ナノテクノロジーを用いた次世代経鼻ワクチン開発と、それによる免疫誘導機序の解明

• 研究課題/領域番号: 10J05592
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 免疫学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 孔 壹奎 東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2012年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 経鼻ワクチン / 粘膜免疫 / ナノゲル / Streptococcus pneumoniae / ケモカインレセプター / ケモカイン / リンパ球遊走レセプター / ナノジェル / 肺炎球菌 / Nasal Vaccines / Mucosal Immunity / NanoGel

研究概要

1.ナノゲルを用いた経鼻肺炎球菌ワクチンの有効性
我々は、疎水性のコレステロールを側鎖として付加させたプルランにカチオン性の官能基をさらに付加させる事によって、上気道粘膜免疫システムに安全かつ効果的にワクチン抗原をデリバリーさせることが可能なナノ粒子(ナノゲル)を開発した。本研究では、ナノゲルおよびPspAを用いた肺炎球菌感染症ワクチンシステムの有効性を検討した。
PspAをナノゲルに内包させてマウスに経鼻投与すると、Th17およびTh2応答のみならず、高レベルの抗原特異的血清IgGおよび粘膜分泌型IgA(SIgA)抗体産生応答が誘導された。また、肺における肺炎球菌感染に対して防御免疫応答が誘導され、鼻腔粘膜における肺炎球菌数も減少した。さらに、ワクチン抗原であるPspAの神経系における蓄積は認められなかった。したがって、本研究により、ナノゲル経鼻ワクチンシステムの安全かつ効果的なワクチンデリバリーシステムとしての有効性が証明された。
2.鼻腔粘膜リンパ球の遊走におけるケモカインの役割
PspAをナノゲルに内包させてマウスに経鼻投与することにより誘導されるIgA産生細胞の鼻腔粘膜への遊走機構について免疫染色法およびFACSにより解析を行った。ケモカインCCL28は鼻腔粘膜組織において発現が認められるがPspA/ナノゲルワクチンにより発現が上昇しており、CCL28のレセプターであるCCR3およびCCR10が鼻腔粘膜IgA陽性B細胞に発現していた。さらに、抗CCL28中和抗体をマウスに投与することによって、IgA^+B細胞の鼻腔粘膜への遊走が阻害された。したがって、PspA/ナノゲルワクチンを経鼻投与されたマウスにおいて誘導されるIgA^+B細胞の鼻腔粘膜への遊走機構においてCCL28-CCR10/CCR3の相互作用が必須であることが示された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ケモカインレセプターの機能を解析するために様々なケモカインレセプター欠損マウスを繁殖させていたが予想外に時間がかかってしまった。複数のレセプターの相補的な機能について解析するために、複数のレセプターを欠損したマウスを交配、繁殖させており、順次解析する予定である。

今後の研究の推進方策

上記様々なケモカインレセプター欠損マウスを用いてその役割についてin vivoおよびトランスウェルアッセイシステムを用いてin vitroで解析する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Nanogel-Based PspA Intranasal Vaccine Prevents Invasive Disease and Nasal Colonization by Streptococcus pneumoniae (2013)
  • 著者名/発表者名: Il Gyu Kong, Ayuko Sato, Yoshikazu Yuki, Tomonori Nochi, Haruko Takahashi, et al.
  • 雑誌名: Infection and Immunity 巻: (online) 号: 5 ページ: 1625-34
  • DOI: 10.1128/iai.00240-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implications of nasopharynx-associated lymphoid tissue (NALT) in the development of allergic responses in an allergic rhinitis mouse model. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim DY, Fukuyama S, Nagatake T, Takamura K, Kong IG, Yokota Y, Lee CH, Kiyono H.
  • 雑誌名: Allergy 巻: 67 号: 4 ページ: 502-9
  • DOI: 10.1111/j.1398-9995.2011.02782.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi suppression of rice endogenous storage proteins enhances the production of rice-based Botulinum neutrotoxin type A vaccine. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Y, Mejima M, Kurokawa S, Hiroiwa T. Kong IG, Kuroda M, Takahashi Y, Nochi T, Tokuhara D, Kohda T, Kozaki S, Kiyono H.
  • 雑誌名: Vaccine 巻: 30 号: 28 ページ: 4160-6
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2012.04.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implications of nasopharynx-associated lymphoid tissue (NALT) in the development of allergic responses in an allergic rhinitis mouse model (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim DY, Fukuyama S, Nagatake T, Takamura K, Kong IG, Yokota Y, Lee CH, Kiyono H
  • 雑誌名: Allergy 巻: 67 ページ: 502-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] The airway antigen sampling system : respiratory M cells as an alternative gateway for inhaled antigens. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim DY, Sato A, Fukuyama S, Sagara H, Nagatake T, Kong IG.Goda K, Nochi T, Kunisawa J, Sato S, Yokota Y, Lee CH, Kiyono H.
  • 雑誌名: Journal of Immunology 巻: 186 ページ: 4253-4262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanogel antigenic protein-delivery system for adjuvant-free intranasal vaccines. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nochi T, Yuki Y, Takahashi H, Sawada S, Mejima M, Kohda T, Harada N, Kong IG.Sato A, Kataoka N, Tokuhara D, Kurokawa S, Takahashi Y, Tsukada H, Kozaki S, Akiyoshi K, Kiyono H.
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 9 ページ: 572-578
  • 査読あり
• [学会発表] Nanogel-based adjuvant-free intranasal vaccine using pneumococcal surface protein A induces protective immunity against pneumococcus (2011)
  • 著者名/発表者名: Ilgyu Kong
  • 学会等名: 15th International Congress of Mucosal Immunology
  • 発表場所: Paris, France(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Nanogel-based adjuvant-free intranasal vaccine using pneumococcal surface protein A induces protective immunity against pneum ococcus (2010)
  • 著者名/発表者名: Il gyu Kong
  • 学会等名: 14th International Congress of Immunology
  • 発表場所: Kobe (International) Exhibition Halls
  • 年月日: 2010-08-26