ПНЕВМОКОККОВЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИММУНОГЕННЫХ КОНЪЮГАТАХ ПОЛИСАХАРИД-БЕЛОК-НОСИТЕЛЬ
PNEUMOCOCCAL POLYSACCHARIDES AND THEIR USE IN IMMUNOGEN POLYSACCHARIDE-PROTEIN-CARRIER CONJUGATES

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Streptococcus pneumoniae
Настоящее изобретение относится к очищенным капсульным полисахаридам из  серотипа 24F и к конъюгатам полисахарид-белок, имеющим полисахариды из этого серотипа. Конъюгаты полисахарид-белок из этого серотипа можно включать в мультивалентные пневмококковые конъюгированные вакцины.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ДЛЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Streptococcus pneumoniae
et al
, один из примеров инкапсулированной бактерии, является значительной причиной серьезного заболевания в всем мире. В 1997 г. Центры контроля и профилактики заболеваний (CDC) оценивали наличие 3000 случаев пневмококкового менингита, 50000 случаев пневмококковой бактериемии, 7000000 случаев пневмококкового среднего отита и 500000 случаев пневмококковой пневмонии ежегодно в Соединенных Штатах. См. Centers for Disease Control and Prevention, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1997, 46(RR-8):1-13. Кроме того, осложнения этих заболеваний могут являться значительными, где в некоторых исследованиях опубликовано до 8% смертности и 25% неврологических осложнений при пневмококковом менингите. См. Arditi ., 1998, Pediatrics 102:1087-97.
Доказано, что мультивалентные пневмококковые полисахаридные вакцины, лицензированные в течение многих лет, являются неоценимыми для предотвращения пневмококкового заболевания у взрослых, в частности, пожилых и подверженных высокому риску. Однако дети грудного и раннего возраста плохо отвечают на неконъюгированные пневмококковые полисахариды. Бактериальные полисахариды представляют собой не зависимые от T-клеток иммуногены, вызывающие слабый ответ или не вызывающие ответа у детей грудного возраста. Химическая конъюгация иммуногена бактериального полисахарида с белком-носителем переводит иммунный ответ в зависимый от T-клеток ответ у детей грудного возраста. Дифтерийный анатоксин (DTx, химически детоксифицированный вариант DT) и CRM197 описаны как белки-носители для бактериальных полисахаридных иммуногенов из-за присутствия стимулирующих T-клетки эпитопов в их аминокислотных последовательностях.

et al
et al
et al
et al
et al
Пневмококковая конъюгированная вакцина, Prevnar, содержащая 7 наиболее часто выделяемых серотипов (4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F и 23F), вызывающих инвазивное пневмококковое заболевание у детей раннего возраста и детей грудного возраста на тот момент, впервые лицензирована в Соединенных Штатах в феврале 2000 г. После универсального применения Prevnar в Соединенных Штатах, присутствовало значительное уменьшение случаев инвазивного пневмококкового заболевания у детей из-за серотипов, присутствующих в Prevnar. См. Centers for Disease Control and Prevention, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2005, 54(36):893-7. Однако, существуют ограничения перекрывания серотипов с использованием Prevnar в определенных районах мира, и некоторые доказательства появления определенных серотипов в Соединенных Штатах (например, 19A и других). См. O'Brien ., 2004, Am J Epidemiol 159:634-44; Whitney ., 2003, N Engl J Med 348:1737-46; Kyaw ., 2006, N Engl J Med 354:1455-63; Hicks ., 2007, J Infect Dis 196:1346-54; Traore ., 2009, Clin Infect Dis 48:S181-S189.

th
th
et al
et al
et al
Prevnar 13 представляет собой 13-валентную конъюгированную вакцину пневмококковый полисахарид-белок, включающую серотипы 1, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19A, 19F и 23F. См., например, Публикацию патентной заявки США No. US 2006/0228380 A1, Prymula ., 2006, Lancet 367:740-48 и Kieninger ., Safety and Immunologic Non-inferiority of 13-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine Compared to 7-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine Given as a 4-Dose Series in Healthy Infants and Toddlers, presented at the 48 Annual ICAAC/ISDA 46 Annual Meeting, Washington DC, October 25-28, 2008. См. также Dagan ., 1998, Infect Immun. 66: 2093-2098 и Fattom, 1999, Vaccine 17:126.
S. pneumoniae
разделен на категории из более чем девяноста серотипов, на основании структуры капсульного полисахарида. Список известных структур пневмококковых капсульных полисахаридов представлен в Geno, 2015, Clinical Microbiology Reviews 28:871-899.
Современные мультивалентные пневмококковые конъюгированные вакцины являлись эффективными при уменьшении встречаемости пневмококкового заболевания, ассоциированного с теми серотипами, которые присутствуют в вакцинах. Однако, распространенность пневмококков, экспрессирующих серотипы, не присутствующие в вакцине, увеличилась. Соответственно, существует необходимость идентификации и характеризации появляющихся пневмококковых серотипов для включения в будущие вакцины.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Streptococcus pneumoniae
Настоящее изобретение относится к очищенным капсульным полисахаридам из  серотипа 24F, и к конъюгатам полисахарид-белок, имеющим этот серотип. Настоящее изобретение основано, частично, на структурной идентификации капсульных полисахаридов из этого серотипа.
Соответственно, в одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к полисахариду со следующим повторяющимся звеном:
Streptococcus pneumoniae
Полисахарид из  серотипа 24F можно представлять следующей формулой
где n представляет собой количество повторяющихся звеньев.
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид имеет между 5 и 5000 повторяющихся звеньев. В конкретных аспектах, полисахарид имеет между 10 и 3000, 20 и 2000, 50 и 1500, или 100 и 1000 повторяющихся звеньев.
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу от 5 кДа до 5000 кДа. В конкретных аспектах, полисахарид имеет молекулярную массу от 10 кДа до 2000 кДа, от 50 кДа до 1500 кДа или от 100 кДа до 1000 кДа.
4
4
Кроме того, настоящее изобретение относится к активированным полисахаридам, полученным в любом из вышеуказанных вариантов осуществления, где полисахарид активируют с использованием химического реагента для получения реакционноспособных групп для конъюгации с линкером или белком-носителем. В конкретных вариантах осуществления, активация происходит на арабинит-1-PO. В конкретных вариантах осуществления, полисахарид активируют с использованием периодата. В конкретных аспектах этого варианта осуществления, активация происходит в положении 2 арабинит-1-PO.
E. coli
E. coli
Pseudomonas aeruginosa
Кроме того, настоящее изобретение относится к конъюгатам полисахарид-белок, в котором полисахариды или активированные полисахариды, как представлено выше, конъюгируют с белком-носителем. В конкретных аспектах, белок-носитель выбран из CRM197, фрагмента B дифтерийного токсина (DTFB), DTFB C8, дифтерийного анатоксина (DT), столбнячного анатоксина (TT), фрагмента C TT, коклюшного анатоксина, холерного анатоксина, LT , ST  и экзотоксина A из . В одном специфическом аспекте, белок-носитель представляет собой CRM197.
В конкретных аспектах, конъюгаты полисахарид-белок получают с использованием химических реакций восстановительного аминирования в водных условиях или в апротонном растворителе, таком как диметилсульфоксид (DMSO). В конкретном аспекте, конъюгаты полисахарид-белок получают с использованием химических реакций восстановительного аминирования в DMSO.
Streptococcus pneumoniae
Streptococcus pneumoniae
В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к мультивалентной иммуногенной композиции, содержащей неконъюгированные полисахариды или конъюгаты полисахарид-белок из  серотипа 24F, и неконъюгированные полисахариды или конъюгаты полисахарид-белок из одного или нескольких из серотипов  1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 6C, 6D, 7B, 7C, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15A, 15B, 15C, 16F, 17F, 18B, 18C, 19A, 19F, 20, 21, 22A, 22F, 23A, 23B, 23F, 24B, 27, 28A, 31, 33F, 34, 35A, 35B, 35F и 38. В одном субварианте осуществления, мультивалентная иммуногенная композиция содержит неконъюгированные полисахариды или конъюгаты полисахарид-белок-носитель, но не оба. В одном субварианте осуществления, мультивалентная иммуногенная композиция содержит смесь неконъюгированных полисахаридов или конъюгатов полисахарид-белок-носитель. В конкретных субвариантах осуществления, мультивалентная иммуногенная композиция по изобретению имеет вплоть до 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 или 90 серотипов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
фиг. 1A-B
S. pneumoniae
S. pneumoniae
Напоказано графическое представление структуры повторяющегося звена A) полисахарида  серотипа 24F; и B) повторяющейся структуры активированного периодатом  серотипа 24F. Следует отметить, что структура, показанная на фигуре 1B, предназначена, чтобы показать преобладающий участок активации (в форме активированного сахарида). Необязательно, чтобы в полисахаридной цепи, все из повторяющихся звеньев являлись активированными, как изображено на фигуре 1B.
фиг. 2
1
S. pneumoniae
S. pneumoniae
2
На показан спектр одномерного H ЯМР при 600 МГц для капсульного полисахарида из  серотипа 24F в DO при 50°C. Отмечены сигналы от внутренних стандартов (DMSO и DSS-d6), остаточной воды (HOD) и других остаточных компонентов процесса очистки; этанола (EtOH), изопропанола (IPA) и ацетата. Минорные сигналы, отмеченные *, обусловлены остатками клеточной стенки , такими как C-полисахарид и/или пептидогликаны.
фиг. 3
1
S. pneumoniae
На показана область идентичности одномерного (1D) H ЯМР для использования для идентификации серотипов  серотипа 24F. Отмечены положения сигнала каждого аномерного протона повторяющихся звеньев из остатка моносахарида.
фиг. 4
1
13
S. pneumoniae
На показан частичный двумерный (2D) спектр ЯМР для корреляции множества связей H - C для  серотипа 24F, образующего ковалентные связи между остатками сахара в повторяющейся структуре. Образующие корреляцию гликозидные связи отмечены на фигуре.
фиг. 5
S. pneumoniae
На изображено образование фосфодиэфирных связей в повторяющейся единице капсульного полисахарида  серотипа 24F.
Фиг. 6
- Верхний спектр; 1D TOCSY активированного полисахарида серотипа 24F с центром возбуждения на пике 5,19 м.д., показывающий отдельную корреляцию с сигналом при 3,86 м.д. Нижний спектр представляет собой стандартный 1D протонный спектр серотипа 24F, идентифицирующий триплет при 5,19 м.д.
Фиг. 7 -
Верхний спектр показывает 1D TOCSY активированного полисахарида серотипа 24F полисахарид с центром возбуждения на сигнале 5,19 м.д. Нижняя фигура представляет собой gHSQCAD с коррекцией на множественность. Закрашенные овалы представляют собой метильные и метиновые группы, незакрашенные овалы представляют собой метилены.
фиг. 8:
S. pneumoniae
Напоказанытитры в ELISA антитела IgG (после дозирования 2) для кроликов, иммунизированных с использованием моновалентных серотипов , конъюгированных с CRM197 и составленных с адъювантом фосфатом алюминия (APA). Планки погрешностей представляют среднее геометрическое+95% доверительный интервал.
фиг. 9:
S. pneumoniae
Напоказаны титры специфических для серотипа OPA (после дозирования 2) для кроликов, иммунизированных с использованием моновалентных серотипов, конъюгированных с CRM197 и составленных с адъювантом фосфатом алюминия (APA). Планки погрешностей представляют среднее геометрическое+95% доверительный интервал.
фиг. 10
S. pneumoniae
На показана защита от интратрахеального заражения  серотипа 24F для мышей C57BL/6, иммунизированных с использованием моновалентной конъюгированной вакцины 24F-CRM197, составленной с адъювантом фосфатом алюминия (APA). Логарифмический ранговый критерий Мантеля-Кокса значимо показывает для мышей C57BL/6, иммунизированных с использованием вакцины 24F-CRM197/APA, защиту от заражения, по сравнению как с мышами, иммунизированными APA (P=0,0004), так и с наивными мышами (P<0,0001).
фиг. 11
S. pneumoniae
Напоказана защита от интратрахеального заражения  серотипа 24F для мышей CD-1, иммунизированных с использованием моновалентной конъюгированной вакцины 24F-CRM197, составленной с адъювантом фосфатом алюминия (APA). Логарифмический ранговый критерий Мантеля-Кокса значимо показывает для мышей CD-1, иммунизированных с использованием вакцины 24F-CRM197/APA, защиту от заражения, по сравнению как с мышами, иммунизированными APA (P=0,0099), так и с наивными мышами (P=0,0076).
фиг. 12
S. pneumoniae
На показана защита от интратрахеального заражения  серотипа 24F для швейцарских мышей Вебстер, иммунизированных с использованием моновалентной конъюгированной 24F-CRM197, составленной с адъювантом фосфатом алюминия (APA). Логарифмический ранговый критерий Мантеля-Кокса значимо показывает для швейцарских мышей Вебстер, иммунизированных с использованием вакцины 24F-CRM197/APA, защиту от заражения, по сравнению как с мышами, иммунизированными APA (P<0,0001) так и с наивными мышами (P=0,0002).
фиг. 13
S. pneumoniae
Напоказаны средние геометрические титровспецифических для серотипа ( серотипов 16F, 23A, 23B, 24F, 31) антител, до иммунизации, PD1 и PD2, для кроликов, иммунизированных с использованием мультивалентной пневмококковой конъюгированной вакцины (2 мкг/PnPs). Планки погрешностей представляют 2 стандартных ошибки среднего геометрического титра каждого серотипа (X-ось).
фиг. 14
S. pneumoniae
Напоказаны титры разведения специфических для серотипа ( серотипов 16F, 23A, 23B, 24F, 31) OPA, до иммунизации, PD1 и PD2, для кроликов, иммунизированных с использованием мультивалентной пневмококковой конъюгированной вакцины (2 мкг/PnPs). Символы обозначают индивидуальные титры, и планки погрешностей представляют 95% доверительные интервалы (CI) средних геометрических титров (GMT).* p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001, ns=не значимо.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
S. pneumoniae
Настоящее изобретение основано, частично, на идентификации новой структуры (структур) пневмококкового полисахарида посредством технологии ЯМР. Считают, что структура, представленная в настоящем описании, является первой идентификацией или первой правильной идентификацией для  серотипа 24F.
