[发明专利]产气荚膜梭菌表面聚糖及其应用

说明书

免疫原性聚糖化合物，其具有用6‑连接的磷酸乙醇胺和6‑连接的磷酸甘油可变修饰的聚‑β‑1,4‑ManNAc重复单元结构。

技术领域

本申请涉及产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)表面聚糖及其在由产气荚膜梭菌引起的感染的疫苗及诊断和治疗中的用途。

背景技术

产气荚膜梭菌是一种产生毒素的革兰氏阳性厌氧细菌，其为人类食源性疾病的最常见原因之一(Grass et al.(2013))，并且还在许多牲畜物种中导致肠道疾病(Songer(1996)；Uzal et al.(2010))。产气荚膜梭菌是禽类坏死性肠炎(NE)的主要原因(Al-Sheikhly et al.(1977a)；Timbermont et al.(2010))，其对家禽业构成了重大问题。该疾病导致急性感染发作后24小时内迅速死亡，在大多数情况下排斥治疗(Caly et al.(2015)，并且亚临床感染与肠粘膜的慢性损伤有关，从而导致体重增加减少和饲料效率降低(Elwinger et al.(1998)；Hofacre et al.(2003)；Hofshagen et al.(1992)；Kaldhusdal et al.(2001))。据估计NE在全球范围内总共导致家禽业每年20亿美元的损失(Van der Sluis(2000))。此外，欧洲禁止对牲畜预防性使用抗生素(欧盟，第1831/2003号法规(EC))已导致欧洲国家NE暴发增加(Van Immerseel.et al.(2004))，其已经导致了重度感染产气荚膜梭菌的动物群与健康的动物群相比利润损失了33％(Lovland et al.(2001))。这些损失凸显了代替抗生素治疗的替代预防策略的必要性。

尽管在牲畜环境中产气荚膜梭菌很重要，并且荚膜多糖(CPS)被鉴定为Hobbs分型方案的主要抗原决定簇(Hughes et al.(1976))，但关于鉴定并表征该生物体表面上存在的碳水化合物结构的研究开展甚少。仅对来自产气荚膜梭菌Hobbs 5、9和10的CPS结构进行了详细检查，从而在1977年确定了Hobbs 9CPS的组合物为1:1.6:1.1比例的葡萄糖(Glc)、半乳糖(Gal)和半乳糖胺(GalN)(Cherniak et al.(1977))，并且分别在1997年和1998年通过NMR波谱法解析了Hobbs 5和Hobbs 10CPS的完整结构(Kalelkar et al.(1997)；和Shenget al.(1997))。

除CPS结构外，许多革兰氏阳性细菌还会产生细胞壁磷壁酸(WTA)和脂磷壁酸(LTA)，但很少进行产气荚膜梭菌中这些或其他碳水化合物结构的存在和潜在的重要性的检查。Richter et al(2013)指出产气荚膜梭菌SM101基因组中存在LTA合酶基因(ltaS)的三种同源物，并证明产气荚膜梭菌SM101对LTA合成的小分子抑制剂非常敏感，表明了LTA在产气荚膜梭菌中的存在和重要性，然而尚未证明存在LTA也未在该细菌中对其进行结构表征，直到最近，Vinogradov et al.(2017)报告产气荚膜梭菌ATCC 13124产生具有β-ManNAc6PEtN-(1→4)-[β-ManNAc6PEtN-(1→4)]-β-ManNAc-(1→4)-β-Ma nNAc6PEtN[3-Ribf]-(1→4)-β-ManN-(1→4)-β-Glc-(1→1)-Gro的重复结构的LTA。

没有已知的针对产气荚膜梭菌的基于多糖的疫苗。迄今为止的疫苗接种策略都集中在蛋白质抗原的使用上，如由产气荚膜梭菌产生的毒素的解毒形式(类毒素)和产气荚膜梭菌表面和分泌的蛋白质，其产生不同程度的保护(Mot et al.(2014))。由于产气荚膜梭菌菌株产生的多于一种毒素会引起牲畜疾病，包括鸡中的NE，因此有效的蛋白质疫苗策略可能需要包含多于一种类毒素的多价疫苗。