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JP7170942B1 - タンパク質精製 - Google Patents

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Abstract

タンパク質を精製するためのプロセス、特に、ワクチン又は生物学的製剤に有用な、HIVエンベロープタンパク質などの糖タンパク質を精製するためのプロセスが本明細書に記載される。

Description

世界中で数百万人もの人々がヒト免疫不全ウイルス(HIV)に冒されており、有効なワクチンによるHIVの予防は、抗レトロウイルス治療が広く行き渡った時代でさえも、非常に高い優先度であり続けている。HIV-1の遺伝的変異性が高いことにより、HIV-1ワクチンの開発は、前例のない難題となっている。潜在的なT細胞エピトープの適用範囲を改善し、細胞応答を改善するために、HIVグループ抗原(Gag)、ポリメラーゼ(Pol)、及びエンベロープ(Env)タンパク質由来の「モザイク」HIV-1 Gag、Pol及びEnv抗原が他の研究者らによって記載されており、これらは潜在的なT細胞エピトープの最大限の適用範囲を実現する目的で開発されていた(例えば、Barouch et al,Nat Med 2010,16:319-323)。モザイク抗原は、野生型の天然に存在するHIV-1抗原と長さ及びドメイン構造が類似している。
HIVに対する有効なワクチンは、高度にグリコシル化された、例えば、20個以上のグリコシル化部位を有する1つ以上の免疫原性タンパク質を含み得る。また、(グリコシル化)タンパク質の一部は、生物学的製剤に使用される標準的なモノクローナル抗体よりも著しく大型である場合がある。ワクチン又は他の医薬組成物の活性成分として使用することができるタンパク質、特にグリコシル化された免疫原性タンパク質を生成及び精製するための改善されたプロセスが必要とされている。このプロセスは、収率が向上し、目的のタンパク質の立体構造の安定性が保たれ、タンパク質の許容できる全体的な回収率とタンパク質の高い純度を有しながら、大規模生成及び/又は精製用の既存の設備に容易に適用できるものであることが好ましい。
異なるタンパク質は挙動が異なり、且つ様々なタンパク質について記載されている多くの異なる実行可能な精製方法があるにもかかわらず、どのプロセスが所与のタンパク質に対して上記の条件を満たすのかは本質的に予測不可能である。
本発明は、タンパク質、好ましくはヒト免疫不全ウイルス(HIV)抗原タンパク質などのグリコシル化タンパク質、より好ましくは、HIV-1クレードCエンベロープタンパク質などのHIVエンベロープタンパク質、又はHIV gp140タンパク質などのモザイクエンベロープタンパク質、例えば三量体HIVクレードC gp140タンパク質又は三量体HIVモザイクgp140タンパク質の精製のためのプロセスに関する。
一つの一般的な態様では、本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)エンベロープタンパク質などのタンパク質を精製するプロセスであって、
a.タンパク質を含む細胞上清などの細胞試料を得ることと、
b.細胞試料のpHを約5.0に調整し、これにより細胞試料中の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させることと、
c.細胞試料からデプス濾過によって沈殿したHCPを除去し、タンパク質を含む濾液を得ることと、
d.クロマトグラフィーによって濾液からタンパク質を精製することと
を含むプロセスに関する。
いくつかの実施形態では、HIVエンベロープタンパク質は、HIV-1クレードC gp140、又はgp140モザイクタンパク質である。
いくつかの実施形態では、細胞上清などの細胞試料は、真核生物宿主細胞、好ましくは哺乳動物宿主細胞などの、タンパク質を組み換え発現する宿主細胞由来のものである。特定の実施形態では、宿主細胞は、バイオリアクター内の流加培養プロセスでタンパク質を生成する。特定の実施形態では、バイオリアクターは、約1L~約20000L、例えば、約10L~約16500Lの容積を有する。
特定の実施形態では、宿主細胞は、細胞上清などの細胞試料のpHを調整する前に、例えば重力沈降によって、又は好ましくは遠心分離によって、より好ましくは連続遠心分離によって除去される。
特定の実施形態では、宿主細胞は、細胞試料のpHを低pH凝集によって調整した後に、例えば重力沈降によって、又は好ましくは遠心分離によって、より好ましくは連続遠心分離によって除去される。
特定の実施形態では、プロセスは、1回以上の限外濾過及びダイアフィルトレーション(UFDF)工程を更に含む。例えば、工程c)のデプス濾過は、限外濾過及びダイアフィルトレーション(UFDF)工程の後に行ってもよい。
特定の実施形態では、タンパク質は、HIVエンベロープタンパク質、例えば、HIV-1クレードC gp140又はHIV-1モザイクgp140であり、クロマトグラフィーには、好ましくは疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂(混合モード樹脂とも呼ばれている)を使用した捕捉工程が含まれる。驚くべきことに、そのような樹脂によって良好な精製結果が得られることが見出された。特定の非限定的な例では、マルチモーダル樹脂は、Capto MMC又はCapto MMC ImpResである(Cytivaから市販されている)。特定の実施形態では、HIVエンベロープタンパク質を、特定の塩濃度及びpHで負荷し、上昇させた塩濃度及び上昇させたpHで、負荷した状態と比較してより純度の高い形態で溶出する。
特定の実施形態では、捕捉工程でマルチモーダル樹脂から溶出された、部分的に精製されたHIVエンベロープタンパク質を、第2のクロマトグラフィープロセス工程、例えば、直交クロマトグラフィー工程に供する。特定の好ましい実施形態では、第2のクロマトグラフィー工程は、弱陰イオン交換樹脂(例えば、Capto DEAE)、又は好ましくは強陰イオン交換樹脂(例えば、POROS 50 HQ)などの陰イオン交換樹脂を含む。好ましくは、HIVエンベロープタンパク質をこの樹脂と結合させ、続いて、例えば溶出のために上昇させた塩濃度を使用して、負荷した状態と比較してより純度の高い形態で溶出する。
特定の実施形態では、HIVエンベロープタンパク質含有画分を、リガンドの硫酸デキストラン、例えば、Capto DeVirS(異なる種類のウイルスに対して親和性に似た挙動をするものとして知られている陽イオン媒体)を含む樹脂を使用する、第3のクロマトグラフィー工程に供する。HIVエンベロープタンパク質をこの樹脂と結合させ、続いて、例えば上昇させた塩濃度を使用して、この樹脂を負荷した状態と比較して更に精製された形態で溶出することができる。この工程は、タンパク質がクレードC gp140タンパク質である場合、特に有用である。
特定の実施形態では、リガンドのデキストラン硫酸を含む樹脂が使用されていない場合は第2のクロマトグラフィー工程の後に、又はリガンドの硫酸デキストランを含む樹脂が使用されている場合は第3のクロマトグラフィー工程の後に、例えば、約pH3.5で約1時間保持し、続いて0.45~0.2マイクロメートルのフィルターを通して濾過する、低pHウイルス不活化工程を実行する。
特定の実施形態では、第4のクロマトグラフィー工程を実行し(上記で説明したようなリガンドの硫酸デキストランを含む樹脂が使用されていない場合、例えば、モザイクgp140タンパク質の場合、第3のクロマトグラフィー工程となる)、前回のクロマトグラフィー工程(上記で説明したような第2又は第3のクロマトグラフィー工程のいずれか)のHIVエンベロープ含有画分を、陰イオン交換機能及び疎水性機能を有する混合モード樹脂、例えば、Capto Adhere樹脂に加える。本発明の特定の実施形態では、この工程における混合モード樹脂は、結合及び溶出モードで使用される。本発明の別の実施形態では、この樹脂は、フロースルーモードで使用される。当業者は、本開示の観点から、HIVエンベロープタンパク質を精製するためのポリッシング工程として、そのような樹脂が使用されるいずれかのモードに適切な状態を選択することができる。このクロマトグラフィー工程によって、好ましくは三量体HIV-1 gp140を含むHIVエンベロープタンパク質から、六量体及び宿主細胞タンパク質の不純物を更に減少させることができる。
特定の実施形態では、最後の上記クロマトグラフィー工程から精製されたHIVエンベロープタンパク質を、例えば、Virosart HC又はPlanova 20Nフィルターを使用するウイルス捕捉濾過工程に供する。
特定の実施形態では、精製されたHIVエンベロープタンパク質を、最終的なUFDF工程に供する。得られた物質は、例えば、ワクチンとして使用される最終製剤に製剤化することができる。
本発明の態様は、疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上でタンパク質を捕捉し、精製画分を前記樹脂から溶出することを含む、HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスであって、HIV-1 gp140タンパク質の純度が、捕捉工程中に樹脂に負荷された混合物中のタンパク質と比較して実質的に(substantially)上昇しているプロセスを提供する。そのようなマルチモーダル樹脂は、HIV-1 gp140タンパク質の精製に特に好適なものであると思われる。
本発明の別の態様では、HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスが提供され、プロセスは、
i)HIV-1 gp140タンパク質、及び他の所望されないタンパク質、例えば、HIV-1 gp140タンパク質を発現した宿主細胞に由来する宿主細胞タンパク質を含む組成物を提供する工程と、
ii)疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上でHIV-1 gp140タンパク質を捕捉し、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む精製画分を溶出する工程と、
iii)工程ii)の精製画分を陰イオン交換樹脂に加え、HIV-1 gp140タンパク質を結合させ、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程と、
iv)工程iii)の更に精製された画分を陰イオン交換機能及び疎水性機能を有する混合モード樹脂に供し、更に精製されたHIV-1 gp140タンパク質を溶出する工程とを含む。好ましい実施形態では、本プロセスのHIV-1 gp140タンパク質は、モザイクgp140タンパク質である。
本プロセスの特定の実施形態では、プロセスは、工程iii)のHIV-1 gp140タンパク質の更に精製された画分をリガンドの硫酸デキストランを含む樹脂に加え、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出した後、この画分を本プロセスの工程iv)に供する工程を更に含む。これらの実施形態は、HIV-1 gp140タンパク質がクレードC gp140タンパク質である場合、特に有用である。
上述の概要及び下記の本発明の詳細な説明は、添付した図面と共に読むと、より明確に理解されるであろう。本発明は、図面に示す実施形態に厳密に限定されるものではないことを理解すべきである。