S. pneumoniae
S. pneumoniae
Полисахарид  серотипа 24F продуцировали в его соответствующем штамме и очищали. Продуцированные (и очищенные) полисахариды использовали для получения индивидуальных конъюгатов Ps-CRM197.  серотипа 24F имеет уникальный полисахарид, что приводит к уникальному процессу получения конъюгата. Показано, что полученный конъюгат(ы) являлся иммуногенным в исследованиях на животных.
В рамках изобретения, термин «полисахарид» (Ps) понимают как включающий любой антигенный сахаридный элемент (или антигенную единицу), общепринятый в области иммунологии и бактериальных вакцин, включая, но без ограничения, «сахарид», «олигосахарид», «полисахарид», «липосахарид», «липоолигосахарид (LOS)», «липополисахарид (LPS)», «гликозилат», «гликоконъюгат», «дериватизированный или активированный полисахарид или олигосахарид» и т.п. Если не указано иное, номенклатура полисахаридов в рамках изобретения следует рекомендациям Объединенной комиссии по биохимической номенклатуре IUB-IUPAC (JCBM) 1980. См. JCBN, 1982, J. Biol. Chem. 257:3352-3354.
В рамках изобретения, «иммуногенная композиция» относится к композиции, содержащей антиген, такой как бактериальный капсульный полисахарид или конъюгат полисахарид-белок, имеющий способность вызывать у хозяина, такого как млекопитающее, иммунный ответ, либо гуморальный, либо опосредованный клетками, или оба. Иммуногенная композиция может служить для сенсибилизации хозяина посредством представления антигена в ассоциации с молекулами MHC на поверхности клеток. Кроме того, можно получать антигенспецифические T-клетки или антитела, чтобы обеспечивать будущую защиту иммунизированного хозяина. Иммуногенные композиции, таким образом, могут защищать хозяина от инфекции бактерий, уменьшать тяжесть, или могут защищать хозяина от гибели из-за бактериальной инфекции. Иммуногенные композиции можно также использовать для получения поликлональных или моноклональных антител, которые можно использовать для придания пассивного иммунитета субъекту. Иммуногенные композиции можно также использовать для получения антител, которые являются функциональными, как измерено посредством уничтожения бактерий либо в модели эффективности на животных, либо посредством анализа опсонофагоцитарного уничтожения.
S. pneumoniae
В рамках изобретения, термин «выделенный», применительно к полисахариду, относится к выделению специфического для серотипа  капсульного полисахарида из очищенного полисахарида с использованием способов очистки, известных в данной области, включающих использование центрифугирования, глубинной фильтрации, преципитации, ультрафильтрации, обработки с использованием активированного угля, диафильтрации и/или хроматографии на колонке. Как правило, выделенный полисахарид относится к частичному удалению белков, нуклеиновых кислот и неспецифического эндогенного полисахарида (C-полисахарида). Выделенный полисахарид содержит менее 10%, 8%, 6%, 4% или 2% белковых загрязнений и/или нуклеиновых кислот. Выделенный полисахарид содержит менее 20% C-полисахарида по отношению к типоспецифическим полисахаридам.
В рамках изобретения, термин «очищенный», применительно к бактериальному капсульному полисахариду, относится к очистке полисахарида из лизата клеток посредством таких способов, как центрифугирование, преципитация и ультрафильтрация. Как правило, очищенный полисахарид относится к удалению клеточного дебриса и ДНК.
В рамках изобретения, термин «Mw» относится к средневзвешенной молекулярной массе и, как правило, она выражена в Да или кДа. Mw учитывает то, что более крупная молекула содержит большую часть общей массы образца полимера, чем более мелкие молекулы. Mw можно определять такими способами, как статическое светорассеяние, малоугловое рассеяние нейтронов, рентгеновское рассеяние и скорость седиментации.
В рамках изобретения, термин «Mn» относится к среднечисловой молекулярной массе и, как правило, она выражена в Да или кДа. Mn рассчитывают посредством получения общей массы образца, деленной на количество молекул в образце, и ее можно определять такими способами, как гель-проникающая хроматография, вискозиметрия посредством (уравнения Марка-Хаувинка), коллигативные способы, такие как осмометрия с использованием давления паров, определение концевой группы или протонный ЯМР. Mw/Mn отражает полидисперсность.
В рамках изобретения, термин «молярное соотношение» представляет собой долю, как правило, выраженную как десятичная дробь до первого или второго знака после запятой. Например, молярное соотношение от 0 или 0,1 до 1,0, выраженное до первого знака после запятой, может включать любое из 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1,0.
В рамках изобретения, сокращение «PnPs» относится к пневмококковому полисахариду.
S. pneumoniae
S. pneumoniae
В рамках изобретения, термин «содержит», при использовании применительно к иммуногенной композиции по изобретению, относится к включению любых других компонентов (подлежащих ограничению выражением «состоящий из» для смеси антигенов), таких как адъюванты и наполнители. Термин «состоящий из» применительно к мультивалентной смеси конъюгатов полисахарид-белок по настоящему изобретению, относится к смеси, содержащей эти конкретные конъюгаты полисахарида с белком, а не другие конъюгатыс белком полисахарида из другого серотипа.
В рамках изобретения, фраза «участок активации» на сахаре означает, что участок можно химически модифицировать для формирования реакционноспособной группы. Участок активации учитывает предпочтительную тенденцию активирующего средства вступать в реакцию с конкретным участком.
В рамках изобретения, фраза «активированный полисахарид» относится к полисахариду, который был химически модифицированным для образования реакционноспособных групп в полисахаридной цепи. Активированный полисахарид не обязательно означает, что все доступные участки активации были химически модифицированными.
В рамках изобретения, фраза «степень активации» на полисахаридной цепи относится к общему соотношению между количеством активированной химической группы и количеством повторяющихся звеньев на полисахаридной цепи.
Если не указано иное, все диапазоны, представленные в настоящем описании, включают перечисленные нижние и верхние пределы.
S. pneumoniae
P
Анализ моносахаридов для  серотипа 24F показал Glc, Rha, GlcN, Rib (рибозу) и Rib-ol- (рибоза-фосфат) в качестве составляющих (но не было доступно информации о структуре). См. Kamerling, 2000, Pneumococcal polysaccharides: a chemical view, p. 81-114. In Tomasz (ed), Streptococcus pneumoniae molecular biology & mechanisms of disease. Mary Ann Liebert, Inc., Larchmont, NY. Структура, идентифицированная в примерах, согласуется с составом сахаридов, идентифицированным ранее. До настоящего времени нет доступной информации о структуре для полисахаридов серотипа 24A или 24B для сравнения.
Идентификация структуры полисахаридов этого серотипа (серотипов) может позволить их включение в пневмококковые вакцины, либо неконъюгированными, либо в форме конъюгата полисахарид-белок. Конъюгированные вакцины, содержащие стрептококковые и пневмококковые Ps, хорошо известны в данной области. См., например, Патенты США No. 6248570; 5866135; и 5773007.
Капсульные полисахариды
Steptococcus pneumoniae
S. pneumoniae
Капсульные полисахариды из  из серотипа (серотипов) по изобретению можно получать стандартными способами, известными специалистам в данной области. Например, полисахариды можно выделять из бактерий, и можно осуществлять коррекцию размера до некоторой степени известными способами (см., например, Европейские патенты No. EP497524 и EP497525); и предпочтительно, посредством микрофлуидизации, осуществляемой с использованием гомогенизатора или посредством химического гидролиза. В одном варианте осуществления, штаммы , соответствующие каждому серотипу полисахарида, выращивают в среде на основе сои. Затем индивидуальные полисахариды очищают посредством стандартных стадий, включая центрифугирование, преципитацию и ультрафильтрацию. См., например, Публикацию патентной заявки США No. 2008/0286838 и Патент США No. 5847112. Можно корректировать размер полисахаридов для уменьшения вязкости и/или для улучшения фильтруемости последующих конъюгированных продуктов. Химический гидролиз можно проводить с использованием уксусной кислоты. Механическую коррекцию размера можно проводить с использованием разрезания посредством гомогенизации высокого давления.
В некоторых вариантах осуществления, очищенные полисахариды до конъюгации имеют молекулярную массу между 5 кДа и 4000 кДа. Молекулярную массу можно рассчитывать посредством эксклюзионной хроматографии (SEC), в сочетании с детектором многоуглового светорассеяния (MALS) и детектором показателя преломления (RI). В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет среднюю молекулярную массу между 10 кДа и 4000 кДа; между 50 кДа и 4000 кДа; между 50 кДа и 3000 кДа; между 50 кДа и 2000 кДа; между 50 кДа и 1500 кДа; между 50 кДа и 1000 кДа; между 50 кДа и 750 кДа; между 50 кДа и 500 кДа; между 100 кДа и 4000 кДа; между 100 кДа и 3000 кДа; между 5 кДа и 2000 кДа; между 10 кДа и 2000 кДа; между 50 кДа и 2000 кДа; между 100 кДа и 2000 кДа; между 100 кДа и 1500 кДа; между 100 кДа и 1000 кДа; между 100 кДа и 750 кДа; между 100 кДа и 500 кДа; между 100 и 400 кДа; между 200 кДа и 4000 кДа; между 200 кДа и 3000 кДа; между 200 кДа и 2000 кДа; между 200 кДа и 1500 кДа; между 200 кДа и 1000 кДа; или между 200 кДа и 500 кДа. В конкретных вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу от 50 кДа до 5000 кДа. В конкретных аспектах, полисахарид имеет молекулярную массу от 10 кДа до 2000 кДа, от 50 кДа до 1500 кДа, от 75 кДа до 200 кДа.
S. pneumoniae
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид  серотипа 24F имеет между 5 и 2000 повторяющихся звеньев. В конкретных аспектах, полисахарид имеет между 15 и 1500, 20 и 400, 30 и 300, 40 и 250, или 50 и 200 повторяющихся звеньев
Белок-носитель
Полисахариды из одного или нескольких серотипов можно конъюгировать с белком-носителем («Pr») для улучшения иммуногенности у детей, пожилых и/или субъектов с иммунной недостаточностью. Когда более одного серотипа используют в мультивалентной композиции, серотипы можно получать с одинаковым белком-носителем или различными белками-носителями. Каждый капсульный полисахарид одинакового серотипа, как правило, конъюгируют с одинаковым белком-носителем.
Corynebacterium diphtheria
Pseudomonas fluorescens
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, CRM197 используют в качестве белка-носителя. CRM197 представляет собой нетоксичный вариант дифтерийного токсина (DT). Белок-носитель CRM197 представляет собой мутантную форму DT, который сделан нетоксичным посредством одиночной аминокислотной замены в фрагменте A в остатке 52. В одном варианте осуществления, белок-носитель CRM197 выделяют из  штамма C7 (β197), выращенного в среде на основе казаминовых кислот и дрожжевого экстракта. В другом варианте осуществления, CRM197 получают рекомбинантным способом, в соответствии со способами, описанными в Патенте США No. 5614382. Как правило, CRM197 очищают посредством комбинации ультрафильтрации, преципитации сульфатом аммония и ионообменной хроматографии. В некоторых вариантах осуществления, CRM197 получают в  с использованием технологии Pfenex Expression™ (Pfenex Inc., San Diego, CA).
E. coli
E. coli
Pseudomonas aeruginosa
Haemophilus influenzae
et al
N. meningitidis
Haemophilus influenzae
et al
et al
C. difficile
et al
Другие пригодные белки-носители включают дополнительные инактивированные бактериальные токсины, такие как DT, фрагмент B дифтерийного анатоксина (DTFB), TT (столбнячный анатоксин) или фрагмент C TT, коклюшный анатоксин, холерный анатоксин (например, как описано в Публикации международной патентной заявки No. WO 2004/083251), LT (термолабильный энтеротоксин) , ST (термостабильный энтеротоксин)  и экзотоксин A из . Можно использовать также белки наружной мембраны бактерий, такие как комплекс c наружной мембраны (OMPC), порины, связывающие трансферрин белки, пневмококковый поверхностный белок A (PspA; См. Публикацию Международной патентной заявки No. WO 02/091998), пневмококковый белок адгезин (PsaA), пептидаза C5a из стрептококка группы A или группы B, или белок D , пневмококковый пневмолизин (Kuo ., 1995, Infect Immun 63; 2706-13), включая ply, детоксифицированный каким-либо способом, например, dPLY-GMBS (См. Публикацию международной патентной заявки No. WO 04/081515) или dPLY-формол, PhtX, включая PhtA, PhtB, PhtD, PhtE и слитые с Pht белки, например, слитые с PhtDE белки, слитые с PhtBE белки (См. Публикации международных патентных заявок No. WO 01/98334 и WO 03/54007). Другие белки, такие как овальбумин, гемоцианин морского блюдечка (KLH), бычий сывороточный альбумин (BSA) или очищенное белковое производное туберкулина (PPD), PorB (из ), PD (белок D; см., например, Европейский патент No. EP 0 594 610 B), или их иммунологические функциональные эквиваленты, синтетические пептиды (См. Европейские патенты No. EP0378881 и EP0427347), белки теплового шока (См. Публикации международных патентных заявок No. WO 93/17712 и WO 94/03208), белки коклюша (См. Публикацию международной патентной заявки No. WO 98/58668 и Европейский патент No. EP0471177), цитокины, лимфокины, факторы роста или гормоны (См. Публикацию международной патентной заявки No. WO 91/01146), искусственные белки, содержащие множество эпитопов, узнаваемых человеческими CD4+Т-клетками, из антигенов, происходящих из различных патогенов (См. Falugi ., 2001, Eur J Immunol 31:3816-3824) таких как белок N19 (См. Baraldoi ., 2004, Infect Immun 72:4884-7), белки захвата железа (См. Публикацию международной патентной заявки No. WO 01/72337), токсин A или B из  (См. Международную публикацию патента No. WO 00/61761) и флагеллин (См. Ben-Yedidia ., 1998, Immunol Lett 64:9), также можно использовать в качестве белков-носителей.
et al.
