乳酸菌による異種抗原の発現とワクチンへの応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13877041
• 研究機関: 帯広畜産大学
• 研究代表者: 牧野 壮一 帯広畜産大学, 畜産学部, 助教授 (30181621)
• 研究分担者: 度会 雅久 帯広畜産大学, 畜産学部, 助手 (40312441)
• キーワード: 乳酸菌 / ワクチン / 豚丹毒 / 炭疽 / 粘膜免役

研究概要

感染症の予防にはワクチン開発が重要であるが、粘膜免疫を利用したワクチンは、経口・経鼻ワクチンとして投与方法も比較的容易であり、ワクチン開発が困難であると考えられている腸管感染症等に対しても効果が期待でき、次世代のワクチンとして注目されている。そこで、安全性が社会的にも長期間認知されてきた乳酸菌をワクチンベクターとして応用することにより、菌体内で異種抗原を発現させて粘膜免疫を刺激することでワクチンとして使用できるであろうと考えて本研究を企画した。
1)防御抗原遺伝子の乳酸菌内への導入およびその発現。
マウスをモデル動物として使用するために、マウスに明らかに病原性のある病原菌を使用した。炭疽菌および申請者等により同定され蛋白構造が明らかにされた豚丹毒菌の防御抗原(SpaA) (S-I. Makino et al.,Microb Pathog,25:101-109,1998.FEMS Microbiol Lett,186:313-317,2000.)を用いた。大腸菌とのシャトルプラスミドである乳酸菌用の発現プラスミドに発現可能なように挿入した。大腸菌での発現を確認後、エレクトロポレーション法により乳酸菌(Lactococcus lactis)を組換え体により形質転換し、防御抗原の発現を個々の抗体を用いて免疫学的に明らかにした。また、乳酸菌によりpHが下降し蛋白によっては不安定になることも予想されるので、培養温度や時間等を詳細に調べ、蛋白産生の至適条件を明らかにした。
2)動物をモデルとした防御効果の検証。
豚丹毒菌および炭疽菌の防御抗原を発現する乳酸菌をマウスに経鼻感染を行った結果、腸管内の特異的なIgA産生および血中における特異的IgGの有意な増加が確認された。豚丹毒菌に対しては攻撃試験を実施した結果、明らかな防御効果が確認できた(以上投稿準備中)。しかし、炭疽菌の培養液による攻撃試験では症状の経過が余りにも急激なため防御能が確認できなかった。そこで、芽胞を用いた攻撃試験で防御能があるかどうか確認中である。

研究成果

• [文献書誌] S-I.Makino, M.Watarai, H.Tabuchi, T.Shirahata, H.Furuoka, Y.Kobayashim Y.Takeda: "Genetically modified shiga toxin 2e (Stx2e) producing Escherichia coli is a vaccine candidate for porcine edema disease"Microb. Pathog. 31. 1-8 (2001)
• [文献書誌] H.I.Cheun, S-I.Makino, M.Watarai, T.Shirahata, I.Uchida, K.Takeshi: "A simple and sensitive detection system of Bacillus anthracis in meat and tissue"J Appl Microbiol.. 91. 421-426 (2001)
• [文献書誌] S-I.Makino, H.I.Cheun, M.Watarai, I.Uchida, K.Takeshi: "Detection of anthrax spores from the air using real-time PCR"Lett. Appl. Microbiol.. 33. 237-240 (2001)
• [文献書誌] Makino, S-I., Watarai, M., Cheun, H.I., Uchida, I.: "Role of the lower molecular capsule, which was released from the cell surface of Bacillus anthracis, on the pathogenesis"J. Infect. Dis.. 186. 227-233 (2002)