図1:図1Aは、遠心分離後の低pH凝集及びデプス濾過、並びにカラムクロマトグラフィー(HIV-1 gp140タンパク質の場合、chrom #1は、例えば、疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含む混合モード樹脂を使用した捕捉工程であってよい)を含む、タンパク質を精製するためのプロセスを示す。図1Bは、酸沈殿中に上昇した生成物の濁度を示す。 (上記の通り。) 図2:図2は、図2Aに図示されるプロセスを使用して、精製された生成物において所望の最小限の宿主細胞タンパク質(HCP)レベルを達成したことを示す(図2B)。HIV-1クレードC gp140の場合、図示されるクロマトグラフィー工程中に使用されるカラムの例は、chrom #1(疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含む混合モード樹脂を使用する捕捉工程)、chrom #2(陰イオン交換樹脂)、chrom #3(リガンドの硫酸デキストランを含む樹脂)、chrom #4(陰イオン交換機能及び疎水性機能を有する混合モード樹脂)である。 (上記の通り。) HIV-1クレードCのgp140を精製するためのプロセスのフローチャートを図示する。 gp140モザイクタンパク質を精製するためのプロセスのフローチャートを図示する。
背景技術及び本明細書全体を通して、様々な刊行物、論文及び特許が引用又は記載されているが、これらの参考文献のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本明細書に含まれる文献、行為、材料、デバイス、物品などの説明は、本発明に関する状況を提供することを目的とするものである。そのような説明は、これらの内容のいずれか又は全てが、開示又は特許請求されたあらゆる発明に関する先行技術の一部を形成することを認めるものではない。
別途定義しない限り、本明細書で使用する全ての技術用語及び科学用語は、本発明が関係する分野の当業者に一般に理解されている意味と同じ意味を有する。そうでない場合、本明細書で使用する特定の用語は、本明細書で規定されている意味を有する。本明細書に引用されている全ての特許、公開済みの特許出願及び刊行物は、参照により完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で使用する場合、及び添付した特許請求の範囲において、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」及び「その(the)」は、文脈上別途明白に指示される場合を除き、複数の言及を含むことに留意しなければならない。
本明細書及びそれに続く特許請求の範囲の全体を通して、文脈上別段の解釈を要する場合を除き、「含む」という語句、並びに「含む」及び「含んでいる」などの変形形態は、規定の整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群を包含するが、任意の他の整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群を除外するものではないことを意味することが理解されよう。本明細書で使用する場合、「含んでいる」という用語は、「含有している」若しくは「包含している」という用語と、又は場合によっては本明細書で使用する場合の「有する」という用語と置き換えることができる。
本明細書で使用する場合、「からなる」は、特許請求の範囲の要素において規定されていない任意の要素、工程又は成分を除外する。本明細書で使用する場合、「本質的に~からなる」は、特許請求の範囲の基本的及び新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない材料又は工程を除外するものではない。上記の「含んでいる」、「含有している」、「包含している」、「有する」という用語のいずれもが、本発明の態様又は実施形態の文脈において本明細書で使用する場合はいつでも、「~からなる」又は「本質的に~からなる」という用語に置き換えて、本開示の範囲を変更することができる。
本明細書で使用する場合、「約」という用語は、数字と共に使用するときに、言及された数字の±10%、例えば、±5%又は±1%以内の任意の数を指す。例えば、約5.0のpHは、4.5~5.5(4.5及び5.5を含む)の任意のpHを意味する。
本明細書で使用する場合、多数の列挙された要素の間を接続する「及び/又は」という用語は、個々の選択肢及び組み合わされた選択肢の両方を包含するものと理解される。例えば、2つの要素が「及び/又は」によって接続されている場合、第1選択肢は、第2要素を含まない第1要素を適用することを指す。第2選択肢は、第1要素を含まない第2要素を適用することを指す。第3選択肢は、第1要素及び第2要素を共に適用することを指す。これらの選択肢のいずれか1つは、本明細書で使用する場合、「及び/又は」という用語の意味の範囲内に含まれ、従って「及び/又は」という用語の要件を満たすものと理解される。2つ以上の選択肢を同時に適用することも「及び/又は」という用語の意味の範囲内に含まれ、従って「及び/又は」という用語の要件を満たすものと理解される。
本明細書で使用する場合、「対象」は、本発明の実施形態によるタンパク質又はワクチンが投与されることになるか、又は投与されたあらゆる動物、好ましくは哺乳動物、最も好ましくはヒトを意味する。本明細書で使用する場合、「哺乳動物」という用語は、あらゆる哺乳動物を包含する。哺乳動物の例としては、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ネコ、イヌ、マウス、ラット、ウサギ、モルモット、サル、ヒトなどが挙げられ、より好ましくはヒトが挙げられるがこれらに限定されない。
本発明は一般に、タンパク質、好ましくはグリコシル化タンパク質、より好ましくはヒト免疫不全ウイルス(HIV)エンベロープタンパク質、例えばHIV-1クレードCのエンベロープタンパク質又はHIVモザイクエンベロープタンパク質を精製するプロセスに関し、プロセスは、
a.タンパク質を含む細胞上清などの細胞試料を得ることと、
b.細胞試料のpHを約5.0に調整し、これにより細胞試料の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させることと、
c.細胞試料からデプス濾過によって沈殿したHCPを除去し、タンパク質を含む濾液を得ることと、
d.クロマトグラフィーによって濾液中のタンパク質を精製することとを含む。
好ましくは、細胞試料は細胞によって分泌されるタンパク質を含む細胞上清である。細胞試料はまた、細胞によって産生されたタンパク質を含む細胞可溶化物又は処理された細胞可溶化物であってよい。そのような可溶化物は、例えば、細胞膜を分解することによって調製することができる。本出願のプロセスに有用な細胞試料は、本開示の観点から当該技術分野において公知の方法を使用して得ることができる。例えば、細胞上清は、細胞培養物を遠心分離にかけ、細胞を除去することによって得ることができる。細胞可溶化物は、細胞を破壊又は溶解し、細胞片を遠心分離で除去することによって得ることができる。細胞上清又は細胞可溶化物は、本出願のプロセスに直接使用することができるか、又はこれを更に処理した後に使用することができる。好ましくは、本出願のプロセスに有用な細胞試料を得るために、連続遠心分離を使用して、バイオリアクターから生成された細胞を除去する。
いくつかの実施形態では、宿主細胞は、バイオリアクター内の流加培養プロセスでタンパク質を生成する。
特定の実施形態では、バイオリアクターは、約1L~約20000L、例えば、約10L~約16500L、例えば、約100L~約15000Lの容積を有する。
細胞上清などの細胞試料のpHは、例えば、細胞試料の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させるための好適な量の酸(例えば、1Mの酢酸)を細胞試料に添加することによって調整することができる。このプロセスは、場合により「低pH凝集」とも称される。細胞試料のpHを、細胞試料の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させるために、約5、例えば、約4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、又はその間の任意の値で調整するが、一方で細胞試料内の十分な量の目的のタンパク質(例えば、HIV gp140)が沈殿しないことが好ましい。また、細胞用の培地中のタンパク質などの細胞試料内の他のタンパク質は、約5のpHで沈殿させることができる。
いくつかの実施形態では、低pH凝集のプロセスの間、HCPを沈殿させるために、細胞試料を、約pH5で約15分~約15時間、例えば、約0.5~12時間、例えば、約1~3時間、例えば、約3時間、好ましくは約1時間インキュベートする。
いくつかの実施形態では、低pH凝集は、遠心分離の後に実行することができる。好ましい実施形態では、低pH凝集は、遠心分離の前に実行される。
タンパク質を含む濾液を得るために、細胞試料から沈殿したHCPをデプス濾過によって除去することができる。本明細書の本開示の観点から、本出願のプロセスでは、様々な種類の媒体(セルロース、ポリアクリル系繊維、ケイ藻土、シリカ、活性炭などの単一層又は多層)及び様々なグレードのデプスフィルターをデプス濾過に使用することができる。本発明に有用なデプスフィルターの例としては、Millipore Sigma社製のMillistak+(登録商標)ファミリー、及びClarisolve(登録商標)デプスフィルターなどの商業的供給源から入手可能なデプスフィルターが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、デプス濾過は、Millistak+(登録商標)C0HC、C0SP、CE35、CE50、D0HC、D0SP、DE、A1HC、B1HC、F0HC、X0HC、X0SPなどのデプスフィルターを使用する。使用前に好適な緩衝液を使用してデプスフィルターを平衡化し、酸によって沈殿した産物(例えば、沈殿したHCP及び他のタンパク質)をデプスフィルターに通して濾過した後にフィルターを追跡することができる。好ましくは、緩衝液は、約5.0のpHを有する。好ましくは、あらゆる汚染微生物を除去するために、例えば、フィルター孔径が0.45μm以下、好ましくは0.22μmのデプス濾過によって滅菌濾過する。
特定の実施形態では、クロマトグラフィー工程の前又はその間に、限外濾過及びダイアフィルトレーション(UFDF)工程を使用してHCPを除去し、目的のタンパク質(例えば、gp140)を濃縮する。限外濾過(UF)は、希釈された生成物流を濃縮するためのプロセスに一般に使用される。これによって、膜の孔径又は分画分子量に基づいて溶液中の分子が分離される。ダイアフィルトレーション(DF)は、多くの場合、生成物を所望の緩衝液(例えば、溶出緩衝液から最終的な製剤緩衝液)に交換するのに使用される。UF及びDFは、フィードが表面に直角に流れるのではなく、膜表面と平行に流れるタンジェンシャルフロー濾過を典型的に用いる。例えば、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及びポリエーテルスルホン(PES)の膜を含む、様々なUF/DF膜を使用することができる。必要に応じて、UF/DFに使用される膜は、分画分子量(MWCO)が異なっていてもよい。例えば、UF/DFのMWCOは、例えば、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150kDaであってよい。いくつかの実施形態では、UF/DFは、共に積み重ねられた1つ以上の平板膜によって構成される。UF/DFプロセスとしては、例えば、衛生化及び使用前試験、平衡化、濃縮、ダイアフィルトレーション、生成物の回収、洗浄及び使用後試験、並びに保存が挙げられる。UF/DFシステムの完全性は、拡散試験によって確認することができる。本開示の観点から、好適なUF及び/又はDF緩衝液をUF/DFプロセスに使用することができる。例えば、緩衝液は、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、又は8.5のpHを有し得る。本開示の観点から、必要に応じて様々なクロスフロー流量及び膜負荷率を使用することができる。