Другие мутанты DT также можно использовать в качестве белков-носителей, такие как CRM176, CRM228, CRM45 (Uchida , 1973, J Biol Chem 218:3838-3844); CRM9, CRM45, CRM102, CRM103 и CRM107, и другие мутации, описанные в Nicholls and Youle in Genetically Engineered Toxins, Ed: Frankel, Maecel Dekker Inc, 1992; делеция или мутация Glu-148 до Asp, Gln или Ser, и/или Ala 158 до Gly, и другие мутации, описанные в Патенте США No. 4709017 или Патенте США No. 4950740; мутация по меньшей мере одного или более остатков Lys 516, Lys 526, Phe 530 и/или Lys 534, и другие мутации, описанные в Патенте США No. 5917017 или Патенте США No. 6455673; или фрагмент, описанный в Патенте США No. 5843711.
S. pneumoniae
При использовании мультивалентных вакцин, второй белок-носитель можно использовать для одного или нескольких антигенов. Второй белок-носитель, предпочтительно, представляет собой белок, который является нетоксичным и нереактогенным, и может быть получен в достаточном количестве и с достаточной чистотой. Второй белок-носитель также конъюгируют или связывают с антигеном, например, полисахаридом, для увеличения иммуногенности антигена. Белки-носители должны являться пригодными для стандартных способов конъюгации. В одном варианте осуществления, каждый капсульный полисахарид, не конъюгированный с первым белком-носителем, конъюгируют с одинаковым вторым белком-носителем (например, каждую молекулу капсульного полисахарида конъюгируют с одним белком-носителем). В другом варианте осуществления, капсульные полисахариды, не конъюгированные с первым белком-носителем, конъюгируют с двумя или более белками-носителями (каждую молекулу капсульного полисахарида конъюгируют с одним белком-носителем). В таких вариантах осуществления, каждый капсульный полисахарид такого же серотипа, как правило, конъюгируют с таким же белком-носителем.
Конъюгация
Перед конъюгацией, очищенные полисахариды можно химически активировать, чтобы сделать сахариды способными к реакции с белком-носителем, для получения активированного полисахарида. В рамках изобретения, термин «активированный полисахарид» относится к полисахариду, который был химически модифицированным, как описано ниже, чтобы позволять конъюгацию с линкером или белком-носителем. Очищенные полисахариды можно, необязательно, соединять с линкером. После активации или соединения с линкером, каждый капсульный полисахарид отдельно конъюгируют с белком-носителем для получения гликоконъюгата. Конъюгаты полисахаридов можно получать посредством известных способов соединения.
4
4
м
Кроме того, настоящее изобретение относится к активированным полисахаридам, полученным в любом из вышеуказанных вариантов осуществления, в которых полисахарид активируют с использованием химического реагента для получения реакционноспособных групп для конъюгации с линкером или белком-носителем. В конкретных вариантах осуществления, активация происходит на арабинит-1-PO. В конкретных вариантах осуществления, полисахарид активируют с использованием периодата. В конкретных аспектах этого варианта осуществления, активация происходит в положении 2 углерода из арабинит-1-PO. См. на фигуре 1B структуру активированного периодатом полисахарида серотипа 24F. Образование альдегида преимущественно на втором атоме углерода являлось неожиданным, поскольку оно требует избирательного расщепления связи 2,3-атомов углерода с вицинальными диолами, или предпочтительных непрерывных серий окисления атомов углерода с более высокими номерами с вицинальными диолами (или альдегидом), пока, наконец, не произойдет окисления на 2 атоме углерода из сахара арабинита. В конкретных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к активированным полисахаридам и смесям активированных полисахаридов, в которых более чем 50%, 60%, 70% или 80% альдегидных групп (в результате активации периодатом) находятся на арабините. В одном аспекте этого варианта осуществления, активированный полисахарид имеет структуру, как показано на фигуре 1B.
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид можно присоединять к линкеру для получения промежуточного соединения полисахарид-линкер, в котором свободный конец линкера представляет собой группу сложного эфира. Линкер, таким образом, представляет собой линкер, в котором по меньшей мере один конец линкера представляет собой группу сложного эфира. Другой конец выбирают таким образом, чтобы он мог вступать в реакцию с полисахаридом для формирования промежуточного соединения полисахарид-линкер.
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид можно присоединять к линкеру с использованием первичной аминогруппы в полисахариде. В этом случае линкер, как правило, имеет группу сложного эфира на обоих концах. Это позволяет осуществлять присоединение посредством реакции одной из групп сложного эфира с первичной аминогруппой в полисахариде посредством нуклеофильного ацильного замещения. Реакция приводит к получению промежуточного соединения полисахарид-линкер, в котором полисахарид присоединен к линкеру посредством амидной связи. Линкер, таким образом, представляет собой бифункциональный линкер, предоставляющий первую группу сложного эфира для реакции с первичной аминогруппой в полисахариде и вторую группу сложного эфира для реакции с первичной аминогруппой в молекуле носителя. Типичный линкер представляет собой N-гидроксисукцинимидный сложный диэфир адипиновой кислоты (SIDEA).
В конкретных вариантах осуществления, присоединение можно также осуществлять опосредованно, т.е. с использованием дополнительного линкера, который используют для дериватизации полисахарида перед присоединением к линкеру. Полисахарид присоединяют к дополнительному линкеру с использованием карбонильной группы на восстанавливающем конце полисахарида. Это присоединение включает две стадии: (a1) реакцию карбонильной группы с дополнительным линкером; и (a2) реакцию свободного конца дополнительного линкера с линкером. В этих вариантах осуществления, дополнительный линкер, как правило, имеет аминогруппу на обоих концах, таким образом, позволяя осуществление стадии (a1) посредством реакции одной из первичных аминогрупп с карбонильной группой в полисахариде посредством восстановительного аминирования. Используют первичную аминогруппу, которая является реакционноспособной по отношению к карбонильной группе в полисахариде. Группы гидразида или гидроксиламина являются пригодными. Одинаковая первичная аминогруппа, как правило, присутствует на обоих концах дополнительного линкера. Реакция приводит к промежуточному соединению полисахарид-дополнительный линкер, в котором полисахарид соединен с дополнительным линкером посредством связи C-N.
В конкретных вариантах осуществления, полисахарид можно присоединять к дополнительному линкеру с использованием другой группы в полисахариде, в частности, карбоксильной группы. Это присоединение включает две стадии: (a1) реакцию группы с дополнительным линкером; и (a2) реакцию свободного конца дополнительного линкера с линкером. В этом случае, дополнительный линкер, как правило, имеет первичную аминогруппу на обоих концах, таким образом, позволяя осуществление стадии (a1) посредством реакции одной из первичных аминогрупп с карбоксильной группой в полисахариде посредством активации EDAC. Используют первичную аминогруппу, которая является реакционноспособной по отношению к активированной EDAC карбоксильной группе в полисахариде. Группа гидразида является пригодной. Одинаковая первичная аминогруппа, как правило, присутствует на обоих концах дополнительного линкера. Реакция приводит к промежуточному соединению полисахарид-дополнительный линкер, в котором полисахарид соединен с дополнительным линкером посредством амидной связи.
В одном варианте осуществления, химическую активацию полисахаридов и последующую конъюгацию с белком-носителем посредством восстановительного аминирования можно осуществлять способами, описанными в Патентах США No. 4365170, 4673574 и 4902506, Публикациях патентных заявок США No. 2006/0228380, 2007/184072, 2007/0231340 и 2007/0184071, и Публикациях международных патентных заявок No. WO2006/110381, WO2008/079653 и WO2008/143709). Химические реакции могут включать активацию пневмококкового полисахарида посредством реакции с любым окисляющим средством с первичной гидроксильной группой с альдегидом, таким как TEMPO, в присутствии окислителя (WO2104/097099), или реакции двух вицинальных гидроксильных групп с альдегидами, такими как периодат (включая периодат натрия, периодат калия или периодную кислоту). Реакции приводят к случайному окислению первичных гидроксильных групп или случайному окислительному расщеплению вицинальных гидроксильных групп углеводов с формированием реакционноспособных альдегидных групп.
В этом варианте осуществления, присоединение к белку-носителю происходит посредством восстановительного аминирования посредством прямого аминирования лизильных групп белка. Например, конъюгацию проводят посредством реакции смеси активированного полисахарида и белка-носителя с восстанавливающим средством, таким как цианоборгидрид натрия, в присутствии никеля. Реакцию конъюгации можно осуществлять в водном растворе или в присутствии диметилсульфоксида (DMSO). См., например, Публикации Патентных заявок США No. US2015/0231270 и US2011/0195086, и Европейский патент No. EP 0471 177 B1. Затем не вступившие в реакцию альдегиды кэпируют с использованием добавления сильного восстанавливающего средства, такого как боргидрид натрия.
4
6
4
-
5-
Восстановительное аминирование включает две стадии, (1) окисление полисахарида с образованием реакционноспособных альдегидов, (2) восстановление имина (шиффова основания), образованного между активированным полисахаридом и белком-носителем, с образованием стабильной аминной связи конъюгата. Перед окислением, полисахарид, необязательно, подвергают уменьшению размера. Можно использовать механические способы (например, гомогенизацию) или химический гидролиз. Химический гидролиз можно проводить с использованием уксусной кислоты. Стадия окисления может включать реакцию с периодатом. Для целей по настоящему изобретению, термин «периодат» включает как периодат, так и периодную кислоту; термин также включает как метапериодат (IO), так и ортопериодат (IO), и включает различные соли периодата (например, периодат натрия и периодат калия). В одном варианте осуществления, капсульный полисахарид окисляют в присутствии метапериодата, предпочтительно, в присутствии периодата натрия (NaIO). В другом варианте осуществления капсульный полисахарид окисляют в присутствии ортопериодата, предпочтительно, в присутствии периодной кислоты.
В одном варианте осуществления, окисляющее средство представляет собой стабильное нитроксил- или нитроксид-радикальное соединение, такое как пиперидин-N-окси- или пирролидин-N-окси-соединения, в присутствии окислителя для избирательного окисления первичных гидроксилов (как описано, например, в Публикации международной патентной заявки No. WO 2014/097099). В указанной реакции, фактическим окислителем в каталитическом цикле является N-оксоаммониевая соль. В одном аспекте, указанное стабильное нитроксил- или нитроксид-радикальное соединение представляет собой пиперидин-N-окси- или пирролидин-N-окси-соединения. В одном аспекте, указанное стабильное нитроксил- или нитроксид-радикальное соединение имеет группу TEMPO (2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинилокси) или PROXYL (2,2,5,5-тетраметил-1-пирролидинилокси). В одном аспекте, указанное стабильное нитроксил-радикальное соединение представляет собой TEMPO или его производное. В одном аспекте, указанный окислитель представляет собой молекулу, несущую N- галогеновую группу. В одном аспекте, указанный окислитель выбран из группы, состоящей из N-хлорсукцинимида, N-бромсукцинимида, N-иодсукцинимида, дихлоризоциануровой кислоты, 1,3,5-трихлор-1,3,5-триазинан-2,4,6-триона, дибромизоциануровой кислоты, 1,3,5-трибром-1,3,5-триазинан-2,4,6-триона, дииодизоциануровой кислоты, 1,3,5-трииод-1,3,5-триазинан-2,4,6-триона. Предпочтительно, указанный окислитель представляет собой N-хлорсукцинимид.
S. pneumoniae
В конкретных аспектах, окисляющее средство представляет собой свободный радикал 2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинилокси (TEMPO) и N-хлорсукцинимид (NCS) в качестве coокислителя (как описано в Публикации международной патентной заявки No. WO2014/097099). Таким образом в одном аспекте гликоконъюгаты из  можно получать способом, включающим стадии: a) реакции сахарида с 2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинилокси (TEMPO) и N-хлорсукцинимидом (NCS) в водном растворителе для получения активированного сахарида; и b) реакции активированного сахарида с белком-носителем, содержащим одну или несколько аминогрупп (указанный способ обозначен далее в настоящем описании как «TEMPO/NCS-восстановительное аминирование»).
Необязательно, реакцию окисления гасят посредством добавления гасящего средства. Гасящее средство может быть выбрано из вицинальных диолов, 1,2-аминоспиртов, аминокислот, глутатиона, сульфита, бисульфата, дитионита, метабисульфита, тиосульфата, фосфитов, гипофосфитов или фосфористой кислоты (например, глицерина, этиленгликоля, пропан-1,2-диола, бутан-1,2-диола или бутан-2,3-диола, аскорбиновой кислоты).
Второй стадией способа конъюгации в случае восстановительного аминирования является восстановление иминной связи (шиффова основания) между активированным полисахаридом и белком-носителем с образованием стабильной связи конъюгата (так называемое восстановительное аминирование), с использованием восстанавливающего средства. Подходящие восстанавливающие средства включают цианоборгидриды (такие как цианоборгидрид натрия) или боргидрид натрия. В одном варианте осуществления восстанавливающее средство представляет собой цианоборгидрид натрия.
В конкретных вариантах осуществления способов по изобретению, реакцию восстановительного аминирования проводят в апротонном растворителе (или смеси апротонных растворителей). В одном варианте осуществления, реакцию восстановления проводят в растворителе DMSO (диметилсульфоксиде) или в DMF (диметилформамиде). Растворитель DMSO или DMF можно использовать для разведения активированного полисахарида и белка-носителя, если они были лиофилизированы. В одном варианте осуществления, апротонный растворитель представляет собой DMSO.
4
3
3
В конце реакции восстановления, могут присутствовать не вступившие в реакцию альдегидные группы, оставшиеся в конъюгатах, которые можно кэпировать или гасить с использованием пригодного кэпирующего или гасящего средства. В одном варианте осуществления это кэпирующее или гасящее средство представляет собой боргидрид натрия (NaBH). Подходящие альтернативы включают триацетоксиборгидрид натрия или боргидрид натрия или цинка в присутствии кислот Бренстеда или Льюиса, аминобораны, такие как пиридинборан, 2-пиколинборан, 2,6-диборанметанол, диметиламинборан, t-BuMe'PrN-BH, бензиламин-BH или 5-этил-2- метилпиридинборан (PEMB), или смолу для обмена боргидрида.
