Recombinant toxoid vaccine development against Shiga toxin type 2

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05976
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 新川 武 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (50305190)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉城 志博 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 助教 (00720822)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 腸管毒素原性大腸菌 / 易熱性腸管毒素（LT） / B鎖５量体(LTB) / 封入体発現 / タンパク質巻き戻し / 融合タンパク質 / 可溶性発現

Outline of Annual Research Achievements

本事業「豚の大腸菌感染症トキソイドワクチン開発とその発展的技術基盤構築」では、毒素原性大腸菌（ETEC）が産生する易熱性腸管毒素（LT）に対する
組換えワクチンの開発を進めている。その標的分子は、LTのA鎖を欠いたB鎖（LTB）のみである。LTBはホモ５量体を形成することではじめてワクチンとして機能するが、LTBは構造的・機能的に類似したコレラ毒素（CT）のB鎖（CTB）と比べ、特に大腸菌での分泌発現効率が低く、かつ、封入体からの巻き戻しも困難である。
さらに、LTBもCTBも他のワクチン分子と融合させると、大腸菌での分泌発現効率が顕著に低下する。したがって、大腸菌でLTB（あるいはLTB融合タンパク質）を産生させる場合、大腸菌ペリプラズムから可溶性タンパク質として回収する方法が主流である。しかし、この方法ではタンパク質回収量が限定的で、ワクチン製造法として適切でない。
したがって、LTB（あるいはLTB融合タンパク質）をワクチン分子として十分量生産するには、大腸菌の封入体から巻き戻すことが望ましい場合が多い。しかし、LTBはCTBと比べ、封入体からの巻き戻しが非常に困難なことがこの問題をさらに複雑にしている。このLTBの巻き戻しの困難さを克服するため、我々はLTB自体に分子改変を施すことで、効率的に巻き戻し可能な変異型LTB分子の開発を進めてきた。しかし、今年度、複数の変異型LTB遺伝子を構築し、巻き戻し条件の最適化を図ったが、巻き戻し効率の向上は限定的であった。
以上の結果は、LTBをベースにしたワクチン開発が困難な理由のひとつであると結論付けた。今後継続して巻き戻し効率向上を目指すと同時に、細胞質内での５量体形成を可能にする分子改変法を開発する方向性で研究を進めていく。