JPH07500813A - リポソーム多糖体ワクチン - Google Patents
リポソーム多糖体ワクチン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
【発明の詳細な説明】
リポソーム多糖体ワクチン
本出願は、1991年5月13日付けの米国特許出願第077699、144の
一部継続出願である。
■、 発明の分野
本発明は、リポソーム内に封入した多糖体抗原に対して粘膜の免疫応答を誘発さ
せるための方法および組成物に関するものである。
2、 関連技術
集中的な治療管理、強力になってきている抗微生物剤、厳格な予防処置が利用で
きるにもかかわらず、多臓器不全(MO3F)へ導く感染症は、損傷、出血、火
傷のような免疫抑制現象力(生じた後では、相変わらず後期罹病率および死亡率
の主な原因となっている。出血、外傷、熱傷が生じた日から7日を経過した後の
死亡の60〜88%は敗血症が原因である。院内肺炎が損傷後にしばしば起こり
、これはこの背景における多臓器不全、罹病率および死亡率の一因となる。重症
患者の30〜70%もが集中治療管理室内で気道感染症を発症している。
分泌免疫グロブリンAは肺や腸のような粘膜表面にお(する主要な免疫グロブリ
ンであり、胃腸管または呼吸器の粘膜で生成された微生物抗原−特異的s1gA
は、これらの表面てまlこ(iこね、らの表面から病原体が宿主に感染するのを
防御する。粘膜関連感染症に対する防御は、粘膜部位における抗原−特異的形質
細胞の数および分泌抗体レベルと大いに関連があるが、血清IgG抗体レベルや
膵臓の形質細胞応答とは関連がない。対照的に、slgAは菌血症のような全身
に広がっている感染において宿主を防御する際には重要な役割を担っていない。
肺、バイアー斑、腸固有層(intestinal lamina propr
ia)のような粘膜部位に存在するTおよびB細胞は、通常の粘膜免疫系および
細菌感染に対する防御の決定的な第一線を構成する。全身のB細胞と違って、粘
膜のB細胞は主としてsIgAを産生じ、粘膜部位における抗原−特異的抗体応
答は膵臓やリンパ節のような全身のリンパ系器官で生じるものと異なっているこ
とが多い。ある粘膜部位、例えば消化器関連リンパ系組織(GALT) 、から
初めに起こるs I gA応答は、肺、扁桃腺、唾液腺といった他の粘膜関連リ
ンパ系部位に広がる。粘膜部位間のs1gA分泌形質細胞のこの移動は、呼吸器
病原体への肺の免疫性を向上させることにねらいを定めた経口および鼻腔的免疫
感作戦略の土台を形成する。特に、この戦略はインフルエンザのようなウィルス
感染症と関連したタンパク質抗原に対するワクチンの開発に用いられ(Mest
ecky、 J、 Cl1n、 Immunol、、 7:265.1987;
Liang、 et al、。
J、Immunol、、 143:484.1989;およびTamara、
et al、、 Vaccine。
7:314.1989)、その場合、肺表面で最初に起こる感染症に対する増大
した抵抗性が、ウィルス抗原に特異的な肺分泌抗体の増強された産生とB細胞応
答を伴うことが見いだされた。
タンパク質抗原に対する膣粘膜の免疫反応を基底線の100倍以上に増強するこ
とが、対象の抗原とアジュバント、例えばコレラトキシン(Bison、 et
al、、 J、 Immunol、、 132:2736.1984)、グル
タルアルデヒド不活化コレラトキシン(Liang、 et al、、 J。
Immunol、、 141:1495.1988) 、コレラトキシンのBサ
ブユニット(McKenzie、 et al、、 J、 Immunol、、
133:1818.1984)およびリポソーム製剤中に封入した抗原、の経
口または鼻腔的投与により達成された。しかしながら、細菌の多糖体抗原とアジ
ュバントの組合せを用いた経口または鼻腔的免疫感作が成功したという報告はこ
れまでなされていない。
コレラトキシン誘導産物のアジュバントとしての作用機序は、細胞表面上のガン
グリオシドGMIに対するコレラトキシンBサブユニットの親和性に集中してい
るようだ。コレラトキシンBサブユニットのこの性質は、提示された抗原への局
在化されその後は一般化された粘膜のIgA応答に最初に関係した、粘膜関連細
胞の表面への関連抗原の運搬を増強する。不活化コレラトキシンおよびコレラト
キシンのBサブユニットは、有意な毒性を欠くために、ヒト経口ワクチンに適す
ることが提唱された。特に、コレラトキシンBサブユニットはインフルエンザと
コレラのタンパク質抗原に対するヒトおよび動物ワクチンの成分として使用して
成功を収めている。リポソームの利点はそれらが無毒性である点にある。さらに
、リポソームは、経口または鼻腔内に投与したとき、粘膜の免疫反応に強力な免
疫増強作用を及ぼすことがいくつかの系において明らかになっている(Greg
oriadis、 Immunol、 Today。
11:89.1990; van Rooijen、 et al、、Immu
nological Adjuvantsand Vaccines、 Gre
goriadis、 G、、 A11ison、 A、C,、Po5te G。
(eds)、 Plenum Press、 pp 95−106. 1989
; Pierce、 et al、。
Infect、 Immunol、 44:469.1984)。抗原を提示す
るためのリポソーム運搬系の強力なアジュバント効果は、少なくとも部分的には
、細胞膜と融合して、直接その内容物を細胞内抗原プロセシング系に運搬するそ
の能力のためであると考えられる。
免疫を抑制された宿主は粘膜表面での感染を特に受けやすい。
免疫抑制は、例えば化学療法、損傷、火傷、および出血(特に外傷の後)により
引き起こされる。血液の減少が外傷に続く病態生理学的不安定の中心的要因であ
り、感染に対する感受性および死□亡率を増加させることがわかっている。血液
の減少は膵臓、リンパ節、骨髄、胸腺または肺のTまたはB細胞サブセット(す
なわち、CD3+、CD4+、CDal、Ig+またはB220+)の絶対数も
しくは相対数を変化させないが、出血後にTおよびB細胞機能の広範な変化が記
載されている。出血はサイトカイン(IL−1,IL−2、IL−3、IL−5
、γ−IFN)放出の変化(Abraham、 et al、、 C1rc、
5hock、 25:33.1988; Abraham。
et al、、 J、 Immunol、、 142:899.1989) 、
?イトジエン誘導T細胞増殖の低下(Abraham、 et al、、 J、
Immunol、、 142:899.1989)、IL−2レセプター発現
の低下(Abraham、 et al、、 J、Immunol、。
142:899.1989; 5tephan、 et al、、 Arch、
Surg、、 +22:62.1987)、および膵臓(Abraham、
et al、、 Ce11. Immunol、、 122:208゜1989
) 、腸(Abraham、 et al、、 Ce1l !mmuno1..