N
Гликоконъюгаты, полученные с использованием восстановительного аминирования в апротонном растворителе, как правило, используют в мультивалентных пневмококковых конъюгированных вакцинах. Таким образом, в конкретных вариантах осуществления мультивалентных композиций, где не все серотипы получены в апротонном растворителе, реакцию восстановления для остальных серотипов проводят в водном растворителе (например, выбранном из PBS (фосфатно-солевого буфера), MES (2-(-морфолино)этансульфоновой кислоты), HEPES, (4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты), бис-трис, ADA (N-(2-ацетамидо)иминодиуксусной кислоты), PIPES (пиперазин-N, N′-бис(2-этансульфоновой кислоты)), MOPSO (3-морфолино-2-гидроксипропансульфоновой кислоты), BES (N, N-бис(2-гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфоновой кислоты), MOPS (3-(N-морфолино)пропансульфоновой кислоты), DIPSO (3-бис(2-гидроксиэтил) амино-2-гидроксипропан-1-сульфоновой кислоты), MOBS (4-(N-морфолино)бутансульфоновой кислоты), HEPPSO (N-(2-гидроксиэтил)пиперазин-N-(2-гидроксипропансульфоновой кислоты)), POPSO (пиперазин-1,4-бис(2-гидрокси-3-пропансульфоновой кислоты)), TEA (триэтаноламина), EPPS (4-(2-гидроксиэтил)пиперазин-1-пропансульфоновой кислоты), бицина или HEPB, при pH между 6,0 и 8,5, 7,0 и 8,0 или 7,0 и 7,5).
В некоторых вариантах осуществления, гликоконъюгаты по настоящему изобретению содержат полисахарид, имеющий молекулярную массу между 10 кДа и 10000 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу между 25 кДа и 5000 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу между 50 кДа и 1000 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу между 70 кДа и 900 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу между 100 кДа и 800 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу между 200 кДа и 600 кДа. В других таких вариантах осуществления, полисахарид имеет молекулярную массу 100 кДа - 1000 кДа; 100 кДа - 900 кДа; 100 кДа - 800 кДа; 100 кДа - 700 кДа; 100 кДа - 600 кДа; 100 кДа - 500 кДа; 100 кДа - 400 кДа; 100 кДа - 300 кДа; 150 кДа - 1000 кДа; 150 кДа - 900 кДа; 150 кДа - 800 кДа; 150 кДа - 700 кДа; 150 кДа - 600 кДа; 150 кДа - 500 кДа; 150 кДа - 400 кДа; 150 кДа - 300 кДа; 200 кДа - 1000 кДа; 200 кДа - 900 кДа; 200 кДа - 800 кДа; 200 кДа - 700 кДа; 200 кДа - 600 кДа; 200 кДа - 500 кДа; 200 кДа - 400 кДа; 200 кДа - 300; 250 кДа - 1000 кДа; 250 кДа - 900 кДа; 250 кДа - 800 кДа; 250 кДа - 700 кДа; 250 кДа - 600 кДа; 250 кДа - 500 кДа; 250 кДа - 400 кДа; 250 кДа - 350 кДа; 300 кДа - 1000 кДа; 300 кДа - 900 кДа; 300 кДа - 800 кДа; 300 кДа - 700 кДа; 300 кДа - 600 кДа; 300 кДа - 500 кДа; 300 кДа - 400 кДа; 400 кДа - 1000 кДа; 400 кДа - 900 кДа; 400 кДа - 800 кДа; 400 кДа - 700 кДа; 400 кДа - 600 кДа; или 500 кДа - 600 кДа.
et al
Biochem J.
et al
Anal Biochem.
В конкретных вариантах осуществления, реакцию конъюгации проводят посредством восстановительного аминирования, где никель используют для большей эффективности реакции конъюгации и чтобы способствовать удалению свободного цианида. Переходные металлы, как известно, формируют стабильные комплексы с цианидом и, как известно, улучшают восстановительное метилирование аминогрупп белка с использованием формальдегида и цианоборгидрида натрия (S Gidley .,  1982, 203: 331-334; Jentoft .  1980, 106: 186-190). Посредством включения в комплекс остаточного, ингибирующего цианида, добавление никеля увеличивает использование белка в ходе конъюгации и приводит к образованию более крупных, потенциально, более иммуногенных конъюгатов.
et al
Пригодные альтернативные химические реакции включают активацию сахарида с использованием тетрафторбората 1-циано-4-диметиламинопиридиния (CDAP) с образованием сложного эфира цианата. Активированный сахарид можно, таким образом, присоединять напрямую или посредством группы спейсера (линкера) к аминогруппе на белке-носителе. Например, спейсер может представлять собой цистамин или цистеамин для получения тиолированного полисахарида, который можно присоединять к носителю через тиоэфирную связь, полученную после реакции с активированным малеимидом белком-носителем (например, с использованием GMBS) или с галогенацетилированным белком-носителем (например, с использованием иодацетимида [например, этилиодацетимида HCl] или N-сукцинимидилбромацетата или SIAB, или SIA, или SBAP). Предпочтительно, цианатный сложный эфир (необязательно, полученный посредством химических реакций CDAP) соединяют с гександиамином или дигидразидом адипиновой кислоты (ADH), и амино-дериватизированный сахарид конъюгируют с белком-носителем с использованием химических реакций карбодиимида (например, EDAC или EDC) посредством карбоксильной группы на белке-носителе. Такие конъюгаты описаны в Публикациях международных патентных заявок No. WO 93/15760, WO 95/08348 и WO 96/29094; и Chu., 1983, Infect. Immunity 40:245-256.
et al
et al
В других подходящих способах конъюгации используют карбодиимиды, гидразиды, активные сложные эфиры, норборан, п-нитробензойную кислоту, S-NHS, EDC, TSTU. Многие из них описаны в Публикации международной патентной заявки No. WO 98/42721. Конъюгация может включать карбонильный линкер, который может образовываться посредством реакции свободной гидроксильной группы сахарида с CDI (См. Bethell ., 1979, J. Biol. Chem. 254:2572-4; Hearn ., 1981, J. Chromatogr. 218:509-18), с последующей реакцией с белком с образованием карбаматной связи. Это может включать восстановление аномерного конца до первичной гидроксильной группы, необязательное введение защиты/снятие защиты первичной гидроксильной группы, реакцию первичной гидроксильной группы с CDI с образованием карбаматного промежуточного соединения CDI и соединение карбаматного промежуточного соединения CDI с аминогруппой на белке.
После конъюгации (реакции восстановления и, необязательно, реакции кэпирования или гашения), гликоконъюгаты можно очищать (обогащать по отношению к количеству конъюгата полисахарид-белок) множеством способов, известных специалисту в данной области. Эти способы включают диализ, способы концентрации/диафильтрации, проточную фильтрацию вдоль потока, ультрафильтрацию, преципитацию/элюцию, хроматографию на колонке (ионообменную хроматографию, ионообменную хроматографию в нескольких режимах, DEAE или хроматографию гидрофобного взаимодействия) и глубинную фильтрацию. См., например, Патент США No. 6146902. В одном варианте осуществления, гликоконъюгаты очищают посредством диафильтрации или ионообменной хроматографии или эксклюзионной хроматографии.
Один способ характеризации гликоконъюгатов по изобретению осуществляют посредством количества остатков лизина в белке-носителе (например, CRM197), которые становятся конъюгированными с сахаридом, которое может быть охарактеризовано как диапазон конъюгированных остатков лизина (степень конъюгации). Доказательство лизиновой модификации белка-носителя, за счет ковалентных связей с полисахаридами, можно получать посредством анализа аминокислот с использованием общепринятых способов, известных специалисту в данной области. Конъюгация в результате приводит к уменьшению количества выделенных остатков лизина, по сравнению с исходным материалом белка-носителя, использованным для образования материалов конъюгата. В предпочтительном варианте осуществления, степень конъюгации гликоконъюгата по изобретению составляет между 2 и 15, между 2 и 13, между 2 и 10, между 2 и 8, между 2 и 6, между 2 и 5, между 2 и 4, между 3 и 15, между 3 и 13, между 3 и 10, между 3 и 8, между 3 и 6, между 3 и 5, между 3 и 4, между 5 и 15, между 5 и 10, между 8 и 15, между 8 и 12, между 10 и 15 или между 10 и 12. В одном варианте осуществления, степень конъюгации гликоконъюгата по изобретению составляет приблизительно 2, приблизительно 3, приблизительно 4, приблизительно 5, приблизительно 6, приблизительно 7, приблизительно 8, приблизительно 9, приблизительно 10, приблизительно 11, приблизительно 12, приблизительно 13, приблизительно 14 или приблизительно 15. В предпочтительном варианте осуществления, степень конъюгации гликоконъюгата по изобретению составляет между 4 и 7. В некоторых таких вариантах осуществления, белок-носитель представляет собой CRM197.
Гликоконъюгаты по изобретению можно также характеризовать по соотношению (мас./мас.) сахарида и белка-носителя. В некоторых вариантах осуществления, соотношение полисахарида и белка-носителя в гликоконъюгате (мас./мас.) составляет между 0,5 и 3,0 (например, приблизительно 0,5, приблизительно 0,6, приблизительно 0,7, приблизительно 0,8, приблизительно 0,9, приблизительно 1,0, приблизительно 1,1, приблизительно 1,2, приблизительно 1,3, приблизительно 1,4, приблизительно 1,5, приблизительно 1,6, приблизительно 1,7, приблизительно 1,8, приблизительно 1,9, приблизительно 2,0, приблизительно 2,1, приблизительно 2,2, приблизительно 2,3, приблизительно 2,4, приблизительно 2,5, приблизительно 2,6, приблизительно 2,7, приблизительно 2,8, приблизительно 2,9 или приблизительно 3,0). В других вариантах осуществления, соотношение сахарида и белка-носителя (мас./мас.) составляет между 0,5 и 2,0, между 0,5 и 1,5, между 0,8 и 1,2, между 0,5 и 1,0, между 1,0 и 1,5 или между 1,0 и 2,0. В следующих вариантах осуществления, соотношение сахарида и белка-носителя (мас./мас.) составляет между 0,8 и 1,2. В предпочтительном варианте осуществления, соотношение капсульного полисахарида и белка-носителя в конъюгате составляет между 0,9 и 1,1. В некоторых таких вариантах осуществления, белок-носитель представляет собой CRM197. Гликоконъюгаты и иммуногенные композиции по изобретению могут содержать свободный сахарид, который не является ковалентно конъюгированным с белком-носителем, но, тем не менее, присутствует в композиции гликоконъюгата. Свободный сахарид может являться нековалентно ассоциированным с гликоконъюгатом (т.е. нековалентно связанным с ним, адсорбированным на нем, или заключенным в него или вместе с ним).
В предпочтительном варианте осуществления, гликоконъюгат содержит менее чем приблизительно 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20% или 15% свободного полисахарида по сравнению с общим количеством полисахарида. В предпочтительном варианте осуществления, гликоконъюгат содержит менее, чем приблизительно 25% свободного полисахарида по сравнению с общим количеством полисахарида. В предпочтительном варианте осуществления гликоконъюгат содержит менее чем приблизительно 20% свободного полисахарида по сравнению с общим количеством полисахарида. В предпочтительном варианте осуществления гликоконъюгат содержит менее чем приблизительно 15% свободного полисахарида, по сравнению с общим количеством полисахарида.
Мультивалентные вакцины на основе конъюгата полисахарид-белок
Streptococcus pneumoniae
S. pneumoniae
S. pneumoniae
В конкретных вариантах осуществления изобретения, мультивалентные полисахаридные вакцины содержат неконъюгированные полисахариды или конъюгаты полисахарид-белок из  серотипа 24F и капсульные полисахариды из одного или нескольких из  серотипов 1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 6C, 6D, 7B, 7C, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15A, 15B, 15C, 16F, 17F, 18B, 18C, 19A, 19F, 20, 21, 22A, 22F, 23A, 23B, 23F, 24B, 27, 28A, 31, 33F, 34, 35A, 35B, 35F и 38, в форме свободных полисахаридов, компонента конъюгата полисахарид-белок или их комбинации, для получения мультивалентной пневмококковой вакцины. В конкретных вариантах осуществления изобретения, иммуногенная композиция содержит, в основном состоит из или состоит из капсульных полисахаридов из  серотипов 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 или 44, индивидуально конъюгированных с одним или несколькими белками-носителями. Предпочтительно, сахариды из конкретного серотипа не конъюгированы более чем с одним белком-носителем.
После очистки индивидуальных гликоконъюгатов, получают их соединения для составления иммуногенной композиции по настоящему изобретению. Эти пневмококковые конъюгаты получают отдельными способами, и нерасфасованный препарат составляют в отдельную лекарственную форму.
Фармацевтические/вакцинные композиции
S. pneumoniae
Кроме того, настоящее изобретение относится к композициям, включая фармацевтические, иммуногенные и вакцинные композиции, содержащие, в основном состоящие из, или альтернативно, состоящие из любой из комбинаций серотипов полисахаридов , описанных выше, вместе с фармацевтически приемлемым носителем и адъювантом.
Получение составов конъюгатов полисахарид-белок по настоящему изобретению можно осуществлять с использованием известных в данной области способов. Например, составы индивидуальных пневмококковых конъюгатов можно получать с использованием физиологически приемлемого носителя для получения композиции. Примеры таких носителей включают, но без ограничения, воду, забуференный солевой раствор, полиолы (например, глицерин, пропиленгликоль, жидкий полиэтиленгликоль) и растворы декстрозы.
В предпочтительном варианте осуществления, вакцинную композицию составляют в L-гистидиновом буфере с хлоридом натрия.
