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血吸虫病疫苗组合物及其使用方法

  • 专利名称
    血吸虫病疫苗组合物及其使用方法
  • 发明者
    A·A·席迪圭, G·阿哈默德, 张卫东
  • 公开日
    2012年7月18日
  • 申请日期
    2010年6月23日
  • 优先权日
    2009年6月23日
  • 申请人
    得克萨斯技术大学联合体
  • 文档编号
    A61K38/20GK102596226SQ201080035900
  • 关键字
  • 权利要求
    I.一种用于预防血吸虫病的方法,所述的方法包括以下步骤1.给予疫苗,所述的疫苗包含克隆到表达载体中的曼氏血吸虫钙蛋白酶(Sm-p80)的大亚基的全长cDNA,其中剂量是足以在宿主中产生虫减少、抗生殖力效果或者针对急性血吸虫病提供保护的量2.权利要求1所述的方法,其中所述的载体是pcDNA3.13.权利要求1所述的方法,其中所述的载体是VR10204.权利要求1、2或者3所述的方法,其中在第0周给予所述的疫苗进行初免,在第4周进行第一次加强,并且在第8周进行第二次加强5.权利要求2或者3所述的方法,其中在第0周给予所述的疫苗进行初免,在第4周的第一次加强包含在CpG寡核苷酸存在下的重组Sm-p80,并且在第8周的第二次加强也包含在CpG寡核苷酸存在下的重组Sm-p806.权利要求4所述的方法,其中使用了Thl应答增强佐剂7.权利要求6所述的方法,其中所述的佐剂是CpG寡核苷酸8.权利要求6所述的方法,其中所述的佐剂是免疫调节剂瑞喹莫德(R848)9.一种血吸虫病疫苗,其包含克隆到载体中的曼氏血吸虫钙蛋白酶(Sm-p80)的大亚基的全长cDNA10.权利要求9所述的疫苗,其中所述的载体是pcDNA3.111.权利要求9所述的疫苗,其中所述的载体是VR102012.权利要求9、10或者11所述的疫苗,其中所述的疫苗还包含Thl应答增强佐剂13.权利要求12所述的疫苗,其中所述的佐剂是CpG寡核苷酸14.权利要求12所述的疫苗,其中所述的佐剂是免疫调节剂瑞喹莫德(R848)
  • 技术领域
    本发明涉及针对曼氏血吸虫(Schistosoma mansoni)的DNA和蛋白质疫苗制剂 更具体地,本发明涉及用于控制人类寄生虫疾病-血吸虫病的组合物和方法
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专利名称:血吸虫病疫苗组合物及其使用方法在不限制所公开的组合物和方法的范围的前提下,结合针对曼氏血吸虫 (Schistosoma mansoni)的新的基于Sm_p80的疫苗制剂描述背景。曼氏血吸虫(Schistosoma mansoni)是扁形虫寄生虫,其栖息于人类的门腔静脉-肠系膜循环中。据估计全世界有两亿零七百万人遭受几种血吸虫的折磨,导致相当高的发病率和致死率。还有七亿七千九百万人有遭受此感染的风险。血吸虫病的残疾调整生命年数(disability-adjusted life years)按照计算大约是一百七十万到四百五十万年之间。血吸虫病在74个发展中国家中流行。曼氏血吸虫的感染周期涉及在蜗牛中间宿主中的无性繁殖,随后是对人类宿主的感染。从蜗牛中间宿主中离开的幼虫阶段,尾蚴通过穿透人类皮肤感染人类。这些幼年的血吸虫发育成熟成为童虫,经历通过宿主的肺和肝脏的复杂迁移,并且发育成为性成熟的产卵成虫。性成熟的雄性和雌性血吸虫在肠小静脉中开始生命周期的产卵阶段。大量卵的连续产生使得一些卵与粪便物质一起排出,以及在严重的感染中,卵在内脏器官中的停留导致了针对其的宿主肉芽瘤免疫应答。此卵诱导的器官损伤导致了如肝脏纤维化、门静脉高血压和食管静脉曲张等并发症,所述的并发症导致了慢性感染的宿主的死亡。由于针对积累的含胚卵的肉芽瘤反应,这一使人虚弱的疾病的慢性性质导致了对肝脏、脾脏和结肠的累积性的损伤。