Development nasal vaccine for corona virus using hyalronic acid-coated polymer micelles
| Project/Area Number |
22K19945
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
大矢 裕一 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
能崎 優太 東北大学, 薬学研究科, 助教 (90805889)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | ナノ粒子 / ワクチン / ヒアルロン酸 / コロナウイルス / ポリマーミセル / 経鼻投与 / ポリイオンコンプレックス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では， 経鼻投与において，コロナウイルスに対する効果的な免疫獲得を可能にするナノ粒子システムを開発する。正電荷を有する生分解性ポリマーミセルを，樹状細胞に親和性を有するヒアルロン酸で被覆した高い安定性を有するナノ粒子に，抗原として新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)スパイクタンパク質およびアジュバントを搭載したものを調製する。これをマウス鼻腔内に噴霧し，鼻粘膜を介して新型コロナウイルスに対する免疫を獲得できるかを，血中や唾液，鼻腔洗浄液中の特異的抗体量をELISAなどにより計測して評価する。最終的にはin vivoの感染防御を検討し，ワクチンとしての実用性を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では， 正電荷を有する生分解性ポリマーミセルを，樹状細胞に親和性を有するヒアルロン酸(HA)で被覆した高い安定性を有するナノ粒子(HA被覆ミセル）を用いて，新型コロナウイルスに対する免疫獲得を可能にする経鼻投与型ナノ粒子ワクチンシステムを開発する。
これまでに，モデル抗原としてオボアルブミン(OVA)とオリゴ核酸型アジュバント(CpG-DNA)を担持したHA被覆ミセルを調製した。得られたOVAおよびCpG-DNAを担持HA被覆ミセルを骨髄由来樹状細胞(BMDC)に作用させたところ，高い細胞取り込みとサイトカイン産生能，MHCクラスII抗原の発現などのBMDC活性化が達成されることを確認した。さらに，マウスへの経鼻投与により，OVA特異的な抗体(IgG)血中分泌，唾液や鼻腔浸出液中におけるOVA特異的抗体(IgA)の分泌を誘導できることが明らかとなり，このHA被覆ミセルが経鼻投与型ワクチンとして機能することを明らかにした。
次に，これを新型コロナウイルスへと展開することを意図して，新型コロナウイルスのスパイクタンパク質(CoV-SP)をミセルに担持する方法を検討した。OVAは等電点が4.6と元々やや負に帯電したタンパク質であり，特に工夫をせずとも正電荷を有するポリマーミセルに静電相互作用により担持可能であったが，CoV-SPは等電点が8.9であり，そのままでは担持できない。当初予定では，ヒアルロン酸と共有結合させて被覆ミセルを調製する予定であったが，CoV-SPと同様な等電点を持つラクトフェリンをモデルとして，pHの調整をして正電荷を有するミセルとに作用させると，有効量のタンパク質が担持できることが分かった。今後は，CoV-SPおよびCpG-DNAを担持したHA被覆ミセルを使用して，マウスに経鼻投与して，特異的IgG, IgAの産生能について検討を加える予定である。
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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
OVAを使用した経鼻ワクチンの免疫賦活効果については，マウス骨髄由来樹状細胞を用いた活性化能，および，マウス鼻腔内投与による抗体（IgG, IgA)誘導を確認し，経鼻投与型のワクチンとして機能することが確認できた。また，懸念材料であったコロナウイルススパイクタンパク質(CoV-SP)のミセル担持についても，解決方法を見出し，CoV-SPを使用した経鼻ワクチン製造への目処が立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
市販のコロナウイルススパイクタンパク質(CoV-SP)を購入し，蛍光色素で標識する。これとCpG-DNAを使用して，正電荷を有するミセルと静電相互作用により結合させた後，ヒアルロン酸(HA)で被覆し，CoV-SP搭載HA被覆ミセルを調製する。得られたHA被覆ミセルを使用して，マウス由来骨髄樹状細胞(BMDC)への取り込み，および活性化能を確認する。さらに，マウスに経鼻投与した後のCoV-SP特異的な血中IgG量，唾液中および鼻腔洗浄液中のCoV-SP特異的なIgAの量をCoV-SPを固定したELISAにより定量し，経鼻投与型ワクチンとしての有効性を評価する。投与量や投与スケジュールの最適化をはかる。免疫により実際に感染防御能が獲得できるかについては，新型コロナウイルスを使用した実験が可能な施設を検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(11 results)
