクチン。
- 2.前記粘膜の病原体がボルデレラ属の1種、特にB型、百日咳菌、赤痢菌又は 連鎖球菌であることを特徴とする請求の範囲第1項記載のワクチン。
- 3.前記抗原が百日咳菌の外膜タンパク質(OMP)の一つの調製品であること を特徴とする請求の範囲第2項記載のワクチン。
- 4.前記抗原が百日咳菌の一つのリポ多糖(LPS)であることを特徴とする請 求の範囲第2項記載のワクチン。
- 5.前記抗原が百日咳菌の繊維状血球凝集素及び/又は百日咳毒素であることを 特徴とする請求の範囲第2項記載のワクチン。
- 6.百日咳菌の外膜タンパク質(OMP)の一つの調製品と同じく百日咳菌の一 つのリポ多糖(LPS)とを抗原として含むことを特徴とする請求の範囲第2項 記載のワクチン。
- 7.脂質小胞による前記ワクチンが大豆をベースにした小さい多重膜リン脂質小 胞であることを特徴とする請求の範囲第1項記載のワクチン。
- 8.前記ワクチンが粘膜を免疫にするための経口投与に、特に腸の通路及び/又 は呼吸の通路、好ましくは呼吸の通路を免疫にするために適用されることを特徴 とする前記請求の範囲のいずれか1項記載のワクチン。
- 9.溶剤希釈微粒子担体技術により一種又は数種の前記抗原を脂質小胞中に組み 込むことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか1項記載のワクチンを調製する 方法。
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