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細菌性食中毒に対する多価ワクチンの開発および高感度診断技術基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18J00556
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 獣医学
研究機関国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所

研究代表者

細見 晃司  国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 ワクチン・アジュバント研究センター, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 交付 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード細菌性食中毒 / ワクチン / 志賀毒素 / ウエルシュ菌エンテロトキシン / カンピロバクター
研究実績の概要

本研究では細菌性食中毒に対する新規の多価ワクチンの開発を目的に、まず、ウエルシュ菌エンテロトキシン(CPE)の受容体結合に関わるC末端領域(C-CPE)と腸管出血性大腸菌から産生されるベロ毒素(VT2、別名:志賀毒素Stx2)の受容体結合領域であるBサブユニット(Stx2B)の融合タンパク質のワクチンとしての有用性を評価した。その結果、融合タンパク質を免疫することで、ウエルシュ菌エンテロトキシンとベロ毒素に対する抗体が誘導されており、さらにin vitroおよびin vivoでの中和活性を確認できた。具体的には、C-CPEは本来抗原性の低い分子であるため、単独で免疫してもC-CPE特異的な免疫応答はほとんど誘導されず、CPEに対する中和抗体が産生されない。しかし、Stx2Bと融合したタンパク質(Stx2B -C-CPE)をマウスに皮下で免疫すると、C-CPE特異的な免疫応答が誘導され、中和活性をもつC-CPE特異的な血中IgG抗体が産生された。さらに、融合パートナーとして用いたベロ毒素に対するワクチンについても、毒素に対する十分な生体防御を示す抗体産生を誘導することが出来た。
次に、カンピロバクターに対するワクチン抗原候補を検索する目的で、腸管上皮細胞株を用いた感染モデルにおいてカンピロバクターの感染を防御できる抗体を選定し、本抗体が認識している分子を同定した。さらに組換えタンパク質として大腸菌に発現・精製した本分子をマウスに免疫したところ、血清中に本分子特異的な抗体産生が誘導できることを確認した。このように、カンピロバクター感染症に対するワクチン開発に向けた有効なワクチン抗原の同定に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画通り、ウエルシュ菌および腸管出血性大腸菌を対象に新規ワクチンをデザインし、その有効性を動物モデルで証明した。さらに、ワクチン効果が発揮される免疫学的メカニズムを解明し、この成果はワクチン開発の新たな手法を提案する研究成果であると考えている。具体的には、Stx2BはT細胞に認識されてT細胞からのサイトカイン産生を誘導できるのに対して、C-CPEはT細胞に認識されず、T細胞からサイトカインが産生されないことが明らかになった。すなわち、C-CPEはT細胞エピトープを持っていないため、C-CPEを単独で免疫してもT細胞が活性化しないためにB細胞のクラススイッチが誘導されないので、C-CPE特異的なIgG抗体が産生されなかったと考えられる。一方で融合タンパク質として免疫すると、Stx2Bからの刺激によってT細胞から産生されるサイトカインがStx2B特異的なB細胞のクラススイッチに加えて、副次的な効果としてC-CPE特異的なB細胞のクラススイッチを誘導することで、C-CPE特異的なIgG抗体が産生されたと考えられる。このように、本研究の成果は、タンパク工学の技術を用いてT細胞エピトープを付与することで、ワクチン抗原の抗原性を改良したワクチンを開発できることを示しており、ワクチン開発の新たな手法を提案する研究成果であると考えている。

今後の研究の推進方策

ウエルシュ菌および腸管出血性大腸菌をターゲットとしたワクチン開発においては、本研究でワクチンの有効性をマウスを用いて示したが、今後は実用化に向けて、サルやヒトでの検討が必要となると考えている。具体的にはサルにおけるワクチン抗原に対する免疫応答を検討し、感染実験等において防御効果が得られるか検討する。また、サロゲートマーカーを用いた評価などヒトでの有効性を検討する。
一方で、カンピロバクターに対するワクチン開発においては、本研究でワクチン抗原候補を同定していることから、今後は有効なワクチンのデザインと感染モデル等を用いた有効性の検証が必要となる。ワクチン候補分子をマウス等の実験動物へ免疫し、in vitroおよびin vivoで感染症に対する予防効果を検討する。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Metabolism of Dietary and Microbial Vitamin B Family in the Regulation of Host Immunity2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshii Ken、Hosomi Koji、Sawane Kento、Kunisawa Jun
    • 雑誌名

      Frontiers in Nutrition

      巻: 6 ページ: 48-48

    • DOI

      10.3389/fnut.2019.00048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Adjuvant-Free Bivalent Food Poisoning Vaccine by Augmenting the Antigenicity of Clostridium perfringens Enterotoxin2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Hidehiko、Hosomi Koji、Nasu Ayaka、Kondoh Masuo、Kunisawa Jun
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 9 ページ: 2320-2320

