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細菌由来膜小胞の経鼻投与による未踏の歯周病ワクチン開発の加速

研究課題

研究課題/領域番号 21K18284
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分57:口腔科学およびその関連分野
研究機関国立感染症研究所

研究代表者

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

研究分担者 相内 章  国立感染症研究所, 感染病理部, 室長 (10572133)
泉福 英信  日本大学, 松戸歯学部, 教授 (20250186)
佐々木 永太  国立感染症研究所, 治療薬・ワクチン開発研究センター, 主任研究官 (40762216)
野村 暢彦  筑波大学, 生命環境系, 教授 (60292520)
井上 智  国立感染症研究所, 獣医科学部, 室長 (90213157)
山口 雄大  国立感染症研究所, 細菌第一部, 主任研究官 (40726080)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード膜小胞 / 細菌由来膜小胞 / 細菌膜小胞 / 歯周病 / ワクチン / 粘膜免疫
研究開始時の研究の概要

細菌は膜小胞 (Membrane Vesicles: MVs)と呼ばれる 直径 20~250 nm の微粒子を菌体外に放出する。MVs は、熱や酵素にも安定堅牢なナノ構造体であり、内封された抗原は無傷のまま免疫組織に送達される。一方、MVs に含まれる複数の細菌由来アジュバントは、宿主免疫応答を誘導する。既に、B群 髄膜炎菌の BMVs を用いた注射型ワクチンが上市され、その安全性と効果が確認されている。近年は、MVs ワクチン開発・製造を見据えた、増産技術、安全性と効果の評価モデル系、BMVs改変技術などが確立されている。
本研究では、細菌由来膜小胞 (MVs) の特長を活用し、有史以来人類の願いである歯周病予防ワクチンを開発する。

研究実績の概要

歯周病原細菌P. gingivalis (Pg) とA. actinomycetemcomitans (Aa) が放出する外膜小胞 (OMVs) による経鼻ワクチンの効果と安全性について、マウスモデル等で検討を行なった。Pg OMVsはAa OMVsと較べ内毒素活性・免疫誘導活性が弱く単体ではワクチンとして機能しないが、Pg とAaの両方のOMVs (二価ワクチン) を経鼻投与することで、両菌に対する特異的な血清IgGと唾液IgAが強く誘導された。口腔感染実験では、二価ワクチンを投与するとPgとAaの口腔内菌数は有意に減少した。また、二価ワクチンのマウス脳内攻撃による中枢神経系毒性は認められなかった。二価OMVsワクチンの経鼻投与で口腔からPg やAaを排除できる可能性が示された。

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

概ね順調に解析が進み、歯周病ワクチンに関する論文を発表した。

今後の研究の推進方策

ビーグル犬の論文がまだ未発表であるので、論文発表を行い、この成果を土台に、歯周病ワクチン開発を推進する。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件) 図書 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] Umea university/Karolinska Institutet(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウメオ大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Identification of genes involved in enhanced membrane vesicle formation in Pseudomonas aeruginosa biofilms: Surface sensing facilitates vesiculation2024

    • 著者名/発表者名
      Sadao Aoki, Hiroko Yahara, Ryoma Nakao, Osamu Tsuzukibashi, Koji Yahara
    • 雑誌名

      Access Microbiology

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mucosal adjuvanticity and mucosal booster effect of colibactin-depleted probiotic <i>Escherichia coli</i> membrane vesicles2024

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Hiroki、Kudo Toshifumi、Yamaguchi Takehiro、Obana Nozomu、Watanabe Kenji、Abe Kimihiro、Miyazaki Hidetaka、Toyofuku Masanori、Nomura Nobuhiko、Akeda Yukihiro、Nakao Ryoma
    • 雑誌名

      Human Vaccines &amp; Immunotherapeutics

      巻: 20 号: 1 ページ: 2337987-2337987

    • DOI

      10.1080/21645515.2024.2337987

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multimodal Inhibitory Effect of Matcha on Porphyromonas gingivalis2024

