2015 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 | ワクチン / DDS / 経皮吸収 / がん治療 / 花粉症治療 / 創薬工学 / ナノ粒子 / 薬物キャリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
経皮浸透技術として開発されたsolid-in-oil (S/O) 技術をタンパク抗原に利用することで、ワクチン効率を注射レベルまで高めるため薬物キャリア設計を行った。ワクチンのモデル抗原として、卵白由来アルブミン（OVA）を用いた。界面活性剤として、ショ糖脂肪酸エステルを選択し、S/Oナノ粒子の最適化を試みた。得られたS/Oナノ粒子をマウスの耳介部から経皮投与し、血清中の IgG抗体の生産量を評価した。その結果、抗体産生量はS/Oナノ粒子からのOVAの徐放量と相関を持ち、OVAと界面活性剤の比率が1:50（w/w）のS/Oキャリアを使用した場合に、注射とほぼ同等の抗体産生量が得られることが明らかとなった。
S/O製剤による経皮がんワクチンの開発
がんの免疫療法は、悪性腫瘍への治療効果や転移・再発の抑制効果が期待されるがんの治療法である。本研究では、S/O製剤による抗腫瘍性免疫の誘導能を評価した。モデルがん抗原としてOVAを用い、マウスに一週間おきに二度、マウスの耳介部に経皮的に免疫化を行った。その結果、免疫化を行っていないマウスでは劇的な腫瘍体積の増加が見られたが、S/O製剤により免疫化を行ったマウスでは、腫瘍成長の顕著な抑制が認められた。
スギ花粉症治療のための経皮ペプチドワクチン開発
本研究では、スギ花粉症を対象として、S/O技術を利用した経皮ペプチドワクチン投与法の開発を試みた。マウスモデル実験においてスギ花粉症の治療に効果があると報告のあった7個のエピトープ配列を、トリアルギニンリンカーを介して連結させた、7crpR（120アミノ酸）を使用した。スギ花粉症モデルマウスを作成し、ペプチドの経皮投与による血清中の総IgE値および抗原特異的IgE値の抑制効果を調べた結果、ペプチドを週1回で3回経皮投与したマウスでは、抗原特異的IgE値が大きく減少す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
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究成果によって、S/O化技術を用いることによって、抗原が角質層を通過でき、免疫付与が可能となることが示された。また、S/O製剤の皮膚浸透性には、抗原タンパク質をコーティングする界面活性剤が、大きな役割を果たすことを明らかにするとともに、シュクロース型の非イオン性の界面活性剤を選択することによって、角層浸透後の抗原タンパク質の移行効率が大幅に向上することを見出した。したがって本年度は、抗原が表皮に浸透した後の免疫賦活過程を中心に研究に取り組んだ。
免疫機能の増強の目標達成のために、細胞膜透過性ペプチド（オリゴアルギニン）の利用が有効であると考えた。現在までにいくつかの細胞膜透過性ペプチドが報告されており、さらに近年これらのペプチドを用いて経皮デリバリーを行った例が報告され始めた。我々はこの点に注目し、細胞膜透過性ペプチド(R6)を添加しS/O製剤を調製することで抗体価を10倍以上に高めることに成功し、目標の注射に匹敵する抗体産生量を達成することができた。
具体的なワクチン構築に関しては、リンパ節中のT細胞やB細胞の働きを活発化させる免疫活性化物質（アジュバント）の利用が有効であると考えた。そこで、最近免疫増強機能を有すると注目されているCpGオリゴヌクレオチドを同時に封入したところ、従来法に比べて、8倍程度の免疫増強効果が得られることが明らかとなった。以上、研究は計画通り順調に進行したので、一部計画を前倒しで、ガンの経皮免疫実験を、OVAを抗原タンパクとして実施し、担ガンマウスの腫瘍の抑制効果を検証した。その結果、S/O製剤の塗布によって、腫瘍の成長が大幅に抑制されることを明らかにした。さらには、花粉症の抗原ペプチドを封入したS/O製剤を塗布することによって、抗原特異的IgE値が大きく減少するなど、実験計画は、一部前倒しで進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本プロジェクトは、研究計画に従ってこれまで順調に進行してきたので、今後の研究計画に大幅な修正は加えない。しかし、実用化の問題点であげられた「材料として医薬品添加物として認可された材料を使用する」という方針は、厳守することにする。
細胞膜透過性ペプチドやアジュバントの添加およびそれらの最適化によって効率の良い抗体産生が得られたので、今後の展開としてがん免疫療法への応用に傾注する。また、本手法が花粉症の免疫治療として有効である。ということが示されたので、花粉症治療への展開を新たな柱の一つとする。
本手法によって抗原特異的ながん細胞増殖の抑制が達成されると、抗原をex vivo投与する必要がなく、新しいがん免疫療法やがんワクチンの扉が開かれると期待している。これまでにがんモデル抗原を用いたS/O製剤により抗腫瘍性免疫が誘導されることが確認されたので、実際のがん抗原を用い、臨床応用へ近づける。具体的には、悪性腫瘍であるメラノーマの抗原ペプチドTRP-2をS/O製剤化し経皮免疫を行ったマウスにマウスメラノーマ細胞株B16F10を投与し、この細胞に対する抗腫瘍効果を評価する。
スギ花粉症などのI型アレルギー疾患においては、Th2型の免疫反応が活性化することが報告されている。また、Th1とTh2は互いにサイトカインを通して抑制しあっており、片方が活性化すれば片方が抑制される。そこで本研究では、S/O製剤を使用した経皮スギ花粉症治療の効果を高めるために、体内の免疫反応をTh1型優勢に傾けるアジュバントを用い、これまで使用してきたT細胞エピトープペプチドと同時にS/O製剤に封入することで、より高い治療効果が得られないかの検討を行う。具体的なアジュバントとしては、大腸菌由来のリポ多糖（Toll様レセプター4、TLR4のリガンド）、Resiquimod (R-848)を予定している。
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