感染导致了循环的抗血吸虫抗体的产生。免疫应答是无规律的,但其不产生无虫免疫。除此之外,成年的寄生虫通过复杂的以及多因子的机制逃避免疫清除。在血吸虫病的治疗中,强调将化学疗法被作为优选方法。然而,基于化学疗法的控制方案由于快速和频繁的重复感染以及困难,以及长期维持这些项目所涉及的费用而复杂化。连续的药物治疗和重新感染周期不能充分地减少总体卵的产量,从而显著地降低该疾病在流行地区的传播。除此之外,有观点认为寄生虫可以产生抗药性。对于开发控制该疾病的替代方法还有着迫切的需要。不存在对血吸虫病有效的疫苗。尽管可以使用抗寄生虫药物和其他的控制手段, 包括公共保健和蜗牛控制,有效的疫苗的出现仍然是控制此疾病的潜在地最有效的方式。 在幼龄时对个体进行接种是在不伴随着卵诱导的病症的情况下引发免疫系统的最有效方法。疫苗还能够预防严重的感染,并因此减少卵的传播,并且帮助抑制曼氏血吸虫感染的周期。可以在暴露于感染性的尾蚴后,对已接种的个体进行针对血吸虫的加强免疫接种。有几种成虫的曼氏血吸虫蛋白质被认为是潜在的疫苗候选者。理想地,最为有希望的疫苗候选者可以是暴露在表面的,并且对于该寄生虫在人类宿主中的存活是必不可少的那些。阻碍了血吸虫病疫苗研究和开发的主要问题涉及由寄生虫所编码的潜在的保护性抗原的鉴定和选择。在过去的二十年间,多个实验室尝试识别出诱导部分保护性免疫应答的血吸虫抗原。已经识别出了 100个以上的这种抗原,其中约25%提供不同程度的保护。 然而在这些候选者抗原中没有一个诱导的免疫应答的水平接近使用经辐照的血吸虫幼虫进行接种后所观察到的免疫水平( 80% )。通过标准比较性的世界卫生组织所描述的规程对六种“优先抗原”(副肌球蛋白、谷胱甘肽S-转移酶、14kDa的脂肪酸结合蛋白、IrV-5、 丙糖磷酸异构酶和Sm23)进行的独立研究给出的结果是没有哪个抗原达到规定的40%或更高的保护的目标。血吸虫与其宿主密切地相互作用,实现如免疫逃避、营养物摄取以及附着等功能。 承担该关键功能的,暴露于宿主的血吸虫蛋白质是血吸虫病疫苗的有效靶。该蛋白的一种是钙蛋白酶的大亚基(Sm-p80),钙蛋白酶在血吸虫的表面膜更新中起到重要的作用,所述的表面膜更新是在血液寄生虫(blood-dwelling helminths)逃避宿主免疫所采取的免疫逃避机制。Sm-p80暴露在宿主和寄生虫的接触面上,并且是天然地免疫原性的。尽管此分子的天然免疫原性在自然感染的条件下不能提供保护,但有可能以诱导强有力的免疫力的方式将钙蛋白酶呈现到免疫系统。UNDP/World Bank/WHO-TDR专门小组将Sm_p80指定为“具有确定的背景,需要进一步开发”的优先抗原之一,并且现在本领域的国际专家认为Sm-p80 是“一线候选者”之一。有效的血吸虫病疫苗应该对当前的疾病控制规划带来突出的贡献,尤其是当其提供针对该疾病强有力的、长效的免疫力时。这样的疫苗能够极大地降低对于后勤困难以及昂贵的基于药物的方案的需求,所述的基于药物的方案通常需要政治上的保证和资金充足的公共健康系统才能进行。即使是针对尾蚴提供部分保护,也是显著的进步,因为减少虫负荷的疫苗能减轻疾病的病况并且能降低该疾病的传播速率。这是由于血吸虫不像其他的感染性有机体,不在其最终宿主中进行繁殖。因此,血吸虫病中可以不要求无虫免疫。世界卫生组织(WHO)的血吸虫病科学工作组确定,减少成虫虫负荷50%的疫苗在降低总体的发病率和死亡率中是有效的。大多数血吸虫疫苗候选者在小鼠模型系统中产生30-50%的保护。因此,迫切需要识别新的抗原、佐剂载体和鸡尾酒疫苗制剂,从而诱导以辐照减毒的疫苗计70%到80%范围内的保护。本发明提出了基于血吸虫蛋白质,钙蛋白酶的新的疫苗制剂,所述的钙蛋白酶最初确定为涉及血吸虫表面膜生物合成中。钙蛋白酶具有两个亚基,其中较大的亚基,Sm-p80 显示出作为相关疫苗抗原的巨大潜力,所述的疫苗抗原用于降低与曼氏血吸虫及日本血吸虫(Schistosoma japonicum)有关的发病率。