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao, Ayami Takatsuka, Kengo Mandokoro, Naoki Narisawa, Tsuyoshi Ikeda, Hideki Takai, Yorimasa Ogata
    • 雑誌名

      Microbiology Spectrum

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biofilm-derived membrane vesicles exhibit potent immunomodulatory activity in Pseudomonas aeruginosa PAO12024

    • 著者名/発表者名
      Minato Takahara, Satoru Hirayama, Hiroyuki Futamata,Ryoma Nakao, Yosuke Tashiro
    • 雑誌名

      Microbiology and Immunology

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A bivalent outer membrane vesicle-based intranasal vaccine to prevent infection of periodontopathic bacteria2023

    • 著者名/発表者名
      Nakao Ryoma、Hirayama Satoru、Yamaguchi Takehiro、Senpuku Hidenobu、Hasegawa Hideki、Suzuki Tadaki、Akeda Yukihiro、Ohnishi Makoto
    • 雑誌名

      Vaccine

      巻: 41 号: 30 ページ: 4369-4383

    • DOI

      10.1016/j.vaccine.2023.05.058

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of genes involved in enhanced membrane vesicle formation in Pseudomonas aeruginosa biofilms: surface sensing facilitates vesiculation2023

    • 著者名/発表者名
      Kanno Mizuki、Shiota Takuya、Ueno So、Takahara Minato、Haneda Keisuke、Tahara Yuhei O.、Shintani Masaki、Nakao Ryoma、Miyata Makoto、Kimbara Kazuhide、Futamata Hiroyuki、Tashiro Yosuke
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 14 ページ: 1252155-1252155

    • DOI

      10.3389/fmicb.2023.1252155

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scanning Electron Microscopy of Escherichia coli Encapsulated in a Spacerized Graphene Sandwich2022

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, Yuki; Hirayama, Satoru; Nakao, Ryoma
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: in press 号: 3 ページ: 175-180

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfac010

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual Inhibitory Activity of Petroselinic Acid Enriched in Fennel Against Porphyromonas gingivalis2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Nanami、Ikeda Tsuyoshi、Nakao Ryoma
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 13 ページ: 816047-816047

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.816047

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A highly immunogenic vaccine platform against encapsulated pathogens using chimeric probiotic Escherichia coli membrane vesicles2022

    • 著者名/発表者名
      Nakao Ryoma、Kobayashi Hirotaka、Iwabuchi Yusuke、Kawahara Kazuyoshi、Hirayama Satoru、Ramstedt Madeleine、Sasaki Yuki、Kataoka Michiyo、Akeda Yukihiro、Ohnishi Makoto
    • 雑誌名

      npj Vaccines

      巻: 7 号: 1 ページ: 13-13

    • DOI

      10.1038/s41541-022-00572-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual Inhibitory Activity of Petroselinic Acid Enriched in Fennel Against Porphyromonas gingivalis2022

    • 著者名/発表者名
      Nanami Yoshino; Tsuyoshi Ikeda; Nakao Ryoma
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Glycine Induction Method: Effective Production of Immunoactive Bacterial Membrane Vesicles with Low Endotoxin Content2021

    • 著者名/発表者名
      Satoru Hirayama, Ryoma Nakao
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2414 ページ: 207-226

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1900-1_13

    • ISBN
      9781071618998, 9781071619001
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of oral moisturizing gel containing propolis following head and neck radiotherapy: randomized controlled pilot trial2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao, Takao Ueno
    • 雑誌名

      BDJ Open

      巻: 7 号: 10 ページ: 12-12

    • DOI

      10.3390/pathogens10101286

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of pH on the properties of membrane vesicles including glucosyltransferase in Streptococcus mutans2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Iwabuchi, Tomoyo Nakamura, Yasuka Kusumoto, Ryoma Nakao, Tsutomu Iwamoto, Osamu Shinozuka, Hidenobu Senpuku
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 9 号: 11 ページ: 2308-2308