128:165.1990)、肺(Robinson、 et al、、 J、
Immunol、、 145:3734.1990)のB細胞レパートリ−の
変化を含めて、免疫学的機能の多数の異常をもたらす。
研究(Esrig、 et al、、 Rev、 Surg、、 33:431
.1976; 5tephan。
et al、、 Arch、 Surg、、 122:62.1987)により
、出血後に感染に対する感受性が増加することが明らかになった。困ったことに
、出血のモデルはたとえ採血を行わない場合でも非常に免疫抑制的であり、しか
も生じた感染症が臨床土兄られるものと密接な関係がないという2つの理由のた
めに、これらの研究結果の解釈は困難である。特に、以前に記載された出血のモ
デルは、長時間麻酔した動物への動脈カテーテルの配置を含んでいる。かかる動
物標本は、たとえ採血がなくとも、マイトジェン誘導リンパ球増殖の70%以上
の低下(Stephan、 et al、、 Arch、 Surg、、 12
2:62゜1987) 、炎症反応(Abraham、 et at、、 Ar
ch、 Surg、、 119:1154゜1984) 、並びにI L −1
(Ayala、 et al、、1mmunology、 70:33゜199
0)およびIL−2産生(Stephan、 et at、、 Surg、 F
orum。
37:73.1986)をもたらす。
呼吸器や胃腸管のような粘膜表面の感染と関連した病原体の多くは細菌であり、
その場合、防御免疫のための最も好ましい抗原は多糖体である。ところが、多糖
体の抗原は、全身的に投与する場合でも、一般に弱い免疫原である(Schre
iber、 et al、、 J。
Immunol、、 146:188.1991)。宿主が免疫無防備状態のと
きはなおさらそうである。多糖体抗原に対する全身的免疫反応の増強は、タンパ
ク質キャリアーおよびアジュバントへの力・ツブリングにより、あるいは抗イデ
イオタイプの操作により達成された(Schreiber、 et al、、
J、Immunol、、 144:1023.1990) oこれに対して、抗
原に特異的な粘膜免疫反応に及ぼす細菌多糖体による免疫感作の効果に関する情
報はほとんど得られていない。これまでの研究(Abraham、 et al
、、 Vaccine、印刷中)において、アジュバントとしてのコレラトキシ
ンと同時投与した細菌の多糖体抗原レバンまたは緑膿菌(Pseudomona
s aeruginosa)のl型多糖体を用いた経口免疫感作は、抗原特異的
肺s1gA抗体価の増加をもたらすことが見いだされた。しかし、肺の形質細胞
応答を高めるためには、大量の抗原(すなわち、1mg)と毒性アジュバントの
使用が必要であった。
その結果として、細菌感染症に対して粘膜表面を免疫するための効果的で無毒性
の方法の必要性が少なからず存在する。本発明はかかる方法を細菌の多糖体抗原
とリポソームカプセル化担体とを組み合わせることにより提供するものである。
発明の要約
病原性細菌が粘膜感染症において果たす役割並びに現存する免疫感作技術の厳し
い治療制限を認識することにより、本発明者らは、より効果的な免疫感作法を開
発しようとして、新規なワクチンを製造し、評価した。これらの努力は、最終的
には、粘膜表面から宿主に感染または侵入する細菌に対して特に有効な、新しい
免疫感作法の開発につながった。
この方法はリポソーム内に封入した細菌の多糖体抗原を含む組成物を利用して開
発された。驚いたことに、これらの組成物およびこの方法により、ワクチンの副
作用を最小限に抑えつつ、カプセル化した細菌多糖体抗原への宿主の抗原−特異
的分泌免疫反応を有意に高めることが可能である。
本発明の方法はここに開示する新規なリポソーム組成物の使用により増強される
。これらの組成物はリポソーム内に封入した細菌の多糖体抗原を含み、さらにア
ジュバントを含む。アジュバントは抗原と共に区画化されるか、リポソームの膜
中に挿入されるか、あるいはその両方であり得る。
図面の説明
図1. 38mgのレバンを含むリポソームで鼻腔内免疫したマウスの肺洗浄液
中の抗しバンs1gA抗体価。1時間後に意識回復を伴う30%の血液容量の出
血後で、図示した時期にマウスを免疫した。対照(C)マウスはエーテル麻酔お
よび血液を抜き取らない心臓穿刺の3日後に免疫した。試料を希釈しないで試験
したときに終始一貫して最大ODが観察されたので、結果を未希釈洗浄液試料に
ついてのOD、、。±SEMとして示しである(*対照に対してp<Q、05)
。
図2. レバン−特異的肺形質細胞の数に対する意識回復を伴う出血の影響。1
時間後に意識回復を伴う30%の血液容量の出血後で、図示した時期にマウスを
免疫した。対照(C)マウスはエーテル麻酔および血液を抜き取らない心臓穿刺
の3日後に免疫した。結果は肺1組あたりの全形質細胞および■gA産生レバン
特異的形質細胞の数±SEMとして示しである(対照に対して*p<0.05お
よび**p<o、01)。
図3. 50μlの空のリポソーム(対照)、25μgの緑膿菌l型多糖体を含
むリポソーム(PsA)、または25μgの緑膿菌1型多糖体と0.2μg(1
0μg/kg)のIL−2を含むリポソーム(PsA+IL−2)で鼻腔内免疫
した出血マウスの生存率。マウスは30%の血液容量を出血させた2時間後に免
疫し、そして血液損失の4日後に5XIO’ cfuの緑膿菌フィッシャー−デ
ブリン(Fisher−Devl in)免疫型1(15921株)を気管内に
接種した。各群は11匹の動物から成っていた。肺炎誘発の10日後に、緑膿菌
多糖体とIL−2を含むリポソームで鼻腔内免疫したマウスの死亡率が、空のリ
ポソームまたは緑膿菌多糖体を含むがIL−2を含まないリポソームで免疫した
動物群と比較して、有意に低下した(p<0.005)。
好ましい態様の詳細な説明
本発明者らは、細菌の多糖体抗原に対する粘膜免疫反応を誘発させるように動物
を免疫感作する組成物および方法を工夫したところ、この成果の達成を目的とし
た従来技術と比べて顕著な改良が得られた。本発明は、伝染性生物と粘膜表面と
の接触により起こる感染症にかかつているか、その危険性がある動物への投与を
含むものである。
本発明においては、細菌の多糖体抗原をカプセル化するためにリポソームが用い
られる。リン脂質を水性媒体中に穏やかに分散させると、それらは膨潤し、水和
し、そして水性媒体の層が脂質二重層と分離している同心円状の多重ラメラニ重
層小胞を自動的に形成する。このような系は通常多重ラメラリポソームまたは多
重ラメラ小胞(MLV)と呼ばれ、約1100nから約4μmの範囲の直径を有
する。MLVを超音波処理すると、直径か約20〜約50nmの範囲の小さい単
ラメラ小胞(SUV)か形成され、これはSUVのコアに水溶液を含んでいる。
リポソームの組成は、通常、リン脂質類、特に高相転移温度のリン脂質類の組合
せであり、一般にステロイド類、特にコレステロールとの組合せである。他のリ
ン脂質または他の脂質も使用できる。
リポソームの製造に有用な脂質の例には、ホスファチジル化合物、例えばホスフ
ァチジルグリセロール、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスフ
ァチジルエタノールアミン、スフィンゴリピド、セレブロシド、およびガングリ
オシドが含まれる。
特に、脂質部分が14〜18個の炭素原子、特に16〜18個の炭素原子を含み
かつ飽和されている、ジアシルホスファチジルグリセロールが有用である。代表
的なリン脂質には卯のホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコ
リン、およびジステアロイルホスファチジルコリンが含まれる。
細胞の多糖体抗原を含むリポソームを製造する際には、抗原カプセル化の効率、
抗原の不安定性、得られたリポソーム集団の均質性および大きさ、抗原対脂質の
比、製剤の透過性および不安定性、並びに医薬としての製剤の許容性といった可
変要因を考慮すべきである(Szoka、 et al、、 Annual R
eviews of Biophysicsand Bio−engineer
ing、9:467、 1980; Deamer、et al、、inLip
osomes、 Marcel Dekker、 New York、 198
3.27; Hope、 et al。
