発表資料 - 国立研究開発法人 医薬基盤・健康・栄養研究所

ワクチンフォーラム 2010
日本発のワクチン開発を目指して
粘膜アジュバントと
粘膜アジュバントとDDS
DDS研究の新展開
研究の新展開
東京大学医科学研究所
感染・免疫部門 炎症免疫学分野
清野 宏
粘膜免疫機構の理解に立脚した注射器・注射針不要のワクチン開発へ
典型的な粘膜ワクチン
経口ワクチン
経鼻ワクチン
経肛門ワクチン
新規の粘膜ワクチン
舌下ワクチン
塗布ワクチン
点眼ワクチン
Omaha world-Herald
抗原特異的粘膜免疫と全身免疫の両方を誘導出来る
病原体に対する二段構えの防御免疫
TMP-IMSUT
コメ型経口ワクチン((MucoRice)
コメ型経口ワクチン
MucoRice)の研究開発
食べるコメから
ワクチンを生産、貯蔵そして経口投与体（医薬製剤）としてのコメへ
RiceRice-based Oral Vaccine
MucoRiceTM
先端医療特区（ワクチン）から
新世代経口ワクチン開発へ
粘膜免疫機構の理解に立脚した注射器・注射針不要のワクチン開発へ
典型的な粘膜ワクチン
経口ワクチン
経鼻ワクチン
経肛門ワクチン
新規の粘膜ワクチン
舌下ワクチン
塗布ワクチン
点眼ワクチン
Omaha world-Herald
抗原特異的粘膜免疫と全身免疫の両方を誘導出来る
病原体に対する二段構えの防御免疫
TMP-IMSUT
涙管関連リンパ組織の同定
（Tear Duct
Duct-associated Lymphoid Tissue
：TALT)
TALT
眼球
鼻腔
NALT
1mm
涙管
鼻涙管
TMPTMP-IMSUT
TALT
涙嚢
1mm
J. Exp. Med. 206: 23512351-64, 2009
涙管関連リンパ組織(TALT)
涙管関連リンパ組織
(TALT)における
におけるM
M細胞の存在
NKM16NKM16-2-4 UEAUEA-1
TALT
NALT
TALTTALT-FAE
FAEに存在する
に存在するM
M細胞と抗原の取り込み
SEM
IMSUTIMSUT-TMP
TEM
J. Exp. Med. 206: 23512351-64, 2009
粘膜免疫誘導組織としてのTALT
粘膜免疫誘導組織としての
TALT：免疫担当細胞の集積
：免疫担当細胞の集積
CD3 B220
B細胞
領域
CD11c+ DC
(上皮細胞層直下）
CD11c B220
50
50m
mm
CD3 CD4
T細胞
領域
50m
50
mm
二次リンパ組織としての微細構造
50
50m
mm
IMSUTIMSUT-TMP
点眼免疫による抗原特的IgA+B細胞とTh細胞免疫応答誘導
涙管
鼻腔
脾臓
点眼免疫によりTALTとNALTを介して
抗原特異的免疫応答が
粘膜系（涙管・鼻腔）と
全身系（脾臓）に誘導される
CT特異的IgA産生細胞
CT特異的
IgG産生細胞
CTCT
-B特異的
特異的CD4
CD4+ T細胞の誘導
Naive Control
Naive Control
3.46%
0.06%
TALT (CT Immunized)
0.96%
CD4
CXCR5
0.02%
TALT (CT Immunized)
CT
CT-B Tetramer (TCR
(TCRb
b+ Gated)
J. Exp. Med. 206: 23512351-64, 2009
CTCT
-B Tetramer (CD4+ Gated)
IMSUTIMSUT-TMP
頭部顎顔面粘膜免疫機構としての
TALT
TALTの同定とその免疫学的位置付け
の同定とその免疫学的位置付け
TALT
TALT を介した眼・鼻腔 免疫機構制御
点眼ワクチンの可能性？
Lacrimal Gland
Ocular
Surface
Conjunctiva
Lacrimal Punctum
Lacrimal Canaliculus
Tear Duct
Eustachian
Tube
Middle
Ear
Maxillary Sinus
Nasal Cavity
NALT
Nasal Septum
GALT
GALTによる腸管免疫機構制御
による腸管免疫機構制御
TMPTMP-IMSUT
