JPH10511400A - 複製障害HIV−1nef欠失変異体を含むヒト免疫不全ウイルスワクチンおよび治療方法 - Google Patents

複製障害HIV−1nef欠失変異体を含むヒト免疫不全ウイルスワクチンおよび治療方法

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Abstract

(57)【要約】 現在、後天的免疫不全症候群(AIDS)と呼ばれる臨床上の疾患の原因であるヒト免疫不全ウイルス(HIV)に対する生のウイルスを用いた特異的な免疫学的治療はない。HIVの細胞から細胞への増殖とTHELPER(CD4)細胞におけるその細胞障害性で致命的な影響による体の細胞性免疫系の破壊を含む様々な要因のために、外膜とgagタンパク質に対する体液性免疫応答を刺激するワクチンを改良するいくつかの先行する試みがなされてきたがいずれも成功しなかった。本発明は組み換えnef遺伝子が欠失したHIVウイルスクローンを生産する方法を記載する。本発明はさらに、ウイルス粒子の注射可能な懸濁液およびHIVに感染した患者の好ましい治療方法を記載する。HIV感染の予防方法も記載されている。好ましい態様はリンパ球様細胞におけるnefタンパク質によるIL−2mRNAおよびIFNγの誘導阻害を取り除き、細胞障害性Tリンパ球(CTL)を介するHIVに体する細胞性免疫応答を発達させ、および潜在的宿主に対して野生型HIVと競合させ、野生型HIVをgp120,gp41およびgagタンパク質に対する体液性抗体にさらされる機会を増やすことにより作用すると考えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 複製障害HIV−1nef欠失変異体を含むヒト免疫不全ウイルスワクチンおよ び治療方法 技術分野 本発明は生きたままの遺伝的に変化したHIVウイルスワクチンを用いるヒト 免疫不全ウイルス(HIV)の治療と予防に関する。 背景技術 本発明者が知る限り、治療や予防のために同様な発明を用いた先行技術はない 。 ヒト免疫不全ウイルス(HIV)は後天的免疫不全症候群(AIDS)の第一 の病因となる病原体である。HIVは、ウイルスの様々な種や、また同一の患者 における異なった時に同一のウイルスの種により示される、生物学的表現型の広 い多様性に帰結する高い遺伝的多様性を示す。複製動力学的、血清中和に対する 感受性、抗ウイルス剤耐性、細胞毒性の誘導、および宿主特異性の幅における表 現型が異った種が見つかった。2つの主たるサブタイプHIV−1とHIV−2 は非常に近縁のRNAレトロウイルスであるヒトおよび非ヒトの霊長類のレンチ ウイルスのグループの構成員である。 HIVによる感染は様々なカリニ肺炎(PCP)のような日和見感染やカポジ 肉腫(KS)のような腫瘍を許す犠牲を作る細胞性免疫系の進行していく低 下に到る。免疫系の破壊の機構は細胞性免疫が適切に機能するための道具である CD4+HERPERリンパ球におけるHIVの細胞病理学上の効果であることが知 られている。 AIDSとHIV感染はまず米国や欧州において同性愛の男性、静脈注射によ る薬物使用者、および血友病患者を巻き込んだ。しかし、異性間の感染がアフリ カ(特にルワンダ、ブルンジ、ザイールおよびケニヤ)、ブラジル、インド、ミ ャンマー、およびタイでは普通になり、流行してきた。世界保健機構(WHO) によれば、世界中で1千万人以上がHIVに感染していると見積もられる。利用 できるデータはこれらの感染した人のほとんど全員が効果的な治療がないために 死ぬであろうことを示す。 Bリンパ球に媒介される体液性抗体応答は通常、膜タンパク質gp120,g p41、ならびにgagタンパク質p24、p17およびp15に対して感染し た人で高い抗体力価で感染した人で強い。不幸にも、これは継続し容赦のない感 染と感染の細胞から細胞への伝達により進行する疾患、多分IL−2(インター ロイキン2)信号伝達の阻害による細胞障害性Tリンパ球の阻害からのいかなる 防御も提供しない。