いくつかの実施形態では、本出願のプロセスは、3つ以上のクロマトグラフィーカラム工程を用いる。本開示の観点から、好適なカラムを本発明に使用することができる。このようなカラムの例としては、実施形態に記載され、例えば図3及び図4に図示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、本出願のプロセスは、マルチモーダル樹脂(混合モード樹脂とも呼ばれている)を使用する捕捉クロマトグラフィー工程を含む。マルチモーダル又は混合モードクロマトグラフィー樹脂は、本質的にいくつかの異なるタイプの相互作用:例えば、イオン交換、アフィニティー、サイズ排除、及び疎水性の2つ以上の組み合わせを可能にするリガンドによって官能化されている媒体に基づくものである。タンパク質を分離するこれらのモードを統合して利用するこの機能によって、精製プロセスの全体的な選択性を高めることができる。この高められた選択性を使用して、単一のカラム工程で工程不純物を除去することができるが、そうでない場合は複数の除去プロセス工程が必要となる。好ましくは、マルチモーダル樹脂は、疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を有し、これによって、より耐塩性で、最小限の希釈により又は全く希釈することなくタンパク質を樹脂に結合させることが可能となる。
本発明に有用な樹脂は、異なる構成、例えば、ビーズ、フィルター(膜)、カートリッジなどの、本発明により「樹脂」と見なされる全ての樹脂であってよく、特定の実施形態では、樹脂はカラムに使用可能なビーズの形態であり、本発明により使用可能な樹脂は、例えば、Cytiva(旧GE Healthcare)及び/又はその他のベンダーから市販品として入手することができる。いくつかの実施形態では、マルチモーダル樹脂は、主剤に対して異なる選択性を有する2つ以上の種類の官能基を、直接的又は間接的に固定化することによって調製される樹脂であり得る。例えば、マルチモーダル樹脂は、高流動性アガロースのマトリックスを有するマルチモーダル強陰イオン交換クロマトグラフィー材料、及びリガンドとしてのマルチモーダル強陰イオン交換体、又は高流動性アガロースのマトリックス、及びリガンドとしてのマルチモーダル弱陽イオン交換体を含み得る。マルチモーダル樹脂の具体例としては、これらに限定されるものではないが、Capto Adhere、Capto MMC、Capto Adhere ImpRes又はCapto MMC ImpRes(Cytiva社製、Captoは登録商標)、HEA HyperCel、PPA HyperCel、MEP HyperCel(Pall Corp社製、HyperCelは商標)、TOYOPEARL(登録商標)MX-Trp-650M(東ソー株式会社製)などを挙げることができるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、マルチモーダル捕捉クロマトグラフィーをフロースルーモードで実行する。
好ましい実施形態では、マルチモーダル捕捉クロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。
好ましくは、宿主細胞タンパク質及びDNAを除去するために、マルチモーダル捕捉クロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。目的のタンパク質を特定の塩濃度及びpHでマルチモーダル捕捉樹脂、例えばカラムに負荷してカラムに結合させ、次いで後に溶出溶液により溶出して、プールされた溶出液を得る。目的のタンパク質を、任意の好適な緩衝液(酢酸緩衝液、ヒスチジン緩衝液、HEPES緩衝液、リン酸緩衝液、又はTris緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、任意の好適なpH、例えば、約pH4~6(例えば、pH4又は5)で約15~100mM(例えば、25mM)の酢酸ナトリウムと、約10~50mM(例えば、25mM)の塩化ナトリウムとを含み、任意の好適な導電率、例えば、約1~50mS/cm、例えば、約3~50mS/cm、例えば、約5~50m/cm、例えば、約3~40mS/cm、例えば、約6~40mS/cm、好ましくは約3~20mS/cm、例えば、約10~20mS/cm(例えば、約5mS/cm、又は約15mS/cm)の導電率を有する溶液中でカラムに負荷することができる。溶出溶液は、任意の好適な緩衝液(2-[4-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-1-イル]エタンスルホン酸(HEPES)緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約20~80mM(例えば、50mM)のHEPESと、約50~600mM、例えば、約100~600mM(例えば、400mM)の塩化ナトリウムとを含み、約pH4~8、例えば、約4.5~7.5(例えば、pH7)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約10~60mS/cm(例えば、40mS/cm)の導電率を有する溶液を含み得る。目的のタンパク質を、勾配溶出によってマルチモーダル捕捉カラムから溶出することもできる。
別の実施形態では、本出願のプロセスは、陰イオン交換樹脂から構成される第2のクロマトグラフィーを含む。本工程で使用される陰イオン交換体は、強陰イオン交換体であってもよく、又は弱陰イオン交換体であってもよい。好ましくは、陰イオン交換体は、四級アンモニウム、四級アミノエチル、ジエチルアミノエチル、トリエチルアミノエチル、又はジメチルアミノエチルなどの陰イオン交換リガンドを含む。より好ましくは、陰イオン交換体は、弱陰イオン交換樹脂(例えば、Capto DEAE)、又は強陰イオン交換樹脂(例えば、POROS 50 HQ)から選択される。陰イオン交換体の他の例としては、DEAE Sepharose FF、Q-Sepharose(HP及びFF)、AEX Sepharose FF(低置換度及び高置換度)、Capto Q、Q XP、Source 30 Q及び15 Q、最も好ましくはFractogel DEAE及びMPHQが挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、第2のクロマトグラフィーをフロースルーモードで実行する。
好ましい実施形態では、第2のクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。
好ましくは、宿主細胞タンパク質及びDNAを更に除去するために、第2のクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。目的のタンパク質を特定の塩濃度及びpHで陰イオン交換樹脂、例えばカラムに負荷してカラムに結合させ、次いで後に溶出溶液により溶出して、プールされた溶出液を得る。目的のタンパク質を、任意の好適な緩衝液(Tris緩衝液又はHEPES緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約15~75mM(例えば、25mM)のTrisと、約0~75mM、例えば、約25~75mM(例えば、50mM、又は例えば、5mM)の塩化ナトリウムとを含み、約pH6~8(例えば、pH7.5又は8)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約2~8mS/cm(例えば、5.5mS/cm)の導電率を有する溶液中でカラムに負荷することができる。溶出溶液は、任意の好適な緩衝液(Tris緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約15~75mM(例えば、25mM、又は例えば、50mM)のTrisと、約50~500mM、例えば、約100~300mM(例えば、185mM、又は例えば、200mM)の塩化ナトリウムとを含み、約pH6~9、(例えば、pH7.5)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約5~50mS/cm、例えば、約5~40mS/cm(例えば、20mS/cm)の導電率を有する溶液を含み得る。目的のタンパク質を、勾配溶出によって第2のカラムから溶出することもできる。
別の実施形態では、本出願のプロセスは、グリカンに結合するアフィニティー媒体を使用する第3のクロマトグラフィーを含む。アフィニティー媒体樹脂は、リガンドの硫酸塩又は硫酸デキストランを含み得る。アフィニティー媒体の例としては、Cellufine sulfate、Cellufine sulfate m、Cellufine sulfate c、Cellulofine sulfate m、Cellulofine sulfate c、Cellufine sulfate m又はCellufine sulfate c(JNC株式会社製)、Cytiva CAPTO(商標)Core 700又はCapto DeVirS(Cytiva社製)などの硫酸セルロース媒体又は硫酸アガロース媒体が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、第3のクロマトグラフィーをフロースルーモードで実行する。
好ましい実施形態では、第3のクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。
好ましくは、宿主細胞タンパク質及びDNAを更に除去するために、第3のクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行する。目的のタンパク質を特定の塩濃度及びpHでアフィニティー媒体樹脂、例えばカラムに負荷してカラムに結合させ、次いで後に溶出溶液により溶出して、プールされた溶出液を得る。目的のタンパク質を、任意の好適な緩衝液(Tris緩衝液又はHEPES緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約5~25mM(例えば、6mM)のTris又は約5~50mM(例えば、20mM)のHEPES、及び約0~100mM、例えば、約25~75mM(例えば、45mM、又は50mM)の塩化ナトリウムを含み、約pH4~8、例えば、約5~8(例えば、pH6.5)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約1~15mS/cm、例えば、約1~10mS/cm(例えば、5mS/cm)の導電率を有する溶液中でカラムに負荷することができる。溶出溶液は、任意の好適な緩衝液(Tris緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約10~100mM、例えば、約15~75mM(例えば、25mM)のTrisと、約100~300mM(例えば、185mM)の塩化ナトリウムとを含み、約pH6~9(例えば、pH7.5)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約10~30mS/cm、例えば、約15~25mS/cm(例えば、19mS/cm)の導電率を有する溶液を含み得る。目的のタンパク質を、勾配溶出によって第3のカラムから溶出することもできる。
特定の実施形態では、本出願のプロセスは、約pH3~4、例えば、pH約3.5で約15分~約4時間、例えば、約1時間保持し、続いて0.45~0.2マイクロメートルのフィルターを通して濾過する、低pHウイルス不活化工程を含む。本工程は、アフィニティー媒体を用いる第3のクロマトグラフィーを使用しない場合は第2のクロマトグラフィー工程の後に、又は第3のクロマトグラフィー工程を実行する場合は第3のクロマトグラフィー工程の後に実行する。次いで、次のプロセス工程の前に、濾液を目標のpH、例えば5~7のpHに中和する。低pHウイルス不活化工程によって、ウイルス汚染物質のタンパク質を変性させることができ、次いでこれをその後のカラムクロマトグラフィーで除去することができる。