、 Chem、 Phys、 Lipids、 40:89.1986)。
本発明は、とりわけ、免疫無防備状態にあるヒトのような動物において免疫反応
を誘発させるのに有用である。“免疫無防備状態”とは、免疫系が正常に機能し
ていない動物を指す。動物を免疫無防備状態にさせうる条件の例としては、化学
療法、照射、加齢、そして例えばショック、重症の出血による血液の損失、火傷
などから生じる物理的損傷がある。
多くの生物、特に細菌は感染部位または初期の侵入部位として粘膜の表面を利用
する。本発明においては、リポソームワクチンがこれらの種々の生物の病原作用
を改善するために粘膜表面て免疫反応を誘発させることができる。粘膜免疫系の
種々の成分の相互関係のために、ある粘膜部位で動物にワクチンを接種し、そし
て異なる部位で分泌免疫反応を生起させることが可能である。免疫し得るおよび
/または分泌免疫反応を生起し得る組織の例には、気管、胃腸管、泌尿器管、お
よび乳腺、唾液腺、涙管のような腺が含まれる。かくして、鼻腔内免疫すること
によって胃腸の病原体に対する分泌免疫反応を誘発させることが可能である。ま
た、バイアー斑や腸固有層のような胃腸管の免疫化によって気管内で分泌免疫反
応を誘発させることが可能である。
本発明で用いる“免疫原として効果的な量”という用語は、多糖体抗原上に存在
するエピトープと結合しつる抗体を産生ずるように動物を誘発するのに必要な多
糖体抗原の量を意味する。
本発明の方法および組成物は細菌の多糖体抗原の免疫感作を可能にするのに特に
有用である。種々の細菌多糖体抗原の中では、アエロバクタ−(Aerobac
ter) 、クレブシェラ(Klebsiella)、プロテウス(Prote
us)、サルモネラ(Salmonella) 、シゲラ(Shigella)
、カンピロバクタ−(Campylobacter)、シュードモナス (P
seudomonas)、およびストレプトコッカス(Streptococc
us)の種または株から誘導されるものが好ましい。
特に、緑膿菌や肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoni
ae)の株から誘導される細菌多糖体が好ましい。これらの細菌多糖体抗原は単
一の株または血清型から誘導されても、多価、すなわち種々の血清型からの抗原
の集まりであってもよい。多価の細菌多糖体抗原の混合物の使用は、さまざまの
血清型か病因に関係している緑膿菌および肺炎連鎖球菌のような生物にとって特
に有用である。
いろいろな細菌から多糖体抗原を調製する手法は当分野で公知であるか、過度の
実験を行わずに簡単に確かめることができる。
細菌の多糖体抗原を含むリポソーム製剤はアジュバントを含むことも可能である
。アジュバントは特異的免疫反応を非特異的に増強させるべ(使用される物質で
ある。通常、アジュバントと抗原は免疫系への提示に先立って混合されるか、ま
たは免疫すべき動物の同じ部位に別々に提示される。アジュバントは、厳密では
ないが、その組成に基づいていくつかのグループに分けることができる。これら
のグループは油アジュバント(例えば、フロイント完全および不完全)、無機塩
(例えば、AIK(SOl)2、AINa(SO4)2、AINH4(SO4)
、シリカ、ミョウバン、A I (DH)、、Caa(POt)2、カオリン、
および炭素)、ポリヌクレオチド(例えば、ポリICおよびポリAU酸)、およ
びある種の天然物質(例えば、ヒト結核菌(Mycobacterium tu
berculosis)からのワックスD1コレラトキシンのBサブユニット、
グルタルアルデヒド処理コレラトキシン、並びにコリネバクテリウム・バルバム
(Corynebacterium parvum) 、百日咳菌(Borde
tellapertussis)およびプルセラ(Brucella)属のメン
バー中に存在する物質)を含む。
リポソーム製剤中に添加し得る他のアジュバントには免疫モジュレータ−とその
他の生物反応改変剤が含まれる。′生物反応改変剤”という用語は、多糖体抗原
への免疫反応を増強するやり方で免疫反応の改変に関与している物質を包含する
ものである。生物反応改変剤の例としては、リンホカイン、例えばインターロイ
キン、マクロファージ活性化因子、移動阻止因子、コロニー刺激因子およびイン
ターフェロンがある。好ましいインターロイキンはin vitro B細胞機
能、例えば増殖、抗体生産、または活性化に対して直接作用を及ぼすものである
。IL−2とIL−6が特に好適である。他の生物反応改変剤も知られており、
当業者によって容易に確かめることができる。
本発明のリポソーム製剤はリポソームの膜中にアジュバントを含むように改変す
ることもできる。好ましい化合物は、Chang。
et al、、 Arthritis and Rheumatism、 21
:169.1978およびChang、 et al、、 Arthritis
and Rheumatism、 23:62. 1980 (参照によりこ
こに組み入れるものとする)に記載されるリポイドアミンとして特徴づけられる
ものである。リポイドアミンの中で特に好ましいものはアブリジン(avrid
ine) (MN−ジオクタデシル−N’、N’−2−ヒドロキシメチル−プロ
パン−ジアミン)である。アブリジンを含むリポソームは多くの抗原を封入する
ことができ、しかもリポソーム膜中のアブリジンの存在はリポソームのアジュバ
ント効果を増強し、その結果アブリジン含有リポソーム内の抗原の投与後により
大きな粘膜の免疫反応が達成される。アブリジンと細菌多糖体を含むリポソーム
は、多量の抗原をカプセル化し得る大きな単ラメラリポソームをもたらす洗剤透
析法(Philippot、et al、、Biochem Biophys
Acta、734:137. 1983により改良されたもの)により製造する
ことができる。また、脱水−再水和変法(Kirby ancl Gregor
iadis、 13iotechnology、 2:979゜1984)のよ
うな他のリポソーム製造法も高いカプセル化パーセンテージをもたらす。本発明
により利用されるアジュバントにかかわりなく、アジュバントをリポソーム自体
の内部に存在させる(すなわち、多糖体抗原と共に区画化する)が、リポソーム
小胞の膜中に存在させるか、またはその両方に存在させることが可能である。当
業者はアジュバントを(例えば細菌多糖体抗原と複合体化させて)リポソームの
内部にまたはリポソーム膜の中に保持させる技術について熟知している。
多重免疫感作法を利用する場合、免疫感作の時期について多くの異なる技法が存
在する。本発明のリポソーム製剤は、分泌免疫反応のレベルを高めるために1回
より多く使用することができる。
一般に、動物に投与される多糖体抗原の用量は、年齢、健康状態、性別、患って
いる場合はその疾病の程度、そして当業者が調整しうる他の可変要因などの諸要
因に応じて変化するだろう。しかしながら、少なくとも動物が重大な血液の損失
といった損傷のために免疫抑制状態に陥っている場合には、24〜48時間以内
、好ましくは24時間以内に免疫感作を投与することが好適である。
本発明の抗原製剤は1回または複数回投与することができ、1回につき10ug
/m1〜10,00011g/ml、より好ましくは50μg/m1〜5,00
0ag/mlの抗原、最も好ましくは1回につき101zg/m1〜600μg
/rr+lの抗原でありうる。一般に、細菌の多糖体抗原に対し最高レベルのs
IgA(分泌免疫応答)を誘発する投与量が好ましい。
インターロイキンのような生物反応改変剤をリポソーム内に抗原とともに含める
場合、該改変剤の投与量は約0.001μg/ml〜約1000μg/ml、好
ましくは約0.OLμg/m1〜約200μg/ml、最も好ましくは約0−
05μg/ml 〜約50μg/mlの範囲で変化しうる。
本発明を一般的に説明してきたが、以下の具体的な実施例を参照することにより
一層完全な理解が得られるだろう。これらの実施例は単に例示するためのもので
あり、特に記載しない限り本発明を限定するものではない。
この研究は、リポソーム内に封入した細菌抗原に対する分泌免疫応答を調べるた
めに、8〜12週齢の雄B A L B/Cマウス(Jackson Labs
、 Bar Harbor、 ME)を用いて行った。
リポソームは、多量の抗原をカプセル化し得る大きな単ラメラリポソームをもた
