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新規ナノ粒子ワクチン~口腔細菌由来外膜小胞の形成機構の理解とその活用

Research Project

Project/Area Number 19K22644
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 54:Internal medicine of the bio-information integration and related fields
Research InstitutionNational Institute of Infectious Diseases

Principal Investigator

中尾 龍馬  国立感染症研究所, 細菌第一部, 主任研究官 (10370959)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 泉福 英信  国立感染症研究所, 細菌第一部, 室長 (20250186)
平山 悟  新潟大学, 医歯学系, 助教 (70778555)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsワクチンの安全性評価 / 外膜小胞 / ナノ粒子ワクチン
Outline of Research at the Start

本研究では、効果・安全性・利便性を兼ね備えたデザインフリーのナノ粒子ワクチンの開発に挑戦する。まず、粘膜免疫原性を有する口腔細菌の外膜小胞(OMV)をナノ粒子ワクチン担体として活用する。特に、高速原子間力顕微鏡を用いたOMV産生のナノイメージングや、細菌外膜のin silicoモデルによる動力学シミュレーション等の最新技術を駆使して、OMV産生機構の全容解明を目指す。さらに、外来性抗原が多数配列したOMVナノ粒子を得た後、各種動物モデルにより、免疫原性・ワクチン効果・安全性について検証する。以上、新概念に基づいた本ワクチンストラテジーは、感染症制圧の有効な手段となる可能性を秘めている。

Outline of Annual Research Achievements

OMVのイメージングに関しては、走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡を用いて、OMVの超微細構造の可視化と表層分子の免疫学的検出を試みた。特に、走査電顕を用いて免疫電験を実施した結果、表層抗原の局在を明示できるプロトコルの最適化が行われた。外来抗原として利用する予定の志賀毒素Stx2Bの抗体を入手し、ウエスタンブロットでの検出が可能となった。OMV経鼻ワクチンの際の、中枢神経系における安全性については、Porphyromonas gingivalisのみならず、Aggregatibacter actinomycetemcomitansのOMVに関して調査した。経鼻ワクチン時の投与量と同量の1マイクログラムのOMVを脳内接種を行って、その体重減少や致命率を検討した。ジフテリア毒素を1、または0.1マイクログラム投与した場合、それぞれ5日目、または6日目までに全てのマウスが死亡した。一方で、PgOMV単独、AaOMV単独、PgOMVとAaOMVの両方を打った場合において、いずれのマウスの体重も15%以上の退場現象は認められず、実験に使用した全てのマウスは少なくとも5日目には体重が未接種と変わらないレベルまで増加し、二週間以上生きながらえた。実際の経鼻投与の際は、その全量が嗅球に蓄積すること考えにくい。以上より、PgとAaのいずれのOMVのマウスにおける中枢神経毒性は認められない、という結果になった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

外来タンパクの発現系の確立に至っていないが、安全性の検討、ヴェシクルのイメージングのパートで進展があったため。

Strategy for Future Research Activity

OMVの形成機構を理解するためのイメージングをさらに発展させる。
外来性タンパクのOMV表層発現系を確立する。

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(23 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Umea University(スウェーデン)

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  • [Int'l Joint Research] Karolinska Institutet(スウェーデン)

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  • [Int'l Joint Research] University of Sao Paulo(ブラジル)

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  • [Int'l Joint Research] ペルナムブコ連邦大学/サンパウロ大学(ブラジル)

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  • [Int'l Joint Research] ウメオ大学/カロリンスカ研究所(スウェーデン)

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  • [Journal Article] Effects of oral moisturizing gel containing propolis following head and neck radiotherapy: randomized controlled pilot trial2021

    • Author(s)
      Ryoma Nakao and Takao Ueno
    • Journal Title

      BDJ Open

      Volume: 7 Pages: 12-12

    • DOI

      10.1038/s41405-021-00068-3

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glycine significantly enhances bacterial membrane vesicle production: a powerful approach for isolation of LPS-reduced membrane vesicles of probiotic Escherichia coli2020

    • Author(s)
      Satoru Hirayama and Ryoma Nakao
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 13 Pages: 1162-1178

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0939-2_15

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roles of membrane vesicles from Streptococcus mutans for the induction of antibodies to glucosyltransferase in mucosal immunity2020