別の実施形態では、本出願のプロセスは、マルチモーダル樹脂、好ましくは陰イオン交換及び疎水性相互作用クロマトグラフィー機能を含むマルチモーダル樹脂を使用する第4のクロマトグラフィーを含む。マルチモーダル樹脂の具体例としては、これらに限定されるものではないが、Capto Adhere、Capto MMC、Capto Adhere ImpRes又はCapto MMC ImpRes(Cytiva社製、Captoは登録商標)、HEA HyperCel、PPA HyperCel、MEP HyperCel(Pall Corp社製、HyperCelは商標)、TOYOPEARL(登録商標)MX-Trp-650M(東ソー株式会社製)などを挙げることができるが、これらに限定されない。本開示の観点から、Capto Adhereなどの好適なマルチモーダル樹脂を本工程で使用することができる。マルチモーダルクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで、又は好ましくはフロースルーモードで実行する。第4のクロマトグラフィーによって、生成物のプール中の六量体及び宿主細胞タンパク質の不純物を更に減少させることができる。
好ましくは、宿主細胞タンパク質及び核酸を除去するために、第4のクロマトグラフィーをフロースルーモードで実行する。目的のタンパク質を、任意の好適な緩衝液(酢酸ナトリウム緩衝液など)及び/又は塩溶液(塩化ナトリウム溶液など)、例えば、約25~75mM(例えば、50mM)の酢酸ナトリウムと、約50~800mM、例えば、約200~800mM(例えば、317mM又は650mM)の塩化ナトリウムとを含み、約pH3~8、例えば、pH3~5(例えば、pH3.5又は4.5)などの任意の好適なpHで、任意の好適な導電率、例えば、約5~70mS/cmの導電率を有する溶液中で樹脂、例えばカラムに負荷することができる。好ましくは、フロースルー溶液は、HIV Envタンパク質、例えばgp140タンパク質を含む一方で、カラムには一定の不純物が結合したままである。
なお別の実施形態では、本出願のプロセスは、1回以上のナノ濾過(ウイルス捕捉濾過)工程及び最終的なUFDF工程を含む。ウイルス捕捉濾過は、サイズ排除原理に基づいて機能する。例えば、ウイルス捕捉濾過のために、最大75nmの有効な孔径を有するウイルスフィルターを使用することができる。ウイルス捕捉濾過用のフィルターの例としては、Virosart HC、Virosart(登録商標)HF、Planova 20Nフィルターなどが挙げられるが、これらに限定されない。
なお別の実施形態では、本出願のプロセスは、最終的な製剤工程を含み、精製されたタンパク質をワクチン又は免疫原性組成物などの最終生成物に製剤化することができる。本発明の最終生成物は、投与を容易にし、且つ効能を向上させるために、経口(経腸)投与及び非経口注射を含むがこれらに限定されない、対象に投与するのに好適な任意の成分で製剤化することができる。
クロマトグラフィー工程の各々は、本明細書における本開示の観点から好適な条件下で実行することができる。特定の実施形態では、HIVエンベロープタンパク質などの目的のタンパク質は、特定の塩濃度及びpHで負荷され、上昇させた塩濃度及び上昇させたpHで、負荷した状態と比較してより純度の高い形態で溶出される。
本発明の態様は、疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上でタンパク質を捕捉し、精製画分を前記樹脂から溶出することを含む、HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスであって、HIV-1 gp140タンパク質の純度が捕捉工程中に樹脂に負荷された混合物中のタンパク質と比較して実質的に上昇しているプロセスを提供する。そのようなマルチモーダル樹脂は、HIV-1 gp140タンパク質の精製に特に好適なものであると思われる。
本発明の別の態様では、HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスが提供され、プロセスは、
i)HIV-1 gp140タンパク質、及び他の所望されないタンパク質、例えば、HIV-1 gp140タンパク質を発現した宿主細胞に由来する宿主細胞タンパク質を含む組成物を提供する工程と、
ii)疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上でHIV-1 gp140タンパク質を捕捉し、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む精製画分を溶出する工程と、
iii)工程ii)の精製画分を陰イオン交換樹脂に加え、HIV-1 gp140タンパク質を結合させ、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程と、
iv)工程iii)の更に精製された画分を陰イオン交換機能及び疎水性機能を有する混合モード樹脂に供し、更に精製されたHIV-1 gp140タンパク質を溶出する工程とを含む。
特定の実施形態では、HIV-1 gp140タンパク質は、クレードC gp140タンパク質又はモザイクgp140タンパク質、好ましくはモザイクgp140タンパク質である。
特定の実施形態では、プロセスは、工程iii)のHIV-1 gp140タンパク質の更に精製された画分を、硫酸デキストランを含む樹脂に加え、前記樹脂からHIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出した後、この画分を本プロセスの工程iv)に供する工程を更に含む。好ましくは、これらの実施形態におけるHIV-1 gp140タンパク質は、クレードC gp140タンパク質である。
本出願の実施形態によれば、本発明のプロセスは、実験室規模及び商業規模の両方で使用することができる。例えば、このタンパク質精製のプロセスを使用して、調査研究の目的のために、精製したHIV-1 gp140タンパク質を提供することができる。本出願のプロセスを商業規模及び大規模に使用して、大量の精製されたHIV-1 gp140タンパク質を、好ましくは三量体の状態で提供することも可能となる。特に、クレードC gp140タンパク質の大規模な精製は、図3に記載されているプロセスを使用して達成することができ、モザイクgp140タンパク質の大規模な精製は、図4に記載されているプロセスを使用して達成することができる。
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)は、レトロウイルス科(Retroviridae)のファミリーの一部であるレンチウイルス(lentivirinae)属のメンバーである。2種のHIV:HIV-1及びHIV-2がヒトに感染する。HIV-1は、HIVウイルスの最も一般的な株であり、HIV-2と比べて病原性が高いことが知られている。本明細書で使用する場合、「ヒト免疫不全ウイルス」及び「HIV」という用語は、HIV-1及びHIV-2を指すが、これらに限定されない。
HIVは、高度な遺伝的分岐を有する複数のクレードに分類される。本明細書で使用する場合、「HIVクレード」又は「HIVサブタイプ」という用語は、遺伝的類似性の度合に従って分類された関連するヒト免疫不全ウイルスを指す。現在、3つのグループのHIV-1分離株:M、N、及びOが存在している。グループM(主系統)は、少なくとも10種のクレードA~Jからなる。グループO(分類外系統)は、同様の数のクレードからなり得る。グループNは、グループM又はOのいずれにも分類されていない新型のHIV-1分離株である。
本明細書で使用する場合、「HIV抗原ポリペプチド」、「HIV抗原タンパク質」、「HIV抗原」、及び「HIV免疫原」という用語は、免疫応答、例えば、対象におけるHIVに対する体液及び/又は細胞媒介性の応答を誘導することが可能なポリペプチドを指す。抗原ポリペプチド又は抗原は、対象におけるHIVに対して、免疫応答を誘導できるか、又は免疫、例えば防御免疫を生じさせることができるHIVのタンパク質、その断片若しくはエピトープ、又は複数種のHIVタンパク質若しくはその一部分の組み合わせであり得る。
好ましくは、抗原ポリペプチド又は抗原は、宿主中で防御免疫応答を上昇させることが可能であり、例えば、ウイルス性の疾患若しくは感染に対する免疫応答を誘導することが可能であり、且つ/又はウイルス性の疾患若しくは感染から対象を保護する、ウイルス性の疾患若しくは感染に対する免疫を対象に生じさせること(即ち、ワクチン接種)が可能である。例えば、抗原ポリペプチド又は抗原は、HIV又はサル免疫不全ウイルス(SIV)エンベロープであるgp160タンパク質、HIV又はSIVのマトリックス/カプシドタンパク質、並びにHIV又はSIVのgag、pol、及びenv遺伝子産物などの、SIV又はHIV由来のタンパク質又はその断片を含み得る。
HIV抗原ポリペプチド又はHIV抗原は、あらゆるHIV-1若しくはHIV-2抗原、又はその断片であり得る。HIV抗原の例としては、構造タンパク質及び必須酵素をコードするgag、pol、及びenv遺伝子産物が挙げられるが、これらに限定されない。gag、pol、及びenv遺伝子産物はポリタンパク質として合成され、更に多様な他のタンパク質産物にプロセシングされる。gag遺伝子の一次タンパク質産物は、ウイルス構造タンパク質であるgagポリタンパク質であり、更にMA、CA、SP1、NC、SP2、及びP6タンパク質産物にプロセシングされる。pol遺伝子は、ウイルス酵素(Pol、ポリメラーゼ)をコードし、その一次タンパク質産物は、更にRT、RNase H、IN、及びPRタンパク質産物にプロセシングされる。env遺伝子は、構造タンパク質、特にビリオンエンベロープの糖タンパク質をコードする。env遺伝子の一次タンパク質産物はgp160であり、更にgp120及びgp41にプロセシングされる。HIV抗原のその他の例としては、遺伝子調節タンパク質であるTat及びRev;アクセサリータンパク質であるNef、Vpr、Vif及びVpu;カプシドタンパク質、ヌクレオカプシドタンパク質、並びにp24ウイルスタンパク質が挙げられる。
特定の実施形態では、HIV抗原ポリペプチド又はHIV抗原は、HIV Gag、Env、若しくはPol抗原、若しくはそのいずれかの抗原部分若しくはエピトープ、又はその組み合わせ、好ましくは、HIV-1 Gag、Env、若しくはPol抗原、若しくはそのいずれかの抗原部分若しくはエピトープ、又はその組み合わせを含む。
HIV抗原ポリペプチドはまた、モザイクHIV抗原であってもよい。本明細書で使用する場合、「モザイク抗原」は、天然配列の断片から構築された組み換えタンパク質を指す。モザイク抗原は、天然抗原に似ているが、天然配列に見られる潜在的なT細胞エピトープの適用範囲を最大化するように最適化されており、それによって免疫応答の広さ及び適用範囲が向上する。モザイクHIV抗原は、例えば、モザイクGag、Pol、及び/又はEnv抗原、並びにより好ましくはモザイクHIV-1 Env抗原であってよい。本明細書で使用する場合、「モザイクHIV Gag、Pol、及び/又はEnv抗原」は、特に、HIV Gag、Pol、及び/又はEnvポリタンパク質の配列の1つ以上に由来する複数のエピトープを含むモザイク抗原を指す。
本明細書で使用する場合、「HIVエンベロープタンパク質」、「envタンパク質」、及び「Env」という用語の各々は、HIVビリオンのエンベロープ上に発現し、且つHIVがHIV感染細胞の原形質膜を標的化して攻撃することを可能にするタンパク質、又はそれらの断片若しくは派生体を指し、それによって免疫応答を誘導し、それを必要とする対象にHIVに対する免疫を生じさせることができる。HIV env遺伝子は前駆体タンパク質gp160をコードしており、このgp160がタンパク質分解的に切断されて、2つの成熟エンベロープ糖タンパク質gp120及びgp41となる。切断反応は、レトロウイルスエンベロープ糖タンパク質前駆体内の高度に保存された配列において、宿主細胞のプロテアーゼであるフューリンによって媒介される。より具体的には、gp160が(gp160)に三量体化し、次いで切断を受けて、2つの非共有結合したgp120及びgp41となる。続いて、gp120/gp41ヘテロ二量体の三量体によってウイルス侵入が媒介される。gp120は受容体結合断片であり、このような受容体を有する標的細胞(例えばヘルパーT細胞など)上のCD4受容体に結合する。gp120に非共有結合しているgp41は融合断片であり、HIVが細胞に侵入することによって2つの段階をもたらす。Gp41は、最初はウイルスエンベロープ内に埋め込まれているが、gp120がCD4受容体に結合すると、gp120はその立体構造を変化させてgp41を露出させ、これによって宿主細胞との融合を促進することができる。Gp140は、三量体gp160、即ち(gp160)の非切断型の外部ドメインであり、天然状態の切断型ウイルススパイクの代用物として使用されている。