らす、Ph1lippot (Biochem Biophys Acta。
734:137.1983)らにより改良された洗剤透析法により製造した。
コレステロール、ホスファチジルセリン、およびホスファチジルコリン(各8μ
M)を−緒にし、N2のもとで乾燥してフィルムとなし、その後さらに60分間
凍結乾燥機内に置いた。カプセル化すべき細菌多糖体を0.5m]のバッフy
−(150mM NaCl、 10mM HEPES (GIBCO)、 1
mM EDTA、 pH7,4)中に懸濁し乾燥脂質に加えた。カプセル化効率
をモニターするために、C11ラベル化イヌリン(20μm)を懸濁液に加えた
。30分後、0.24m1の1Mオクチルグルコシド(Calbiochem)
を脂質と抗原の混合物に加え、強く振とうした。このサンプルを透析チューブ(
分子量カットオフ3500)1.:移し、2.4gの5M−2バイオビーズ(B
iorad)を含む100m1のバッファーに対して透析した。
24時間後、リポソーム調製物をA 5 M (Biorad)カラムにかけ、
リポソーム画分(ボイドボリューム中)を集めた。カプセル化効率は、最初の脂
質懸濁液中のCロカウント数を、最終リポソーム画分中のそれと比較することに
より測定した。一般に、およそ40%(レバンおよび緑膿菌l型)および10%
(肺炎連鎖球菌3型多糖体(PPS3))のカプセル化効率が得られた。単ラメ
ラリポソームの平均の大きさは、Coulter N54D装置を使って動的レ
ーザー光散乱により測定して、995±80nmであった。
動物は、O,1mlのリポソーム懸濁液を鼻孔に適用し、これを吸入させて鼻腔
内免疫した。試験した抗原はアエロバクタ−・レバニクス(Aerobacte
r 1evanicus) (Sigma、 St、 Louis、 MO)か
らのレバン、緑膿菌からの多糖体1型(33μg)、および肺炎連鎖球菌からの
肺炎球菌多糖体3型(33μg)であった。
肺の洗浄液は、0. 5mlのリン酸緩衝溶液(P B S)を気管と肺に3回
注入して得られた気管支肺胞洗浄液を集めることにより得た。一般に、およそ0
.4mlの最終容量が得られた。この洗浄液を遠心して細胞破片を除き、試験に
供するまで一20°Cで貯蔵した。
肺の洗浄液および血清は、ELISA法(Portnoi、 et al、。
Eur、 J、Immunol、、 18:571.1988)を用いて細菌の
多糖体抗原に対する抗体の産生について試験した。96ウエルELISAプレー
ト (Costar、 3590. Cambridge、 MA)に0.05
Mリン酸バッファー、pH8中の抗原(10gg/ml)を−夜コーティングし
た。プレートをPBSで洗浄した後、ウェルを1%卵アルブミン含有PBSて3
7℃、30分間飽和させた。PBSて洗浄後、連続2倍希釈で50μlの肝性浄
液または血清をELISAプレートに移し、プレートを室温で2時間インキュベ
ートした。洗浄後、ペルオキシダーゼ結合ヤギ抗マウス抗体を各ウェルに加えた
。さらに1時間インキュベーション後、H2O2とオルソフェニルジアミンを含
む色素原で結合抗体を発色させた。20分後に50μIの10%SDSを各ウェ
ルに加えて反応を止め、410nmの補正フィルターを備えたフォトメーター(
MR600,DynatechInstruments、 Tarrance、
CA)を使って450nmでODを測定した。
アエロバクタ−レバニクス レバン 0.046 ±0.017 0.1−26
±0.023緑膿菌 J型 0.255±0.061 0.660+0.051
肺炎連鎖球菌 PP53 0.127±0.044 0.293+0.115表
1のデータから、粘膜免疫系を経てワクチン接種した動物は、リポソーム担体系
を用いて細菌多糖体抗原をカプセル化したワクチンの形態で抗原を提示するとき
、所定の細菌多糖体抗原に特異的なslgAを有意な抗体価で産生ずることがわ
かる。
リポソームに封入した細菌多糖体抗原による免疫感作の効果を免疫無防備状態の
動物において調べた。免疫無防備状態はネズミ出血モデルCAbraham、
etal、、 J、 Jmmunol、、 142:899.1989)を用い
てマウスに誘発させた。簡単に説明すると、マウスをぶた付きのビーカーに入れ
た後、マウスにエーテルを吸入させて麻酔した。30ゲージ針を使って心臓穿刺
を行い、30%の血液容量(20gのマウスにつき約0.55m1)を60秒間
にわたって抜き取った。血液を0.1ml中に100Uのヘパリンを含むシリン
ジに集め、麻酔のかかっていないマウスに眼窩後神経叢注射により再注入するま
で1時間37°Cに保持した。この方法を使うと、合併症を起こさずにすべての
出血マウスの意識を回復させることができた。その後、マウスをケージ内で回復
させた。すべての事例においてエーテル麻酔の全期間は2IJJ未満てあった。
この出血プロトコールによる死亡率はおよそ12%であり、すべての死が出血後
最初の24時間の間に起こり、大部分の死は出血後1時間以内に起こった。
この出血モデルにおいて、エーテル麻酔と血液を抜き取らない心臓穿刺はマイト
ジェン誘発リンパ球増殖、I L −2R発現、BまたはTリンパ球の表現型特
性(CD3、CD4、CD8、B220、μ、Ly−1の発現)、リンフ才力イ
ン(IL〜2、■L−3、IL−5、γ−IFN)放出、または肺臓、腸、もし
くは肺のB細胞クローン前駆体の数(Robinson、 ef al、、 J
、Immunol。
、 145:3734.1990)に何の変化も生じさせない。特に、以前の実
験から、エーテル麻酔および血液を抜き取らない心臓穿刺を行った後のマウスで
は、レバンまたは緑膿菌の1型多糖体に特異的な肺のB細胞クローン前駆体の数
または頻度に何の変更もないことがわかっていた(Robinson、 et
at、、 J、 Immunol、、 145:3734゜1990)。同様に
、この出血方法においては生存マウスに血胸、つまり心臓周囲の空間、肺への出
血、または心臓挫傷の徴候がまったく見られなかった(Abraham、 et
al、、 J、 Immunol、、 142:899゜1989)。動物の
選別、免疫感作、およびELISA法は実施例1に記載したように行った。
実質内肺リンパ球を以前に記載された通りに単離した(Abraham、 et
al、、 J、 Immunol、、 144:2117.1990) o簡
単に述べると、それぞれの実験に3匹のマウスを使用し、分析のために肺の細胞
を集めた。マウスを頚椎脱臼により犠牲にした後、胸部を開き、右室に3〜5m
lの冷却(4℃)PBSを注入して肺血管床をフラッシュ洗浄した。次いで、気
管周囲のリンパ節を避けながら肺を切除し、RPMl 1640(GIBCO)
で2回洗った。
肺を細かく刻み、組織片を、20U/mlのコラゲナーゼ(SIGMA)および
lμg/mlのD N a s e (SIGMA)を含む、5%FC3(GI
BCO)、ペニシリン/ストレプトマイシン、lOmMHEPES、50gM
2−ME (GIBGO)、20mML−グルタミン(GIBCO)を加えたR
PMI 1640(GIBCO)の中に入れた。37°Cで60分間インキュベ
ーションした後、残っている完全な組織を21ゲーン針を通過させて分断した。
組織断片と死細胞の大部分をガラスウールカラムを通す迅速濾過により除き、細
胞を遠心により集めた。細胞ペレットを4mlの40%パーコール(Pharm
acia、 Uppsala、 Sweden)中に浮遊させ、4mlの80%
パーコール上に重層した。600gで15°C120分間遠心した後、界面にあ
る細胞を集め、RPMI 1640で洗い、カウントした。生存率はトリバンブ
ルー排除により測定して常に98%より高かった。
肺中の全形質細胞およびレバン−特異的形質細胞の検出は、Sedgwick
and Ho1tにより記載された方法(Sedgwick、 et al、。
J、[mmunol、 Methods、 57:301.1983)に類似し
た方法を用いて行った。簡単に述べると、96ウエルの平底ELISAプレート
に、50μm/ウェルの0.05Mリン酸カリウムバッファー、pH8中のレバ
ン(10gg/ml)と4℃で一夜インキユベーションしてコーティングした。
次に、プレートをPBSで洗い、1%ゼラチンを含むPBSで37℃、1時間ウ
ェルを飽和させた。PBSでさらに洗浄後、グルタミン、2−ME、lomM
