[发明专利]FimH突变体、其组合物及其用途

说明书

描述了包含FimH凝集素结构域的多肽，这些多肽包含导致该FimH凝集素结构域呈对甘露糖低亲和力的构象的氨基酸突变。进一步描述了包含此类多肽的药物组合物和通过施用该多肽在有需要的受试者中刺激免疫应答的方法。

技术领域

本发明涉及医学微生物学、免疫学和疫苗领域。特别地，本发明涉及包含FimH凝集素结构域的多肽，这些多肽包含导致FimH凝集素结构域呈对甘露糖具有低亲和力的构象的氨基酸突变并且在施用于受试者后诱导高水平的抗体介导的对大肠杆菌(E.coli)向膀胱上皮细胞粘附的抑制作用。此外，本发明涉及包含此类多肽的组合物，并涉及通过施用免疫原性多肽在有需要的受试者中刺激免疫应答的方法。

背景技术

造成肠道外感染的大肠杆菌菌株通常与引起肠道疾病的那些不同并且已经被称为肠道外病原性大肠杆菌(ExPEC)。ExPEC是在门诊、长期护理和医院环境中引起肠道外感染的最常见的肠道革兰氏阴性生物。由大肠杆菌引起的典型肠道外感染包括尿路感染(UTI)、各种腹腔内感染(IAI)、肺炎、手术部位感染、脑膜炎、血管内装置感染、骨髓炎和软组织感染，其中任何一种均可能伴有菌血症。大肠杆菌是严重败血症的主要原因并且会导致高发病率和高死亡率。

与肠杆菌科(Enterobacteriaceae)的其他成员一样，ExPEC产生有助于向粘膜上皮表面附着的I型菌毛。这些I型菌毛是从肠杆菌科的表面成员发出的毛发状结构。I型菌毛的主要组分是FimA重复亚基，其成右手螺旋排列以形成长度大约为1μm且直径大约为7nm的具有中心轴孔的细丝(Brinton，1965)。连同作为主要亚基的FimA一起，菌毛细丝还含有作为次要蛋白质亚基的FimF、FimG和FimH。次要蛋白质亚基FimH是一种甘露聚糖结合粘附素，其促进I型菌毛细菌粘附到真核细胞表面上的含甘露糖的糖蛋白上，并且代表与各种靶标(包括甘露聚糖和纤连蛋白)结合的蛋白质家族。免疫电子显微镜研究已经揭示，FimH策略性地位于I型菌毛的远端，在那里它似乎与FimG复合，从而形成柔性原纤维结构，并且沿细丝以不同的间隔纵向定位。

已证实FimH粘附素蛋白在针对UTI的各种临床前模型中用作疫苗时诱导了保护(Langermann S等人,1997,Science[科学],276:607-611；Langermann S等人,2000,JInfect Dis[传染病杂志],181:774-778；O’Brien VP等人,2016,Nat Microbiol[自然微生物学],2:16196)。在1999年，医学免疫公司(Medimmune)将含有FimH的亚单位疫苗用于II期试验，但是由于在预防UTI方面缺乏功效，该疫苗的开发于2003年停止(参见例如，Brumbaugh AR和Mobley HLT，2012,Expert Rev Vaccines[疫苗专家审查],11:663-676)。尽管如此，红杉科学公司(Sequoia Sciences)似乎目前正在临床开发用于复发性UTI的疫苗，该疫苗由FimH蛋白与FimC蛋白复合并与新的佐剂配制品组合组成。该公司报告称，这种疫苗具有高免疫原性和良好的耐受性，并且可以降低UTI的频率，但是仍需要确立安全性和功效(https://www.sequoiasciences.com/uti-vaccine-program)。

已经证实，在大肠杆菌感染期间，与甘露糖基化受体结合的粘附素FimH的凝集素结构域可以呈两种不同的构象：甘露糖低亲和力(紧张)构象和甘露糖高亲和力(伸长/松弛)构象(Kalas等人，2017,Sci Adv[科学进展]10；3(2))。低亲和力构象促进细菌运动和新组织的定殖。高亲和力构象确保在尿液排泄的机械力下紧密的细菌粘附(Kalas等人，2017同上)。此外，证实针对低亲和力变体的抗体会阻断细菌与尿路上皮细胞的结合并减少膀胱中的CFU计数(Tchesnokoca,2011Infect Immun.[传染与免疫]79(10):3895-904；Kisiela,2013 Proc Natl Acad Sci[美国国家科学院院刊],19；110(47):19089-94)。