本発明の実施形態によれば、「HIVエンベロープタンパク質」は、gp160、gp140、gp120、gp41タンパク質、その組み合わせ、融合体、トランケーション又は派生体であり得る。例えば、「HIVエンベロープタンパク質」は、gp41タンパク質と非共有結合したgp120タンパク質を含み得る。gp140の三量体を安定化する三量体化ドメインを有し得るか又はそれを含むように改変され得る、安定化三量体gp140タンパク質も含み得る。三量体化ドメインの例としては、T4-フィブリチンの「フォルドン」三量体化ドメイン;GCN4に由来するコイルドコイル三量体化ドメイン;及び三量体タグとしての大腸菌(E.coli)アスパラギン酸トランスカルバモイラーゼの触媒サブユニットが挙げられるが、これらに限定されない。「HIVエンベロープタンパク質」はまた、外部ドメイン(即ち、細胞外空間に延びるドメイン)のC末端トランケーション、gp41の膜貫通ドメインのトランケーション、又はgp41の細胞質ドメインのトランケーションなどの、gp41にトランケーションを含むエンベロープタンパク質を含むが、これらに限定されないトランケートされたHIVエンベロープタンパク質であり得る。「HIVエンベロープタンパク質」は更に、例えば、フューリン切断部位における配列変異、及び/又はいわゆるSOSIP変異を有する天然に存在するHIVエンベロープタンパク質の派生体であり得る。本発明の好ましい実施形態では、HIVエンベロープタンパク質は、gp140タンパク質、より好ましくはHIV-1 クレードC gp140タンパク質又はHIV-1モザイクgp140タンパク質である。
本明細書で使用する場合、「安定化三量体gp140タンパク質」及び「gp140の安定化三量体」という用語の各々は、三量体構造の安定性を増大させるポリペプチド配列を含むgp140ポリペプチドの三量体を指す。gp140ポリペプチドは、gp140の三量体を安定化する三量体化ドメインを有し得るか、又はそれを含むように改変され得る。三量体化ドメインの例としては、T4-フィブリチンの「フォルドン」三量体化ドメイン;GCN4に由来するコイルドコイル三量体化ドメイン;及び三量体タグとしての大腸菌(E.coli)アスパラギン酸トランスカルバモイラーゼの触媒サブユニットが挙げられるが、これらに限定されない。
抗原HIVエンベロープポリペプチドの例は、これら全てが参考としてその全体が組み込まれる、Nkolola et al 2010,J.Virology 84(7);3270-3279;Kovacs et al,PNAS 2012,109(30):12111-6;国際公開第2010/042942号パンフレット及び国際公開第2014/107744号パンフレットに記載されるような安定化三量体gp140である。
本発明のいくつかの実施形態では、「エンベロープポリペプチド」又は「エンベロープ糖タンパク質」は、1つ以上のHIVクレードの1つ以上のEnvポリタンパク質配列に由来する複数のエピトープを含有するモザイクエンベロープタンパク質である。例えば、本明細書で使用する場合、「gp140タンパク質」は、1つ以上のHIVクレードの1つ以上のgp140タンパク質配列に由来する複数のエピトープを含有する「モザイクgp140タンパク質」であり得る。好ましくは、モザイクgp140タンパク質は、安定化三量体gp140タンパク質である。
好ましい実施形態では、モザイクgp140タンパク質は、配列番号2のアミノ酸配列を含むモザイクgp140タンパク質の安定化三量体である。
本発明のいくつかの実施形態では、「エンベロープポリペプチド」又は「エンベロープ糖タンパク質」は、HIVクレードA、B、又はCなどの特定のHIVクレードに由来するエンベロープタンパク質である。例えば、本明細書で使用する場合、「gp140タンパク質」は、HIVクレードCに由来するエンベロープタンパク質配列を含有する「クレードC gp140タンパク質」であり得る。好ましくは、クレードC gp140タンパク質は、安定化三量体クレードC gp140タンパク質である。
好ましい実施形態では、クレードC gp140タンパク質は、配列番号1のアミノ酸配列を含むクレードC gp140タンパク質の安定化三量体である。
本発明の特定の実施形態によれば、安定化三量体gp140タンパク質などのgp140ポリペプチドは、ウイルス発現ベクター、例えばアデノウイルス26(例えば、国際公開第2016/049287号パンフレット、国際公開第2017/102929号パンフレットを参照されたい)と共に投与することができる。
特定の実施形態では、2つのgp140タンパク質、好ましくは配列番号1のアミノ酸配列を有するクレードC gp140と、配列番号2のアミノ酸配列を有するモザイクgp140とを、同一の対象に投与する。これらの2つのgp140タンパク質は、1つの医薬組成物にまとめることが可能であり、好ましくはリン酸アルミニウムアジュバントなどのアジュバントと共に投与される。ヒトに投与するためのgp140の総量に対する好ましい用量は、125~350μg、例えば125、150、175、200、225、250、275、300、325、350μg、又はその間の任意の量、好ましくは約250μgである。クレードC gp140及びモザイクgp140を両方とも投与する場合、好適な用量は、例えば、ヒト対象に投与するためのgp140の糖タンパク質の総用量の250μgを提供するには、それぞれの糖タンパク質は約125μgとなる。本明細書で使用する場合、別途指示がない限り、gp140ポリペプチドの量は、糖タンパク質として測定されたgp140ポリペプチドの量を指す。
単離したgp140タンパク質は、アデノウイルス(例えば、Ad26)発現ベクター又はMVAなどの他の発現ベクターと組み合わせて共送達又は共投与することができる。好ましい実施形態によれば、gp140タンパク質及びAd26又は他の発現ベクターは、2つの別個の製剤として別々に投与される。或いは、gp140タンパク質は、Ad26又は他の発現ベクターと共に、単一製剤で投与することができる。同時投与又は共送達は、同時に、1時間以内に、又は同日中に行うことができる。更に、gp140タンパク質は、アジュバント添加製剤で投与することができる。好適なアジュバントは、例えば、リン酸アルミニウムアジュバント又はサポニンベースのアジュバント、好ましくはリン酸アルミニウムアジュバントであり得る。
gp140などの抗原ポリペプチドを、本開示の観点から、当該技術分野において公知の任意の方法を使用して生成及び単離することができる。例えば、抗原ポリペプチドは、宿主細胞、好ましくは抗原ポリペプチドを生成するのに最適化された組み換え宿主細胞から発現させることができる。本発明の一実施形態によれば、組み換え遺伝子は、切断活性及び融合活性を排除するための変異を含むgp140タンパク質、好ましくは対象(例えば、ヒト)の免疫化の際に(例えば、組成物、例えばワクチンに組み込まれた場合に)生じる抗ウイルス免疫応答(例えば、細胞性又は体液性免疫応答)の幅、強度、深さ、又は長さが向上した、最適化されたgp140タンパク質を発現させるために使用される。最適化されたgp140タンパク質はまた、切断部位変異、第Xa因子部位、及び/又はフォルドン三量体化ドメインを含み得る。最適化されたgp140タンパク質のN末端にリーダー/シグナル配列を作動可能に連結して、タンパク質発現を最大化することができる。リーダー/シグナル配列は通常、小胞体の内腔に輸送される間に新生ポリペプチドから切断される。目的の宿主細胞に好適な、任意のリーダー/シグナル配列を使用することができる。例示的なリーダー/シグナル配列は、配列番号3のアミノ酸配列を含む。
好ましくは、「HIVエンベロープタンパク質」は、「合成HIVエンベロープタンパク質」である。本明細書で使用する場合、「合成HIVエンベロープタンパク質」という用語は、それを必要とする対象に1種以上の天然に存在するHIV株に対する免疫応答を誘導するか、又は免疫を生じさせるように最適化された、天然に存在しないHIVエンベロープタンパク質を指す。モザイクHIV Envタンパク質は合成HIV Envタンパク質の例であり、本発明は、合成HIV Env抗原、例えば、配列番号1又は配列番号2を含むものを提供する。
本出願の一実施形態によるプロセスによって精製される目的のタンパク質は、宿主細胞、好ましくは組み換え宿主細胞によって発現させることができる。特定の実施形態では、HIVエンベロープタンパク質などの目的のタンパク質は、シグナル配列と共に発現させることが可能であり、このシグナル配列は、小胞体(ER)の内腔に輸送される際に新生ポリペプチド鎖から切断される。任意の好適なシグナル配列を使用することができる。HIV Envシグナル配列又はその変異体を使用することが好ましい。HIV Envタンパク質の異なるシグナル配列は、当該技術分野において使用されている(例えば、国際公開第2014/107744号パンフレットを参照されたい)。
好ましい実施形態では、目的のタンパク質は、HIVエンベロープタンパク質などのタンパク質をコードする核酸配列を含む発現ベクターによって形質移入された宿主細胞から、組み換えにより産生される。組み換えタンパク質を発現させるために、プラスミド、コスミド、細菌人工染色体、酵母人工染色体、バクテリオファージなどの非ウイルスベクター、又はアデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、バキュロウイルスベクター、ポックスウイルスベクター、MVAベクター、腸内ウイルスベクター、ベネズエラウマ脳炎ウイルスベクター、セムリキ森林ウイルスベクター、タバコモザイクウイルスベクター、レンチウイルスベクターなどのウイルスベクターが挙げられるが、これらに限定されない任意の好適な発現ベクターを使用することができる。
合成HIVエンベロープタンパク質をコードする核酸配列は、プロモーターに作動可能に連結されていてもよく、このことは、核酸がプロモーターの制御下にあることを意味する。プロモーターは、相同プロモーター(即ち、ベクターと同一の遺伝源に由来する)又は異種プロモーター(即ち、異なるベクター若しくは遺伝源に由来する)であり得る。アデノウイルスベクターに好適なプロモーターの非限定例としては、サイトメガロウイルス(CMV)最初期プロモーター、及びラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターが挙げられる。好ましくは、プロモーターは、発現カセット内の核酸の上流に位置する。
宿主細胞は、典型的には、本発明に使用される十分な量のタンパク質を産生するために使用される。
好ましい実施形態によれば、好適な細胞培養物の細胞を発現ベクターによって形質転換又は形質移入することができる。組み換えタンパク質を発現するために、PER.C6、HEK293、CHO細胞などが挙げられるが、これらに限定されない任意の宿主細胞、好ましくは真核生物宿主細胞、より好ましくは哺乳動物宿主細胞を使用することができ、これらは目的のタンパク質をコードする発現ベクターによって形質移入される。また、発現ベクターは通常、目的のタンパク質を発現する組み換え宿主細胞の同定及び単離を容易にするマーカー遺伝子及び/又は選択遺伝子を含むカセットを含有する。しかしながら、PCR技術によって組み換え宿主細胞を同定することもできる。特定の実施形態では、組み換えタンパク質、例えば、HIVエンベロープタンパク質をコードする核酸が、宿主細胞のゲノムに組み込まれる。これによって、安定的な宿主細胞株から組み換えタンパク質を産生することが可能となる。
遺伝コードの縮重の観点から、当該技術分野において完全に常用される方法に従って、同じタンパク質をコードするいくつかの核酸配列が設計され得ることを当業者は十分に認識している。HIVエンベロープタンパク質などの目的のタンパク質をコードする核酸は、確実に宿主細胞で適切に発現させるために、任意選択によりコドンを最適化することができる。コドン最適化は、当該技術分野において広く適用されている技術である。
