Application of Near-Infrared Laser into Mucosal Vaccine Using Photobiomodulation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16703
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 49070:Immunology-related
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: Kimizuka Yoshifumi 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 内科学, 講師 (40445268)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ワクチン / インフルエンザ / アジュバント / レーザー / photobiomodulation

Outline of Final Research Achievements

We have established a system for noninvasive irradiation onto the sublingual mucosa of mice with noninvasive irradiation based on temperature measurement and histological evaluation. We have shown that irradiation with near-infrared light immediately before immunization had an immunopotentiating effect compared to sublingual administration alone in a mouse model in which whole-particle influenza vaccine administrated sublingually, and that this effect is wavelength-specific. The change of RNA in mouse mucosa indicates that exposure to near-infrared light acts on the expression of specific cytokines and contributes to downstream immune responses.

Free Research Field

ワクチン、感染免疫、呼吸器感染症、photobiomodulation、抗酸菌感染症

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来、光を「皮膚」へ照射して免疫賦活化を誘導する技術が報告されてきたが、本研究では「粘膜」に対して非接触・非傷害性の光を照射し免疫賦活化を試みており、この概念は世界的にも独自性および挑戦的価値が高い。
経鼻および舌下による粘膜ワクチンは近年注目されており, 弱毒化生ワクチンを用いて臨床応用されてきている. これらの粘膜ワクチンの特徴は針を不要とすること, および感染防御に重要な粘膜面の抗体を産生するIgA産生性B細胞を含む粘膜免疫までも誘導し感染防御に有効なことが挙げられる。一方、粘膜ワクチンには確立したアジュバントが存在しないことから、今回の発見は予防医学的意義も大きい。