2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nasal vaccine using spike protein CpG-ODN against COVID-19
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22H03176
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
佐和 貞治 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10206013)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森山 潔 杏林大学, 医学部, 教授 (10296717)
木下 真央 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20816384)
井上 敬太 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30912224)
中屋 隆明 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80271633)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | COVID-19 / SARS-CoV2 / 経鼻ワクチン / 抗体免疫 / CpGアジュバント / Oligodeoxynucleotide |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年に中国武漢での感染が報告されて，原因ウイルスとしてSARS-CoV-2が同定されて，その全ゲノムシークエンスが解明された．SARS-CoV-2 (武漢タイプ, YP_009724390)のSタンパクは1,273個のアミノ酸で構成され，中央部分(685-686間)のfurin cleavage siteで切断されることで，N末端側のS1ドメイン(685 aa)はスパイク最外の球状部分となり，C末端側のS2ドメイン(588 aa)はスパイク茎に相当する棒状部分を形成する．特に，S1成分のアミノ末端約200個からなる領域は，ウイルスの標的細胞内侵入の最も鍵となるプロセスとして，細胞表面上のアンギオテンシン変換酵素(ACE2)と結合するRBDと同定されている．その後に，S2成分は膜融合を誘導し，ウイルスRNAを真核細胞内へ送り込むことに最も重要な役割を果たす．新型コロナウイルス感染(COVID-19)は， SARS-CoV-2の経気道感染による急性肺傷害発生が重症化の起点となる．経鼻ワクチン投与で有効な気道粘膜における免疫力を高めることが可能であれば，投与が簡便で，かつ副作用も少ない有効な免疫の確立が期待できる可能性がある．そこで，粘膜刺激ワクチン用として期待されているToll様受容体-9のアゴニストであるCpG Oligodeoxynucleotide (ODN)アジュバントを利用したSARS-CoV-2スパイクタンパク経鼻投与ワクチン開発に向けた基礎実験を行い，臨床適応可能なワクチン開発のための基礎データを集積した。経鼻ワクチンの利用法は、初回接種からの利用だけでなく、既存の筋注ワクチンとの組み合わせて、2回目以後のブースター効果を発揮することに利用できる可能性もあり、初回筋注接種との組み合わせも含めて本研究で効果を調べる。抗原タンパクについては，組み合わせを含めて，様々なパターンが考えられる．そのために複数の特定部分の抗体が測定されるシステムを構築することで，抗体価プロファイリングが得られるように今後検討を加えることが可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今回，Sタンパクのワクチン効果発揮に有効なドメイン部分の遺伝子組み換えタンパクを抗原として，CpG ODNをアジュバントに用いて，経鼻スプレーで予防免疫が賦活可能なワクチンを開発するための最適抗原部位を探索し免疫学的知見を得た。アジュバントとのformulaを含めて，様々な組み合わせの中から，変異株への対処や副作用，更には投与方法，投与回数，ワクチン効果の持続性なども含めて，マウスへの経鼻投与と，ワクチン接種後のマウスの血清抗体価ならびに脾臓リンパ球細胞性免疫反応測定にて評価して，もっとも効果的な免疫を誘導できるSARS-CoV-2抗原分子，投与法について最適化を図れた．
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| Strategy for Future Research Activity |
SARS-CoV2に関しては、これまでのCOVID－19パンデミックにおいても、アルファ株，デルタ株，ラムダ株などの変異ウイルスがそのS1ドメインのRBD領域にもつ変異は，ACE2受容体への結合親和性を高め，かつ中和抗体の結合能を低下させることから，感染性の増強やワクチン効果の減弱が懸念されてきた。S1ドメイン部分に変異が誘導されているものを含めて，上述で方法にて報告されたアミノ酸変異を組み込んだS1組み換えタンパクを精製し，さらに抗体価測定においては，S1-RBD部分への中和フラクション，あるいは結合親和性が重要となるため，アミノ酸変異を含むS1-RBD部分単独もも中和抗体価の定量のため精製し，ELISAやELISPOTの液性および細胞性免疫能測定に用いる．市販の治療用モノクローナル抗体との競合的結合能を見ることで，アミノ酸変異の治療に対する影響を定量的に評価する．変異タンパクについては，報告されたもの以外にも可能性のある未報告の変異についても，網羅的な変異導入を検討して，変異によるワクチン効果の影響，中和抗体産生能についても評価していく。
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