米国国立衛生研究所(NIH)は最近初期段階の結果に失望 して、HIVの様々なウイルスタンパク質由来のワクチンのフェイズIIIとフ ェイズIVの治験をやめた。同様に、HIVに対する細胞性の応答は最初、細胞 障害性(キラー)Tリンパ球(CTL)のために増殖に強い。不幸にも、これは ウイルスがCTL認識から逃げることを可能にするgagCTLエピトープの遺 伝的多様性のせいで感染後すぐに低下してしまう。(フィリップ アール イー 等;ネーチャー345:453、1991) ウイルス核酸配列に作用するジドブジンのような様々な薬剤もHIV感染の治 療のために認可されてきた。これらが初期の段階にとても有望そうだと思われた が、これらに対する耐性の発達により大きな失望と挫折を生んだ。 他の様々なアプローチが求められた。ジョナス サーク博士はネーチャーの論 評において、病気が進行する際に、gp41に対する抗体とウイルス中和抗体の 力価は一定だが、細胞毒性(ADCC)に依存する抗体と逆転写酵素に対する抗 体の存在と相関する抗p24抗体の濃度は減少することを指摘した。彼は発症し たHIV感染患者の、発症していないHIV感染患者から得た血清での治療を提 言した。彼は更にHIVに感染した患者に投与されたHIV免疫原は予防的に働 くと仮説をたてた。(サーク ジェー;血清反応陽性の個体を免役することによ るAIDSのコントロールに対する予見:ネーチャー 327:474−476 、1987) 弱毒化された生ウイルスと死んだビリオンに仮説を立てられていたが、ヒトの HIV感染の予防と治療のいずれにも有意義な方法でこれらを試みた研究者は未 だいない。 SIV(シミアン免疫不全ウイルス)はミドリザル、マカークザル,スーティ ー−マンガビーザル、アカゲザル、およびチンパンジーに作用する多様な種を有 する霊長類のレンチウイルスである。サルにおけるSIV感染は霊長類のレンチ ウイルスの生理学的、病理学的研究に広く用いられてきた。相対的な感染力が決 定されたSIVの人工的に生み出した変異体でサルを感染させてみることにより 膨大な研究がなされてきた。これらの研究の多くはウイルス生活環の生理機能に おけるnef遺伝子の役割に焦点をあてた。nef遺伝子は今までに配列が 決定された全ての霊長類のレンチウイスルに存在する。該遺伝子はenv遺伝子 の中からまたはその3’末端のすぐ後ろからはじまる、オープンリーディングフ レームからなり、3’末端の長い繰り返し配列のU3部分と重なる。該遺伝子は あらかじめF,3’−orfまたはB−orfと命名された。それは、感染した 個体でnef遺伝子産物に対する抗体により決定されたとおり、インビボで発現 される。ルリア等は少なくともあるnef遺伝子産物は活性化試薬PMA,PH Aおよび/またはCD3、TCRまたはCD2に対する抗体により誘導されるリ ンパ球様細胞におけるIL−2(インターロイキン2)mRNAの誘導を阻害す ることを示した(ルリア S、チャンバー I、バーグ P,ProcNatl Acad Sci USA 88:5326 1991)。ケスラー等はイン ビボにおけるオープンフォーム(open forms)に対してnefでの終 止コドンの点突然変異の速い回復を発見し、nefの開いた、多分機能型に対す る選択圧(selective pressure)を示した。(ケスラー H W等;Cell,65:651,1991)さらにnefがアカゲザルにおける 活発なウイルスの複製、正常なウイルスの荷重(load)の維持、および疾患 の誘導に対して必要であることが明らかにされた。野生型ウイルスを感染させら れた全ての動物はAIDSを発症し、死んだのに対して、nef欠失変異体を接 種された動物は少なくとも3年は発病しなかった。nefの欠失はウイルスの複 製を増やしたことが示されたが、nef欠失に対する応答はインビボとインビト ロで異なっているという仮説がたてられた。