Как определено в настоящем описании, «адъювант» представляет собой вещество, которое служит для увеличения иммуногенности иммуногенной композиции по изобретению. Иммунный адъювант может усиливать иммунный ответ на антиген, который является слабо иммуногенным при введении отдельно, например, не индуцирует или индуцирует слабые титры антитела или опосредованный клетками иммунный ответ, может увеличивать титры антитела против антигена и/или уменьшать дозу антигена, эффективную для достижения иммунного ответа у индивидуума. Таким образом, адъюванты часто вводят для бустер-стимуляции иммунного ответа, и они хорошо известны специалисту в данной области. Пригодные адъюванты для усиления эффективности композиции включают, но без ограничения:
(1) соли алюминия (квасцы), такие как гидроксид алюминия, фосфат алюминия, сульфат алюминия и т.д.;
(2) эмульсионные составы масло-в-воде (в присутствии или в отсутствие других специфических иммуностимулирующих средств, таких как мурамилпептиды (определенные ниже) или компоненты клеточной стенки бактерий), например, такие как (a) MF59 (Публикация международной патентной заявки No. WO 90/14837), содержащий 5% сквален, 0,5% Tween 80 и 0,5% Span 85 (необязательно, содержащий различные количества MTP-PE), составленный в субмикронные частицы с использованием микрофлуидизатора, такого как микрофлуидизатор модели 110Y (Microfluidics, Newton, MA), (b) SAF, содержащий 10% сквален, 0,4% Tween 80, 5% блок-сополимер плюроник L121, и thr-MDP, либо микрофлуидизированный в субмикронной эмульсии, либо встряхиваемый для образования эмульсии с более крупным размером частиц, (c) адъювантная система Ribi™ (RAS), (Corixa, Hamilton, MT), содержащая 2% сквален, 0,2% Tween 80, и один или несколько компонентов клеточной стенки бактерий из группы, состоящей из 3-O-деацилированного монофосфориллипида A (MPL™), описанного в Патенте США No. 4912094, димиколата трегалозы (TDM) и каркаса клеточной стенки (CWS), предпочтительно, MPL+CWS (Detox™); и (d) монтанид ISA;

(3) можно использовать сапониновые адъюванты, такие как Quil A или STIMULON™ QS-21 (Antigenics, Framingham, MA) (см., например, Патент США No. 5057540), или частицы, образованные ими, такие как ISCOM (иммуностимулирующие комплексы, сформированные комбинацией холестерина, сапонина, фосфолипида и амфипатических белков) и Iscomatrix (имеющий в основном такую же структуру, как ISCOM, но в отсутствие белка);
(4) бактериальные липополисахариды, синтетические аналоги липида A, такие как соединения аминоалкилглюкозаминфосфата (AGP), или их производные или аналоги, которые доступны от Corixa, и которые описаны в Патенте США No. 6113918; один такой AGP представляет собой 2-[(R)-3-тетрадеканоилокситетрадеканоиламино]этил-2-дезокси-4-O-фосфоно-3-O-[(R)-3-тетрадеканоилокситетрадеканоил]-2-[(R)-3-тетрадеканоилокситетрадеканоиламино]-b-D-глюкопиранозид, также известный как 529 (ранее известный как RC529), который составлен в водной форме или в виде стабильной эмульсии;
(5) синтетические полинуклеотиды, такие как олигонуклеотиды, содержащие мотив(ы) CpG (Патент США No. 6207646);
(6) цитокины, такие как интерлейкины (например, IL-1, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-12, IL-15, IL-18 и т.д.), интерфероны (например, гамма-интерферон), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), макрофагальный колониестимулирующий фактор (M-CSF), фактор некроза опухоли (TNF), костимулирующие молекулы B7-1 и B7-2, и т.д.; и
(7) компоненты комплемента, такие как тример компонента комплемента C3d.
В другом варианте осуществления, адъювант представляет собой смесь из 2, 3 или более из вышеуказанных адъювантов, например, SBAS2 (эмульсия масло-в-воде, также содержащая 3-деацилированный монофосфориллипид A и QS21).
Мурамилпептиды включают, но без ограничения, N-ацетил-мурамил-L-треонил-D-изоглутамин (thr-MDP), N-ацетил-нормурамил-L-аланин-2-(1',2'-дипальмитоил-sn-глицеро-3-гидроксифосфорилокси)-этиламин (MTP-PE) и т.д.

В конкретных вариантах осуществления, адъювант представляет собой соль алюминия. Адъювант на основе соли алюминия может присутствовать в преципитированной на квасцах вакцине или адсорбированной на квасцах вакцине. Адъюванты на основе соли алюминия хорошо известны в данной области и описаны, например, в Harlow, E. and D. Lane (1988; Antibodies: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Laboratory) и Nicklas, W. (1992; Aluminum salts. Research in Immunology 143:489-493). Соль алюминия включает, но без ограничения, гидратированный оксид алюминия, гидрат оксида алюминия, тригидрат оксида алюминия (ATH), гидрат алюминия, тригидрат алюминия, Alhydrogel, Superfos, Amphogel, гидроксид алюминия (III), гидроксифосфатсульфат алюминия (адъювант на основе фосфата алюминия (APA)), аморфный оксид алюминия, тригидратированный оксид алюминия или тригидроксиалюминий.
APA представляет собой водную суспензию гидроксифосфата алюминия. APA изготавливают посредством смешивания хлорида алюминия и фосфата натрия в объемном соотношении 1:1 для преципитации гидроксифосфата алюминия. После процесса смешивания, материал подвергают уменьшению размера с использованием смесителя с высоким усилием сдвига для достижения монодисперсного распределения размеров частиц. Затем продукт подвергают диафильтрации против физиологического солевого раствора и стерилизации паром.
3

et al
В конкретных вариантах осуществления, коммерчески доступный Al(OH) (например, Alhydrogel или Superfos от Denmark/Accurate Chemical and Scientific Co., Westbury, NY) используют для адсорбции белков. Адсорбция белка является зависимой, в другом варианте осуществления, от pI (изоэлектрической точки pH) белка и pH среды. Белок с низкой pI адсорбируется на положительно заряженном ионе алюминия более сильно, чем белок с высокой pI. Соли алюминия могут образовывать депо Ag, которое медленно высвобождает его в течение периода 2-3 недель, могут быть вовлечены в неспецифическую активацию макрофагов и активацию комплемента, и/или стимулировать механизм врожденного иммунитета (возможно, посредством стимуляции образования мочевой кислоты). См., например, Lambrecht ., 2009, Curr Opin Immunol 21:23.
S. pneumoniae
Моновалентные нерасфасованные водные конъюгаты, как правило, смешивают и разводят. После разведения, партию стерилизуют фильтрацией. Адъювант фосфат алюминия добавляют асептически до целевой конечной концентрации 4 мкг/мл для всех серотипов , за исключением серотипа 6B, который разводят до целевой концентрации 8 мкг/мл, и конечной концентрации алюминия 250 мкг/мл. Составом партии с адъювантом можно заполнять ампулы или шприцы.
В конкретных вариантах осуществления, адъювант представляет собой содержащую CpG нуклеотидную последовательность, например, содержащий CpG олигонуклеотид, в частности, содержащий CpG олигодезоксинуклеотид (CpG ODN). В другом варианте осуществления, адъювант представляет собой ODN 1826, который можно получать из Coley Pharmaceutical Group.
et al
«Содержащий CpG нуклеотид», «содержащий CpG олигонуклеотид», «CpG-олигонуклеотид» и сходные термины относятся к молекуле нуклеотида длиной 6-50 нуклеотидов, содержащей неметилированный мотив CpG. См., например, Wang ., 2003, Vaccine 21:4297. В другом варианте осуществления, предусмотрено любое другое принятое в данной области определение этих терминов. Содержащие CpG олигонуклеотиды включают модифицированные олигонуклеотиды с использованием любых синтетических межнуклеозидных связей, модифицированного основания и/или модифицированного сахара.
et al
et al
Способы использования CpG-олигонуклеотидов хорошо известны в данной области и описаны, например, в Sur ., 1999, J Immunol. 162:6284-93; Verthelyi, 2006, Methods Mol Med. 127:139-58; и Yasuda ., 2006, Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 23:89-110.
Введение/дозирование
S. pneumoniae
Композиции и составы по настоящему изобретению можно использовать для защиты или лечения человека, чувствительного к инфекции, например, пневмококковой инфекции, посредством введения вакцины системным или мукозальным способом. В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к способу индукции иммунного ответа на конъюгат капсульного полисахарида , включающему введение человеку иммунологически эффективного количества иммуногенной композиции по настоящему изобретению. В другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к способу вакцинации человека против пневмококковой инфекции, включающему стадию введения человеку иммунологически эффективного количества иммуногенной композиции по настоящему изобретению.
Оптимальные количества компонентов для конкретной вакцины можно определять посредством стандартных исследований, включающих наблюдение соответствующих иммунных ответов у субъектов. Например, в другом варианте осуществления, дозу для вакцинации человека определяют посредством экстраполяции данных исследований на животных до данных для человека. В другом варианте осуществления, дозу определяют эмпирически.
S. pneumoniae
«Эффективное количество» композиции по изобретению относится к дозе, необходимой для стимуляции образования антител, значительного снижающих вероятность или тяжесть инфекции микроорганизмом, например, , во время последующего заражения.
S. pneumoniae
Способы по изобретению можно использовать для предотвращения и/или уменьшения первичных клинических синдромов, вызванных микроорганизмами, например, , включая как инвазивные инфекции (менингит, пневмонию и бактериемию), так и неинвазивные инфекции (острый средний отит и синусит).
Введение композиций по изобретению может включать одно или несколько из: инъекции внутримышечным, внутрибрюшинным, внутрикожным или подкожным способами; или мукозального введения в ротовые/пищеварительные, дыхательные или мочеполовые пути. В одном варианте осуществления, интраназальное введение используют для лечения пневмонии или среднего отита (поскольку носоглоточное носительство пневмококков можно более эффективно предотвращать, таким образом, облегчая инфекцию на ее самой ранней стадии).
Количество конъюгатов в каждой дозе вакцины выбирают как количество, которое индуцирует иммунопротективный ответ без значительных неблагоприятных эффектов. Такое количество можно менять в зависимости от пневмококкового серотипа. Как правило, для конъюгатов на основе полисахарида, каждая доза может содержать 0,1-100 мкг каждого полисахарида, в частности 0,1-10 мкг, и более конкретно, 1-5 мкг. Например, каждая доза может содержать 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 или 750 нг, или 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7,5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 мкг каждого полисахарида.
Оптимальные количества компонентов для конкретной вакцины можно определять с помощью стандартных исследований, включающих наблюдение соответствующих иммунных ответов у субъектов. Например, в другом варианте осуществления, дозу для вакцинации человека определяют посредством экстраполяции данных исследований на животных до данных для человека. В другом варианте осуществления, дозу определяют эмпирически.
В одном варианте осуществления, доза соли алюминия составляет 10, 15, 20, 25, 30, 50, 70, 100, 125, 150, 200, 300, 500 или 700 мкг, или 1, 1,2, 1,5, 2, 3, 5 мг или более. В другом варианте осуществления, доза соли алюминия, описанная выше, присутствует на мкг рекомбинантного белка.
S. pneumoniae
Как правило, получают состав каждой 0,5 мл дозы, содержащий: 2 мкг каждого полисахарида, за исключением полисахарида серотипа 6B при 4 мкг; приблизительно 32 мкг белка-носителя CRM197 (например, 32 мкг±5 мкг,±3 мкг,±2 мкг или±1 мкг); адъювант 0,125 мг элементарного алюминия (0,5 мг фосфата алюминия); и хлорид натрия и L-гистидиновый буфер. Концентрация хлорида натрия составляет приблизительно 150 мМ (например, 150 мМ ±25 мМ, ±20 мМ, ±15 мМ, ±10 мМ, или ±5 мМ), и приблизительно 20 мМ (например, 20 мМ ±5 мМ, ±2,5 мМ, ±2 мМ, ±1 мМ, или ±0,5 мМ) L-гистидиновый буфер.
В соответствии с любыми способами по настоящему изобретению, и в одном варианте осуществления, субъект представляет собой человека. В конкретных вариантах осуществления, пациент-человек представляет собой грудного ребенка (в возрасте менее 1 года), ребенка преддошкольного возраста (приблизительно 12-24 месяца), или ребенка дошкольного возраста (приблизительно 2-5 лет). В других вариантах осуществления, пациент-человек представляет собой пожилого пациента (>65 лет). Композиции по этому изобретению являются также пригодными для использования для более старших детей, подростков и взрослых (например, в возрасте 18-45 лет или 18-65 лет).
S. pneumoniae
В одном варианте осуществления способов по настоящему изобретению, композицию по настоящему изобретению вводят в форме однократной инокуляции. В другом варианте осуществления, композицию вводят два раза, три раза или четыре раза, или более, с адекватными промежутками. Например, композицию можно вводить с интервалами 1, 2, 3, 4, 5 или 6 месяцев, или в любой их комбинации. Можно следовать расписанию иммунизации, разработанному для пневмококковых вакцин. Например, общепринятое расписание для детей грудного возраста и детей преддошкольного возраста против инвазивного заболевания, вызванного , представляет собой введение в возрасте 2, 4, 6 и 12-15 месяцев. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления, композицию вводят в сериях из 4 доз в возрасте 2, 4, 6 и 12-15 месяцев.
S. pneumoniae
S. pneumoniae
Композиции по настоящему изобретению могут также включать один или несколько белков из . Примеры белков , пригодных для включения, включают белки, идентифицированные в Публикациях международных патентных заявок No. WO 02/083855 и WO 02/053761.
Составы
Композиции по настоящему изобретению можно вводить субъекту одним или несколькими способами, известным специалисту в данной области, например, парентерально, трансмукозально, чрескожно, внутримышечно, внутривенно, внутрикожно, интраназально, подкожно, внутрибрюшинно, и составлять соответственно.
В одном варианте осуществления, композиции по настоящему изобретению вводят посредством эпидермальной инъекции, внутримышечной инъекции, внутривенной, внутриартериальной, подкожной инъекции, или мукозальной инъекции жидкого препарата в дыхательные пути. Жидкие составы для инъекции включают растворы и т.п.
Композицию по настоящему изобретению можно составлять в форме ампул с однократными дозами, флаконов с множественными дозами или предварительно заполненных шприцев.
В другом варианте осуществления, композиции по настоящему изобретению вводят перорально, и таким образом, составляют в форме, пригодной для перорального введения, т.е. в форме твердого или жидкого препарата. Твердые пероральные составы включают таблетки, капсулы, пилюли, гранулы, драже и т.п. Жидкие пероральные составы включают растворы, суспензии, дисперсии, эмульсии, масла и т.п.