    • DOI

      10.3389/fimmu.2018.02320

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a bivalent food poisoning vaccine: augmented antigenicity of the C-terminus of Clostridium perfringens enterotoxin by fusion with the B subunit of Escherichia coli Shiga toxin 22018

    • 著者名/発表者名
      Hosomi Koji、Hinenoya Atsushi、Suzuki Hidehiko、Nagatake Takahiro、Nishino Tomomi、Tojima Yoko、Hirata So-ichiro、Matsunaga Ayu、Kondoh Masuo、Yamasaki Shinji、Kunisawa Jun
    • 雑誌名

      International Immunology

      巻: 31 号: 2 ページ: 91-100

    • DOI

      10.1093/intimm/dxy071

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immunological association of inducible bronchus-associated lymphoid tissue organogenesis in Ag85B-rHPIV2 vaccine-induced anti-tuberculosis mucosal immune responses in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatake T, Suzuki H, Hirata S, Matsumoto N, Wada Y, Morimoto S, Nasu A, Shimojou M, Kawano M, Ogami K, Tsujimura Y, Kuroda E, Iijima N, Hosomi K, Ishii KJ, Nosaka T, Yasutomi Y, Kunisawa J.
    • 雑誌名

      Int Immunol

      巻: 30 号: 10 ページ: 471-481

    • DOI

      10.1093/intimm/dxy046

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Immunostimulatory effect on dendritic cells of the adjuvant-active exopolysaccharide from Leuconostoc mesenteroides strain NTM0482018

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki C, Takagaki C, Higashimura Y, Nakashima Y, Hosomi K, Kunisawa J, Yamamoto K, Hisa K.
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 号: 9 ページ: 1647-1651

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1482195

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lymphoid tissue-resident Alcaligenes LPS induces IgA production without excessive inflammatory responses via weak TLR4 agonist activity2018

    • 著者名/発表者名
      N. Shibata, J. Kunisawa, K. Hosomi, Y. Fujimoto, K. Mizote, N. Kitayama, A. Shimoyama, H. Mimuro, S. Sato, N. 5 Kishishita, K. J. Ishii, K. Fukase, and H. Kiyono
    • 雑誌名

      Mucosal Immunology

      巻: - 号: 3 ページ: 693-702

    • DOI

      10.1038/mi.2017.103

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 小腸パイエル板組織内共生細菌アルカリゲネスの免疫機能とアジュバント応用2019

    • 著者名/発表者名
      柴田納央子、細見晃司、下山敦史、王韻茹、吉井健、深瀬浩一、清野宏、國澤純
    • 学会等名
      第15回日本小児消化管感染症研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a bivalent food poisoning vaccine: augmented antigenicity of C-terminal region of Clostridium perfringensenterotoxin by fusion with Escherichia coli Shiga toxin 2 B subunit2018

    • 著者名/発表者名
      Hosomi K, Hinenoya A, Suzuki H, Nagatake T, Nishino T, Toshima Y, Kondoh M, Yamasaki S, Kunisawa J
    • 学会等名
      第16回松山国際学術シンポジウム&若手の会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a bivalent vaccine for Clostridium perfringens enterotoxin and Escherichia coli Shiga toxin 22018

    • 著者名/発表者名
      Koji Hosomi and Jun Kunisawa
    • 学会等名
      2nd Korea-Japan joint meeting on mucosal immunology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Augmentation of antigenicity of the C-terminal region of Clostridium perfringens enterotoxin by fusion with the B subunit of Escherichia coli Shiga toxin 2 for the development of bivalent food poisoning vaccine2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Hosomi, Atsushi Hinenoya, Hidehiko Suzuki, Takahiro Nagatake, Tomomi Nishino, So-ichiro Hirata, Masuo Kondoh, Shinji Yamasaki, Jun Kunisawa
    • 学会等名
      International Society for Vaccines
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウェルシュ菌および志賀毒素産生性大腸菌感染症に対する多価食中毒ワクチンの開発2018

    • 著者名/発表者名
      細見晃司、日根野谷淳、鈴木英彦、長竹貴広、西野友美、東島陽子、近藤昌夫、山崎伸二、國澤純
    • 学会等名
      日本ワクチン学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 栄養学と腸内細菌から考える個別化医療の将来展望2019

    • 著者名/発表者名
      細見晃司、國澤純
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      Precision Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 油と腸内フローラから考える健康科学の新展開2019

    • 著者名/発表者名
      細見晃司、國澤純
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      イルシー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] ヒトマイクロバイオームビッグデータと健康医療への応用2018

    • 著者名/発表者名
      細見晃司、國澤純
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      月刊化学工業
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 腸内環境に関連するビッグデータの集積と創薬、機能性食品開発への展望. 腸内細菌叢を標的にした医薬 品と保健機能食品の開発2018

    • 著者名/発表者名
      細見晃司、國澤純
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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