(ギブズ JSおよびデスロザイア ー RC「ヒトレトロウイルス」カレン BR編集、オックスフォード大学出版 、ニューヨーク,1993) 本発明の第一の目的は、それゆえ、残ったオープンリーディングフレーム、特 にtat,ol,gag,env,およびvprを保存しつつnef遺伝子の実 質的な部分が欠失させるような組み換え技術を用いてHIVウイルスクローンを 生産することである。 本発明の別の目的はHIVに感染した患者にこのnef遺伝子欠失組み換えウ イルスを注入し、以下の1つかそれ以上の方法により治療を提供することである 。 a)HIV抗原提示細胞を認識させることにより、Bリンパ球や細胞障害性( キラー)Tリンパ球(CTL)を活性化するTHELPER細胞の正常なIL2および IFNγを生産させる、 b)細胞障害性Tリンパ球(CTL)を介する野生型HIVに対する細胞性免 疫応答を、継続的に活性化し、刺激し、維持する、 c)および、潜在的宿主に対して野生型HIVと競合させ、野生型HIVがg p120、gp41、およびgagタンパク質に対する体液性抗体にさらされる 可能性を高める。 本発明の第二の目的はHIVのタンパク質のいずれかを発現している細胞に特 異的で、ほぼ永久な長期にわたるCTLの記憶幹細胞を生む細胞障害性Tリンパ 球の系統を提供することにより本発明の対象であるnef欠失変異体での処置に より売春婦のような危険性の高い個体の予防免疫を提供する。野生型のHIVに よる感染は、これらの個体において、速やかに、効率的に、効果的に処理される 。 発明の開示 nefオープンリーディングフレームが欠失したHIV−1ELI単離物の組み 換えクローンがNcoIとXhoIサイトでのエンドヌクレアーゼによる切断と 、開放端のオリゴヌクレオチドによるエンドフィリングによりプラスミドベクタ ーから構築された。得られたプラスミドDNAはスクリーニングされ、DEAE デキストランを使ってHuT78細胞株へトランスフェクションされた。HIV ウイルスの増殖はgp41、p24,p17、およびp15のタンパク質の観察 、逆転写酵素活性の観察、およびビリオンの電子顕微鏡による同定により確認さ れた。ウイルス粒子は培地上清から分離され、使用するまで液体窒素で凍結され た。HIV感染治療のために、HIV感染とCD4−CD8細胞数の確認を含む 基本的な診断処置、アレルギー反応に対する皮膚テストと告知に基づく同意の後 で、およそ200,000,000ウイルス粒子が静脈注射された。この後でほ ぼ1ヶ月でCD4の数が観察され、さらに追加抗原刺激の200,000,00 0ウイルス粒子が静脈注射された。この後、1ヶ月ごとのCD4の数の観察が1 年に渡って続けられた。本発明によれば、患者は6−9ヶ月で、正常のCD4の 数を回復し、1年間で免疫系を回復することが期待される。危険性が高い集団に おける野生型HIVの感染の予防のためには、およそ1,000,000ウイル ス粒子が皮下注射され、過敏(アナフィラキシー)反応のような不都合な効果が ないことを確認するために十分な時間患者が観察される。この集団における免疫 は血清変換により確認され、野生型HIV感染はELISAを用いてnef遺伝 子産物に対する抗体を検出することにより診断される。 発明を実施するための最良の形態 ヒトリンパ球様細胞株であるHuT78細胞はATCC(ロックビル、メリー ランド)から得られ、10%加熱(56°F、30分)ウシ血清(シグマ化学会 社、セントルイス、ミズーリ)と10%インターロイキン2−T細胞増殖因子( メロイ研究所、スプリングフィールド、バージニア)を含むダルベコの修飾イー グル培地(ギブコ、グランドアイランド、ニューヨーク)で増殖された。細胞は プラスチック製の組織培養皿(ファルコン)で増殖され、EDTAを含むトリプ シン(ギブコ、グランドアイランド、ニューヨーク)を使って移された。この細 胞株はHIV−1ELI株に感染したAIDS患者から得られた末梢血単核細胞( PBMC)に接種された。PMBCはまずフィコールジアトリゾエート(密度1 .077−1.080g/ml,20℃)(ファルマシアLKBバイオテクノロ ジー、アップサラ、スウェーデン)で単一バンドに分離して調製した。