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2019 年度 実施状況報告書

分子内/分子間Gカルテット構造形成による免疫活性化CpG ODNの機能制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K04858
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

山崎 智彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (50419264)

研究分担者 池袋 一典  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (70251494)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードトール様受容体9 / CpG ODN / Gカルテット構造 / 免疫活性化 / アジュバント / I型インターフェロン / インターロイキン / ワクチン
研究実績の概要

自然免疫受容体トール様受容体9(TLR9)のリガンド分子である一本鎖オリゴデオキシヌクレオチド(CpG ODN)には、パリンドローム配列とポリG配列を持ち複雑な高次構造を形成してナノ粒子化するクラスAと直鎖構造のクラスBの2種類が存在し、両方ともTLR9に結合するにもかかわらず、誘導する因子がそれぞれI型インターフェロンもしくはIL-12/IL-6と異なることが報告されている。本研究では、分子内Gカルテット構造もしくは分子間Gカルテット構造を形成させるようにCpG ODNの配列を設計することで、CpG ODNに立体構造を形成させ、免疫活性機能を改変することを目的として研究を進めている。
2019年度は昨年度に設計したGカルテット構造を有するCpG ODNについて、構造と免疫活性化能のについて詳細な解析を行った。UVスペクトル解析、電気泳動解析、円偏光二色性(CD)解析を行った結果、我々の開発したGカルテット構造を有するCpG ODNは単量体であり、かつハイブリット構造(グアニン四重鎖構造で、ヌクレオチド主鎖の配向が3:1)を取ることが分かった。またGカルテット構造の形成によりDNA分解酵素に耐性を獲得することが示された。また、2番目のループ領域に挿入する塩基の長さとCpGモチーフの数を改変することで、トポロジーは変化しないが免疫活性化能は変化することが示さた。マウスTLR9を用いた免疫沈降実験により、TLR9との結合能が構造により変化し、その結果として免疫活性化能に影響することが示唆された。

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

実験計画に沿って研究が進んでおり、順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

Gカルテット構造を有するCpG ODNとTLR9との結合の詳細を解析するために、表面プラズモン共鳴(SPR)をもちいてCpG ODNとTLR9との相互作用を解析する。
また、免疫細胞を用いて免疫活性化能を示したGカルテット構造を有するCpG ODNについて、マウスを用いてアジュバント能力を検証する。モデル抗原としてオブアルブミンを用いてGカルテット構造を有するCpG ODNと一緒にマウスに皮下投与し、マウス血液中のオブアルブミン特異的IgG1, IgG2c, IgE抗体の量をELISA法により定量する。またマウス脾臓細胞を調製し、オブアルブミン添加によるIL-13, IFN-γの量を定量することにより、ナイーブCD4+ T細胞の分化能を評価する。

次年度使用額が生じた理由

2019年度から2020年度の2年間で実施の予定であった、CpG ODNの構造と物性解析においては、2019年度はUVスペクトル解析、電気泳動解析、円偏光二色性(CD)解析を中心として実施し、表面プラズモン共鳴(SPR)を2020年度に行うことにしたため、試薬と消耗品費に残額が生じた。SPRに必要なチップと試薬については2020年度に購入する。
(使用計画)
2020年度は動物実験を行う費用が必要となり、2020年度分として請求した助成金(1,000千円)と合わせて、試薬・物品・実験動物購入費用として1,500千円、論文投稿費用として200千円、学会発表のための参加費・旅費として180千円を使用する計画である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Lund大学(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Lund大学
  • [国際共同研究] The University of North Carolina/North Carolina State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The University of North Carolina/North Carolina State University
  • [学会発表] Tuning of the immunostimulatory effect of G-quadruplex based CpG Oligodeoxynucleotides2020

    • 著者名/発表者名
      Anh Thi Tram TU, Kazuaki Hoshi, Kazunori Ikebukuro, Tomohiko Yamazaki
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2020 jointly with ICYS
  • [学会発表] Improvement of the immunostimulatory effects of CpG ODNs by forming G-quadruplex structure2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Hoshi, Anh Thi Tram TU, Kaori Tsukakoshi, Wakako Tsugawa, Koji Sode, Kazunori Ikebukuro, Tomohiko Yamazaki
    • 学会等名
      46th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • [学会発表] Immunostimulatory properties of CpG ODNs forming G-quadruplex structure2019

    • 著者名/発表者名
      Anh Thi Tram TU, Kazuaki Hoshi, Kazunori Ikebukuro, Tomohiko Yamazaki
    • 学会等名
      46th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • [学会発表] Gカルテット構造によるCpG ODNの免疫活性化能の向上2019

    • 著者名/発表者名
      山崎 智彦、星 和明、ツ チ トラム アン、塚越かおり、津川若子、早出広司、池袋一典
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会
  • [備考] 北海道大学フロンティア生命材料科学研究室 研究室ホームページ

    • URL

      https://life.sci.hokudai.ac.jp/tl/lab/frontier-biomaterials-science

  • [備考] 物質・材料研究機構 研究者紹介

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/YAMAZAKI_Tomohiko-j.html

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公開日: 2021-03-11  

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