T. Yamanaka &
P. Brandtzaeg
LIIPAT,
Univ. Of Oslo
呼吸器粘膜免疫機構を基盤とした経鼻ワクチン開発
鼻腔領域での粘膜免疫機構
経鼻免疫
Respiratory
M Cells
抗原特異的
粘膜免疫と
全身免疫の
両方の誘導
NALT M Cells
Nature Rev.Immunol.4:699,2004
J.Immunol.172:6259,2004
Euro.J.Immunol.28:3346,1998
１．鼻腔は解剖学的に中枢神経系に近い
課題
２．免疫活性化生物作用のあるアジュバント添加
TMPTMP-IMSUT
疎水化高分子を応用したシャペロン型ナノゲル粘膜ワクチンの開発
負・Anion(
負・
Anion( )
ワクチン抗原を一定期間粘膜面から恒常的に提示出来ないか？
東京医科歯科大学
秋吉一成教授
Vaccine antigen
Hydrophobic
interaction
Cholesteryl group
Pullulan
Self-assembly
～40
Amino group Cationic Cholesterol-bearing
Pullulan (cCHP) Nanogel
nm
cCHP-vaccine antigen
プルラン（グルコースからなる多糖類）に疎水性のコレストロールとカチオン性官能基付加
TMP-IMSUT
Nature Materials, 9: 572
572-578, 2010
カチオン化CHP
カチオン化
CHP ナノゲル型経鼻ワクチンには鼻腔 粘膜面での
抗原長時間付着効果がある
cCHP-BoHc/A
or
BoHc/A
18F
1 hour
X-ray Computed Tomography
6 hours
10 hours
BoHc/A
BoHc
/A
cCHPcCHP
-BoHc
BoHc/A
/A
10 min
Clairvivo PET (Shimadzu)
Collaboration with Hamamatsu Photonics K.K.
Nature Materials, 9: 572
572-578, 2010
カチオン化CHP ナノゲル型経鼻ワクチンには長期鼻腔 粘膜
カチオン化CHP
付着性だけではなく抗原送達・除法効果もある
TRITCTRITC-conjugated
cCHP nanogel
Alexa 647
647-conjugated
BoHc/A
BoHc
/A
1 hour
6 hours
12 hours
BoHc/A
BoHc
/A
cCHPcCHP
-BoHc
BoHc/A
/A
cCHPcCHP
-BoHc
BoHc/A
/A
10 min
500 mm
BoHc/A
BoHc/A / cCHP nanogel / Nucleus
TMP-IMSUT
10 min
1 hour
6 hours
12 hours
Nature Materials, 9: 572572-578, 2010
カチオン化CHP ナノゲル型経鼻ワクチンは粘膜面と全身系両方に
カチオン化CHP
ボツリヌス菌毒素に対する防御免疫を誘導する
ボツリヌス菌毒素に対する防御
免疫を誘導する
毒素暴露試験
経鼻投与
腹腔内投与
100
Survival rate (%)
Survival rate (%)
100
80
cCHPcCHP
-BoHc
BoHc/A
/A
60
BoHc/A
BoHc
/A
40
PBS
20
0
80
60
40
20
0
0
0.5
1
Survival days
7
腹腔内暴露 (BoNT
BoNT/A)
/A)
0
0.5
1
7
Survival days
粘膜暴露 ( Progenitor Toxin)
(500 ng
ng,, 5.5 × 104 i.p
i.p.. LD50)
(10 mg, 2 × 105 i.p
i.p.. LD50)
ELISPOT
ELISA
鼻腔での毒素特異的
IgA
IgA産生細胞
産生細胞
血清中毒素特異的 IgG
鼻腔分泌液中毒素特異的 IgA
2
cCHP
cCHP-BoHc
BoHc/A
/A
BoHc
BoHc/A
/A
PBS
** p<0.01
0
cCHP