发明简述因此,本发明提供了用于控制人类寄生虫疾病,血吸虫病的组合物和方法。疫苗由Sm-p80,血吸虫蛋白质的各种制剂及递送方法组成。这是针对曼氏血吸虫(Schistosoma mansoni)的首个有效的疫苗制剂。当前的控制策略仅得到有限的成功,所述的策略包括旨在通过改进教育和公共卫生来限制血吸虫病的整合的控制方案,用于减少蜗牛中间宿主的种群的软体动物杀灭剂治疗方案,以及化学疗法。因此,仍然迫切需要开发控制该疾病的替代方法,例如疫苗。总而言之,本发明公开了用于新型的基于Sm_p80的针对曼氏血吸虫(S. mansoni)的DNA疫苗制剂的组合物和方法。附图简要说明为了更完整地理解本发明的特征和优点,在此参考本发明的详述以及其所附的图,其中图1是对DNA构建体的描述,其中将Sm-p80编码序列克隆到VR1020中,从而成为根据本发明公开内容的实施方案的DNA疫苗制剂之一;图2是对DNA构建体的描述,其中将Sm_p80编码序列克隆到pcDNA 3. 1中,在 Sm-p80序列的各个末端上具有侧翼的CpG基序,从而构成了根据本发明公开内容的实施方案的另一种DNA疫苗制剂;图3是对构建根据本发明公开内容的实施方案的VR1020/Sm_p80和pcDNA3/ Sm-p80的第一种方法的描述;图4是对构建根据本发明公开内容的实施方案的pcDNA3/Sm-p80和VRlO 12/ Sm-p80的第二种方法的描述;图5是对用对照质粒VR1020 (n = 10)和用Sm-p80_VR1020 (η = 10)免疫的各组小鼠虫负荷分布的描述。在经接种的动物中,虫负荷的减少在统计上更低(P <0.001);图6是对在经免疫的小鼠中的抗-Sm-p80总IgG的抗体滴度的描述。将收集自各自的组(VR1020和Sm-p80-VR1020)中的各个小鼠(每两周地)的等体积的血清混合得到血清池,用所述的血清池进行ELISA。数值代表了三次试验的平均值士标准偏差。与VR1020 组进行比较的统计上的显著性(P ( 0. 05)通过(*)表示;图7是对在经免疫的小鼠中的抗-Sm-p80总IgM的抗体滴度的描述。将收集自各自的组(VR1020和Sm-p80-VR1020)中的各个小鼠(每两周地)的等体积的血清混合得到血清池,用所述的血清池进行ELISA。数值代表了三次试验的平均值士标准偏差。与VR1020 组进行比较的统计上的显著性(P ( 0. 05)通过(*)表示;图8是对在经免疫的小鼠中的抗-Sm-p80 IgGh的抗体滴度的描述。将收集自各自的组(VR1020和Sm-p80-VR1020)中的各个小鼠(每两周地)的等体积的血清混合得到血清池,用所述的血清池进行ELISA。数值代表了三次试验的平均值士标准偏差。与VR1020 组进行比较的统计上的显著性(P ( 0. 05)通过(*)表示;图9是对在经免疫的小鼠中的抗-Sm-p80 IgG2b的抗体滴度的描述。将收集自各自的组(VR1020和Sm-p80-VR1020)中的各个小鼠(每两周地)的等体积的血清混合得到血清池,用所述的血清池进行ELISA。数值代表了三次试验的平均值士标准偏差。与VR1020 组进行比较的统计上的显著性(P ( 0. 05)通过(*)表示;图10描述了在体外培养48小时之后,与伴刀豆球蛋白A(Concanavalin Α)所诱导的刺激相比,重组的Sm-p80诱导的脾细胞增殖;图11描述了在体外培养48小时之后,重组的Sm-p80诱导的脾细胞增殖;图12描述了在使用重组的Sm-p80在体外刺激48小时之后脾细胞产生的细胞因子水平。各组小鼠使用VR1020和VR1020-Sm-p80进行接种。数据表示为平均值士标准偏差。使用独立样本检验与VR1020组进行比较的统计上的显著性(P ( 0. 