HEPES、ペニシリン/ストレプトマイシン、および1%FC3を含む100
μmのRPMl中の免疫済みのまたは免疫してないマウスからの実質内肺リンパ
球をウェルにまいた。ウェルあたりの細胞数が102〜106になるように調整
した。
その後、プレートを5%CO2のもとて37℃、5時間インキュベートした。プ
レートを軽くたたき、続いてH20中の0.05%トウィーン20て溶解して細
胞を除いた。0.05%トゥイーンを含むPBSで洗った後、ビオチンと結合さ
せたヤギ抗マウス全IgをPBS 1%ゼラチン中のウェルに加え、プレートを
40Cで一夜放置した。次いで、4プレートをPBS、0.05%トウイーンで
洗い、アルカリホスファターゼと結合させたストレプトアビジンをウェルに加え
た。37°Cで1時間インキュベーション後、プレートを洗い、0.75%アガ
ロースを含む2−アミノ−2−メチル−1−プロパツール(Sigma、 St
、 Louis、 MO)中に希釈した基質、2.3mMの5−ブロモ−4−ク
ロロ−3−インドリルホスフェート (Sigma、 SL、 Louis、
MO)を各ウェルに加えた。
37℃で1〜2時間インキュベーション後、抗体分泌細胞をカウントし得る青色
の斑点として発色させた。ウェルあたり20〜40の斑点をもたらす細胞の希釈
液を用いて、サンプルあたりの抗体特異的B細胞の総数を定量した。この検定法
の感度および特異性は、Ag抑制試験およびAg特異的ハイブリドーマ細胞系を
含む研究において裏付けられている(Klinman、 et al、、 J。
Immunol、、 141:801.1988; Sedgwick、 et
al、、 J、 Immunol。
Methods、 87:37.1986)。
肺炎はバーバード大学(Boston、 MA)のGerald Pier博士
から得られた緑膿菌のフィッシャー−デブリン免疫型1(1,5921株)を用
いて誘発させた。トリブチツク大豆寒天プレートに新たに培養した後、細菌をト
リブチツク大豆ブロスに移し、109cfuの濃度が達成されるまで37°Cで
インキュベートした。細菌を遠心し、冷却PBSて2回洗い、次いてPBS中に
5X10’、10g、2×109または3X10’cfu/mlの濃度で再懸濁
した。マウスをベンドパルビタール(50mg/kg)で腹腔的麻酔し、垂直に
つり下げ、そして口から鋭くない22ゲージ針を入れて40μmの細菌懸濁液を
気管に導入した。マウスをケージに戻し、餌と水に自由に近つりるようにした。
毎日2回死亡を評価した。マウスを7日間観察したが、5日間以後の死亡は見ら
れなかった。
抗原特異的肺srgA抗体価および原形質細胞を調べる実験では、それぞれの実
験条件について2群のマウス(1群3匹のマウスから成る)を試験した。各マウ
スからの柿渋浄液てEL r SAを行った(それぞれの条件について6つの洗
浄液を試験した)。
ELISA斑点検定のために、各群3匹のマウスから肺リンパ球を単離し、集め
た。肺1組あたりの抗原特異的形質細胞の数は、ELISA斑点検定で測定した
106肺リンパ球あたりの抗原特異的斑点の数に、肺1組につき単離された細胞
の総数を掛けることにより算出した。
データは各実験群について平均上標準誤差(SEM)として表される。2群間の
差異についてのスチューデント式tテストにより、あるいは2群より多い実験の
差異を検討するための一方向分散分析を用いることにより、各群の平均値の比較
を行った。生存データはカイ二乗分布およびフィッシャー正確度分析(Fish
er’ 5Exact analysis)により分析した。0.05より小さ
いp値が有意であると見なされた。
A、 鼻腔的免疫感作の結果
ある粘膜表面で生成された分泌抗体応答がその後他の粘膜部位で見られるという
、共通の粘膜免疫系(Mestecky、 et al、、 J。
Cl1n、Immunol、、 7:265.1987)が存在するために、リ
ポソーム内に封入された細菌多糖体抗原レバンの漸増量(1,5,10および3
8μg)でマウスを鼻腔内免疫した。1週間後動物を犠牲にし、上記のように洗
浄した肺と細菌抗原特異的sIgA抗体価をELISAで測定した。肺リンパ球
を単離し、肺1組あたりの細菌抗原特異的形質細胞の数をELISA斑点検定を
用いて数えた。また、血清も採取して、抗レバン抗体価を測定した。
非免疫マウスと1〜10ggのリポソームカプセル化レバンで鼻腔内免疫した動
物では、肺リンパ球の中にレバン特異的形質細胞がまったく存在していなかった
。これに対して、38μgのレバン含有リポソームで鼻腔内免疫した後では、肺
I組あたり33±5個のレバン特異的形質細胞が存在していた。同様に、38μ
gのリポソームカプセル化レバンで免疫したマウスにだけレバン特異的sIgA
抗体価の増加が見られた(非免疫マウスではOD2.。=0.046±0.01
7に対して0.126±0.023)。血清の抗レバン抗体価は、非免疫群と比
較して、鼻腔内免疫化マウスのどの群にも変化が見られなかった。
B、 肺形質細胞応答に対する出血の影響細菌抗原に対する肺分泌抗体応答への
出血により誘発された免疫抑制の影響を調べるために、30%のマウス血液容量
を取り出し、次いて1時間後に戻した。出血後の所定の時期に38μgのレバン
を含むリポソームを鼻腔内投与した。免疫感作の1週間後、レバン特異的sIg
A抗体価と形質細胞数を分析するために柿渋浄液と肺リンパ球を集めた。血清も
免疫感作の1週間後に集めて、抗レバン抗体価を測定した。これらの実験の結果
を図1および2に示す。
出血の3日後に免疫したマウスからの肺洗浄液中の抗しバンSIgA抗体価は、
正常または対照動物のものと相違しなかった。
しかし、出血の7日および14日後に免疫したマウスでは抗しバンs1gA抗体
価が著しく減少していた(図1)。レバン特異的原形質細胞数の減少も出血後意
識を回復させた場合に見られたが、肺洗浄液中の抗しバンs1gA抗体価につい
て示されたものとやや異なる動力学(kinetics)を示した。レバン特異
的形質細胞の数(全体およびIgA産生の両方)の70%を越える減少が出血後
1〜7日の間に現れ、出血後144日目出血前の値に戻った(図2)。免疫感作
を出血後3日目に行った場合は、実質的にレバン特異的原形質細胞が存在しなか
った。
モデルの他の構成要素ではなく出血が原因で、肺形質細胞における抗レバン応答
の変化が生した。エーテル麻酔および血液を抜き取らない心臓穿刺を行った後3
日目にマウスを免疫した場合(対照)は、肺洗浄液中の抗しバンsIgA抗体価
(正常では0D160 = 0. 126±0.023に対して対照では0.1
15±0.009)もレバン特異的原形質細胞の数(正常では33±5に対して
対照では35±7)も変化が生じなかった。正常な非出血マウスと比較して、対
照動物には出血後いずれの時点においても血清抗レバン抗体価の変化が見られな
かった。
C0肺炎生存に対する出血の影響
以前の実験は、細菌多糖体抗原に対する肺分泌抗体および形質細胞応答が出血お
よび意識回復を行った後l〜14日間にわたり減少することを実証した。緑膿菌
の多糖体を含めて細菌多糖体に向けられた抗体は、生物(抗原が単離されている
)による感染に対して防御的である(Pier、 et al、、 Infec
t、1mmuno1.、22:919゜1978; 5tein、 et al
、、 J、 Exp、 Med、、 160:1001.1984)。従って、
この結果は、感染に対する肺の抵抗性が出血後のこの時期に低下するかもしれな
いことを示唆した。この仮説を確かめるために、次第に増加する数の緑膿菌フィ
ッシャー−デブリン免疫型lの生物の気管内注入により、実験的な緑膿菌肺炎を
正常マウス、出血マウス、出血後意識を回復させたマウスに発症させた。
未処理マウスまたはエーテル麻酔と血液を抜き取らない心臓穿刺を受けたマウス
では、マウス群(n=6)に2XlO’または4XlO’個の生物を与えたとき
、死亡が見られなかった。しかし、マウス(n=6)に8XlO’個の生物を気
管内に与えた場合は、死亡率が83%であり、12Xlo’個の生物を注入した
場合は、死亡率が100%となった。全マウスが注入後24〜96時間の間に死
亡した。緑膿菌の気管内導入後に死亡したマウスの肺の組織学的検査は、急性の
硬化性肺炎に一致した変化を示した。
次に、マウス(n=19)から全血液量の30%を出血させた。
1群の出血マウス(n=7)では、除いた血液を出血の1時間後に再注入した。