cCHP-BoHc
BoHc/A
/A
AntiAnti
-BoNT
BoNT/A
/A
Reciprocal log2 titer
AntiAnti
-BoNT
BoNT/A
/A
Reciprocal log2 titer
3
15
13
11
9
7
1
0
TMP-IMSUT
4
***
50
5
***
**
100
**
17
6
**
BoNT/ABoNT/A
-specific AFCs
in 5x106 Cells
150
<5
=
BoHc
BoHc/A
/A
PBS
*** p<0.001
cCHP-BoHc/A
BoHc/A
PBS
Nature Materials, 9: 572572-578, 2010
カチオン化CHP ナノゲルが人工的シャペロンとして
カチオン化CHP
粘膜系樹状細胞に抗原を効果的に引き渡す
Circular Dichroism Analysis
5
q (mdeg)
0
-10
4
1
-15
-20
Nasal epithelium
2
-5
3
200
210
220 230 240
Wavelength (nm)
250
260
1: Native BoHc/A
BoHc/A
ワクチン抗原の
自然体形状放出
2: BoHc/A
BoHc/A heated for 5 h at 45 C
3: BoHc/A
BoHc/A incorporated cCHP nanogel
DCs
TMP-IMSUT
40
30
***
CD11c / cCHP nanogel / BoHc/A
50
***
50 mm
BoHc/A+/ CD11c+ (%)
4: BoHc/A
BoHc/A released from cCHP–
cCHP–BoHc/A
BoHc/A
(Methyl-b-cyclodextrin)
20
***
10
p<0.001
0
cCHP-BoHc/A
BoHc/A
PBS
Nature Materials, 9: 572
572-578, 2010
カチオン化CHP
カチオン化
CHP ナノゲルにより経鼻投与されたワクチン抗原は
中枢神経には移行しない
脳
鼻腔
cCHP-BoHc/A
NALT
嗅覚球
or
BoHc/A
g-線放射線測定
111In
6
5
cCHPcCHP-BoHc/A
BoHc/A
6
BoHc/A
BoHc/A
CTCT
-B
5
2
4
3
**
**
3
2
1
* p<0.05
1
0
0
0.17
TMP-IMSUT
嗅覚球
7
*
*
SUV
4
脳
SUV
7
1
6
12
24
48 h
** p<0.01
0.17
1
6
12
24
48
h
Nature Materials, 9: 572
572-578, 2010
粘膜シャペロン型ワクチンとしてのカチオン化CHP
粘膜シャペロン型ワクチンとしてのカチオン化
CHP ナノゲル
NALT
鼻腔粘膜
M Cell
粘膜系DC
粘膜系
DC
CLN
長時間付着性
抗原自然体形状放出
粘膜系と全身系両方への抗原特異的免疫誘導
人工シャペロン
中枢神経系への抗原移行と付着なし
Tokyo Mucosal Patches
(TMP)
The Institute of Medical Science
The University of Tokyo
(IMSUT)
2010
DongDong-Young Kim
Ayuko Sato
Satoshi Fukuyama
Takahiro Nagatake
ll Gyu Kong
Yoshikazu Yuki
Tomonori Nochi
TMP 2010
Daisuke Tokuhara
Mio Mejima
Shiho Kurokawa
Kazunari Akiyoshi
Haruko Takahashi
Shin
Shin-ichi Sawada
Hideo Tsukada
Nobuhiro Harada
Shunji Kozaki
Tomoko Kohda
Yuko Takahashi
Jun Kunisawa
Shintaro Sato
M. Igeta
Understanding of Mucosal Immunity for Vaccine Development