05)通过(*)表示;图13A描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素6)。M = IOObp标记物;15=IL-6 (VR1020 组);2 = IL-6 (VR1020_Sm-p80 组);图1 描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素6)。M = IOObp标记物;1 =IL-6(VR1020 组);2 = IL-6 (VR1020_Sm-p80 组);图13C描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素6)。M = IOObp标记物;1 =IL-6(VR1020 组);2 = IL-6 (VR1020_Sm-p80 组);图14A描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(甘油醛_3_磷酸脱氢酶)。M = IOObp 标记物;1 = GAPDH(VR1020 组);2 = GAPDH(VR1020_Sm-p80 组);图14B描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(甘油醛_3_磷酸脱氢酶)。M = IOObp 标记物;1 = GAPDH(VR1020 组);2 = GAPDH(VR1020_Sm-p80 组);图15描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(甘油醛_3_磷酸脱氢酶和白细胞介素 la)。M= IOObp 标记物;1 = GAPDH (VR1020 组);2 = GAPDH (VR1020_Sm-p80 组);3 = IL-I α (VR1020 组);4 = IL-I α (VR1020_Sm-p80 组);图16描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素1 α )。M = IOObp标记物; 1 = IL-I α (VR1020 组);2 = IL-1 α (VR1020_Sm-p80 组);图17描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(干扰素Y )。M = IOObp标记物;1 = IFN- y (VR1020 组);2 = IFN- y (VR1020_Sm-p80 组);图18描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素4)。M = IOObp标记物;1 = IL-4(VR1020 组);2 = IL-4 (VR1020_Sm-p80 组);图19描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素5)。M = IOObp标记物;1 = IL-5 (VR1020 组);2 = IL-5 (VR1020_Sm-p80 组);图20描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素17)。M = IOObp标记物;1 =IL-17(VR1020 组);2 = IL-17 (VR1020_Sm-p80 组);图21描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素2)。M = IOObp标记物;2 = IL-2 (VR1020-Sm-p80 组);1 = IL-2 (VR1020 组);图22描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(肿瘤坏死因子α )。M = IOObp标记物; 1 = TNF-α (VR1020 组);2 = TNF-α (VR1020_Sm-p80 组);图23描述了 RT-PCR之后的琼脂糖凝胶(白细胞介素1 β )。