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Application of Systems Biology for the evaluation of vaccine safety and quality

Research Project

Project/Area Number 19K12873
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
Research InstitutionNational Institute of Infectious Diseases

Principal Investigator

Mizukami Takuo  国立感染症研究所, 血液・安全性研究部, 室長 (60415487)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsシステムズバイオロジー / ワクチン / アジュバント / 安全性 / バイオマーカー / 肺 / インフルエンザ / 有効性 / 毒性 / 評価方 / 代替試験法 / 評価法 / 安全性評価 / 品質管理
Outline of Research at the Start

我々は,インフルエンザワクチン接種後の肺組織の網羅的遺伝子発現解析によって,ワクチンの安全性評価に資するバイオマーカー群 (BMs)を同定し,BMsを用いた安全性評価法の開発とその作用機序の解明を行なってきた。そこでインフルエンザワクチン以外で感染症予防に重要なワクチンを用い,接種後の網羅的遺伝子発現解析と生体反応の変化を詳細に解析して,ワクチンおよびアジュバントに共通して安全性評価が可能なユニバーサルバイオマーカー (UBMs) の同定を試みる。UBMsを用いたワクチンの次世代安全性試験法を開発し,UBMsの毒性発現における分子基盤について解析する。

Outline of Final Research Achievements

Vaccine is most effective tool for preventing the infectious diseases. Most of the vaccine components are derived from inactivated pathogens, thus, the safety and consistency in a lot-to-lot basis are needed to ensure in the preclinical phase and after the licensure. However, these evaluation methods using animal for vaccine and adjuvant safety has not changed for long time.
Here we show that application of systems biology approaches enable to evaluate vaccine and adjuvant safety. We focused on the influenza vaccine and some adjuvants. We obtained the global gene expression profile after the vaccination in animal model and found that some typical gene signatures in lung clearly differed in each vaccine and adjuvant, respectively. We identified universal gene set that can evaluate safety of vaccine and adjuvant. This system will improve future evaluation methods for vaccine and adjuvant safety.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の研究は,WHOや欧州,特にドイツのPaul-Ehrlich-Institutや英国のNational Institute for Biological Standards and Control, European Vaccine Initiativeなどを中心に様々なコンソーシアムが作られ,研究開発されている。我々はワクチン安全性評価,品質評価等に関し,先端の研究を実施し,成果を発表し, 試験法の国際調和の観点からも非常に期待されている。またワクチンの有効性・安全性を評価するバイオマーカーが確定できれば,新規ワクチンやアジュバントの開発にも繋がると考えられ,多くの発展が期待されている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Impact of injection buffer volume to perform bronchoalveolar lavage fluid collection for isolating alveolar macrophages to investigate fine particle-induced IL-1α secretion2021

    • Author(s)
      Sasaki E, Momose H, Furuhata K, Mizukami T, Hamaguchi I.
    • Journal Title

      J Immunotoxicol.

      Volume: 1 Issue: 1 Pages: 163-172

    • DOI

      10.1080/1547691x.2021.1979699

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nasal alum-adjuvanted vaccine promotes IL-33 release from alveolar epithelial cells that elicits IgA production via type 2 immune responses2021

    • Author(s)
      Sasaki E, Asanuma H, Momose H, Furuhata K, Mizukami T, Hamaguchi I.
    • Journal Title

      PLoS Pathog

      Volume: 17 Issue: 8 Pages: e1009890-e1009890

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1009890

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 【ワクチン設計のサイエンス】安全性研究からのワクチン・アジュバント設計2021

    • Author(s)
      佐々木 永太, 水上 拓郎, 浜口 功.
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 279 Pages: 971-975

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Immunogenicity and Toxicity of Different Adjuvants Can Be Characterized by Profiling Lung Biomarker Genes After Nasal Immunization2020

    • Author(s)
      Eita Sasaki, Hideki Asanuma, Haruka Momose, Keiko Furuhata, Takuo Mizukami, Isao Hamaguchi
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 11 Pages: 1-19

    • DOI

      10.3389/fimmu.2020.02171

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pharmacodynamic and safety considerations for influenza vaccine and adjuvant design2020

    • Author(s)
      Eita Sasaki, Isao Hamaguchi, Takuo Mizukami
    • Journal Title

      Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology.