従って、本発明の方法は、組み換え宿主細胞からHIV抗原ポリペプチドなどの目的のタンパク質を産生することを更に含み得る。好ましくは、この方法は、本発明のプロセスを使用して、プロモーターに作動可能に連結されたHIV抗原ポリペプチドをコードする核酸を含む発現ベクターによって宿主細胞を形質移入することと、合成HIV抗原ポリペプチドを発現させるのに好適な条件下で形質移入細胞を増殖させることと、細胞から合成HIV抗原ポリペプチドを単離することとを含む。組み換えタンパク質発現に使用される手法は、本開示の観点から当業者によく知られている。
本発明の別の一般的な態様は、本発明のプロセスによって精製されるタンパク質及び担体を含む、ワクチン又は免疫原性組成物などの医薬組成物に関する。担体としては、結合剤、崩壊剤、膨張剤、懸濁化剤、乳化剤、湿潤剤、潤滑剤、香味剤、甘味料、防腐剤、染料、可溶化剤及びコーティングなどの1種以上の薬学的に許容される賦形剤を挙げることができる。担体又は他の材料の正確な性質は、投与経路、例えば筋肉内、皮下、経口、静脈内、皮膚、粘膜内(例えば、腸)、鼻腔内又は腹腔内経路に依存し得る。液体の注射用製剤、例えば、懸濁液及び溶液の場合、好適な担体及び添加剤としては、水、グリコール、油、アルコール、防腐剤、着色剤などが挙げられる。固体の経口剤、例えば粉末、カプセル、カプレット、ジェルキャップ及び錠剤の場合、適切な担体及び添加剤としては、デンプン、糖、希釈剤、造粒剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤などが挙げられる。鼻腔用スプレー/吸入用混合物の場合、水溶液/水性懸濁液は、好適な担体及び添加剤として、水、グリコール、油、皮膚軟化薬、安定剤、湿潤剤、防腐剤、芳香剤、香味料などを含むことができる。
本発明の組成物は、経口(経腸)投与及び非経口注射を含むがこれらに限定されない、投与を容易にし、且つ効能を高めることができるような、対象に投与するのに好適な任意の成分で製剤化することができる。非経口注射としては、静脈内注射又は静脈内点滴、動脈内注射、皮下注射、筋肉内注射及び関節内注射が挙げられる。本発明の組成物をその他の投与経路用に製剤化することもでき、その他の投与経路としては、経粘膜、眼内、直腸、持続性皮下注入、舌下投与、舌下、門脈循環をバイパスする口腔粘膜から、吸入又は鼻腔内が挙げられる。
本発明の特定の実施形態によれば、組成物は、本発明の方法によって精製される、免疫原性的に有効な量のHIVエンベロープタンパク質などのタンパク質、及び任意選択により1つ以上の追加のHIV抗原及び/又はアジュバントを含む。前記組成物は、本開示の観点から、当該技術分野において公知の方法に従ってワクチン(「免疫原性組成物」とも称される)として製剤化することができる。一般に、単離された抗原ポリペプチドなどのポリペプチドに関して使用する場合、免疫原性的に有効な量は、例えば、約0.3~約3000マイクログラム(μg)、例えば、1~1000μg、例えば、10~500μg、例えば、約50又は250μgの範囲であり得る。
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、免疫応答を増強するためのアジュバントを任意選択により更に含み得る。「アジュバント」及び「免疫刺激剤」という用語は、本明細書では同義的に使用され、免疫系の刺激を引き起こす1つ以上の物質と定義される。本文脈では、アジュバントは、本発明の合成HIVエンベロープタンパク質、及び任意選択により1つ以上の追加のHIV抗原をコードするベクターと組み合わせて使用される、本発明の合成HIVエンベロープタンパク質、及び任意選択により1つ以上の追加のHIV抗原及び/又はHIV抗原ポリペプチドをコードするベクターに対する免疫応答を増強するのに使用される。
本発明と共に使用するのに好適なアジュバントは、人において潜在的に安全であり、忍容性が良好且つ有効なものでなければならず、例えば、QS-21、Detox-PC、MPL-SE、MoGM-CSF、TiterMax-G、CRL-1005、GERBU、TERamide、PSC97B、Adjumer、PG-026、GSK-I、GcMAF、B-alethine、MPC-026、Adjuvax、CpG ODN、Betafectin、アルミニウム塩(例えば、AdjuPhos)、Adjuplex、及びMF59などである。製剤中の各構成成分の最適な比率は、本開示の観点から、当業者によく知られた技術によって決定することができる。
好ましい実施形態では、アジュバントは、水酸化アルミニウム又はリン酸アルミニウム、例えばAdjuPhosなどのアルミニウム塩である。特定の実施形態では、リン酸アルミニウムは、好ましくは、gp140などの単離されたHIV抗原ポリペプチドを含む組成物中に存在するか、又はそれと共に投与される。
免疫原性組成物の調製及びその使用は、当業者によく知られている。液体医薬組成物としては、一般に、水、石油、動物油若しくは植物油、鉱油若しくは合成油などの液体担体が挙げられる。生理食塩水溶液、ブドウ糖、若しくは他の糖類溶液、又はエチレングリコール、プロピレングリコール若しくはポリエチレングリコールなどのグリコールを挙げることもできる。
或いは、ワクチン注射は、製剤中のウイルスを段階的に凍結乾燥することによって調製することができる。特定の実施形態では、製剤は、マンニトール、デキストラン、糖、グリシン、ラクトース、ポリビニルピロリドン、又は酸化防止剤若しくは不活性ガス、安定剤若しくは組み換えタンパク質(例えば、ヒト血清アルブミン)などを含むがこれらに限定されない他の添加剤などの、インビボ投与に好適な追加の添加剤を含有する。次いでアンプルを封止して、これを好適な温度、例えば4℃~室温で数ヵ月間保存することができる。しかしながら、必要がない限り、アンプルは好ましくは-20℃未満の温度で保存される。
ワクチン接種又は療法に関する様々な実施形態では、凍結乾燥物を0.1~0.5mlの水溶液、好ましくは生理食塩水又はトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris)緩衝液に溶解し、全身的又は局所的のいずれかで、即ち、非経口、皮下、静脈内、筋肉内、鼻腔内、皮内、又は任意の他の熟練した施術者に公知の投与経路によって投与する。投与方法、用量、及び投与回数の最適化は、当業者の技術及び知識の範囲内である。
特定の実施形態では、本発明による方法によって作製されたgp140タンパク質などのHIVエンベロープタンパク質は、ソルビトール(例えば、2~15%(w/v)、例えば、5%又は12%)、ポリソルベート20(例えば、0.01~0.05%(w/v)、例えば、0.02%)、及びヒスチジン緩衝液(例えば、5~20mM、pH5.5~7.0、例えば、pH6.5で10mM)で構成される組成物に含まれる。例えば、国際公開第2017/216288号パンフレットを参照されたい。そのような組成物は、アジュバント、例えばリン酸アルミニウムを任意選択により更に含み得る(例えば、0.7~4.0mg/mL、例えば、0.7~1mg/mL、例えば、0.85mg/mL)。HIVエンベロープタンパク質は、例えば、約0.05~5mg/mL、例えば、0.2mg/mL又は1mg/mLの濃度で存在してもよい。例えば、そのような組成物は、-80℃~約25℃、例えば、約-80℃、-60℃、-20℃、又は好ましくは約2~8℃で保存することができ、これによってワクチンとして投与するのに直接使用することができる安定的な液体組成物が提供される。
本発明はまた、本発明の医薬組成物又はワクチンを使用して、それを必要とする対象に1つ以上のHIVクレードに対する免疫応答を誘導する方法に関する。本発明の実施形態によれば、「免疫応答を誘導する」は、本明細書に記載される方法及び組成物に関して使用する場合、予防目的のためにHIV感染などの感染に対して対象に防御免疫を提供すること、及び/又はワクチン接種すること、並びに治療目的、即ち治療的ワクチン接種のためにHIV感染などの感染に対してそれを必要とする対象に所望の免疫応答又は効果を引き起こすことを包含する。また、「免疫応答を誘導する」は、病原性因子、即ちHIVに対する治療のための治療的免疫を提供することを包含する。典型的には、予防ワクチン接種の場合は、これまでにHIVに感染したことのない対象に組成物及びワクチンが投与され、一方で、治療的ワクチン接種の場合は、既にHIVに感染した対象に組成物及びワクチンが投与される。免疫応答は、細胞性免疫応答及び/又は体液性免疫応答であり得る。
本明細書で使用する場合、「防御免疫」又は「防御免疫応答」という用語は、ワクチン接種を受けた対象が、ワクチン接種が行われた病原性因子による感染を防除することが可能であることを意味する。通常、「防御免疫応答」を発現した対象は、軽度から中等度の臨床症状しか発現しないか、又は症状を全く発現しない。通常、ある特定の因子に対する「防御免疫応答」又は「防御免疫」を有する対象は、前記因子による感染の結果として死亡することはない。
本明細書で使用する場合、「治療的免疫」又は「治療的免疫応答」という用語は、ワクチン接種を受けた対象が、ワクチン接種が行われた病原性因子、即ちHIVによる感染を防除することが可能であることを意味する。特定の実施形態では、本発明によって免疫応答を誘導する方法は、治療的ワクチン接種などの治療目的のためのものであり、本明細書に記載される組成物及びワクチンは、既にHIVに感染している対象に投与される。「HIV感染」及び「HIVに感染した」という用語は、本明細書で使用する場合、HIVによるヒト宿主への侵襲を指す。本明細書で使用する場合、「HIVに感染した対象」は、HIVが侵襲し、続いて宿主内で複製及び増殖し、これによって宿主がHIVに感染するか、又はHIV感染症若しくはその症状を有するようになる対象を指す。他の実施形態では、本発明のタンパク質及び組成物を、予防ワクチン接種の場合に、例えば、対象、好ましくはHIVに感染していないヒト対象に投与することによって使用することができる。
抗原ポリペプチドを含む免疫原性組成物の投与は、典型的に、筋肉内、皮内、又は皮下である。しかしながら、静脈内、直腸、皮膚、経口、経鼻などの他の投与方法も同様に想定され得る。免疫原性組成物の筋肉内投与は、抗原ポリペプチドの懸濁剤を注射するための針を使用することにより行われ得る。代替法としては、組成物又はワクチンを含有する凍結乾燥粉末を投与するための無針注射デバイスの使用(例えばBiojector(商標)の使用)がある。
筋肉内、静脈内、皮膚若しくは皮下注射、又は罹患部位に注射する場合、単離された抗原ポリペプチドは典型的に、好適なpH、等張性、及び安定性を有する非経口的に許容される水溶液の形態となる。当業者は、例えば、塩化ナトリウム注射液、リンゲル注射液、乳酸加リンゲル注射液などの等張媒体を用いて好適な溶液を調製することが十分に可能である。必要に応じて、保存剤、安定剤、緩衝剤、酸化防止剤及び/又は他の添加剤が含まれていてもよい。徐放性製剤を使用することもできる。HIV gp140タンパク質に好適な製剤の例は、国際公開第2017/216288号パンフレットに示されており、本明細書に参照として組み込まれる。
検出可能な免疫応答を誘導するのに十分な組成物の量は、「免疫原的に有効な用量」又は「免疫原性的に有効な量」と定義される。投与される実際の量、及び投与の速度及び時間経過は、投与を受けるものの性質及び重症度に依存する。治療の処方、例えば、投与量などの決定は、一般開業医や他の医師、又は獣医の場合は獣医師の責任の範囲内であり、典型的に、治療対象の障害、個々の患者の状態、送達部位、投与方法、及び開業医に公知のその他の要因を考慮する。上述の手法及びプロトコルの例は、一般的に入手可能な教本及び手引き書に見出すことができる。
組み換えPER.C6細胞株によって発現する組み換えタンパク質(例えば、クレードCのHIVのgp140(配列番号1)又はモザイクHIV gp140(配列番号2))を生成及び精製するための上流及び下流プロセスを調査した。バイオリアクター内における遺伝子発現及び組み換え宿主細胞の生産能を向上させるために、複数の増殖培地を検証した。例えば、生産能の向上が可能となるように、バイオリアクターへのフィードを20%濃縮した。