残りのマウス(n=12)は意識を回復させないでおいた。エーテル麻酔と血液
を抜き取らない心臓穿刺を受けた対照群(n=13)のマウスを含めた。
4日後、2X107個の緑膿菌を各マウスの気管に接種した。
出血および
意識回復 4357”
a 対照に対してp<0.01
対照群の動物は感染後−匹も死亡しなかった。これに対して、感染の4日前に出
血させたマウスでは死亡率が67%であり、出血後意識を回復させたマウスでは
57%であった(表2)。意識を回復させた出血マウスの死亡率は、出血後意識
を回復させなかった群の死亡率と有意差がなかった。
出血により免疫抑制した動物の生存に対する免疫感作の効果を研究するために別
の実験を行った。この実験では、対照および免疫動物の両方を上記のように出血
させ、意識を回復させた。免疫感作群の9匹の動物に、出血および意識回復の1
時間後に、リポソーム内に封入した緑膿菌1型多糖体(33μg)を用いてワク
チン接種した。両群の動物を、出血および意識回復の96時間後に、緑膿菌の2
XlO’個の生存細胞にさらした。この実験の結果を表3に示す。
非免疫 13 13 0 100
免疫済み 9 6 3 67本
本 p<0. 05
表3に示すように、免疫済みの動物は非免疫群の動物と比較して生存率の有意な
増加レベル(33%)を示した。かくして、1ノポソーム内に封入した細菌多糖
体抗原による鼻腔内免疫感作は、病原体のまたは院内の°感染もしくは集落形成
の危険にさらされている免疫抑制動物の生存を有意に高めることができる。
表2および3に示した実験結果は、出血が、その後意識を回復させた場合でさえ
も、肺の抗菌B細胞機能の顕著な持続性の低下をもたらすことを実証している。
免疫性の細菌多糖体抗原に対する抗体を産生ずる肺形質細胞の数の減少が出血後
1−14日の間に見られ、また細菌抗原特異的s1gAの抗体価が出血後2週間
以上にわたって減少した。抗レバンsIgAとレバン特異的形質細胞との出血後
動力学の差異は意外なことではない。分泌された抗体は粘膜の表面に数日間とど
まることができるので、抗原特異的抗体の抗体価は形質細胞数の変化をただちに
反映するとは予想されず、むしろ遅れて形質細胞の変化のパターンに従うだろう
。
肺B細胞機能におけるこれらの異常の有意性は、抗原特異的形質細胞の数が最低
点にある、出血後4日目の時点での緑膿菌肺炎に対する感受性の増加により実証
された。
本発明者らによる以前の研究は、意識回復を伴わない出血が、細菌抗原に対する
抗体の産生をまかされた肺、腸および肺臓の小さな休止B細胞(クローン前駆体
)の数およびパーセンテージを著しく減少させることを明らかにした。形質細胞
はB細胞クローン前駆体から発生ずるので、クローン前駆体レパートリ−の変化
はしばしば抗原特異的形質細胞数の同様の変化によって反映される。意識回復を
伴わない出血後のこの状況は以前に実証されており、細菌抗原特異的な肺臓およ
び腸のクローン前駆体の数の減少がこれらの解剖学上の部位からの抗原特異的形
質細胞の数の同様の減少によって反映されていた(Abraham、 et a
l、、 CellImmunol、、 122:208.1989; Abra
ham、 et at、、 Ce1l Immunol、。
128:165.1990)。出血マウスでは、細菌抗原レバンおよび緑膿菌l
型多糖体に対する抗体産生をまかされた肺B細胞クローン前駆体の数の減少が血
液の損失後3〜10日の間に起こる(Robinson、 et al、、 J
、 Immunol、、 145:3734.1990)。本実験では、細菌抗
原特異的な肺形質細胞数およびs1gA産生の出血後減少の時間経過が抗原特異
的B細胞クローン前駆体で見られたものと非常に類似しており、かくして、出血
により誘発された肺形質細胞数および機能の変化が、小さな休止B細胞集団の中
の細菌抗原特異的B細胞クローン前駆体の数および頻度の変化を反映しているこ
とを示唆する。
形質細胞区画に入れる細菌抗原特異的クローン前駆体の数の減少は、細菌接種物
への暴露後の宿主防御という見地から制限的であるかもしれない。本実験は、こ
のようなメカニズムが血液損失後の感染に対する感受性の高まりの一因となって
いることを示唆する。なぜなら、出血後の緑膿菌肺炎からの死亡率の増加が、肺
における細菌多糖体抗原特異的B細胞クローン前駆体の数の減少および細菌抗原
特異的分泌抗体を産生ずる能力の低下と関連した時期に起こっているからである
。出血の1時間後に意識を回復させた動物は、出血後意識を回復させなかったマ
ウスと比べて、緑膿菌肺炎に対して同様の感染性の高まりを示した。従って、こ
れらの結果は、免疫反応の異常が急速かつ不可逆的に出血によって誘発され、そ
して意識回復がこれらの免疫学的変化を修正するのに限られた効果を有すること
を示唆する。
ある粘膜表面から別の粘膜表面へ移動するBおよびT細胞の能力のために、細菌
抗原特異的形質細胞の変化の出血後時間経過が、腸固有層から単離された形質細
胞において以前に(Abraham。
et al、、 Ce1l Immunol、、 128:165.1990)
見られたものと似ていたことは驚くことではない。特に、両方の粘膜部位におい
て、細菌抗原特異的形質細胞の数の減少が出血後3〜14日の間に見られた。
これらの研究から、細菌多糖体抗原レバンをリポソーム製剤として鼻腔内に投与
するとき、肺において細菌抗原特異的抗体の抗体価の増加が達成され得ることは
明らかである。リポソーム内に封入して鼻腔内投与した抗原量38μgは、経口
免疫感作によりレバン特異的肺形質細胞数を同数だけ増加させるのに要する量よ
りおよそ30倍少ない量であった。粘膜免疫感作法の場合に予期されるように、
血清抗レバン抗体価の変化は免疫動物において見られなかった。リポソームは無
毒性であり、しかも、この研究で明らかなように、多糖体抗原に対する粘膜免疫
応答を高める際に強力なアジュバントとして作用しうるので、それらは免疫無防
備状態の重症患者の院内感染を防ぐことを目的とした鼻腔内および経口ワクチン
製剤において特に有用であるだろう。
院内肺炎は損傷および他の臨床上の疾患の後でしばしば発生する。本実験は、出
血が、たとえ意識を回復した後でさえも、休止している肺B細胞機能の変化をも
たらし、この粘膜表面での感染に対する感受性の高まりと関連があることを実証
している。面白いことには、細菌抗原特異的肺B細胞クローン前駆体および形質
細胞の消失は出血後すぐには起こらない。その結果として、形質細胞集団に入っ
て細菌抗原特異的抗体を産生ずる能力を有するB細胞クローン前駆体のかなりの
数が、出血後の最初の24時間の間肺になおも存在している。これらの結果は、
出血直後の免疫感作が細菌抗原に向けられた肺s1gA抗体価を高め、そして出
血または損傷後の肺炎への抵抗性を高めることが可能であることを示唆する。本
実験は、リポソーム内に封入した細菌多糖体による鼻腔的免疫感作が肺の細菌抗
原特異的s1gA抗体価を高めることを明らかにするとともに、このアプローチ
が抗細菌粘膜免疫応答を高め、それによって院内肺炎の発生率、並びにこれらの
気道感染症と関連した罹病率および死亡率を下げることを介して、重症患者にお
いて有効でありうることを示唆している。
肺における抗原特異的分泌抗体応答に対する細菌多糖体を含むリポソームへのI
L−2のカプセル化の効果は、25μgのレバンと漸増量のIL、−2(0〜0
.2μg、すなわち0−10μg/k g)を含むリポソームでマウスを鼻腔内
免疫することにより研究した。1週間後、動物を犠牲にし、肺を洗浄し、そして
洗浄液中のレバン特異的1g抗体価を上記のようにELISAで測定した。さら
に、肺のリンパ球を単離し、肺1組あたりの全形質細胞数およびレバン特異的形
質細胞数をELI SA斑点検定(実施例2参照、Sedgwick、 et
al、、 J、 Immunol、 Methods、 57:301゜198
3)を用いて数えた。血清も集め、抗レバン抗体価をELISAで測定した。
表4
IL−2の存在下でのレバン特異的免疫応答分泌 全体 IgA
IL−2″ IgA抗体価5 原形質細胞 原形質細胞0.0 0.172±0
.057 4.0±0.5 3.6±0.90.1 0.152±0.029
2.4±1.0 2.4±1.01.0 0.290土0.028 9.3±1
.0 8.3±1.010.0 1.023±0.169 333.0±50.
