2013 Fiscal Year Annual Research Report
生体分子の油状ナノ分散化技術を利用した低侵襲性経皮ワクチンの創製
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24226019
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
後藤 雅宏 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10211921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神谷 典穂 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50302766)
若林 里衣 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60595148)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 経皮免疫 / 経皮ワクチン / 花粉症治療 / ガンワクチン / 経皮吸収 / ナノコロイド / 界面活性剤 / 抗体産生 |
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| Research Abstract |
これまでの研究で、生体分子を油状ナノ分散化する技術（S/O化技術）を応用することで、タンパク質性の抗原（ワクチン）を皮膚から投与して免疫を惹起する「経皮免疫システム」の構築が可能であることが明らかとなっていた。しかし、ワクチンのモデルタンパク質である卵白由来アルブミン（OVA）を用い、従来の注射による投与法と新規経皮投与法を比較した結果、経皮投与法では、注射法により同量のワクチンを投与したときの60分の1程度の抗体価しか得られず、効率化が実用化への鍵となると考えられた。高効率な免疫の付与には、皮膚バリアを通過したワクチン分子を、抗原提示細胞へと速やかに送達する必要がある。そのために問題となるのが、１）ワクチンを内包している製剤からの徐放性と、２）ワクチン機能をつかさどる樹上細胞が多く存在する皮膚の表皮層へのワクチン分子の浸透である。
本年度は、S/O化製剤を構成する親油性界面活性剤の種類を種々変更することでS/Oキャリアからのワクチンの徐放性を高め、また、膜透過性ペプチドと呼ばれるペプチドをS/Oキャリアと併用することで皮膚中への浸透性を高めるための検討を行い、経皮免疫システムの高効率化を目指した。その結果、最適な界面活性剤を選択することによって、タンパク質のナノキャリアからの放出を制御できることが示された。さらに、スギ花粉症治療に効果が期待されるペプチドワクチンをS/O製剤化し、スギ花粉症モデルマウスへの経皮ワクチン投与による治療を試みた。その結果、膜透過性ペプチドを組み込んだS/Oキャリアを用いることで、注射の半分の抗体産生量を生産することに成功した。また、花粉症治療に用いた結果、マウスを用いた動物実験で、経皮投与によって花粉症の原因であるIgE抗体量を減らせることが明らかとなった。
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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
本年度は、タンパク質の油状ナノ分散化(S/O)技術を用いて経皮吸収を行い、そのワクチン効果を増強するために、１）ナノキャリアからのタンパク質の除法性の制御ならびに２）膜浸透性ペプチドの導入を試み下記のような成果が得られた。
徐放性の向上：S/O製剤を調製可能な親油性界面活性剤として、従来のエルカ酸ショ糖エステル（ER-290）に加え、オレイン酸ショ糖エステル（O-170）、および、ラウリン酸ショ糖エステル（L-195）を選択し、内包されるOVAの徐放性に与える影響を検討した。その結果、L-195を用いたS/O製剤からの徐放性が最も高く、さらにモデルマウスを用いた実験でも、最も効率よく免疫応答を惹起できることが明らかとなった。
膜浸透性ペプチドの効果：膜浸透性ペプチドとして、最も多くの報告がなされているポリアルギニン（R6）を用いた。R6は表皮の顆粒層に存在するタイトジャンクションを変性させ、ワクチンの浸透を高める効果があると考えられている。S/O化製剤にR6とOVAの混合物を内包させて、モデルマウスに経皮投与した結果、注射による投与剤と近似する値の抗原特異的抗体が山西された。また、ランゲルハンス細胞による抗原の取り込みが観察され、ワクチンが細胞間隙経路を通って皮膚内部へ浸透したことも確認した。
スギ花粉症の症状緩和：スギ花粉症の治療に効果があると期待されている、スギ花粉由来ヒトT細胞の7連結エピトープ（7crp）をS/O製剤化し、スギ花粉症のモデルマウスに塗布することで、血清中のIgE値の低下、および、くしゃみ回数の低下が確認され、花粉症の症状が緩和する可能性があることを確認した。しかし、7crpのS/O製剤からの徐放率が3%程度と非常に低かったため、より高効率に治療効果を得るには徐放性を上げる取り組みが必要であることが分った。
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| Strategy for Future Research Activity |
経皮免疫システムを用いて、より効率よく経皮免疫化を行うために、アジュバントと呼ばれる免疫増強効果を有する化合物を、S/O化製剤へ封入し、その効果をマウスを用いた動物実験にて検証する。特に、CpGオリゴヌクレオチド、レシキモド（R-848）、リポ多糖（LPS）等のアジュバントは、T細胞やB細胞を活性化する効果が報告されており、経皮ワクチン投与においても免疫増強効果が期待できる。また、抗原投与により活性化されるヘルパーT細胞の1型（Th1）と2型（Th2）は、それぞれ細胞性免疫と液性免疫に寄与しているが、バランスの良い免疫の惹起が望ましいことや、ガンの治療やアレルギーの治療にTh1型の免疫反応が望ましいことが報告されていることから、ガンの治療を目指してこれらのアジュバントを用いた経皮ワクチン開発を行う。ガンに対する経皮ワクチンの効果検証については、担ガンマウスをモデルとして用い、ワクチン投与によるガン増殖の抑制効果によって評価する計画である。また、経皮吸収基剤についても、純粋なオイルの他、超分子ゲル化剤やイオン液体等の新規材料を検討する。
また、S/O製剤による経皮ワクチンシステムを応用し、モデルマウスのアレルギー症状の緩和を行う。アレルギー症状の治療に期待がもたれている疎水性のエピトープペプチドは、体内の親水性環境下において徐放率が低いため、これを改善する検討を行う。親水性を上げるためのペプチドタグ導入を試みるとともに、S/O製剤の崩壊を促すデキストリン等の分子の同封を試みる。
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