例えば、比較的高収率(例えば、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約15%の全収率)でありながら、最終的な宿主細胞タンパク質(HCP)レベルを最小限に抑え、生成物の変異型レベル及び/又は立体構造を保持し、DNA及び他の異物混入を排除することを目標にして、目的のタンパク質(例えば、クレードCのHIVのgp140又はモザイクHIV gp140)を精製するための様々なプロセス、条件、及びカラムを調査した。本発明のプロセスを使用すると、最終的なgp140タンパク質産物のHCPレベルが5000ppm未満、典型的には1000ppm未満に減少し、宿主細胞のDNAは検出レベル未満であった。
組み換え宿主細胞の高い細胞密度及び細胞型により、細胞の産物を濾過することが困難であった。重力ベースの細胞沈降は、目的のタンパク質を大規模生成するには実現可能なものではない。従って、連続遠心分離を使用して、重力沈降工程を置き換えた。
第1の精製カラム(疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含む混合モード樹脂であり、驚くべきことに、多種多様な可能性の中で最も好適な捕捉カラムであることが判明した)に負荷するための調製物中における最初の限外濾過の後に、沈殿が生じたことが認められた。フィルター膜が沈殿物によって詰まるのを避けるため、最初の限外濾過の前に、酸沈殿(又は低pH凝集)及びデプス濾過を使用して、濾液中に十分な量の目的のタンパク質(例えば、HIV gp140)を保持したままで、細胞片及び他の沈殿物を除去した。pHを(例えば、1Mの酢酸によって)5.0+/-0.1に調整した、清澄化した産物の濁度は、約3時間のインキュベート後に約70の比濁法濁度単位(NTU)のプラトーに到達したが、最終的なNTUは>95%に到達したことが示されている(例えば、図1A及び1Bを参照されたい)。酸沈殿中に大きな沈殿物が見られたが、組み換えタンパク質の回収率も、例えばクレードC gp140の場合では約100%と高く、このことは、酸沈殿中のクレードC gp140の沈殿又は消失が全くないか又はごくわずかな量であったことを示唆している。フィルターを選択するために、酸沈殿物質を様々なデプスフィルターに通して濾過し、濾過後に濁度を再度測定した。好適なフィルターによって、濁度の著しい減少とHCPの除去とがもたらされたが、組み換えタンパク質が著しく失われるようなことはなかった。
カラム分離前の生成物の濃縮及びバッファー交換のために、限外濾過(UF)及びダイアフィルトレーション(DF)を使用した(図1A)。UF/DFによって次のクロマトグラフィー工程のための生成物を調製した。カラムは多くの場合、異なるpH又はモル濃度条件下で動作し、生成物をクロマトグラフィーで使用するために、UF及びDFによって事前にプライミングする必要がある。本出願における本開示の観点から好適なUF/DFを選択することができる。
本発明のプロセスは、3つ以上のクロマトグラフィーカラム工程を含み、これらを生成物のUF/DFの前に行うことができる。大規模な製造プロセスの際に十分な収率及び高い純度という要件を満たすことを目的に、所与の特定のタンパク質に好適なカラムの組み合わせが予測できないことを考慮して、様々な樹脂をスクリーニング法によって評価した。生成物の不純物結合を評価するために、結合等温線を作成した。異なるカラムを調査し、比較した。最も大きな結合能を有するカラムを「捕捉」カラムであるとした。図2Aに図示される精製プロセスを使用して、所望の低いHCPレベルを達成した(図2B)。
生成のスケールアップを最適化するために、プロセスに対して更なる改良を行った。施設の適合性とプロセスの堅牢性とに焦点を当てた開発努力を行った。そのような努力としては、例えば、フィード分散、播種密度、pH感受性、バイオリアクター温度、pCO2変動、リアクター持続時間などが挙げられる。パイロット規模、スケールダウンモデル、及び工学原理を使用して、優良医薬品製造基準(GMP)生産のためのプロセスの即応性を示した。
図3に記載されているプロセスを使用したクレードC gp140タンパク質の精製、及び図4に記載されているプロセスを使用したモザイクgp140タンパク質の精製に関して優れた結果が見出された。これらのプロセスは、医薬品グレードの生成物の大規模製造に好適であることが見出された。
実施例1.クレードC gp140の精製
クレードC gp140は、流加細胞培養プロセスによって製造した。細胞の増殖及びクレードC gp140の生成は、クレードC gp140を発現するPER.C6細胞を使用した段階1(前培養及び播種用バイオリアクター)、及び段階2(15,000L~16,500Lの容積のバイオリアクター内での生成)を含む、最初の2段階のプロセスで行った。それに続く製剤化バルク(FB)の精製及び製造を、残りの11段階で行った。前培養及び増殖から原薬(DS)までのクレードC gp140の原薬製造プロセスのフローチャートを図3に示す。
15,000Lの生成プロセスの目標とする実行期間は18日である。次いで、15,000Lの生成物の内容物を、25%の酢酸によって目標のpH4.8に調整して凝集させる(段階3、低pH凝集)。凝集後、遠心分離及びデプス濾過/ポリッシング濾過によって清澄化する(段階4)。続いて50mMのトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris)及び150mMの塩化ナトリウムを含むpH7.6の溶液中で限外濾過及びダイアフィルトレーション(UFDF)工程(段階5)を実行し、プールされたUFDF捕捉物(retentate)を得た。
段階6では、プールされたUFDF捕捉物のpHを、1Mの酢酸で5.0に調整した。次いで、この捕捉物を、50mMの酢酸ナトリウムを含有するpH5.0の溶液によって既に平衡化されているCapto MMC ImpResのカラムに負荷した。このCapto MMC ImpResカラムクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行し、宿主細胞タンパク質、及び場合により存在するDNAを除去した。クレードC gp140をカラムに結合させ、その後50mMの2-[4-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-1-イル]エタンスルホン酸(HEPES)及び400mMの塩化ナトリウムを含有するpH7.0の溶出溶液で溶出し、プールされた溶出液を得た。
段階7では、上記のCapto MMC ImpResクロマトグラフィー工程から回収した、プールされた溶出液を、1MのTris(pH9.0)でpH7.5に中和し、次いで注射用に(6mS/cm以下の導電率となるまで)水で希釈した。得られたpH調整済みの希釈した溶出液を、25mMのTrisを含有するpH7.5の溶液によって既に平衡化されているPOROS 50 HQのカラムに負荷した。このPOROS 50 HQカラムクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行し、宿主細胞タンパク質、及び場合によりDNAを更に除去した。クレードC gp140をカラムに結合させ、その後25mMのTris及び185mMの塩化ナトリウムを含有するpH7.5の溶出溶液(約19mS/cmの導電率)で溶出し、プールされた溶出液を得た。
段階8では、上記のPOROS 50 HQクロマトグラフィー工程から回収した、プールされた溶出液を、1Mの酢酸でpH6.5に調整し、次いで注射用に(7mS/cm以下の導電率となるまで)水で希釈した。得られたpH調整済みの希釈した溶出液を、20mMのHEPES及び50mMの塩化ナトリウムを含有するpH6.5の溶液によって既に平衡化されているCapto DeVirSのカラムに負荷した。このCapto DeVirSカラムクロマトグラフィーを、結合及び溶出モードで実行した。クレードC gp140をカラムに結合させ、その後25mMのTris及び185mMの塩化ナトリウムを含有するpH7.5の溶出溶液(約19mS/cmの導電率)で溶出し、プールされた溶出液を得た。
段階9では、上記のCapto DeVirSクロマトグラフィー工程から回収した、プールされた溶出液に5Mの塩化ナトリウムを添加して、導電率を62mS/cmとなるように調整し、ウイルスを不活化するために1Mの酢酸でpH3.5に調整し、1MのTris(pH9.0)でpH4.5に中和し、次いで注射用に30mS/cmの導電率となるまで水で希釈した。
段階10では、段階9により得られた希釈した溶出液を、50mMの酢酸ナトリウム及び317mMの塩化ナトリウムを含有するpH4.5の溶液によって既に平衡化されているCapto Adhereのカラムに負荷した。このCapto Adhereカラムクロマトグラフィーは、場合により存在する核酸及び宿主細胞タンパク質を除去するためにフロースルーモードで実行され、このフロースルー溶液には、pH4.5の50mMの酢酸ナトリウム及び317mMの塩化ナトリウム中にクレードC gp140タンパク質が含まれている。
段階11では、上記のCapto Adhereクロマトグラフィー工程から回収した溶出液(実際にはフロースルー溶出液)を、1MのTris(pH9.0)でpH6.5に中和し、次いでウイルス捕捉濾過用のPlanova 20Nウイルスフィルターを通して処理した。得られた濾液を、最終的な限外濾過及びダイアフィルトレーション(UFDF)に供し、原薬の製剤緩衝液(段階12)及び最終製剤とした(段階13)。
精製プロセスには、製造プロセスの各プロセス段階の間に実施されるプロセス内管理(IPC)検査も含まれる。IPC検査は、得られたAPI又は最終生成物が確実にその規格に適合するように、プロセスを監視、及び必要であれば調整するための、製造過程の間に行われる検査、チェック、及び測定であると定義される。残りのプロセス内検査はプロセス監視検査(PMT)と定義され、これは、プロセスが確実に制御状態で維持されるように、プロセスを監視するための日常的な生成工程の間に行われる検査、チェック、及び測定のことである。
実施例2.モザイクgp140の精製
前培養及び増殖から原薬(DS)までのモザイクgp140の原薬製造プロセスのフローチャートを図4に示す。モザイクgp140の大規模製造には、段階1(前培養及び播種用バイオリアクター)、段階2(単回使用バイオリアクター(SUB)内における2000Lの生成)、段階3(pH5での凝集)、及び段階4(清澄化)のプロセスが含まれる。前培養プロセスは、モザイクgp140を発現し、バイアル解凍から震盪フラスコ、ウェーブバッグ、及び500Lの播種用バイオリアクターを経ての増殖を必要とするPER.C6細胞株を使用する。播種用バイオリアクターを含む前培養のための段階1の最大期間は40日である。次いで、接種後にバッチを2000Lの生成SUBプロセスに移行する(段階2)。2000Lの生成SUBプロセスの目標となる実行期間は19日である。2000Lの生成SUBの内容物を、1Mの酢酸によって目標のpH5.0に調整することで凝集させる(段階3)。凝集後、遠心分離、デプス濾過、及びポリッシング濾過によって、又はデプス濾過及びポリッシング濾過のみによって清澄化する(段階4)。
段階5では、得られた濾液を1MのTris(pH9)及び5Mの塩化ナトリウムによって15mS/cmの導電率でpH5.25となるように調整し、次いでpH5.0の50mMの酢酸ナトリウムによって既に平衡化されているCapto MMC ImpResのカラムに負荷した。このCapto MMC ImpResカラムクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行し、宿主細胞タンパク質、及び場合により存在するDNAを除去した。モザイクgp140をカラムに結合させ、その後50mMのHEPES及び400mMの塩化ナトリウムを含有するpH7.0の溶出溶液で溶出し、プールされた溶出液を得た。