0 296.0±43.0a μg/kg、それぞれ0.0.002.0.02
および0.20μgに等表4に示すように、]、011g/kgのIL−2を含
むリポソームで免疫したマウスにおいて、肺洗浄液中の抗しバンsIgA抗体価
の有意な増加(p<0.01)が見られた。さらに、lμg/kgのIL−2を
含むリポソームで免疫した後のマウスでは、肺抗レバン抗体価のわずかではある
が有意な(p<0.01)増加が見られた(レバンを含むがIL−2を含まない
リポソームで免疫した対照マウスではOD+so o、l 72±0.057に
対して0.290±0.029)。少量のIL−2(すなわち、0゜1ag/k
g)で免疫したマウスでは、肺の抗しバンsIgA抗体価の変化が見られなかっ
た。免疫マウスからの肺洗浄液中の抗原特異的s1gA抗体価の大きな増加とは
対照的に、IL−2含有リポソームで鼻腔内免疫した後では抗原特異的IgMま
たはIgG抗体価の変化がまったく起こらなかった。同様に、IL−2含有リポ
ソームで鼻腔内免疫したマウスのいずれの群においても、対照の非免疫マウスと
比べて、血清抗レバン抗体価の有意な変化がなかった。
レバンと10μg/kgのIL−2を含むリポソームによる鼻腔的免疫感作は、
レバンを含むがIL−2を含まないリポソームで免疫した後に存在するレバン特
異的原形質細胞の数と比較して、80倍以上の該形質細胞の数の増加をもたらし
た。レバン特異的原形質細胞の90%以上がIgAを産生じた。レバン特異的原
形質細胞の数は、lμg/kgのIL−2を含むリポソームで免疫した動物にお
いて約2倍増加した。これより低い用量のIL−2を受け取った動物では、肺洗
浄液中のレバン特異的形質細胞数の変化が見られなかった。
(本頁以下余白)
表5
形質細胞の頻度に及はすIL−2の影響0、1 2460±250 2280±
210a ug/kg、それぞれ0.0.002.0.02および0.20μg
に等しい
べての原形質細胞の0.14%がレノくン特異的であった。これ1こにつき単離
された形質細胞の総数は、レノくンのみを含むリポソ−ム内質細胞たマウスでの
3712±340から10μg/kgのIL−2を含むリポソームで免疫したマ
ウスでの7408±688へと増加した。注目すべきことは、肺の形質細胞数に
対するリポソームカプセル化IL−2の増強作用が、肺の形質細胞数に対するI
L−2のアジュバント効果とやや異なっているようであり、また抗原特異的形質
細胞数の増加に対するIL−2のアジュバント効果とやや異なっているように思
えることである。1ag/kgのIL−2を含むリポソームによる鼻腔的免疫感
作は、lOμg/kgのIL−2をリポソームに保持させたときに見られたもの
に匹敵する原形質細胞の総数の増加をもたらした(10μg/kgのIL−2を
含むリポソームでは肺1組あたり7408±688個の形質細胞に対してlμg
/kgのIL−2を含むリポソームでは肺1組あたり7885±660個の形質
細胞)。これに対して、肺1組あたりのレバン特異的形質細胞の数は、リポソー
ム内に含まれるIL−2の量をlμg/kgからIOμg/kgに変えたとき、
9±1から333±50へと35倍以上増加した。
先の実験は肺における細菌抗原特異的な分泌抗体応答に対するリポソームカプセ
ル化IL−2の強力なアジュバント特性を実証したので、おそらく、リポソーム
内にIL−2を保持させることは、抗原特異的s1gA抗体価をなおも増強しつ
つ、低下した抗原用量の使用を可能にするだろう。この問題を取り扱うために、
2.5μgのレバンと0.2μgのIL−2(すなわち、10μレバン特異的s
1gA抗体価およびレバン特異的原形質細胞の有意な増加が見られなかった。こ
のことは、IL−2を含めることが免疫性抗原の10倍減少を補償するのに十分
なほど抗体産生を増強し得ないことを示している。
IL−2とレバンのリポソームカプセル化に関連した細菌多糖体抗原特異的な分
泌抗体応答の増強が他の細菌多糖体の場合にも達成されるか否かを調べるために
、緑膿菌l型多糖体(25μg)単独または0. 2μg(7)IL−2(すな
わち、10μg/kg)と共に含むリポソームでマウスを鼻腔内免疫した。これ
らの実験の結果を表6に示す。
嚢」−
緑膿菌多糖体(P S A)に対する分泌1gA応答−0.466±0.]、3
9
2 25μg 0.584±0.0753 25μg 0.2μg ” 0.9
41±0.167実施例1に示したように、緑膿菌多糖体のみを含むリポソーム
での鼻腔内免疫感作は、空のリポソームで免疫した動物と比べて、肺洗浄液中の
抗原特異的sIgA抗体価を高めた(空のリポソームではOD、、。0.466
6±0.139に対して緑膿菌多糖体を含むリポソームでは0.584±0.0
75)。リポソームにIL−2を添加すると、空のリポソームで免疫した動物ま
たは緑膿菌多糖体を含むがIL−2を含まないリポソームで免疫したマウスと比
べて、抗緑膿菌多糖体s1gA抗体価の有意な増加(p<0.01)が見られた
。
IL−4はB細胞の成熟化と抗体産生の誘導に影響を及ぼすことがわかっている
ので、I L−11をカプセル化することによる可能なアジュバント効果につい
て研究した。しかし、25μgのレバンと0.2μg(すなわち、10μg/k
g)のIL−4を含むリポソームで鼻腔内に免疫したマウスでは、肺洗浄液中の
抗しバンsIgA抗体価の有意な増加が見られなかった(対照では0Dtso
O,l 83±0.075に対してIL−4含有リポソームで免疫したマウスで
は0.144±0.081)。さらに、IL−4含有リポソームで免疫した動物
においては、レバン特異的肺形質細胞がELI SA斑点検定で観察されなかっ
た。
特定の理論によって拘束されることを望まないが、粘膜部位におけるT1〕2細
胞の相対的優勢のために、B細胞応答を支援できるIL−4の十分なレベルがこ
れらの解剖学上の位置にすでに存在し、局所IL−4レベルの更なる増加は付加
的な効果を何ももたらさないのかもしれない。さらに、IL−4は、B細胞応答
の初期段階を刺激することができるが、B細胞増殖(特にIL−2によって誘導
されるもの)に対して抑制特性をも有するという証拠が存在する。これがin
vivoの場合ならば、増大した局所濃度のIL−4が、実際に、抗体産生に対
して抑制的な作用を及はすかもしれない。
先に記載した出血モデルを用いて肺炎を防御するためのIL−2含有リポソーム
の効果を評価する別の研究を行った。これらの実験では、マウスから30%の血
液容量を出血させ、2時間後25μgの緑膿菌1型多糖体のみ、または25μg
の緑膿菌多糖体と0.2μgのIL−2、もしくは25μgのレバンと0.2μ
gのIL−2を含むリポソームを鼻腔内に投与した。4日後、動物に緑膿菌を気
管内に感染させた。
非免疫マウスまたはレバンとIL−2を含むリポソームで免疫したマウスては、
緑膿菌肺炎の誘発後の死亡率が100%であった(図3)。緑膿菌多糖体を含む
がIL−2を含まないリポソームで免疫したマウスにおいては、生存の有意な改
善が見られなかった。これに対して、緑膿菌多糖体と10μg/kgのIL=2
を含むリポソームで鼻腔内免疫したマウスでは、死亡率が45%に低下した(p
<O,OO5)。組織病理学的検査により、細菌の気管内導入後に死亡した免疫
