エイズ粘膜ワクチン開発へ向けて:HIV特異的分泌型IgA誘導システムの開発

• Project/Area Number: 16017230
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 清野 宏 東京大学, 医科学研究所, 教授 (10271032)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2005: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2004: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
• Keywords: 粘膜免疫 / 粘膜ワクチン / AIDSワクチン / 分泌型IgA / 経鼻ワクチン / 経口ワクチン

Research Abstract

「研究目的」エイズ・バイオテロに代表される新興・再興感染症に対するワクチンの開発は、これらの感染源が主に粘膜面を介して侵入してくるという点からも重要であり、その開発は急務である。粘膜面に有効な抗原特異抗体を誘導するためには粘膜アジュバントの応用は必須である。しかしながらその有効性と安全性を兼ね備えた理想的な粘膜アジュバントの開発は未だ達成されておらず、本研究はヒトの応用に向けた安全性のより高い、有効な粘膜アジュバントの開発を目指すものである。
「本年度の成果」本研究計画では我々が最初に開発したmCT(S61F,E112K)や、その改良型であるmCT-A/LT-Bキメラ分子を用いたHIVワクチン用粘膜アジュバントの応用化に向けた研究を展開してきた。昨年度に引き続き、人への応用を目指した霊長類(例:Rhesus macaque)を用いた研究では、mCTを経鼻アジュバントとして用いて得られた鼻洗浄液中のHIVgp120特異抗体にはHIVウィルスの中和活性があることが明らかになった。また、経鼻ワクチンの応用化に向けて問題となっている中枢神経系への毒性に関してもサルを用いた実験で、mCTの安全性が確認することができた。つまり、mCTは嗅神経上皮細胞に付着するが、その深層にある嗅球へは移行しないことが明らかになった。
さらに、より安全で、効果的な経鼻粘膜ワクチンの開発に向けて我々は、mCTのA-2分子に改良を加えてdouble mCTの開発を進めた。これを粘膜アジュバントとして卵白アルブミン(OVA)抗原とともにマウスに経鼻免疫を行った。コントロールとして自然型毒素native CT(nCT)とmCT E112Kを用いた。新規開発したdmCT E112K/KDEVとdmCT E112K/KDGLはnCTとほぼ同程度の粘膜免疫応答増強効果を示した。
「考察」ヒトに近い霊長類においてmCTを経鼻アジュバントとして用いた粘膜ワクチンの効果として、重要な課題である中和抗体が誘導できたことは大いに意義があるであろう。さらにこの中和抗体が、粘膜分泌液中に誘導されたことは、特筆するべき点であり、その安全性からもこのアジュバントのヒトへの応用が期待される。mCTのアジュバント効果誘導にはnCTの10倍量を投与しなくてはならない。そこで、今回新たに開発に着手したdmCTは、nCTと同量の投与でそのアジュバント効果が得られることわかり、さらにこのdmCTの研究を進めていくことによって、理想的な粘膜アジュバントのヒトへの応用への道が開かれていくと考える。