PBMC はRPMI1640培地で洗浄して、5日間、1μg/mlの植物凝集素(シグ マ化学、セントルイス、ミズーリ)で刺激され、先に培養物にいれた植物凝集素 を洗って除いた。分子クローニング技術は、マニアチス T,フィッチ EF等 (モルキュラークローニング、ラボラトリーマニュアル、コールドスプリングハ ーバーラボラトリー、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク)に記載のと おり、使用された。感染された細胞株の全細胞DNAから得られたHIV−1EL I の非切断(noncutter)制限エンドヌクレアーゼ(ニューイングラン ド バイオラボ、ビバリー、メリーランド)を使って、細胞のフランキング配列 がある統合されたプロウイルスDNAがバクテリオファージ J1(プロメガバイオテク、マジソン、ウィスコンシン)のXbaIサイトにク ローンされ、組み換えファージクローンλHXELIが得られた。ベクターSP 65gptはプラスミドpSV2gptのBamHI−PvuII断片をSP6 5のBamHI−PvuIIサイト(プロメガバイオテク、マジソン、ウィスコ ンシン)に結合して構築された。λHXELIクローンの12.5キロベース( kb)HpaI−XbaI断片がDNAポリメラーゼIのクレノウ断片で平滑末 端にされ、同様にベクターSP65gptの平滑末端化されたBamHIとEc oRIサイトにクローンされた。得られたクローンHXELIgptはHIV− 1ELIとキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(gpt)配列 を同じ転写方向に持っている。プラスミドベクターを持つプロウイルスはNco I(ベーリンガーマンハイムバイオケミストリー、マンハイム、ドイツ)とXh oI(ニューイングランドバイオラボ、ビバリー、マサチューセッツ)制限エン ドヌクレアーゼで消化して、続いてバイオサーチサイクロン合成機、逆転写酵素 、およびdNTPで構築されたオリゴヌクレオチドで末端を埋めて、続いて平滑 末端を結合した。プラスミドはnef欠失を含むHXELIgptの派生物に対 して0.8%アガロースゲル(シグマ化学、セントルイス、ミズーリ)による電 気泳動でスクリーニングした。欠失の正確な位置はDNAポリメラーゼの鎖延長 終結阻害剤−正常なデオキシヌクレオシド三リン酸の2’,3’−ジデオキシお よびアラビヌクレオシド類似体(ddCTPはコラボレイティブリサーチInc .、ワルサム、マサチューセッツから購入し、araATPとaraCTPはP −LバイオケミカルInc.,ミルウォーキー、ウィスコンシンから購入)を使 って、サンガー F,ニコルソン S等(Proc Natl Acad of Sci 74:5463−546 7、1977)に記載のとおり、DNA配列決定により確定された。ヘテロ二重 鎖DNAはエタノール沈殿に供され、滅菌水に再懸濁された。DNAの厳密な希 釈が最終的な容量が80μl(micL)になるように行なわれた。それぞれの DNAサンプルに対してオートクレーブによる滅菌の後で2mg/mlの濃度で ファルマシアから購入したDEAEデキストラン20μlと2倍に濃縮された無 血清ダルベコ修飾イーグル培地(ギブコ、グランドアイランド、ニューヨーク) 100μlが添加された。上記HuT78細胞が確実に対数増殖させるためにト ランスフェクションに24時間先立って新鮮なプレートに移された。これらの増 殖細胞はトリスで緩衝されたpH7.2の等張生理食塩水(シグマ化学、セント ルイス、ミズーリ)中のEDTAを含んだ0.1%トリプシン(ギブコ、グラン ドアイランド、ニューヨーク)でプレートから取り除かれ、上記のとおり加熱し てトリプシンを不活性化したウシ血清を含む新鮮なダルベコ修飾イーグル培地と 混ぜて、カルターカウンター(Culter counter)で細胞数が数え られた。