Фармацевтически приемлемые носители для жидких составов представляют собой водные или неводные растворы, суспензии, эмульсии или масла. Примерами неводных растворителей являются пропиленгликоль, полиэтиленгликоль и пригодные для инъекций органические сложные эфиры, такие как этилолеат. Водные носители включают воду, спиртовые/водные растворы, эмульсии или суспензии, включая солевой раствор и забуференные среды. Примерами масел являются масла животного, растительного или синтетического происхождения, например, арахисовое масло, соевое масло, оливковое масло, подсолнечное масло, рыбий жир, другой жир морских животных или липид из молока или яиц.
Фармацевтическая композиция может являться изотоничной, гипертоничной или гипотоничной. Однако часто является предпочтительным, чтобы фармацевтическая композиция для инфузии или инъекции в основном являлась изотоничной при ее введении. Таким образом, для хранения фармацевтическая композиция может, предпочтительно, являться изотоничной или гипертоничной. Если фармацевтическая композиция является гипертоничной для хранения, ее можно разбавлять до изотоничного раствора перед введением.
2
2
Регулирующее тоничность средство может представлять собой ионное регулирующее тоничность средство, такое как соль, или неионное регулирующее тоничность средство, такое как углевод. Неограничивающие примеры ионных регулирующих тоничность средств включают NaCl, CaCl, KCl и MgCl. Неограничивающие примеры неионных регулирующих тоничность средств включают сахарозу, трегалозу, маннит, сорбит и глицерин.
Является также предпочтительным, чтобы по меньшей мере одна фармацевтически приемлемая добавка представляла собой буфер. Для некоторых целей, например, когда фармацевтическая композиция предназначена для инфузии или инъекции, часто является желательным, чтобы композиция содержала буфер, способный забуферивать раствор при pH в диапазоне 4-10, например, 5-9, например, 6-8.
Буфер можно, например, выбирать из группы, состоящей из Трис, ацетатного, глутаматного, лактатного, малеатного, тартратного, фосфатного, цитратного, карбонатного, глицинатного, L-гистидинового, глицинового, сукцинатного и триэтаноламинного буфера.
Буфер может, кроме того, являться выбранным, например, из приемлемых с точки зрения USP буферов для парентерального использования, в частности, когда фармацевтический состав предназначен для парентерального использования. Например, буфер может быть выбран из группы, состоящей из одноосновных кислот, таких как уксусная, бензойная, глюконовая, глицериновая и молочная кислота; двухосновных кислот, таких как аконитовая, адипиновая, аскорбиновая, угольная, глутаминовая, яблочная, янтарная и виннокаменная кислота, многоосновных кислот, таких как лимонная и фосфорная кислота; и оснований, таких как аммиак, диэтаноламин, глицин, триэтаноламин и Трис.
Носители для парентерального введения (для подкожной, внутривенной, внутриартериальной или внутримышечной инъекции) включают раствор хлорида натрия, раствор Рингера с декстрозой, декстрозу и хлорид натрия, раствор Рингера с лактатом и жирные масла. Носители для внутривенного введения включают жидкости и питательные добавки, добавки электролитов, например, на основе раствора Рингера с декстрозой и т.п. Примерами являются стерильные жидкости, такие как вода и масла, с добавлением или без добавления поверхностно-активного вещества и других фармацевтически приемлемых адъювантов. Как правило, вода, солевой раствор, водные растворы декстрозы и родственных сахаров, гликоли, такие как пропиленгликоли или полиэтиленгликоль, полисорбат 80 (PS-80), полисорбат 20 (PS-20), и полоксамер 188 (P188), являются предпочтительными жидкими носителями, в частности, для пригодных для инъекции растворов. Примерами масел являются масла животного, растительного или синтетического происхождения, например, арахисовое масло, соевое масло, оливковое масло, подсолнечное масло, рыбий жир, другой жир морских животных или липид из молока или яиц.
Составы могут также содержать поверхностно-активное вещество. Предпочтительные поверхностно-активные вещества включают, но без ограничения: поверхностно-активные вещества на основе сложных эфиров полиоксиэтиленсорбитана (обычно обозначаемых как Tween), особенно PS-20 и PS-80; сополимеры этиленоксида (EO), пропиленоксида (PO) и/или бутиленоксида (BO), продаваемые под торговым наименованием DOWFAX™, такие как линейные блок-сополимеры EO/PO; октоксинолы, которые могут являться изменчивыми по количеству повторяющихся групп этокси(окси-l,2-этандиила), при этом особенный интерес представляет октоксинол-9 (тритон X-100, или т-октилфеноксиполиэтоксиэтанол); (октилфенокси)полиэтоксиэтанол (IGEPAL CA-630/NP-40); фосфолипиды, такие как фосфатидилхолин (лецитин); нонилфенолэтоксилаты, такие как серии Tergitol™ NP; жирные эфиры полиоксиэтилена, полученные из лаурилового, цетилового, стеарилового и олеилового спиртов (известные как поверхностно-активные вещества Brij), такие как монолауриловый эфир триэтиленгликоля (Brij 30); и сложные эфиры сорбитана (общеизвестные как SPAN), такие как триолеат сорбитана (Span 85) и монолаурат сорбитана. Предпочтительными поверхностно-активными веществами для включения в эмульсию являются PS-20 или PS-80.
Можно использовать смеси поверхностно-активных веществ, например смеси PS-80/Span 85. Также подходящей является комбинация сложного эфира полиоксиэтиленсорбитана, такого как моноолеат полиоксиэтиленсорбитана (PS-80), и октоксинола, такого как т-октилфеноксиполиэтоксиэтанол (тритон X-100). Другая комбинация, которую можно использовать, включает лаурет 9 плюс сложный эфир полиоксиэтиленсорбитана и/или октоксинол.
Предпочтительные количества поверхностно-активных веществ составляют: сложные эфиры полиоксиэтиленсорбитана (такие как PS-80) 0,01-1% мас./об., в частности, приблизительно 0,1% мас./об.; октил- или нонилфеноксиполиоксиэтанолы (такие как тритон X-100, или другие детергенты в серии тритона) 0,001-0,1% мас./об., в частности, 0,005-0,02% мас./об.; эфиры полиоксиэтилена (такие как лаурет 9) 0,1-20% мас./об., предпочтительно, 0,1-10% мас./об. и в частности, 0,1-1% мас./об. или приблизительно 0,5% мас./об.
S. pneumoniae
В конкретных вариантах осуществления, композиция в основном состоит из L-гистидина (20 мМ), солевого раствора (150 мМ) и 0,2% мас./об. PS-20 при pH 5,8 с 250 мкг/мл APA (адъюванта фосфата алюминия). PS-20 может лежать в диапазоне 0,005-0,1% мас./об., где присутствие PS-20 или PS-80 в составе контролирует агрегацию в ходе имитации изготовления и транспортировки с использованием первичной упаковки. Способ состоит из объединения смеси из вплоть до 44 серотипов полисахаридов в L-гистидине, хлориде натрия и PS-20, затем объединения смешанного материала с APA и хлоридом натрия в присутствии или в отсутствие противомикробных консервантов.
S. pneumoniae
Выбор поверхностно-активного вещества может нуждаться в оптимизации для различных продуктов лекарственных средств и веществ лекарственных средств. Для мультивалентных вакцин, содержащих 15 или более серотипов полисахаридов, PS-20 и P188 являются предпочтительными. Выбор химических реакций, использованных для получения конъюгата, также может влиять на стабилизацию состава. В частности, как проиллюстрировано ниже, для конъюгатов пневмококковый полисахарид-белок, полученных в водном растворителе или растворителе на основе DMSO и объединенных в мультивалентную композицию, показаны значительные различия стабильности, в зависимости от конкретных систем поверхностно-активных веществ, использованных для получения состава.
Для составов, описанных в настоящем описании, полоксамер обычно имеет молекулярную массу в диапазоне от 1100 Да до 17400 Да, от 7500 Да до 15000 Да или от 7500 Да до 10000 Да. Полоксамер может быть выбран из полоксамера 188 или полоксамера 407. Конечная концентрация полоксамера в составах по изобретению составляет от 0,001 до 5% мас./об., или от 0,025 до 1% мас./об. Система поверхностно-активного вещества, содержащая полоксамер, должна дополнительно содержать полиол. В конкретных аспектах, полиол представляет собой пропиленгликоль и присутствует при конечной концентрации от 1 до 20% мас./об. В конкретных аспектах, полиол представляет собой полиэтиленгликоль 400 и присутствует при конечной концентрации от 1 до 20% мас./об.
Подходящими полиолами для составов являются полимерные полиолы, в частности полиэфирдиолы, включая, но без ограничения, пропиленгликоль и полиэтиленгликоль, монометильные эфиры полиэтиленгликоля. Пропиленгликоль является доступным в диапазоне молекулярных масс мономера от ~425 Да до ~2700 Да. Полиэтиленгликоль и монометильные эфиры полиэтиленгликоля также являются доступными в диапазоне молекулярных масс от ~200 Да до ~35000 Да включая, но без ограничения, PEG200, PEG300, PEG400, PEG1000, PEG MME 550, PEG MME 600, PEG MME 2000, PEG MME 3350 и PEG MME 4000. Предпочтительным полиэтиленгликолем является полиэтиленгликоль 400. Конечная концентрация полиола в составах может составлять 1-20% мас./об. или 6-20% мас./об.
N
Состав содержит также солевой раствор с забуференным pH. Буфер может, например, являться выбранным из группы, состоящей из буфера на основе Трис, ацетата, глутамата, лактата, малеата, тартрата, фосфата, цитрата, карбоната, глицината, L-гистидина, глицина, сукцината, HEPES (4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты), MOPS (3-(N-морфолино)пропансульфоновой кислоты), MES (2-(-морфолино)этансульфоновой кислоты)и триэтаноламина. Буфер является способным забуферивать раствор до pH в диапазоне 4-10, 5,2-7,5 или 5,8-7,0. В конкретных аспектах, буфер является выбранным из группы, состоящей из фосфата, сукцината, L-гистидина, MES, MOPS, HEPES, ацетата или цитрата. Буфер может, кроме того, являться выбранным, например, из приемлемых с точки зрения USP буферов для парентерального использования, в частности, когда фармацевтический состав предназначен для парентерального использования. Концентрации буфера могут лежать в диапазоне от 1 мМ до 50 мМ или от 5 мМ до 50 мМ. В конкретных аспектах, буфер представляет собой L-гистидин в конечной концентрации 5 мМ-50 мМ, или сукцинат в конечной концентрации 1 мМ-10 мМ. В конкретных аспектах, L-гистидин присутствует в конечной концентрации 20 мМ±2 мМ.
2
2
В то время как солевой раствор (т.е. раствор, содержащий NaCl) является предпочтительным, другие соли, пригодные для состава, включают, но без ограничения, CaCl, KCl и MgCl, и их комбинации. Неионные регулирующие тоничность средства, включая, но без ограничения, сахарозу, трегалозу, маннит, сорбит и глицерин, можно использовать вместо соли. Подходящие диапазоны концентрации соли включают, но без ограничения, от 25 мМ до 500 мМ или от 40 мМ до 170 мМ. В одном аспекте солевой раствор представляет собой NaCl, необязательно, присутствующий в концентрации от 20 мМ до 170 мМ.
В предпочтительном варианте осуществления, составы содержат L-гистидиновый буфер с хлоридом натрия.
В другом варианте осуществления, фармацевтическую композицию доставляют в системе с контролируемым высвобождением. Например, средство можно вводить с использованием внутривенной инфузии, чрескожного пластыря, липосом или других способов введения. В другом варианте осуществления, используют полимерные материалы; например, в микросферах или имплантате.
S. pneumoniae
S. pneumoniae
Композиции по настоящему изобретению могут также включать один или несколько белков из . Примеры белков , пригодных для включения, включают белки, идентифицированные в Публикациях международной патентной заявки No. WO 02/083855 и WO 02/053761.
Аналитические способы
Анализ молекулярной массы и концентрации конъюгатов с использованием анализа HPSEC/УФ/MALS/RI
Образцы конъюгатов инъецируют и разделяют посредством высокоэффективной эксклюзионной хроматографии (HPSEC). Детекцию осуществляют с использованием серий детекторов ультрафиолетового света (УФ), многоуглового светорассеяния (MALS) и показателя преломления (RI). Концентрацию белка рассчитывают по УФ280 с использованием коэффициента экстинкции. Концентрацию полисахарида подвергают деконволюции из сигнала RI (в который вносят вклад как белок, так и полисахарид) с использованием факторов dn/dc, представляющих собой изменение показателя преломления раствора при изменении концентрации растворенного вещества, выраженной в мл/г. Среднюю молекулярную массу образцов рассчитывают посредством программного обеспечения Astra (Wyatt Technology Corporation, Santa Barbara, CA) с использованием информации для измеренных концентрации и светорассеяния для всего пика образца. Существует множество форм средних значений молекулярной массы для полидисперсных молекул. Например, среднечисловая молекулярная масса Mn, средневзвешенная молекулярная масса Mw, и z-средняя молекулярная масса Mz (Molecules, 2015, 20:10313-10341). Если не указано иное, термин «молекулярная масса», как используют на протяжении этого описания, представляет собой средневзвешенную молекулярную массу.
Определение использования лизина в конъюгированном белке в качестве показателя количества ковалентных связей между
и белком-носителем
полисахаридом
Анализ аминокислот AccQ-Tag (AAA) от Waters используют для измерения степени конъюгации в образцах конъюгата. Образцы гидролизуют с использованием кислого гидролиза в газовой фазе в рабочей станции Eldex, для расщепления белков-носителей на компоненты их аминокислот. Свободные аминокислоты дериватизируют с использованием 6-аминохинолил-N-гидроксисукцинимидилкарбамата (AQC). Затем дериватизированные образцы анализируют с использованием UPLC с детекцией в УФ на колонке C18. Среднюю концентрацию белка получают с использованием репрезентативных аминокислот, отличных от лизина. Использование лизина во время конъюгации (т.е. потерю лизина) определяют по различию между средним измеренным количеством лизина в конъюгате и ожидаемым количеством лизина в исходном белке.