    • DOI

      10.3390/microorganisms9112308

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細菌が創る膜小胞ワクチン:歯周病や感染症の制御に向けた取り組み2024

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬
    • 学会等名
      日本小動物歯科研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Novel Vaccine Platform against Pneumococcal Infection Using Glycoengineered Membrane Vesicles of Probiotic Escherichia coli2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao
    • 学会等名
      The 4th Asian Pneumococcal Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物発光共鳴エネルギー移動を用いた細菌膜小胞の生体内観察最適化2023

    • 著者名/発表者名
      木本万結、小根山千歳、二又裕之、中尾龍馬、田代陽介
    • 学会等名
      第36回日本微生物生態学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌膜小胞のワクチン利用に向けた異種多糖抗原輸送効率の向上2023

    • 著者名/発表者名
      竹井奎多、今泉昌慶、二又裕之、中尾龍馬、田代陽介
    • 学会等名
      日本膜学会 第45年会,膜シンポジウム2023の合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Mahanimbineは歯周病原細菌の表面にクレーター状の穴を開ける2023

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬、池田剛、明田幸宏
    • 学会等名
      第96回日本生化学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 歯周病原細菌とその外膜小胞の構成・構造の解析2023

    • 著者名/発表者名
      高橋葵、長田勝英、中村知世、西野智彦、小林宏尚、中尾龍馬
    • 学会等名
      第96回日本生化学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 膜小胞ワクチン:歯周病や感染症の制御に向けた取組み2023

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬
    • 学会等名
      第106回日本細菌学会関東支部会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鼻粘膜投与型の細菌由来膜小胞ワクチン2023

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬
    • 学会等名
      第57回 緑膿菌感染症研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プロバイオティクス大腸菌キメラ由来メンブレンヴェシクルによる莢膜保有病原体に対するワクチン2023

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬、岩渕佑介、川原一芳、明田幸宏、大西真
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ウシ型結核菌弱毒株BCG由来メンブレンヴェシクルを用いた新規結核ワクチン開発2023

    • 著者名/発表者名
      山口雄大、寒川訓明、中尾龍馬、明田幸宏
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体内イメージングに向けた長波長発光膜小胞の作製2023

    • 著者名/発表者名
      木本万結、小根山千歳、中尾龍馬、二又裕之、田代陽介
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Fate of Porphyromonas ginigivalis outer membrane vesicles intravesously administered to mice2023

    • 著者名/発表者名
      内山大樹、山口雄大、宮崎英隆、明田宏幸、中尾龍馬
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 細菌が放出する膜小胞の免疫誘導とワクチンへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      竹井奎多 、高原翠夏人 、今泉昌慶 、二又裕之 、中尾龍馬 、田代陽介
    • 学会等名
      大腸菌研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 細菌由来メンブレンヴェシクルの医療応用に向けた取組み2022

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬
    • 学会等名
      第29回内毒素・LPS研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスにおけるPorphyromonas gingivalis 由来外膜小胞の血行動態について2022

    • 著者名/発表者名
      内山大樹、宮崎英隆、山口雄大、中尾龍馬
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ポルフィロモナス・ジンジバリスに対するフェンネルの二重阻害活性2022

    • 著者名/発表者名
      吉野七海、池田剛、中尾龍馬
    • 学会等名
      第36回日本香辛料研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BCG 由来細胞外小胞の新規結核ワクチンへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      山口雄大、寒川訓明、中尾龍馬、明田幸宏
    • 学会等名
      第26回 日本ワクチン学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 歯周病ワクチンの研究:細菌由来外膜小胞による優れた粘膜免疫原性の活用2022