段階6では、上記のCapto MMC ImpResクロマトグラフィー工程から回収した、プールされた溶出液を、1MのTris(pH9.0)で中和し、次いで注射用に水で希釈して、5.5mS/cmの導電率を有するpH8.0のプールされた溶出液を得た。得られたpH調整済みの希釈した溶出液を、50mMのTrisを含有するpH8.0の溶液によって既に平衡化されているPOROS 50 HQのカラムに負荷した。このPOROS 50 HQカラムクロマトグラフィーを結合及び溶出モードで実行し、宿主細胞タンパク質、及び場合により存在するDNAを更に除去した。モザイクgp140をカラムに結合させ、その後、勾配長さ=11.0 CVを有する6%~42%の緩衝液Bの勾配溶出によって溶出した。緩衝液AはpH8.0の50mMのTrisであり、緩衝液Bは50mMのTris及び500mMの塩化ナトリウムのpH8.0の混合物であり、導電率は約6~20mS/cmに上昇した。
段階7では、5Mの塩化ナトリウムに、上記のPOROS 50 HQクロマトグラフィー工程から回収した、プールされた溶出液を添加して、このプールされた溶出液の導電率が56mS/cmになるように調整し、ウイルスを不活化するために1Mの酢酸でpH3.5に調整した。
段階8では、段階7により得られた溶出液を、50mMの酢酸ナトリウム及び650mMの塩化ナトリウムを含有するpH3.5の溶液によって既に平衡化されているCapto Adhereのカラムに負荷した。このCapto Adhereカラムクロマトグラフィーをフロースルーモードで実行し、場合により存在する核酸及び宿主細胞タンパク質を除去した。プールされた溶出液を、1MのTris(pH9.0)でpH6.5に中和した。
本明細書に記載される実施例及び実施形態は例示の目的のためのものに過ぎず、その広範な発明概念から逸脱することなく上記に記載される実施形態に対する変更が可能であることは理解されよう。従って、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲に含まれる変形例を包含することを意図することが理解されよう。
また、本発明は以下を提供する。
[1]
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)エンベロープ(Env)タンパク質を精製するプロセスであって、
a.前記HIV Envタンパク質を含む細胞試料、例えば細胞上清などを得ることと、
b.前記細胞試料のpHを約5.0に調整し、これにより前記細胞試料中の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させることと、
c.前記細胞試料からデプス濾過によって前記沈殿したHCPを除去し、前記HIV Envタンパク質を含む濾液を得ることと、
d.クロマトグラフィーによって前記濾液から前記HIV Envタンパク質を精製することと
を含むプロセス。
[2]
前記HCPを沈殿させるために、前記試料を、約pH5で、好ましくは約1~3時間、好ましくは約3時間インキュベートする、[1]に記載のプロセス。
[3]
前記クロマトグラフィーが、
a.前記タンパク質を含む前記濾液を限外濾過(UF)及びダイアフィルトレーション(DF)にかけ、前記HIV Envタンパク質を含む捕捉物を得ることと、
b.前記捕捉物を第1のカラムに加え、前記HIV Envタンパク質を精製することと
を含む、[1]又は[2]に記載のプロセス。
[4]
前記HIV Envタンパク質がHIV-1 gp140タンパク質であり、前記第1のカラムが疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂を含む、[3]に記載のプロセス。
[5]
HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスであって、疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上で前記タンパク質を捕捉し、精製画分を前記マルチモーダル樹脂から溶出することを含み、前記HIV-1 gp140タンパク質の純度が、前記マルチモーダル樹脂に負荷されたときの混合物中の前記タンパク質と比較して実質的に上昇しているプロセス。
[6]
HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスであって、
i)HIV-1 gp140タンパク質、及び他の所望されないタンパク質、例えば、HIV-1 gp140タンパク質を発現する宿主細胞に由来する宿主細胞タンパク質を含む組成物を提供する工程と、
ii)疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上で前記HIV-1 gp140タンパク質を捕捉し、前記マルチモーダル樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む精製分画を溶出する工程と、
iii)工程ii)の前記精製分画を陰イオン交換樹脂に加え、前記HIV-1 gp140タンパク質を結合させ、前記陰イオン交換樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程と、
iv)工程iii)の前記更に精製された画分を陰イオン交換機能及び疎水性機能を有するマルチモーダル樹脂に供し、更に精製されたHIV-1 gp140タンパク質を溶出する工程と
を含むプロセス。
[7]
前記HIV-1 gp140タンパク質がクレードC gp140タンパク質であり、好ましくは配列番号1を含む、[6]に記載のプロセス。
[8]
前記HIV-1 gp140タンパク質が、工程ii)で前記マルチモーダル樹脂に結合し、その後溶出される、[6]又は[7]に記載のプロセス。
[9]
工程iv)の前記マルチモーダル樹脂が、フロースルーモードで使用される、[6]~[8]のいずれか一項に記載のプロセス。
[10]
工程iii)のHIV-1 gp140タンパク質の前記更に精製された画分をアフィニティー媒体樹脂に加え、好ましくはこの画分を工程iv)に供する前に、前記樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程を更に含む、[6]~[9]のいずれか一項に記載のプロセス。
[11]
前記HIV-1 gp140タンパク質がモザイクgp140タンパク質であり、好ましくは配列番号2を含む、[10]に記載のプロセス。
[12]
前記アフィニティー媒体樹脂が、リガンドの硫酸塩又は硫酸デキストランを含む、[10]又は[11]に記載のプロセス。
[13]
前記HIV-1 gp140タンパク質が、前記アフィニティー媒体樹脂に結合し、その後溶出される、[10]~[12]のいずれか一項に記載のプロセス。
[14]
工程i)の前記組成物が、バイオリアクター内の宿主細胞によって生成される、[6]~[13]のいずれか一項に記載のプロセス。
[15]
前記バイオリアクターが、約1L~約20000L、好ましくは約10L~約16500Lの容積を有する、[14]に記載のプロセス。
[16]
前記プロセスが、前記組成物のpHを約5.0に調整し、これにより工程i)の前に前記組成物中の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させることを更に含む、[6]~[15]のいずれか一項に記載のプロセス。
[17]
前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、ウイルス捕捉濾過工程に供される、[6]~[16]のいずれか一項に記載のプロセス。
[18]
前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、限外濾過(UF)及びダイアフィルトレーション(DF)に供される、[6]~[17]のいずれか一項に記載のプロセス。
[19]
前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、最終製剤工程に供される、[6]~[18]のいずれか一項に記載のプロセス。
[20]
[1]~[19]のいずれか一項に記載の方法によって単離されたタンパク質、及び薬学的に許容される担体を含むワクチン。


本明細書に記載される実施例及び実施形態は例示の目的のためのものに過ぎず、その広範な発明概念から逸脱することなく上記に記載される実施形態に対する変更が可能であることは理解されよう。従って、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲に含まれる変形例を包含することを意図することが理解されよう。
Figure 0007170942000002

Claims (14)

  1. HIV-1 gp140タンパク質を精製するためのプロセスであって、
    i)HIV-1 gp140タンパク質、及び他の所望されないタンパク質、例えば、HIV-1 gp140タンパク質を発現する宿主細胞に由来する宿主細胞タンパク質を含む組成物を提供する工程と、
    ii)疎水性相互作用特性及び陽イオン交換特性を含むマルチモーダル樹脂上で前記HIV-1 gp140タンパク質を捕捉し、前記マルチモーダル樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む精製分画を溶出する工程と、
    iii)工程ii)の前記精製分画を陰イオン交換樹脂に加え、前記HIV-1 gp140タンパク質を結合させ、前記陰イオン交換樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程と、
    iv)工程iii)の前記更に精製された画分を陰イオン交換機能及び疎水性機能を有するマルチモーダル樹脂に供し、更に精製されたHIV-1 gp140タンパク質を溶出する工程と
    を含むプロセス。
  2. 前記HIV-1 gp140タンパク質がクレードC gp140タンパク質であり、好ましくは配列番号1を含む、請求項に記載のプロセス。
  3. 前記HIV-1 gp140タンパク質が、工程ii)で前記マルチモーダル樹脂に結合し、その後溶出される、請求項又はに記載のプロセス。
  4. 工程iv)の前記マルチモーダル樹脂が、フロースルーモードで使用される、請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 工程iii)のHIV-1 gp140タンパク質の前記更に精製された画分をアフィニティー媒体樹脂に加え、好ましくはこの画分を工程iv)に供する前に、前記樹脂から前記HIV-1 gp140タンパク質を含む更に精製された画分を溶出する工程を更に含む、請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 前記HIV-1 gp140タンパク質がモザイクgp140タンパク質であり、好ましくは配列番号2を含む、請求項に記載のプロセス。
  7. 前記アフィニティー媒体樹脂が、リガンドの硫酸塩又は硫酸デキストランを含む、請求項又はに記載のプロセス。
  8. 前記HIV-1 gp140タンパク質が、前記アフィニティー媒体樹脂に結合し、その後溶出される、請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 工程i)の前記組成物が、バイオリアクター内の宿主細胞によって生成される、請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 前記バイオリアクターが、約1L~約20000L、好ましくは約10L~約16500Lの容積を有する、請求項に記載のプロセス。
  11. 前記プロセスが、前記組成物のpHを約5.0に調整し、これにより工程i)の前に前記組成物中の宿主細胞タンパク質(HCP)を沈殿させることを更に含む、請求項10のいずれか一項に記載のプロセス。
  12. 前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、ウイルス捕捉濾過工程に供される、請求項11のいずれか一項に記載のプロセス。
  13. 前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、限外濾過(UF)及びダイアフィルトレーション(DF)に供される、請求項12のいずれか一項に記載のプロセス。
  14. 前記精製されたHIV-1 gp140タンパク質が、最終製剤工程に供される、請求項13のいずれか一項に記載のプロセス。

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