M = IOObp标记物; 1 = IL-I β (VR1020 组);2 = IL-1 β (VR1020_Sm-p80 组);图M描述了在VR1020组和VR1020_Sm-p80组中,RT-PCR之后的琼脂糖凝胶 (GAPDH、IL-I α、IL-1 β、IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-17 和 TNF- α );图25描述了对于使用对照质粒VR1020 (n = 6)和使用VR1020_Sm-p80 (η = 6)进行免疫的狒狒的组中,在狒狒的个体中每克的肝脏和肠中的卵的负载。在经接种的动物中, 卵数量的减少统计上较低(P < 0. 05);图沈描述了对于使用对照质粒VR1020(n = 6)和使用VR1020_Sm-p80 (η = 6) 进行免疫的狒狒的组中虫负荷分布。在经接种的动物中,虫负荷的减少统计上较低(P < 0. 05);发明详述在此公开了用于针对曼氏血吸虫的基于Sm-p80的疫苗制剂的组合物和方法。本发明的多种创新性的教导将具体参考几个实施方案(其以举例而非限制的形式)进行描述。首先参考图1,VR1020/Sm_p80构建体的示意图。图1,两种构建体的第一种,描绘了通过将血吸虫Sm-p80编码序列克隆到VR1020中所产生的DNA构建体。现参考图2,pcDNA3. l/Sm-p80构建体的示意图。图2,两种构建体的第二种,描绘了通过将血吸虫Sm-p80编码序列克隆到pcDNA3. 1中所产生的DNA构建体,所述的DNA构建体在Sm-p80序列的各个末端上具有侧翼的CpG基序。本领域普通技术人员能依赖图2 构建该DNA疫苗。现参考图3,举例说明了构建VR1020/Sm-p80和pcDNA3/Sm-p80的第一种方法的示意图。现参考图4,举例说明了构建VR1020/Sm-p80和pcDNA3/Sm-p80的第二种方法的示意图。本领域普通技术人员能够依靠图1与图3或者图4的结合,构建DNA疫苗。在图1和图2中描述的两种构建体都用于不同的疫苗制剂中(单独的DNA和初免加强(prime boost)),所述的疫苗制剂递送到小鼠和狒狒中。这是血吸虫病的狒狒模型中基于Sm-p80的疫苗制剂的首次使用。表1总结了 1.基于Sm-p80的疫苗制剂[(a)单独的 DNA疫苗,(b)在构建体中插入了两个未甲基化的CpG基序的DNA疫苗,由于其作为免疫刺激剂起作用,(c)重组的Sm-p80蛋白质在含有CpG基序的寡脱氧核苷酸(ODN)的存在下引入,激活宿主的防御机制,导致先天性的和获得性的免疫应答)2.疫苗递送途径和3.所得到的结果。在鼠科动物以及非人类的灵长类动物模型中,Sm-p80抗生殖和抗虫效果的实验数据清楚地表明此抗原作为用于减少与血吸虫感染相关的发病率的重要疫苗候选者,具有重大的潜力。总之,基于Sm-80的疫苗制剂具有三种保护性的效果(减少虫,抗生殖效果和针对急性血吸虫病进行保护)。这是显示了这三种保护性效果的、对抗血吸虫的经确定的疫苗制剂的首次报道。不存在对于毁灭性的血吸虫病有效的疫苗。本发明集中在Sm-p80,其是在血吸虫免疫逃避过程中起到关键作用的、功能上重要的曼氏血吸虫抗原。当用于新的疫苗制剂中时,Sm-p80显示了一致的免疫原性、保护潜能以及抗生殖效果。出于免疫的目的,制备了两种新型的DNA构建体。将Sm-p80编码序列克隆到VR1020中。另外,将Sm-p80编码序列克隆到在Sm-p80序列的各个末端上具有侧翼的CpG基序的pcDNA3.1中。当用于不同的疫苗制剂中时两种构建体均显示了Sm-p80的优越的抗生殖性和抗虫效果,其作为减少与血吸虫感染有关的发病率的重要疫苗候选者具有极大的潜力。



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