      Volume: 16(11) Issue: 11 Pages: 1051-1061

    • DOI

      10.1080/17425255.2020.1807936

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and evaluation of human T-cell leukemia virus-1 and -2 multiplex quantitative PCR2019

    • Author(s)
      Kuramitsu M, Okuma K, Tezuka K, Nakamura H, Sagara Y, Kurane I, Hamaguchi I
    • Journal Title

      Microbiol. Immunol.

      Volume: 63 Issue: 1 Pages: 458-464

    • DOI

      10.1038/s41598-019-52686-5

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ワクチンの過去と未来 (第2回) システムズバイオロジーがワクチンにもたらすもの2019

    • Author(s)
      佐々木 永太, 濱口 功, 水上拓郎*
    • Journal Title

      炎症と免疫

      Volume: 27 Pages: 422-427

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] システム・ワクチノロジーを応用したin vitro次世代アジュバント・ワクチン安全性評価法の開発2021

    • Author(s)
      水上拓郎,佐々木永太,百瀬暖佳,古畑啓子,濵口功.
    • Organizer
      日本動物実験代替法学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Systems vaccinology enable us to evaluate vaccine safety and quality in vitro.2021

    • Author(s)
      Mizukami T, Sasaki E, Momose H, Furuhata K, Hamaguchi I
    • Organizer
      WC11, 11th World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reverse toxicologyによる新規アジュバント・スクリーニング系の開発2020

    • Author(s)
      水上 拓郎, 百瀬 暖佳, 佐々木 永太, 古畑 啓子, 楠 英樹, 浅沼 秀樹, 濱口 功
    • Organizer
      第47回日本毒性学会学術年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] システムバイオロジーによるワクチン・アジュバントの次世代評価法の開発2019

    • Author(s)
      水上拓郎.
    • Organizer
      熊本大学平成29年度「文部科学省 地域イノベーション・エコシステム形成プログラム」有用植物×創薬システムインテグレーション拠点推進事業 特別講義
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 水上 拓郎, 百瀬 暖佳, 佐々木 永太, 平舘 裕希, 古畑 啓子, 佐藤 結子, 楠 英樹, 浅沼 秀樹, 濵口 功. ワクチン及びアジュバントの安全性に関するin vitro代替試験法の開発2019

    • Author(s)
      水上 拓郎, 百瀬 暖佳, 佐々木 永太, 平舘 裕希, 古畑 啓子, 佐藤 結子, 楠 英樹, 浅沼 秀樹, 濵口 功.
    • Organizer
      第46回 日本毒性学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 遺伝子発現プロファイルを応用したワクチン・アジュバントの安全性・有効性予測 システムの構築.2019

    • Author(s)
      佐々木 永太、浅沼 秀樹、百瀬 暖佳、古畑 啓子、水上 拓郎、浜口功.
    • Organizer
      第26回 日本免疫毒性学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] アジュバント開発を目指したゲノミクス技術によるワクチン・アジュバントの 有効性・安全性プロファイル予測評価システムの開発2019

    • Author(s)
      佐々木永太、浅沼秀樹、百瀬暖佳、古畑啓子、水上拓郎、浜口功.
    • Organizer
      第11回 日本ワクチン学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Application of Systems Vaccinology for Evaluating the Safety of Vaccines and Adjuvants in Preclinical and Lot Release Tests.2019

    • Author(s)
      Mizukami T.
    • Organizer
      4th Symposium on Research and Quality Control of Vaccines
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An approach to establish an in vitro evaluation assay for the safety control of influenza vaccines for batch release in Japan.2019

    • Author(s)
      Momose H, Sasaki E, Hiradate Y, Hamaguchi I, Mizukami T.
    • Organizer
      International Society of Vaccine meeting 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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