    • 著者名/発表者名
      中尾龍馬、山口雄大、石原和幸、明田幸宏
    • 学会等名
      第26回 日本ワクチン学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Intranasal vaccine development using probiotic E. coli-derived membrane vesicles carrying pneumococcal capsular polysaccharides2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao R, Iwabuchi Y, Kimura S, Hirayama S, Morino S, Suzuki M, Ohnishi M.
    • 学会等名
      15th Vaccine Congress
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グリシンにより誘導された細菌メンブレンベシクルの性質とアジュバント活性の解析2021

    • 著者名/発表者名
      平山悟、中尾龍馬
    • 学会等名
      第63回歯科基礎医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌由来メンブレンベシクルによる宿主免疫を介した宿主微生物叢制御2021

    • 著者名/発表者名
      奥田真由、尾花 望、奥脇響、中尾 龍馬、泉福 英信、野村 暢彦
    • 学会等名
      第34回微生物生態学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Prospective vaccine strategy using bacterial membrane vesicles delivered into nasal cavity2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of anti-TB vaccine using mycobacterial membrane vesicles2021

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Yamaguchi, Noriaki Samukawa, Ryoma Nakao and Shuhei Tomita
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of initial pH conditions on the membrane vesicles produced by Streptococcus mutans2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Iwabuchi, Tomoyo Nakamura, Yasuka Kusumoto, Ryoma Nakao, Tsutomu Iwamoto, Osamu Shinozuka, Hidenobu Senpuku
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on glucosyltransferase of Streptococcus mutans2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyo Nakamura, Naoki Narisawa, Fumio Takenaga, Ryoma Nakao, and Hidenobu Senpuku
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of mucosal immunization of Clostridium perfringens membrane vesicles on humoral immunity and gut microbiota2021

    • 著者名/発表者名
      Okuda Mayu, Obana Nozomu, Okuwaki Hibiki, Nakao Ryoma, Senpuku Hidenobu, Nomura Nobuhiko
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of immunomodulatory membrane vesicles derived from Pseudomonas aeruginosa biofilm2021

    • 著者名/発表者名
      Minato Takahara, Satoru Hirayama, Ryoma Nakao, Hiroyuki Futamata, Yosuke Tashiro
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Bacterial Membrane Vesicles: Biogenesis, functions, and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inhibitory activity of mahanimbine against Porphyromonas gingivalis2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao, Tsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 外来性莢膜多糖を発現するプロバイオティクス大腸菌が作る膜小胞ワクチンの特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Nakao, Hiroaki Kobayashi, Yusuke Iwabuchi, Yusuke Sasaki, Madeleine Ramstedt, Satoru Hirayama, Makoto Ohnishi
    • 学会等名
      第15回 日本ワクチン学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Methods in Molecular Biology: Glycine Induction Method: Effective Production of Immunoactive Bacterial Membrane Vesicles with Low Endotoxin Content2022

    • 著者名/発表者名
      Hirayama S, Nakao R.
    • 出版者
      Springer Nature
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Methods in Molecular Biology: Intranasal vaccine study using Porphyromonas gingivalis membrane vesicles: isolation method and application to a mouse model2021

    • 著者名/発表者名
      Hirayama S, Nakao R.
    • 出版者
      Springer Nature
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] プロバイオティクス大腸菌の二重変異株、該二重変異株から産生される膜小胞、及びそれを用いた製品2024

    • 発明者名
      中尾 龍馬、安部 公博、尾花 望、渡辺 賢二
    • 権利者名
      国立感染症研究所長
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-033964
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [産業財産権] バチルス属細菌の膜小胞を基盤とする担体及びそれを用いた製品2024

    • 発明者名
      安部 公博、中尾龍馬
    • 権利者名
      国立感染症研究所長
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-037222
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [産業財産権] ポルフィロモナス・ジンジバリス用殺菌剤、及びポルフィロモナス・ジンジバリスに対する抗菌作用を有する成分を製造する方法2021

    • 発明者名
      吉野七海、池田剛、中尾龍馬
    • 権利者名
      エスビー食品
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-057781
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-12-25  

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