Research Products

• [Journal Article] A novel neurotoxoid vaccine prevents mucosal botulism. (2005)
  • Author(s): Kobayashi, R., Kohda, T., Kataoka, K., Ihara, H., Kozaki, S., Pascual, DW., Staats, HF., Kiyono, H., McGhee, JR., Fujihashi, K.
  • Journal Title: J.Immunol. 174 Pages: 2190-2195
• [Journal Article] Nontoxic Shiga toxin derivatives from Escherichia coli possess adjuvant activity for the augmentation of antigen-specific immune responses via dendritic cell activation. (2005)
  • Author(s): Ohmura, M., Yamamoto, M., Tomiyama-Miyaji, C., Yuki, Y., Takeda, Y., Kiyono, H.
  • Journal Title: Infect.Immun. 73 Pages: 4088-4097
• [Journal Article] Prenatal blockage of lymphotoxin beta receptor and TNF receptor p55 signaling cascade resulted in the acceleration of tissue genesis for isolated lymphoid follicles in the large intestine. (2005)
  • Author(s): Kweon, M.N., Yamamoto, M., Rennert, P.D., Park, E.J., Lee, A.Y., Chang, S.Y., Hiroi, T., Nanno, M., Kiyono, H
  • Journal Title: J.Immunol. 174 Pages: 4365-4372
• [Journal Article] Intestinal gamma delta T cells develop in mice lacking thymus, all lymph nodes, Peyer's patches, and isolated lymphoid follicles. (2005)
  • Author(s): Nonaka, S., Naito, T., Chen, H., Yamamoto, M., Moro, K., Kiyono, H.
  • Journal Title: J.Immunol. 174 Pages: 1906-1912
• [Journal Article] Triggering of TLR3 by polyI:C in human corneal epithelial cells to induce inflammatory cytokines. (2005)
  • Author(s): Ueta, M., Hamuro, J., Kiyono, H., Kinoshita, S.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 331 Pages: 285-294
• [Journal Article] Colitis in mice lacking the common cytokine receptor gamma chain is mediated by IL-6-producing CD4+T cells. (2005)
  • Author(s): Kai, Y., Takahashi, I., Ishikawa, H., Hiroi, T., Mizushima, T., Matsuda, C., Kishi, D., Hamada, H., Tamagawa, H., Ito, T., Yoshizaki, K., Kishimoto, T., Matsuda, H., Kiyono, H.
  • Journal Title: Gastroenterology. 128 Pages: 922-934
• [Journal Article] Nasal IL-12p70 DNA prevents and treats intestinal allergic diarrhea. (2005)
  • Author(s): Hino, A., Fukuyama, S., Kataoka, K., Kweon, MN., Fujihashi, K.
  • Journal Title: J.Immunol. 174 Pages: 7423-7432
• [Journal Article] A rice-based edible vaccine expressing multiple T cell epitopes induces oral tolerance for inhibition of Th-2 mediated IgE responses. (2005)
  • Author(s): Takagi, H., Hiroi, H., Yang, L., Tada, Y., Yuki, Y., Takamura, K., Ishimitsu, R., Kawauchi, H., Kiyono, H., Takaiwa, F.
  • Journal Title: Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 102 Pages: 17525-17530
• [Journal Article] Production of a recombinant cholera toxin B subunit-insulin B chain peptide hybrid protein by Brevibacillus choshinensis expression system as a nasal vaccine against autoimmune diabetes. (2005)
  • Author(s): Yuki, Y., Hara-Yakoyama, C., Guadiz, AA., Udak, S., Kiyono, H.
  • Journal Title: Biotechnol.Bioeng. 92 Pages: 803-809
• [Journal Article] A marvel of mucosal T cells and secretory antibodies for the creation of first lines of defense. (2005)
  • Author(s): Kunisawa, J., Kiyono, H.
  • Journal Title: Cell Mol.Life Sci 62 Pages: 1308-1321
• [Journal Article] Mucosa-associated lymphoid tissues in the aerodigestive tract : their shared and divergent traits and their importance to the orchestration of the mucosal immune system. (2005)
  • Author(s): Kunisaw, J., Fukuyama, S., Kiyono, H.
  • Journal Title: Curr.Mol.Med. 5 Pages: 557-572
• [Journal Article] A nevel botulinum neurotoxoid vaccine prevents mucosal botulism. (2005)
  • Author(s): Kobayashi, R. et al.
  • Journal Title: Journal of Immunology (In press)
• [Journal Article] Nontoxic Stx derivatives from Escherichia coli possess adjuvant activity for the augmentation of antigen-specific immune responses via DC activation. (2005)
  • Author(s): Ohmura, M. et al.
  • Journal Title: Infection and Immunity (In press)
• [Journal Article] A Novel adjuvant for mucosal immunity to HIV-lgp120 in nonhuman primates. (2004)
  • Author(s): Yoshino, H., et al.
  • Journal Title: Journal of Immunology 173 Pages: 6850-6857
• [Journal Article] Nalt-versus peyer' s patch-mediated mucosal imunity. (2004)
  • Author(s): Kiyono, H., Fukuyama S.
  • Journal Title: Nature Reviews Immunology 4 Pages: 699-710
• [Journal Article] IgA class switch occurs in the organized nasopharynx and gut-associated lymphoid tissue, hut not in the diffuse lamina proposal of airways and gut. (2004)
  • Author(s): Shikina, T. et al.
  • Journal Title: Journal of Immunology 172 Pages: 6259-6264
• [Journal Article] Non-toxic Stx derivatives from Escherichia coil posses adjuvant activity for mucosal immunity. (2004)
  • Author(s): Ohmura-Hoshino, M. et al.
  • Journal Title: Vaccine 22 Pages: 3751-3761
• [Journal Article] Role of gut-associated lymphoreticular tissues in antige-specific intestinal IgA immunity. (2004)
  • Author(s): Yamamoto, M. et al.
  • Journal Title: Journal of Immunology 173 Pages: 762-769
• [Journal Article] Intestinal villous M cells : A new antigen entry site in the mucosal epithelium. (2004)
  • Author(s): Jang, M-H. et al.
  • Journal Title: Proceeding of National Academy of Science of the USA 101 Pages: 6110-6115
• [Journal Article] Biological role of Ep-CAM in the physical interaction between epithelial cells and lymphocytes in intestinal epithelium. (2004)
  • Author(s): Nochi, T. et al.
  • Journal Title: Clinical Immunology 113 Pages: 326-339
• [Journal Article] Intracellularly expressed TLR2s and TLR4s contribution to an immunosilent environment at the ocular mucosal epithelium. (2004)
  • Author(s): Ueta, M. et al.
  • Journal Title: Journal of Immunology 173 Pages: 326-339