新規無針注入器によるDNA・蛋白質の皮内投与によるワクチン効果と遺伝子治療増強
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22K12772
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
善本 隆之 東京医科大学, 医学部, 教授 (80202406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝口 出 東京医科大学, 医学部, 講師 (00569527)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 無針注射器 / 抗腫瘍ワクチン / アジュバントフリー / ワクチン / アジュバント |
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| Outline of Research at the Start |
最近、予備的実験より、火薬の燃焼エネルギーで駆動する新規の無針注入器（PJI）が、皮内へのDNA投与により、有針注射器より強力な抗腫瘍免疫を誘導することや、アジュバントを加えずに蛋白質投与のみでも、抗原特異的細胞性免疫を増強することも見出した。そこで、本研究では、モデル抗原および分子として卵白アルブミン（OVA）と免疫抑制性サイトカインIL-27を用い、OVAプラスミドDNA投与による抗腫瘍ワクチン効果、アジュバントフリーのOVA蛋白質投与による抗腫瘍ワクチン効果、さらには、IL-27プラスミドDNA投与による遺伝子治療への応用について、新規無針注入器の有効性とその作用機序を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、新規無針注射器Pyro-drive jet injector（PJI）を用いて、モデル抗原として鶏卵白アルブミン（OVA）の発現プラスミドDNA投与による抗腫瘍ワクチン効果の増強とその作用機序について検討を行った。
① 抗腫瘍ワクチン効果：OVA反応性のT細胞受容体のトランスジェニックマウスOT-IおよびOT-IIマウス由来のそれぞれCD8+T細胞とCD4+T細胞を前日に移入したマウスに、OVAプラスミドpOVAをPJIおよび通常の有針注射器を用いて皮内投与を行い、1週間後所属リンパ節細胞を蛍光標識したMHCクラスI/IIのOVA peptideテトラマーと抗CD4/抗CD8抗体で染色しFACS解析した。その結果、有針注射器に比べPJIによる投与により、より強い抗原特異的CD8+T細胞の誘導と、IFN-gおよびIL-4産生、抗原再刺激による細胞増殖誘導がされた。さらに、抗原特異的細胞傷害性T細胞の誘導によるin vivoのKilling活性や、抗原特異的抗体産生も増強された。次に、OVA-E.G7腫瘍を用いて、有針注射器に比べPJIにより、より強いCD8+T細胞依存性の腫瘍増殖の抑制効果や、予防効果も見られた。ヒトに通常用いられる水酸化アルミニウムAlumでエマルジョンを作ったOVA蛋白質投与と比較しても、同等かより強い抗原特異的CD8+T細胞の誘導と抗腫瘍のワクチン効果が増強された。
② 作用機序の解明：その作用機序として、GFP発現ベクターを用いて有針注射器およびPJIを用いて皮内投与し、皮膚局所でのFACS解析により、CD11c+樹状細胞に、GFPによるより強い蛍光強度が増強された。さらに、皮膚局所より細胞溶解液を調製し、ウエスタンブロット解析を行うと、PJIにより投与3日頃をピークに、皮膚局所でのOVAの蛋白質レベルでのより強い発現増強が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プラスミドDNA投与による抗腫瘍ワクチン効果の増強とその作用機序が明らかになってきたので、ほぼ計画の予定通り進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度：新規無針注射器PJIを用いた蛋白質投与による抗腫瘍ワクチン効果の増強とその作用機序
① 抗腫瘍ワクチン効果：エンドトキシンフリーのOVA蛋白質をPJIを用いて皮内注射を行い、それぞれのテトラマーを用いて染色しFACS解析や、それぞれのOVAペプチドで刺激し増殖能を調べる。次に、上述と同様にOVA-E.G7を接種し腫瘍径の測定、血中抗体価測定、in vivoのKilling活性を測定する。② 作用機序の解明：Alex647標識OVA蛋白質を同様にマウスに投与し、取り込んだ細胞の種類やその割合を調べる。次に、PJIでOVA蛋白質投与後、皮膚局所のTunel染色や免疫組織学的解析、FACS解析、ウエスタンブロット解析によるDAMPsなどの分子の同定等の作用機序解明の検討を行う。
2024年度：mRNAワクチン増強効果と炎症誘導の程度の検討
当初はIL-27プラスミドDNA投与による腸炎モデルの遺伝子治療効果の増強について、検討する予定であったが、予備的実験より、PJIがmRNAワクチン効果を増強する可能性を見いだしたので、その効果とその副作用である炎症誘導の程度について検討する。COVID-19 mRNAワクチンの副作用の原因として、Pseudouridineを用いて炎症を軽減したmRNAのワクチン効果を増強するために用いたLipid nanoparticle（LNP）の炎症誘導作用が考えられている。そこで、OVAをモデル抗原として通常のUridineおよびPseudouridineを用いて作用したOVA mRNAを用いて、LNPの代わりにPJIで投与し、OVA特異的CD8+T細胞誘導の割合と、局所の皮膚よりRNAを抽出しリアルタイムRT-qPCRおよび血清でのELISAより炎症マーカーであるTNF-aやIL-6の発現を比較検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Potent antitumor effects of the conditioned medium of bone marrow-derived mesenchymal stem cells via IGFBP-4.2023
Author(s)
Furusaka Y, Inoue S, Mizoguchi I, Hasegawa H, Katahira Y, Watanabe A, Sakamoto E, Sekine A, Miyakawa S, Umezu T, Owaki T, Yoneto T, Yoshimoto T.
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Journal Title
Cancer Sci.
Volume: in press
Issue: 6
Pages: 2499-2514
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Protective effect of conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous tooth on the peripheral neuropathy of experimental autoimmune neuritis.2022
Author(s)
Hasegawa H, Sakamoto E, Katahira Y, Miyakawa S, Murakami F, Inoue S, Watanabe A, Furusaka Y, SekineA, Owaki T, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
Organizer
JSICR/MMCB 2022 Joint Symposium
Related Report
Int'l Joint Research
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