DNA ベイトが画期的なワクチンでウイルスを倒す approach

MIT、MGHのラゴン研究所、マサチューセッツ工科大学、ハーバード大学の研究者らは、DNAから作られたウイルス様送達粒子を使用して、SARS-CoV-2に対する強力な抗体反応を誘発するワクチンを開発した。

このワクチンはマウスで試験されており、ウイルス抗原のコピーを多数含む DNA 足場で構成されています。このワクチンは微粒子ワクチンと呼ばれ、ウイルスの構造を模倣しています。粒子ワクチンに関するこれまでの研究のほとんどはタンパク質の足場に依存していましたが、これらのワクチンに使用されるタンパク質は、免疫系の注意をその標的からそらす不必要な免疫反応を生成することがよくあります。

マウスを使った研究で、研究者らは、DNA足場が免疫反応を誘導せず、免疫系が抗体反応を標的抗原に集中させることを発見した。

「この研究で我々が発見したのは、DNAが問題のタンパク質から注意をそらすような抗体を誘導しないということだ」とMITの生物工学教授マーク・ベイス氏は語った。「B細胞と免疫システムが標的抗原に関して完全に訓練されていると考えられます。そしてそれはまさにあなたが望んでいることです。免疫システムが目的の抗原に焦点を合わせているのです。」

研究者らは、抗体を産生する細胞であるB細胞を強力に刺激するこのアプローチにより、HIV、インフルエンザ、SARS-CoV-2などの標的が難しいウイルスに対するワクチンの開発が容易になる可能性があると述べている。他の種類のワクチンによって刺激される T 細胞とは異なり、これらの B 細胞は数十年間存続することができ、長期的な保護を提供します。

ハーバード大学医学部の准教授でラゴン研究所の主任研究員であるダニエル・リングウッド氏は、「インフルエンザ、HIV、SARS-CoV-2など、従来のワクチンアプローチで防御できる病原体に対して、免疫系がより高いレベルの免疫を生成できるかどうかを探ることに興味がある」と述べた。「標的抗原に対する反応をプラットフォーム自体から切り離すというこのアイデアは、潜在的に強力な免疫学のトリックであり、免疫学ターゲティングの決定をより標的を絞った方向に進めるために活用できるようになりました。」

ベイス氏、リングウッド氏、およびハーバード大学医学部准教授でラゴン研究所の主任研究員であるアーロン・シュミット氏はこの論文の上級著者であり、この論文は本日（1月30日）ジャーナルNature Communicationsに掲載された。この論文の主な著者には、元MIT博士研究員エイク・クリスチャン・ワムホフ、ラゴン研究所博士研究員ラランス・ロンザ、元ハーバード大学院生ジャレッド・フェルドマン、MIT大学院生グラント・ナップ、元ハーバード大学院生ブレイク・ハウザーが含まれる。

粒子状ワクチンは通常、ウイルスに構造的に類似しており、ウイルス抗原のコピーを多く保持できるタンパク質ナノ粒子で構成されています。この高密度の抗原は、体が抗原を本物のウイルスに似ていると認識するため、従来のワクチンよりも強力な免疫反応を引き起こします。 B型肝炎やヒトパピローマウイルスなどのいくつかの病原体に対して粒子ワクチンが開発されており、SARS-CoV-2に対する粒子ワクチンは韓国での使用が承認されている。

これらのワクチンは、B 細胞の活性化に特に優れており、B 細胞にワクチン抗原に特異的な抗体を産生させます。「免疫学の分野の多くの人が粒子ワクチンに非常に興味を持っています。なぜなら、粒子ワクチンは、T細胞ベースの免疫とは異なる抗体ベースの免疫である強力な体液性免疫を生み出すことができるからです。また、mRNAワクチンはT細胞免疫をより強く刺激するようです」とBathe氏は述べた。

しかし、このワクチンの潜在的な欠点の 1 つは、足場に使用されるタンパク質が体を刺激して足場に対する抗体を産生することが多いことです。これにより、免疫システムが本来あるべき強力な反応を起こすことが妨げられる、とバット氏は述べた。

「SARS-CoV-2ウイルスを中和するには、ウイルススパイクタンパク質の受容体結合ドメイン部分に対する抗体を生成するワクチンが必要だ」と同氏は述べた。「そのような抗体がタンパク質ベースの粒子上に提示されると、免疫系は受容体結合ドメインタンパク質だけでなく、それが誘発しようとしている免疫応答に関連しない他のすべてのタンパク質も認識します。」

もう 1 つの潜在的な欠点は、同じ人が、SARS-CoV-2 ワクチンとインフルエンザワクチンなど、同じタンパク質足場によって担持される複数のワクチンを接種した場合、その人の免疫系はすでにタンパク質足場に反応する準備ができているため、すぐにそのタンパク質足場に反応する可能性が高いことです。これにより、2 回目のワクチンに含まれる抗原に対する免疫反応が弱まる可能性があります。

「タンパク質ベースの粒子を使用して、インフルエンザなどの別のウイルスに対する免疫を付与した場合、免疫系は、すでに認識して免疫応答を生成した、基礎となるタンパク質の足場に執着するようになるでしょう」とBathe氏は述べた。「これにより、実際の抗原に対する体の抗体反応の質が低下する可能性があります。」

代替策として、ベイテ氏の研究室は、合成 DNA の構造を正確に制御し、研究者が特定の位置にウイルス抗原などのさまざまな分子を結合できる方法である DNA オリガミを使用して作られた足場を開発してきました。

MITの生物工学および材料科学および工学の教授であるバート・アービンとダレル・アービンは、2020年の研究で、30コピーのHIV抗原を担持するDNA足場が実験室で培養されたB細胞に強力な抗体反応を引き起こす可能性があることを発見した。この構造は、表面にウイルスタンパク質のコピーを多数表示するナノスケールウイルスの構造に非常に似ているため、B 細胞を活性化するのに最適です。

「この方法は、B 細胞抗原認識の基本原理に基づいています。つまり、抗原がアレイ上に表示されると、B 細胞の応答が促進され、抗体出力の量と質が向上します」と Lingwood 氏は述べています。

新しい研究では、研究者らは、SARS-CoV-2の元の株に由来するスパイクタンパク質の受容体結合タンパク質で構成される抗原に切り替えた。マウスにワクチンを注射したところ、スパイクタンパク質に対する抗体は高レベルで生成したが、DNA足場に対する抗体は生成しなかったことが判明した。

対照的に、フェリチンと呼ばれる足場タンパク質をベースにし、SARS-CoV-2抗原でコーティングされたワクチンは、フェリチンとSARS-CoV-2の両方に対して多くの抗体を生成しました。

「DNAナノ粒子自体には免疫原性はない」とリングウッド氏は語った。「タンパク質ベースのプラットフォームを使用すると、プラットフォームと目的の抗原に対して同等に高力価の抗体反応が生成されます。これにより、身体がプラットフォームの高親和性免疫記憶を発達させるため、プラットフォームの再利用が複雑になります。」

こうしたオフターゲット効果を軽減することは、SARS-CoV-2のあらゆる変異体、さらにはすべてのコロナウイルス（SARS-CoV-2を含むウイルスの亜属）やSARSやMERSを引き起こすウイルスに対して広範に中和抗体を誘導するワクチンを開発するという科学者の目標を達成するのにも役立つ可能性がある。

この目的を達成するために、研究者らは、複数の異なるウイルス抗原が結合した DNA 足場が、SARS-CoV-2 および関連ウイルスに対する広範な中和抗体を誘導できるかどうかを研究しています。

コンパイルされたソース: ScitechDaily