Тестирование свободного
а
полисахарид
Свободный полисахарид (т.е. полисахарид, не конъюгированный с CRM197) в конъюгате, измеряют посредством сначала преципитации свободного белка и конъюгатов с использованием дезоксихолата (DOC) и соляной кислоты. Затем преципитаты отфильтровывают, и фильтраты анализируют по концентрации свободного полисахарида посредством HPSEC/УФ/MALS/RI. Свободный полисахарид рассчитывают как процент общего полисахарида, измеренный посредством HPSEC/УФ/MALS/RI.
Тестирование свободного белка
Свободный полисахарид, конъюгат полисахарид-CRM197 и свободный CRM197 в образцах конъюгата разделяют посредством капиллярного электрофореза в режиме мицеллярной электрокинетической хроматографии (MEKC). Кратко, образцы смешивают с рабочим буфером MEKC, содержащим 25 мМ борат, 100 мМ SDS, pH 9,3, и разделяют в предварительно подготовленных капиллярах из плавленого диоксида кремния без покрытия. Разделение мониторируют при 200 нм, и свободный CRM197 оценивают количественно с использованием стандартной кривой CRM197. Результаты для свободного белка регистрируют как процент от общего содержания белка, определенного способом HPSEC/УФ/MALS/RI.
При наличии описанных различных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопутствующее описание и чертежи, следует понимать, что изобретение не является ограниченным этими точными вариантами осуществления, и что специалист в данной области может вносить различные изменения и модификации без отклонения от объема или содержания изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
Следующие примеры иллюстрируют, но не ограничивают изобретение.
ПРИМЕРЫ
S. pneumoniae
ПРИМЕР 1: Получение капсульных полисахаридов
Способы культивирования пневмококков хорошо известны в данной области. См., например, Chase, 1967, Methods of Immunology and Immunochemistry 1:52. Способы получения пневмококковых капсульных полисахаридов также хорошо известны в данной области. См., например, Европейский патент No. EP 0 497 524 B1. Процесс, описанный ниже, в основном следует способу, описанному в Европейском патенте No. EP 0 497 524 B1, и является в основном применимым ко всем пневмококковым серотипам, за исключением специфически модифицированных.
Изоляты пневмококкового подтипа 24F получены из Merck Culture Collection. При необходимости, подтипы можно дифференцировать на основании реакции набухания с использованием специфических антисывороток. См., например, Патент США No. 5847112. Полученные изоляты дополнительно подвергали клональному выделению посредством серийного рассева в две стадии на чашки с агаром, состоящим из свободной от компонентов животного происхождения среды, содержащей соевый пептон, дрожжевой экстракт и глюкозу без гемина. Клональные изоляты для каждого серотипа далее размножали в жидкой культуре с использованием свободных от компонентов животного происхождения сред, содержащих соевый пептон, дрожжевой экстракт, HEPES, хлорид натрия, бикарбонат натрия, фосфат калия, глюкозу и глицерин, для получения предварительных главных банков клеток.
Получение каждого серотипа пневмококкового полисахарида состояло из размножения клеток и продукции посредством периодической ферментации, с последующей химической инактивацией перед нижестоящей очисткой. Ампулу с размороженным банком клеток для каждого серотипа подвергали размножению с использованием встряхиваемой колбы или культуральной бутыли, содержащей предварительно стерилизованные свободные от компонентов животного происхождения среды для роста, содержащие соевый пептон или ультрафильтрат соевого пептона, дрожжевой экстракт или ультрафильтрат дрожжевого экстракта, HEPES, хлорид натрия, бикарбонат натрия, фосфат калия и глюкозу. Культуру для размножения клеток выращивали в герметично закрытой встряхиваемой колбе или бутыли для минимизации газообмена, с контролем температуры и встряхивания. После достижения указанной плотности культуры, как измерено по оптической плотности при 600 нм, часть культуры для размножения клеток переносили в ферментер для продукции, содержащий предварительно стерилизованные свободные от компонентов животного происхождения среды для роста, содержащие соевый пептон или ультрафильтрат соевого пептона, дрожжевой экстракт или ультрафильтрат дрожжевого экстракта, хлорид натрия, фосфат калия и глюкозу. Температуру, pH, давление и встряхивание контролировали. Обтекание потоком воздуха также контролировали, поскольку барботаж не использовали.
Периодическую ферментацию останавливали посредством добавления химического инактивирующего средства, фенола, когда глюкоза была почти истощена. Чистый фенол добавляли до конечной концентрации 0,8-1,2% для инактивации клеток и высвобождения капсульного полисахарида из клеточной стенки. Первичная инактивация происходит в течение определенного времени внутри ферментера, где необходимо продолжать контролировать температуру и встряхивание. После первичной инактивации, партию переносили в другой сосуд, где ее поддерживали в течение дополнительного определенного времени при контролируемых температуре и встряхивании для полной инактивации. Это подтверждали либо посредством способов рассева микроорганизмов, либо посредством проверки концентрации фенола и указанного времени. Затем инактивированный бульон подвергали очистке.
Очистка Ps
Очистка пневмококкового полисахарида состоит из нескольких операций центрифугирования, глубинной фильтрации, концентрации/диафильтрациии и стадий преципитации. Все способы осуществляли при комнатной температуре, если не указано иное.
S. pneumoniae
2
Инактивированный бульон из культур  из ферментера подвергали флокуляции с катионным полимером (таким как BPA-1000, петролит «Tretolite» и «Spectrum 8160», и поли(этиленимин), «Millipore pDADMAC»). Катионные полимеры связывались с загрязняющими белками, нуклеиновыми кислотами и клеточным дебрисом. После стадии флокуляции и периода выдержки, флокулированные твердые вещества удаляли посредством центрифугирования и множества стадий глубинной фильтрации. Осветленный бульон концентрировали и подвергали диафильтрации с использованием фильтра с MWCO (отсечением по молекулярной массе) 100 кДа - 500 кДа. Диафильтрацию осуществляли с использованием буфера Трис, MgCl и буфера фосфата натрия. Диафильтрация удаляла остаточную нуклеиновую кислоту и белок.
Дополнительное удаление загрязнений осуществляли посредством повторной преципитации полисахарида в ацетате натрия и феноле с денатурированным спиртом и/или изопропанолом. В ходе стадии преципитации фенолом, ацетат натрия в фосфатно-солевом натриевом буфере и фенол (разжиженные фенолы или твердые фенолы) загружали в ретентат после диафильтрации. Затем спиртовое фракционирование полисахарида проводили в две стадии. На первой стадии низкий процент спирта добавляли к препарату для преципитации клеточного дебриса и других нежелательных загрязнений, в то время как неочищенный полисахарид оставался в растворе. Загрязнения удаляли посредством центрифугирования с последующей стадией глубинной фильтрации. Затем полисахарид выделяли из раствора посредством добавления дополнительного изопропанола или денатурированного спирта к партии. Преципитированный осадок полисахарида выделяли посредством центрифугирования, растирали в порошок и высушивали в форме порошка, и хранили замороженным при -70°C.
ПРИМЕР 2: Анализы структуры полисахаридов посредством ЯМР
31
Способ определения структуры полисахарида включал многоступенчатый процесс, осуществляемый, по существу, как описано в Abeygunawardana et al., Determination of the Chemical Structure of Complex Polysaccharides by Heteronuclear NMR Spectroscopy in Advances in Biophysical Chemistry 1993, Vol 3, pages 199-249, JAI Press Inc. Очищенные полисахариды исследовали с использованием стандартных способов 1D и 2D ЯМР. Наконец, полисахариды исследовали по присутствию фосфата с использованием P ЯМР.
1
1
13
3
1
3
1
J
J
J
J
H1,H2
H1,C1
H1,H2
H1,C1
Определение остатков моносахарида проводили посредством H-H COSY, двухквантновой фильтрующей гомоядерной COSY и полной корреляционной спектроскопии (TOCSY). Химические сдвиги C оценивали посредством спектроскопии гетероядерного одноквантового взаимодействия (HSQC) и комбинации HSQC-TOCSY. HSQC с коррекцией на множественность использовали для установления отличий метиленовых и метиновых групп. Связи между остатками определяли посредством комбинации спектроскопии HMBC и NOESY. Аномерную конфигурацию остатков определяли по значениям химических сдвигов аномерных протона и углерода,  и . Аномерную конфигурацию фуранозных колец трудно оценивать по значениям  и , таким образом, соединения дальнего порядка кольцевых протонов от аномерного углерода использовали для этого определения.
1
31
1D фосфорная ЯМР-спектроскопия показала, что полисахариды серотипа 24F содержали фосфор в структуре. Определение участка связи фосфора проводили посредством H-P HMBC спектроскопии для очищенного (фиг. 5A) и окисленного периодатом (фиг. 5B) полисахарида.
S. pneumoniae
На основании данных ЯМР на фиг. 2-5, определили, что структура полисахарида  серотипа 24F является следующей:
n
где представляет собой количество повторяющихся звеньев, составляющих полисахарид. См. также фиг. 1A.
Остатки сахара включают рамнозу (Rha), рибозу (Rib), глюкозу (Glc) и арабинит. Один из остатков глюкозы является N-ацетилированным. Рибоза находится в форме фуранозы.
p
f
Выделенные курсивом буквы ( и ) относятся к пиранозе (замкнутому кольцу, состоящему из шести атомов) и фуранозе (замкнутому кольцу, состоящему из пяти атомов).
α и β относятся к конфигурации протона, связанного с аномерным углеродом в звене сахара. Аномерный углерод всегда имеет номер 1 при обозначении атомов углерода в звене сахара (обычно, от 1 до 6). α обозначает, что аномерный протон находится в экваториальном положении в 3D структуре. β обозначает, что аномерный протон находится в осевом положении.
α-Rha
p
-(1→3)-α-Glc
p
-
p
Числа, связанные стрелками, обозначают, каким образом индивидуальные звенья сахара связаны друг с другом. Например, номенклатура означает, что атом углерода номер 1 рамнозы связан с атомом углерода номер 3 глюкозы ( обозначает, что оба сахара представляют собой пиранозные кольца).
Идентификация основного участка активации на полисахариде S. pneumoniae
серотипа 24F
S. pneumoniae
Обнаружено, что основной участок активации  серотипа 24F находится на втором атоме углерода боковой цепи арабинита.
Окисленный полисахарид серотипа 24F лиофилизировли, затем повторно растворяли с оксидом дейтерия для анализа ЯМР. Эксперименты ЯМР проводили при 600 МГц при температуре датчика 37°C с использованием криогенно охлаждаемого датчика. Одномерный (1D) протонный спектр получали с использованием импульса 90 градусов с 16 переходами и 10-секундной задержкой между импульсами (включая 3 секунды времени анализа). Данные градиентных COSY и TOCSY получали с использованием 4 и 16 переходов (соответственно) в первом направлении и 512 приращений во втором направлении. 1D TOCSY, с центром на триплете 5,19 м.д., получали с использованием 1024 переходов с временем рециркуляции 10 секунд (включая 3 секунды времени анализа) и временем перемешивания 90 мс. gHSQCAD с коррекцией на множественность получали с использованием 64 переходов и 512 приращений.
По сравнению с неактивированным полисахаридом, в 1D протонном спектре показан дополнительный сигнал (триплет) в аномерной области 5,19 м.д. Данные gCOSY и TOCSY показали кросс-пик от сигнала 5,19 м.д. до сигнала 3,86 м.д. В 1D TOCSY для избирательной полосы 5,19 м.д. показана только отдельная корреляция с триплетом при 3,86 м.д. (фиг. 6). По данным gHSQCAD получены химические сдвиги углерода на 91,13 м.д. (сигнал при 5,19 м.д.) и 70,79 м.д. (сигнал при 3,86 м.д.). Химический сдвиг углерода на 91,13 м.д. немного сдвинут в сторону сильного поля от того места, где, как правило, наблюдают аномерные сигналы, что указывает на гидратированный альдегид. Другой сигнал при 70,69 м.д. идентифицировали как метилен (атомы углерода метилена находились в обратной фазе по сравнению с атомами углерода метина и метила в эксперименте gHSQCAD с коррекцией на множественность; фиг. 7). Эти данные показывают, что протон на 5,19 м.д. (из гидратированного альдегида) является соседним с метиленовой группой (3,86 м.д. для протона и 70,69 м.д. для углерода). Единственным местом, где это может происходить, на основании структуры полисахарида 24F, является атом углерода 2 боковой цепи арабинита.
м
Образование альдегида преимущественно на втором атоме углерода являлось неожиданным, поскольку оно требует избирательного расщепления связи 2,3-атомов углерода с вицинальными диолами, или предпочтительных непрерывных серий окисления атомов углерода с более высокими номерами с вицинальными диолами (или альдегидом), пока, наконец, не произойдет окисления на 2 атоме углерода из сахара арабинита.
S. pneumoniae
ПРИМЕР 3: Конъюгация полисахарида  серотипа 24F с CRM197 с использованием восстановительного аминирования в диметилсульфоксиде
Полисахарид растворяли, корректировали размер до целевой молекулярной массы, химически активировали и подвергали замене буфера посредством ультрафильтрации. Активированный полисахарид и очищенный CRM197 индивидуально лиофилизировали и повторно растворяли в диметилсульфоксиде (DMSO). Растворы повторно растворенных полисахарида и CRM197 затем объединяли и конъюгировали, как описано ниже. Полученный конъюгат очищали посредством ультрафильтрации перед конечной фильтрацией через фильтр 0,2 микрон. Несколько параметров способа, таких как pH, температура, концентрация и время, контролировали на каждой стадии для получения конъюгатов с желательными признаками.
Уменьшение размера и окисление полисахарида
Порошок очищенного пневмококкового капсульного Ps растворяли в воде и фильтровали через фильтр 0,45 микрон. Размер растворенного полисахарида уменьшали кислым гидролизом посредством добавления уксусной кислоты до 200 мМ, инкубации при 92°C в течение 50 минут, затем нейтрализации посредством добавления холодного буфера фосфата калия, pH 7, до 400 мМ.
Полисахарид с уменьшенным размером концентрировали и подвергали диафильтрации против воды с использованием мембраны для проточной ультрафильтрации вдоль потока с NMWCO 5.
Затем раствор полисахарида доводили до 22°C и pH 5 с использованием буфера ацетата натрия для минимизации уменьшения размера полисахарида из-за активации. Активацию полисахарида начинали посредством добавления 100 мМ раствора метапериодата натрия. Добавленный метапериодат натрия составлял 0,18-0,21 моль метапериодата натрия на моль повторяющегося звена полисахарида для достижения целевого уровня активации полисахарида (моль альдегида на моль повторяющегося звена полисахарида). Реакцию окисления продолжали в течение 2 часов при 22°C.
