2020 Fiscal Year Research-status Report
高次機能化リピドAの創製と自然-獲得免疫制御分子への展開
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20K05749
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
下山 敦史 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90625055)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リポ多糖 / リピドA / セルフアジュバンティングワクチン / 抗原－アジュバント複合体 / 糖鎖ミミックリンカー / ケミカルエコロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊椎動物の免疫は、先天的な自然免疫と抗原認識により活性化される獲得免疫に分類でき、代表的な自然免疫活性化因子としてグラム陰性菌の細胞膜成分リポ多糖とその活性中心リピドAが知られている。研究代表者は近年、細菌-宿主間ケミカルエコロジー研究の観点から、生体内環境に生息する共生菌ならば低毒性な免疫調節因子を有すると考え、実際に、共生菌Alcaligenes faecalis由来のリピドAは、低毒性ながら有用なアジュバント作用を示すことを見いだしてきた。一方で近年、抗原とアジュバントの複合化により、効率的な抗体産生が誘導されるというセルフアジュバント効果が報告されている。よって、リピドAと抗原の複合化によりアジュバント作用を最大限に引き出せる、セルフアジュバンティングワクチンの開発に注目が集まっている。そのためには、リピドAの自然免疫活性化能を保持したままで抗原と結合させ、抗原の機能（獲得免疫活性化）を追加付与する必要がある。本研究では、天然リポ多糖構造を模倣する戦略により活性を保持可能なリピドA修飾法を検討し、自然免疫活性化に加え第二の機能を付加した高次機能化リピドAの合成戦略の確立を目指している。2020年度は、修飾位置の決定のための構造活性相関研究を展開し修飾基導入位置をリピドAの6’位と決定した他、多糖構造を模倣したリンカーの開発と評価を実施し、合成した糖鎖ミミックリンカーの導入がリピドAの自然免疫活性化作用に影響を及ぼさないことを確認した。
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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
所属研究室が報告した弱毒化リピドAの一種であるMPL504をアジュバントとして選択し、まず2020年度は、修飾位置の決定のため、MPL504の1位をヒドロキシ基もしくはプロピル基、6’位をヒドロキシ基、アミノ基、アセトアミド基へと官能基変換した六種類MPL504アナログライブラリーを合成・機能評価した。1位をプロピル基とした場合、修飾前（ヒドロキシ基）と比べ、著しい活性の低下がみられたのに対し、6’位をアセトアミド基とした場合は、修飾前（ヒドロキシ基）とほぼ同等の自然免疫活性化作用を示したことから、修飾基導入位置を6’位と決定し、リピドAの6’位からアミド結合を介してリンカーを導入することとした。続いて、修飾基導入に用いるリンカーの開発・評価を実施した。リポ多糖は、糖脂質リピドAの6’位に多糖部分が結合した構造をとっていることから、多糖構造を模倣した親水性リンカーを開発した。所属グループのこれまでの研究から、ポリエチレングリコールリンカーでは親水性が十分でないことが示唆されていたため、糖アルコールを基盤とした親水性リンカーをデザイン合成した。具体的には、マンニトールを出発原料に、マンニトール二分子を結合した糖鎖ミミックリンカーを合成し、これをリピドAの6’位に導入した誘導体を合成・機能評価した。糖鎖ミミックリンカーの導入によるリピドAの活性の低下は確認されず、本修飾戦略の妥当性が評価された。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、抗原とアジュバントの複合化により、効率的な抗体産生が誘導されるというセルフアジュバント効果が報告されている。既存ワクチンの多くが、抗原とアジュバントの単純混合物であるのに対し、セルフアジュバンティングワクチンは、アジュバント-抗原複合体を用いる。複合体は、アジュバントが自然免疫受容体に認識されることで積極的に樹状細胞に取り込まれ、単純混合物を用いた場合に比べ、より効率的にT細胞等の獲得免疫系を活性化する。2020年度までに、糖鎖ミミックリンカーを導入したリピドA誘導体の合成を完了したので、2021年度は、抗原の導入を試みる。複合化する抗原としては、以下のような理由からがん関連糖鎖抗原を選択した。細胞表面糖鎖は、がんをはじめ様々な疾病において特異的なパターンを発現する。そのため、がん関連糖鎖抗原を中心に、糖鎖抗原はワクチン開発ターゲットとして注目されている。一方で、変質した自己であるがん抗原は抗原性が低く、がん関連糖鎖抗原を基盤としたがんワクチン開発の成功例はほとんどない。そこで、セルフアジュバント効果を併用できるアジュバント‐抗原複合体をワクチンとして開発することで、低い抗原性を克服が期待でき、革新的治療薬となり得ると考えた。がん関連糖鎖抗原としては多様ながんに高発現するTn抗原を用いる予定である。合成した複合体は、マウスB細胞・樹状細胞に作用させた後、抗体産生量をELISAで定量し、がんワクチン療法としての有用性を評価する。また、抗原を蛍光基やビオチン基に置き換えることで、リピドA化学プローブの開発にも着手する。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染症の蔓延に伴い、多くの学会が中止、オンライン開催となった。それに伴い、旅費として計上していた予算の支出がゼロとなった。研究計画自体はおおむね順調に進行しており、生じた次年度使用額については、有機合成研究をより一層促進させるため、物品費（消耗品、有機合成試薬）として使用する予定である。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] α‐Emitting cancer therapy using 211At‐AAMT targeting LAT12021
Author(s)
Kaneda‐Nakashima Kazuko、Zhang ZiJian、Manabe Yoshiyuki、Shimoyama Atsushi、Kabayama Kazuya、Watabe Tadashi、Kanai Yoshikatsu、Ooe Kazuhiro、Toyoshima Atsushi、Shirakami Yoshifumi、Yoshimura Takashi、Fukuda Mitsuhiro、Hatazawa Jun、Nakano Takashi、Fukase Koichi、Shinohara Atsushi
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Journal Title
Cancer Science
Volume: 112
Pages: 1132～1140
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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