6×105個の細胞が12mm×75mmの透明なプラスチックチュー ブ(ファルコン#2058)に入った血清を含む2mlダルベコ修飾イーグル培 地に添加された。チューブは5000rpmで1分間遠心された。培地はアスピ レーターにつけたピペットを用いて注意深く取り除かれた。DNAの希釈物の1 00μlサンプルがそれぞれのチューブに添加された。チューブは穏やかに振と うされ1時間の間37℃のCO2インキュベーターに移された。ラックは15分 毎に穏やかに振とうされた。インキュベーションの最後に、上記のとおり加熱し たウシ血清を含む新鮮なダルベコ修飾イーグル 培地2mlがそれぞれのチューブに加えられ、チューブが振とうされ、遠心され 、培地は上記のとおり吸引除去された。次いで細胞は、上記のとおり加熱したウ シ血清を含む2mlの新鮮なダルベコ修飾イーグル培地に再懸濁され、37℃5 %CO2インキュベーターで保温された。培養物はHIV−1gagとenvの 産物p17,p24,およびgp41、逆転写酵素活性、および既に当業者には 公知である電子顕微鏡で見えるビリオンの存在を観察された。培養物のウイルス を含む上清が、1mlあたり200,000,000ビリオン粒子を含むように 、ミリポアフィルター(フィルターサイズ0.45μm、ミリポアコーポレーシ ョン、ベッドフォード、マサチューセッツ)で濾過され、滅菌したバイアルに入 れられた。滅菌したバイアルは液体窒素中で保存された。 実施例 〈実施例1〉 両者ともインドで売春婦をしている2人のボランティア(S1およびS2)は 1989年にHIV陽性になった。それから、両者は下痢で体重が減少し、カン ジダとCMVに感染して状態が悪化していた。彼らのCD4の数はそれぞれ32 7と258であった。家族や友人はHIV感染のため彼らを見捨て、ほとんど支 援する構造はなかった。詳細な告知に基づく同意、および本発明の使用を含むあ らゆる危険の綿密な説明の後に、彼らにHIVの状態を確認するための生理的な 、確認のためのウエスタンブロットテスト、CD4−CD8細胞数の基準線、ウ イルス懸濁液に対する感受性を調べる皮膚テストを行ない、両者はおよそ200 ,000,000ウイルス粒子を含んだ組み換えウイルス懸濁液を静脈 内に投与された。患者は独立した施設に隔離され、すべての彼らとの個人的な接 触には伝染病予防措置を用いた。患者のCD4の数は最初の注射の1カ月後記録 され、彼らは同じ量の2回目の静脈注射を受けた。彼らのCD4の数は追加抗原 刺激の4−6週後、再度記録された。患者は、最初の注射のおよそ4−6週後で 体重が増加し始めて、CD4の数も下記の表に示すとおり増加した。かれらはそ れぞれ3および4.5月で無症状状態になった。 〈実施例2〉 ヒトの免疫系を移植した100匹のSCID(重度関連免疫不全症候群(Se ver Combined Immunodeficiency Syndro me)マウスを50匹づつコントロールと実験グループに分けた。実験グループ は好ましい態様の対象であるnef欠失ウイルスの100万ビリオンを静脈注射 で感染させた。この注射から1ヶ月後両方のグループは野生型のHIV−1ビリ オンと感染したリンパ球で感染させられた。感染の1ヶ月後、それぞれのグルー プから10匹のマウスが犠牲にされ、それらのリンパ様組織が調べられた。コン トロールグループにおいて病理学的実験により小胞の樹状突起 細胞の深刻な減少、著しいシンシチウムの形成、平均CD4の38.6%が減少 した末梢血が明らかにされた。実験グループでは最小の病理学的変化とCD4細 胞数の顕著な減少が起こっていないことが明らかにされた。さらに2ヶ月経過し た後、コントロールの動物の58%が野生型HIV−1感染により生じた免疫不 全の結果として死に、一方実験グループの動物には免疫不全の結果として死んだ ものはいなかった。この観察は統計的に重要である(p<.001)。実験グル ープから選ばれた20匹は上記のとおり再度野生型HIV−1で感染させたが、 また病理学的応答はなかった。 