Активированный продукт подвергали диафильтрации против 10 мМ фосфата калия, pH 6,4, с последующей диафильтрацией против воды с использованием мембраны для проточной ультрафильтрации вдоль потока с NMWCO 5 кДа. Ультрафильтрацию проводили при 2-8°C.
Конъюгация полисахарида с CRM197
Pseudomonas fluorescens
Очищенный CRM197, полученный посредством экспрессии в , как описано ранее (WO 2012/173876 A1), подвергали диафильтрации против буфера 2 мМ фосфата, pH 7,0, с использованием мембраны для проточной ультрафильтрации вдоль потока с NMWCO 5 кДа и фильтровали через фильтр 0,2 микрон.
Получали состав активированных полисахаридов для лиофилизации при 2 мг Ps/мл с концентрацией сахарозы 10% мас./об. Получали состав CRM197 для лиофилизации при 6 мг Pr/мл с концентрацией сахарозы 1% мас./об.
Растворы составов Ps и CRM197 индивидуально лиофилизировали. Лиофилизированные материалы Ps и CRM197 повторно растворяли индивидуально в равных объемах DMSO. В раствор полисахарида добавляли хлорид натрия до конечной концентрации 20-50 мМ. Растворы полисахарида и CRM197 смешивали для достижения концентрации полисахарида 1,4-1,5 г Ps/л (грамм полисахарида/литр) и массового соотношения полисахарида и CRM197 1,5. Массовое соотношение выбирали для контроля соотношения полисахарида и CRM197 в полученном конъюгате. Добавляли цианоборгидрид натрия (1 моль на моль повторяющегося звена полисахарида), и конъюгацию продолжали в течение 2 час при 22°C.
Восстановление с использованием боргидрида натрия
Боргидрид натрия (2 моль на моль повторяющегося звена полисахарида) добавляли после реакции конъюгации и инкубировали в течение 1 час при 22°C. Партию разводили в 150 мМ хлориде натрия с приблизительно 0,025% (мас./об.) полисорбата 20, при приблизительно 4°C. Затем буфер фосфат калия добавляли для нейтрализации pH. Для некоторых партий, партию концентрировали и подвергали диафильтрации при приблизительно 4°C против 150 мМ хлорида натрия, 25 мМ фосфата калия pH 7, с использованием мембраны для проточной ультрафильтрации вдоль потока с NMWCO 30 кДа.
Конечная фильтрация и хранение продукта
Затем партию концентрировали и подвергали диафильтрации против 10 мМ гистидина в 150 мМ хлориде натрия, pH 7,0, с 0,015% (мас./об.) полисорбата 20, при 4°C с использованием мембраны для проточной ультрафильтрации вдоль потока с NMWCO 300 кДа.
Партию ретентата фильтровали через фильтр 0,2 микрон, затем разводили с использованием дополнительного 10 мМ гистидина в 150 мМ хлориде натрия, pH 7,0, с 0,015% (мас./об.) полисорбата 20, распределяли по аликвотам и замораживали при ≤−60°C.
S. pneumoniae
В таблице 1 показаны признаки конъюгата полисахарида  серотипа 24F, полученного в DMSO
S. pneumoniae
Таблица 1. Признаки конъюгата полисахарида  серотипа 24F после конъюгации в DMSO
Mw окисленного Ps
Mw конъюгата
Ps:Pr
Использование лизина (моль/моль CRM197)
Свободный Ps/общий Ps
Свободный белок/общий белок
100 кДа
4875 кДа
0,94
7,3
4,4%
1,4%
101 кДа
3970 кДа
0,81
7,9
5,8%
4,6%
ПРИМЕР 4: Получение составов моновалентных конъюгатов
S. pneumoniae
S. pneumoniae
Конъюгаты пневмококкового полисахарида-CRM197 получали, как описано в примере 3. Требуемый объем нерасфасованных конъюгатов, необходимый для получения целевой концентрации индивидуальных серотипов, рассчитывали на основании объема партии и концентраций индивидуальных нерасфасованных полисахаридов. Нерасфасованный конъюгат  серотипа 24F объединяли с наполнителями, стерилизовали фильтрацией и добавляли к APA в условиях перемешивания. Конечная концентрация моновалентной конъюгированной вакцины  серотипа 24F составляла 4 мкг/мл (мас./об. PnPs) с 20 мМ гистидином, 150 мМ NaCl, 0,2% (мас./об.) PS-20 и 0,250 мг/мл(мас./об. Al) в форме APA.
ПРИМЕР 5: Исследование иммуногенности моновалентного конъюгата у новозеландских кроликов-альбиносов
S. pneumoniae
Иммуногенность моновалентных конъюгатов оценивали в модели на новозеландских кроликах-альбиносах (NZWR). Взрослых новозеландских кроликов-альбиносов (NZWR, n=3/группу) внутримышечно (IM) иммунизировали с использованием 0,25 мл соответствующей моновалентной конъюгированной вакцины на сутки 0 и сутки 14 (меняя бок). Моновалентную пневмококковую вакцину дозировали при 1 мкг PnPs (полисахарида серотипа 24F, конъюгированного с CRM197) с 62,5 мкг адъюванта фосфата алюминия (APA) для иммунизации. Сыворотки собирали до начала исследования (до иммунизации) и на сутки 14 (после дозирования 1, PD1) и 28 (после дозирования 2, PD2). NZWR обследовал по меньшей мере ежесуточно квалифицированный специалист по уходу за животными, по любым признакам заболевания или недомогания. Вакцинные составы у NZWR, по-видимому, являлись безопасными и хорошо переносимыми. Все эксперименты на животных проводили в строгом соответствии с рекомендациями Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных Национальных институтов здравоохранения. Протокол эксперимента на NZWR был одобрен Комитетами по содержанию и использованию лабораторных животных как Merck & Co., Inc (Kenilworth, NJ), так и Covance (Denver, PA).
et al
et al
Сыворотки NZWR тестировали в анализах ELISA для оценки иммуногенности IgG с использованием для покрытия концентрации 1-2 мг/мл соответствующего PnPs. Функциональное антитело определяли посредством анализов опсонофагоцитоза (OPA), на основании описанных ранее способов. См., например, Caro-Aguilar ., 2017, Vaccine 35:865-72 и Burton ., 2006, Clin Vaccine Immunol 13(9):1004-9.
S. pneumoniae
Обнаружено, что моновалентные пневмококковые конъюгированные вакцины из  серотипа 24F являлись иммуногенными у кроликов (фиг. 8) и приводили к образованию функционального антитела, уничтожающего соответствующий бактериальный штамм (фиг. 9).
ПРИМЕР 6: Исследование заражения мышей для моновалентного конъюгата
S. pneumoniae
Для подтверждения иммуногенности гликоконъюгатов  серотипа 24, их тестировали в модели заражения на мышах. Молодых мышей (в возрасте 6-8 недель) иммунизировали с использованием 0,1 мл моновалентной конъюгированной вакцины 24F-CRM197 на сутки 0, сутки 14 и сутки 28 (n=10/группу). Мышей C57BL/6 и швейцарских мышей Вебстер внутрибрюшинно (IP) иммунизировали с использованием 0,1 мл, инъецированных в одном участке. Мышей CD-1 внутримышечно (IM) иммунизировали с использованием 0,05 мл, инъецированных в двух участках. Моновалентную пневмококковую вакцину дозировали при 0,4 мкг PnPs (полисахарида 24F, конъюгированного с CRM197) с 25 мкг адъюванта фосфата алюминия (APA) на иммунизацию. Мышей обследовали по меньшей мере ежесуточно квалифицированный специалист по уходу за животными, по любым признакам заболевания или недомогания. Вакцинные составы у мышей, по-видимому, являлись безопасными и хорошо переносимыми.
S. pneumoniae
S. pneumoniae
S. pneumoniae
6
На сутки 52 мышей интратрахеально заражали с использованием  серотипа 24F. Культуры  в экспоненциальной фазе центрифугировали, промывали и суспендировали в стерильном PBS. Мышей подвергали анестезии с использованием изофлурана перед заражением. 10 КОЕ  в 0,1 мл PBS помещали в горло мышей, удерживаемых в вертикальном положении за резцы. Засасывание бактерий индуцировали посредством осторожного вытягивания языка наружу и закрывания ноздрей. Мышей взвешивали ежесуточно и подвергали эвтаназии, если потеря массы превышала 20% от исходной массы. Кровь собирали через 24 часа, 48 часов и 72 часа для оценки бактериемии. Мышей обследовали по меньшей мере два раза в сутки квалифицированный специалист по уходу за животными, по любым признакам заболевания или недомогания. Все эксперименты на животных проводили в строгом соответствии с рекомендациями Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных Национальных институтов здравоохранения. Протокол эксперимента на мышах был одобрен Комитетом по содержанию и использованию лабораторных животных Merck & Co., Inc.
S. pneumoniae
Обнаружено, что моновалентная пневмококковая конъюгированная вакцина 24F-CRM197 обеспечивала защиту для всех трех линий мышей после заражения  24F. См. фигуры 10-12.
ПРИМЕР 7: Получение составов пневмококковых конъюгированных вакцин для исследования поливалентности на кроликах
S. pneumoniae
S. pneumoniae
o
Мультивалентную пневмококковую конъюгированную вакцину, состоящую из смеси нерасфасованных препаратов различных конъюгатов (включая серотипы  16F, 23A, 23B, 24F и 31), получали с использованием конъюгатов пневмококковый полисахарид-CRM197 и составляли в 20 мМ гистидине, pH 5,8, и 150 мМ хлориде натрия, и 0,1% мас./об. полисорбата-20 (PS-20) при 4 мкг/мл каждого серотипа до общей концентрации полисахарида 84 мкг/мл. Конъюгаты получали посредством индивидуальной конъюгации белка CRM197 с типами пневмококковых полисахаридов (PnPs) (включая серотипы  16F, 23A, 23B, 24F и 31). Требуемый объем нерасфасованных конъюгатов, необходимый для получения целевой концентрации индивидуальных серотипов, рассчитывали на основании объема партии и концентраций индивидуальных нерасфасованных полисахаридов. Индивидуальные конъюгаты добавляли в раствор гистидина, хлорида натрия и полисорбата-20 (PS-20) для получения смеси конъюгатов. В сосуде для получения состава, содержащем смесь конъюгатов, осуществляли перемешивание с использованием якоря магнитной мешалки, и подвергали стерильной фильтрации в другой сосуд. Затем составами заполняли пластиковые шприцы, стеклянные шприцы или флаконы и хранили при 2-8C.
ПРИМЕР 8: Исследование иммуногенности мультивалентной пневмококковой конъюгированной вакцины у новозеландских кроликов-альбиносов
Взрослых новозеландских кроликов-альбиносов (NZWR, n=5/группу) внутримышечно (IM) иммунизировали с использованием 0,5 мл 21-валентной пневмококковой конъюгированной вакцины, описанной в примере 7, на сутки 0 и сутки 14 (меняя бок). Пневмококковую вакцину PCV21 дозировали при 2 мкг каждого конъюгированного PnPs на иммунизацию. Сыворотки собирали до начала исследования (до иммунизации) и на сутки 14 (после дозирования 1, PD1) и 28 (после дозирования 2, PD2). NZWR обследовал по меньшей мере ежесуточно квалифицированный специалист по уходу за животными, по любым признакам заболевания или недомогания. Вакцинные составы у NZWR, по-видимому, являлись безопасными и хорошо переносимыми. Все эксперименты на животных проводили в строгом соответствии с рекомендациями Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных Национальных институтов здравоохранения. Протокол эксперимента на NZWR был одобрен Комитетами по содержанию и использованию лабораторных животных как Merck & Co., Inc, так и Covance (Denver, PA).
et al
Clin Vaccine Immunol
et al
et al
Сыворотки NZWR оценивали по иммуногенности IgG с использованием мультиплексного анализа электрохемилюминесценции (ECL). Этот анализ разработан для использования с сывороткой кроликов на основе анализа для человека, описанного в Marchese . (Optimization and validation of a multiplex, electrochemiluminescence-based detection assay for the quantitation of immunoglobulin G serotype-specific antipneumococcal antibodies in human serum. . 16(3): 387-96 (2009)), с использованием технологии, разработанной в MesoScale Discovery (подразделении MesoScale Diagnostics, LLC, Gaithersburg, MD), в которой используют метку SULFO-TAG™, излучающую свет после электрохимической стимуляции. Меченное SULFO-TAG™ антитело против IgG кролика использовали в качестве вторичного антитела для тестирования образцов сыворотки NZWR. Функциональное антитело определяли посредством мультиплексных анализов опсонофагоцитоза (MOPA), на основании описанных ранее способов, доступных онлайн из Bacterial Respiratory Pathogen Reference Laboratory в University of Alabama at Birmingham, с использованием программного обеспечения Opsotiter 3 (UAB Research Foundation, Caro-Aguilar , 2017, выше, Burton ., 2006, выше).
S. pneumoniae
Обнаружено, что конъюгаты полисахарид-белок, полученные из  серотипов 16F, 23A, 23B, 24F и 31, в мультивалентных пневмококковых конъюгированных вакцинах, являлись иммуногенными как после дозирования 1 (PD1), так и после дозирования 2 (PD2), у кроликов (фиг. 13). Они также приводили к образованию функционального антитела, уничтожающего бактериальные штаммы, относящиеся к типам из вакцины (фиг. 14). Кролики, иммунизированные с использованием мультивалентной пневмококковой конъюгированной вакцины в дозе 2 мкг, имели значимо более высокие титры MOPA PD1 для четырех серотипов, по сравнению с сыворотками кроликов до иммунизации (фиг. 14). Кролики, иммунизированные с использованием PCV21 в дозе 2 мкг, имели значимо более высокие титры MOPA PD2 для всех пяти серотипов, по сравнению с сыворотками кроликов до иммунизации (фиг. 14). Данные после логарифмического преобразования анализировали посредством однофакторного ANOVA с использованием критерия Даннетта для определения значимости.