マウスと非免疫マウスの両方の肺には、グラム陰性杆菌の存在を伴う急性の硬化
性出血性肺炎が発症していた。
IL−2と緑膿菌多糖体を含むリポソームによるマウスの鼻腔内免疫感作は、1
00%の非免疫マウスが死亡した肺炎モデルにおいて有意な防御をもたらした。
注目すべきことは、IL−2と他の生物(アエロバクタ−・レバニクム)から誘
導された細菌多糖体(レバン)を含むリポソームによる免疫感作は緑膿菌肺炎に
対して有効てなかったことである。このことは、リポソームを用いた免疫感作に
より達成される防御が肺の免疫反応の非特異的増強によるものではないことを実
証している。本実験で肺炎を起こすために使用した細菌の量、5XIO’ cf
uは、我々が以前に使用した量(この場合も非免疫動物において100%の死亡
率が見られた)の2倍以上であった。以前の実験では、リポソームに封入した緑
膿菌多糖体(I L −2を含まない)が肺炎による死亡を部分的に防御するこ
とができた。本実験におけるこの製剤の防御の欠如は、おそらく、肺炎を起こす
のに用いた細菌の量が多かったことと、リポソーム内に組み入れた多糖体の量が
少なかった(以前の実験では33μgを使用したのに対して25μg)ことによ
るのだろう。
その他のインターロイキンの有効性を評価するために、IL−2およびIL−4
について記載したものと類似した実験を、多糖体抗原と共に組換えヒトIL−6
を用いて実施した。結果を表7に示す。
(本貫以下余白)
表7
レバン特異的免疫反応に対するIL−6の効果肺1組あたりの
レバン−特異的形質細胞
レバン−特異的
1.0 106 96 1.89
5.0 61 41 1.77
a μg/ml、それぞれ0.0.002.0.02および0.10μgに等し
い
それぞれの場合に、雄BALB/Cマウスを、25μgのレバンと上記の量のヒ
ト組換えIL−6を含む懸濁液50μmで鼻腔内免疫した。5日後肺を消化し、
肺のリンパ球を精製し、肺1組あたりのレバン特異的原形質細胞の数を先に記載
したようにELISA斑点検定を用いて測定した。ここに示すように、リポソー
ムへのIL−6の添加はレバン特異的原形質細胞の数の著しい増加をもたらし、
リポソーム内に保持させたIL−6の強力なアジュバント効果を示している。
データから、抗原特異的な原形質細胞のパーセンテージは、鼻腔的投与用のリポ
ソーム内にIL−6を保持させた場合におよそ15倍上昇することがわかる。レ
バン特異的原形質細胞のパーセンテージは、単離した肺すンパ球10’個あたり
のレバン特異的原形質細胞の数を、単離した肺リンパ球106個あたりの全特異
性肺形質細胞の数で割ることにより計算した。
本発明を十分に説明してきたので、当業者には、本発明の精神または範囲から逸
脱することなく、多くの変更および修飾をなし得ることが明らがだるう。
(日 党υ
FIG、 1
FIG、 2
FIG、 3
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、SE)、0A(BF
、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、TG
)、AT、AU、BB、BG、BR,CA、CH,DE、DK。
ES、FI、GB、HU、JP、KP、KR,LK、LU、MG、MW、NL、
NO,PL、RO,RU、SD、SE、US
(72)発明者 チャン、イーハン
アメリカ合衆国 90077 カリフォルニア州 ロサンゼルス (ベルエア)
、ソメラロード 1024
Claims (35)
- 1.リポソーム内に含まれる免疫原として効果的な量の多糖体抗原を動物に投与 することから成る、動物において多糖体抗原に対する粘膜免疫応答を誘発させる 方法。
- 2.動物が免疫無防備状態にある、請求項1記載の方法。
- 3.免疫無防備状態になってから約48時間以内に、好ましくは免疫無防備状態 になってから約24時間以内に投与を行う、請求項2記載の方法。
- 4.リポソームがアジュバントをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 5.アジュバントがリポソームの膜の中にある、請求項4記載の方法。
- 6.アジュバントがリポイドアミンである、請求項5記載の方法。
- 7.リポイドアミンがアブリジンである、請求項6記載の方法。
- 8.アジュバントがリポソームの内部にある、請求項4記載の方法。
- 9.アジュバントが生物反応改変剤である、請求項8記載の方法。
- 10.生物反応改変剤がインターロイキンである、請求項9記載の方法。
- 11.インターロイキンがIL−2またはIL−6である、請求項10記載の方 法。
- 12.アジュバントが多糖体抗原と複合体を形成している、請求項8記載の方法 。
- 13.多糖体抗原が細菌の多糖体である、請求項1記載の方法。
- 14.細菌の多糖体が多価である、請求項13記載の方法。
- 15.細菌の多糖体がグラム陰性生物から誘導される、請求項13記載の方法。
- 16.グラム陰性生物がシュードモナス(Pseudomonas)属のメンバ ーである、請求項15記載の方法。
- 17.前記生物が緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)で ある、請求項16記載の方法。
- 18.細菌の多糖体がグラム陽性生物から誘導される、請求項13記載の方法。
- 19.グラム陽性生物が連鎖球菌(Streptococcus)属のメンバー である、請求項18記載の方法。
- 20.前記生物が肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumon iae)である、請求項19記載の方法。
- 21.リポソームを腸内に投与する、請求項1記載の方法。
- 22.腸内投与が鼻腔内または経口である、請求項21記載の方法。
- 23.動物がヒトである、請求項1記載の方法。
- 24.リポソーム内に含まれる免疫原として効果的な量の多糖体抗原を含み、さ らに少なくとも1種のアジュバントも存在する、動物において多糖体抗原に対す る粘膜免疫応答を誘発させるのに有用な組成物。
- 25.アジュバントがリポソームの膜の中にある、請求項24記載の組成物。
- 26.アジュバントがリポイドアミンである、請求項25記載の組成物。
- 27.リポイドアミンがアブリジンである、請求項26記載の組成物。
- 28.アジュバントがリポソームの内部にある、請求項24記載の組成物。
- 29.アジュバントが生物反応改変剤である、請求項28記載の方法。
- 30.生物反応改変剤がインターロイキンである、請求項29記載の組成物。
- 31.インターロイキンがIL−2またはIL−6である、請求項30記載の組 成物。
- 32.アジュバントが多糖体抗原と複合体を形成している、請求項28記載の組 成物。
- 33.アジュバントがリポソームの膜の中にあり、かつアジュバントがリポソー ムの内部にある、請求項24記載の組成物。
- 34.リポソームの膜の中にあるアジュバントとリポソームの内部にあるアジュ バントが異なっている、請求項33記載の組成物。
- 35.リポソームが単ラメラである、請求項24記載の組成物。
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