Development of cancer vaccine using sugar chain and toll-like receptor agonist immobilized gold nanoparticles

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K17968
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Tumor therapeutics; Bio-related chemistry
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: Shinchi Hiroyuki 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (70770155)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: アジュバント / 金ナノ粒子 / 糖鎖 / 免疫療法 / ワクチン / TLR

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have addressed to develop a cancer vaccine using gold nanoparticles co-immobilized with a synthetic small molecule Toll-like receptor 7 (TLR7) agonist and a tumor-associated sugar chain antigen. The sugar chain antigen used in this study did not lead to the development of a cancer vaccine due to their poor capability to deliver to immune cells. On the other hand, we found that several sugar chain structure such as alpha-mannose are effective for selective delivery, and gold nanoparticles co-immobilized with alpha-mannose and TLR7 agonist have significantly higher adjuvant activity compared to small-molecule TLR7 ligands. Furthermore, some of gold nanoparicle conjugates showed tumor growth inhibition effect, suggesting that they may be useful adjuvants for immunotherapy.

Free Research Field

糖鎖工学、免疫工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

TLRアゴニストは、自然免疫を活性化し、獲得免疫の誘導に寄与することから、ワクチンや免疫療法のアジュバントとしての利用が期待されている。その中でも、TLR7のアゴニストは、種々の合成低分子化合物が開発され、抗ウイルス治療薬として既に臨床利用されている。しかし、全身投与すると致死的な副作用を誘発する恐れがあり、その利用法が制限されていた。本研究では、糖鎖を固定化した金ナノ粒子を用いて合成低分子TLR7アゴニストを免疫細胞選択的に輸送することで、安全且つ効果的なアジュバントとして利用できることを見出した。今後、がんや感染症に対するワクチンや免疫療法のアジュバントとして幅広い応用が期待できる。