    • Author(s)
      Nakamura Tomoyo、Iwabuchi Yusuke、Hirayama Satoru、Narisawa Naoki、Takenaga Fumio、Nakao Ryoma、Senpuku Hidenobu
    • Journal Title

      Microbial pathogenesis

      Volume: 149 Pages: 104260-104260

    • DOI

      10.1016/j.micpath.2020.104260

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glycine Significantly Enhances Bacterial Membrane Vesicle Production: A Powerful Approach for Isolation of LPS-reduced Membrane Vesicles of Probiotic Escherichia Coli2020

    • Author(s)
      Satoru Hirayama, Ryoma Nakao
    • Journal Title

      Microbial Biotechnology

      Volume: 13 Pages: 1162-1178

    • DOI

      10.1111/1751-7915.13572

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of topical administration of propolis in chronic periodontitis2020

    • Author(s)
      Nakao R, Senpuku H, Ohnishi M, Takai H, Ogata Y.
    • Journal Title

      Odontology

      Volume: 1 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1007/s10266-020-00500-4

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Complex DNA and MVs With GTF Extracted From Streptococcus mutans on the Oral Biofilm2019

    • Author(s)
      Senpuku H, Nakamura T, Iwabuchi Y, Hirayama S, Nakao R, Ohnishi M
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 24 Pages: 1-1

    • DOI

      10.3390/molecules24173131

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Inhibitory Effects of Polypyrrole on the Biofilm Formation of Streptococcus Mutans2019

    • Author(s)
      Senpuku H, Tuna EB, Nagasawa R, Nakao R, Ohnishi M.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 14 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0225584

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高速原子間力顕微鏡を用いた細菌の形態変化の観察 ―プロポリスが歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisに及ぼす抗菌作用2019

    • Author(s)
      平山悟、吉益由莉、中尾龍馬
    • Journal Title

      顕微鏡/KENBIKYO

      Volume: 54 Pages: 72-76

    • NAID

      130007704154

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 細菌由来メンブレンヴェシクル:その優れた特性を活用したワクチン開発2021

    • Author(s)
      中尾龍馬
    • Organizer
      第94回日本細菌学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] P. gingivalis の膜小胞産生誘導及び迅速な殺菌効果を示すフェン ネル抽出物2021

    • Author(s)
      吉野七海、中尾龍馬
    • Organizer
      第94回日本細菌学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ウェルシュ菌が放出するメンブレンベシクルを介した宿主免疫誘導の解析2021

    • Author(s)
      奥田真由,尾花望,奥脇響,中尾龍馬,泉福英信,野村暢彦
    • Organizer
      第94回日本細菌学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] BCG 由来メンブレンヴェシクルを用いた結核ワクチン開発研究2021

    • Author(s)
      山口 雄大 ,中尾 龍馬 ,冨田 修平
    • Organizer
      第94回日本細菌学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Probiotic Eshcherichia coli Membraned Vesicles Carrying Pneumococcal Capsular Polysaccharides: An In Vivo Study of intranasal Vaccines Using Safe and immunogenic Nanoparticles.2020

    • Author(s)
      Ryoma Nakao, Satoru Hirayama, Iwabuchi Yusuke, Makoto Ohnishi
    • Organizer
      12th International Symposium on Pneumococci & Pneumococcal Diseases
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グリシンによる細菌メンブレンベシクル産生の誘導とその特性2020

    • Author(s)
      平山悟、中尾龍馬
    • Organizer
      生物工学会Webシンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] グリシンにより誘導された細菌メンブレンベシクルの特性解析―歯周病細菌ベシクルワクチンの粘膜アジュバント開発等に向けて―2020

    • Author(s)
      平山悟、中尾龍馬
    • Organizer
      第62回歯科基礎医学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 粘膜免疫を強く誘導する細菌由来メンブレンヴェシクル2020

    • Author(s)
      中尾龍馬
    • Organizer
      NIID/futureセミナー「ワクチン開発研究の現状と展望」
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] バイオフィルム由来膜小胞による免疫応答促進(学術奨励賞)2020

    • Author(s)
      高原翠夏人、平山悟、中尾龍馬、二又裕之、田代陽介
    • Organizer
      2020年度日本農芸化学会中部支部
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] メンブレンヴェシクル2019

    • Inventor(s)
      中尾龍馬、庄子幹郎、中山浩次
    • Industrial Property Rights Holder
      公益財団法人ヒューマンサイエンス振興財団
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-080136
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

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