本発明の対象である組み換えウイルスは病原性がなく、上記のとおり野生型H IVのCD4細胞障害性効果に由来する免疫を付与し、以下の方法が野生型HI V感染する危険性が高い人における予防に対して確立される。: 1.細心な生理学的実験とHIV感染に関しての教育。 2.組み換えnef欠失HIVウイルスを用いた予防の危険性と告知に基づく同 意の獲得の詳細な議論。議論は標準テストからでは野生型HIV感染の診断が不 可能であること、nefタンパク質に対する抗体を検出する特別なELISAを 行なうことの必要性を含む。 3.0.5mlに懸濁したおよそ1,000,000ウイルス粒子が皮下投与さ れる。 4.対象者はアナフィラキシー反応のような不都合な反応がないことを確認する ために十分な時間観察される。 5.血清変換(seroconversion)で組み換えウイルスに対する免 疫反応の成功が観察される。 上述の記載と実施例は単に具体的にするためになされ、修飾や変更は本発明の 意図と目的からはずれるものではないことは明らかである。 結論、効果および目的 組み変えレトロウイルスの1つの潜在的な用途だけが記載されているが、本発 明の主題は多くのさらに達成するものを含んでいる。該主題はHTLVウイルス によりおこる白血病のような他のレトロウイルス感染症の予防と治療に広く用い うる。この主題が用いうる既に発見されている他の病原性レトロウイルスがある かもしれない。本発明が遺伝子欠損の位置と程度および/または欠失部位の広が りを変えて修飾されうることは確実にありえる。本発明の上述の好ましい態様の 記載に別の方法を用いて同様な遺伝子欠失を生じることも実施可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 15/09 C12R 1:92) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),AL,AM,AT,AU,AZ,BB,BG,B R,BY,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE ,ES,FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,TJ,TM,TT,UA,UG,UZ,V N

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.nef遺伝子のオープンリーディングフレームの少なくとも一部が欠失して いる組み換え変異体を含み、病原性レトロウイルスの感染から回復するのに十分 量が投与される、病原性レトロウイルスに感染している患者を治療するワクチン 。 2.前記ワクチンが野生型病原性レトロウイルス感染に対する細胞障害性Tリン パ球に媒介される免疫を生むのに十分量で健康な個体に投与されることを特徴と する請求項1に記載のワクチン。 3.請求項1に記載のワクチンを用いて病原性レトロウイルスに感染している患 者を治療する方法。 4.請求項1に記載の組み換え変異レトロウイルスワクチンを用いて病原性レト ロウイルス感染を予防する方法。
JP52060096A 1994-12-27 1995-12-26 複製障害HIV−1nef欠失変異体を含むヒト免疫不全ウイルスワクチンおよび治療方法 Expired - Lifetime JP4587496B2 (ja)

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PCT/US1995/017002 WO1996020273A1 (en) 1994-12-27 1995-12-26 Human immunodeficiency virus vaccines and therapeutics containing replication-impaired hiv-1 nef-deletion mutants

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