組み換えBCG(rBCG)技術を利用したCOVID-19ワクチン開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 20nk0101614h0001
- 統合プロジェクト(二期)
医薬品プロジェクト<第二期>
- 事業名
創薬支援推進事業
- タグ(2020)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 応用
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: その他
疾患領域: 感染症
開発目的: 予防・健康
- 代表研究機関
- 国立大学法人新潟大学
- 研究代表者
(2020) 松本壮吉, 国立大学法人新潟大学, 大学院医歯学総合研究科細菌学・教授
- 研究期間
- 2020年度 - 2021年度
- 課題への総配分額
- 98,000 千円
- 研究概要(2020)
- 本研究では、強い免疫賦活性、長期の抗原刺激性、安価、かつ安全な、牛型結核菌弱毒株BCGを利用し、BCGからSARS-CoV-2の蛋白質を発現させて、ウイルス中和抗体産生を惹起する組み換えBCGワクチン「rBCG-SARS-CoV2」を作成することを目的とする。本開発では、BCGの中でも高い抗原性を維持しているBCG Tokyo 172の主要ポピュレーション、「BCG Tokyo 172の1型バリアント」をベクターとして用いる。またSARS-CoV2蛋白質のキャリアーとして、複数のBCG由来遺伝子を使用する。rBCG-SARS-CoV2からのSARS-CoV-2蛋白質の産生を確認した後に、動物に接種しSARS-CoV2蛋白質に対して抗体が産生されているかを検討する。
研究成果情報
2020
成果の概要
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SARS-CoV-2スパイク蛋白のReceptor Binding Domain (RBD)を発現する組換えBCGの構築を行った。組換えBCGの親株としてBCG Tokyo172を用い、プラスミドを用いるもの、ファージベクターを用いてBCGゲノムに挿入するもの、相同性組換えでBCGゲノム挿入するそれぞれのパターンの構築を行い、RBDを産生する組換えBCGを得た。RBDの産生は、S蛋白に対する抗体反応と質量分析により行い、分泌蛋白質のSDS-PAGE、CBB染色で組換えBCG特異的なエキストラバンドを確認した。
作成した組換えBCGのうち、ゲノム挿入型rBCGの1株を用いて、RBDとの単回共免疫により、マウスに免疫を行った。ELISAによって6週後以降に、経時的に上昇する抗RBD抗体の産生を認め、免疫8週後の脾細胞リンパ球のRBD 刺激により、IFN-gamma産生を認めたことから、ワクチン接種により、RBDに対する継続的な免疫応答を誘導できることが分かった。
SARS-CoV-2のスパイク蛋白質を外套する組換え偽型レンチウイルス(S-virus)を作成した。S-virusは、SARS-CoV-2感受性細胞特異的に感染した。S-virusを用いて、市販抗体やSARS-CoV-2感染ハムスター由来血清の中和活性を測定したところ、提供者から提示された値と同等の値を得ることができたことから、ワクチン接種動物の中和抗体活性測定系を構築できた。
nextstrain.orgで提供されている約3万症例由来のSARS-CoV-2ゲノムの遺伝子変異データを取得し、採取エリアや採取時期などのメタデータを用いて解析を実施した結果、時系列に遺伝子変異の変遷が観察できるようになり、流行の原因になる遺伝子変異のモニタリングが実施した。本邦における、武漢型から欧州型への流行変遷とN501Y変異株の流行拡大を検出した。
作成した組換えBCGのうち、ゲノム挿入型rBCGの1株を用いて、RBDとの単回共免疫により、マウスに免疫を行った。ELISAによって6週後以降に、経時的に上昇する抗RBD抗体の産生を認め、免疫8週後の脾細胞リンパ球のRBD 刺激により、IFN-gamma産生を認めたことから、ワクチン接種により、RBDに対する継続的な免疫応答を誘導できることが分かった。
SARS-CoV-2のスパイク蛋白質を外套する組換え偽型レンチウイルス(S-virus)を作成した。S-virusは、SARS-CoV-2感受性細胞特異的に感染した。S-virusを用いて、市販抗体やSARS-CoV-2感染ハムスター由来血清の中和活性を測定したところ、提供者から提示された値と同等の値を得ることができたことから、ワクチン接種動物の中和抗体活性測定系を構築できた。
nextstrain.orgで提供されている約3万症例由来のSARS-CoV-2ゲノムの遺伝子変異データを取得し、採取エリアや採取時期などのメタデータを用いて解析を実施した結果、時系列に遺伝子変異の変遷が観察できるようになり、流行の原因になる遺伝子変異のモニタリングが実施した。本邦における、武漢型から欧州型への流行変遷とN501Y変異株の流行拡大を検出した。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Nishiuchi, Y., Y. Tateishi, H. Hirano, Y. Ozeki, T. Yamaguchi, M. Miki, S. Kitada, F. Maruyama, and S. Matsumoto. 2022. Direct Attachment with Erythrocytes Augments Extracellular Growth of Pathogenic Mycobacteria. Microbiology spectrum: e0245421. 10.1128/spectrum.02454-21
2. Maekura, R., K. Miki, Y. Tateishi, S. Matsumoto, S. Kitada, M. Miki, and H. Kida. 2022. Long-Term Prognosis and Anti-Mycobacterial Glycolipids Antibody as Biomarker in Mycobacterium avium-intracellulare Complex Pulmonary Disease. Microbiology spectrum.
3. Kurane, T., T. Matsunaga, T. Ida, K. Sawada, A. Nishimura, M. Fukui, M. Umemura, M. Nakayama, N. Ohara, S. Matsumoto, T. Akaike, G. Matsuzaki, and G. Takaesu. 2022. GRIM-19 is a target of mycobacterial Zn(2+) metalloprotease 1 and indispensable for NLRP3 inflammasome activation. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology 36: e22096. 10.1096/fj.202101074RR
4. Ishikawa, S., Y. Ozeki, S. Suga, Y. Mukai, H. Kobayashi, E. Inouchi, S. A. Kaboso, G. Gebretsadik, D. Dewi, A. Nishiyama, Y. Tateishi, H. Takihara, S. Okuda, S. Yoshida, N. Misawa, and S. Matsumoto. 2022. Monitoring IgG against Mycobacterium tuberculosis proteins in an Asian elephant cured of tuberculosis that developed from long-term latency. Scientific reports 12: 4310. 10.1038/s41598-022-08228-7
5. Abe, T., M. Hakamata, A. Nishiyama, Y. Tateishi, S. Matsumoto, H. Hemmi, D. Ueda, and T. Sato. 2022. Identification and functional analysis of a new type of Z,E-mixed prenyl reductase from mycobacteria. The FEBS journal. 10.1111/febs.16412
6. Wiqoyah, N., N. M. Mertaniasih, W. T. Artama, and S. Matsumoto. 2021. Microbiome in sputum as a potential biomarker of chronicity in pulmonary resistant to rifampicin-tuberculosis and multidrug-resistant-tuberculosis patients. International journal of mycobacteriology 10: 260-267. 10.4103/ijmy.ijmy_132_21
7. Tateishi, Y., Y. Ozeki, A. Nishiyama, M. Miki, R. Maekura, Y. Fukushima, C. Nakajima, Y. Suzuki, and S. Matsumoto. 2021. Comparative genomic analysis of Mycobacterium intracellulare: implications for clinical taxonomic classification in pulmonary Mycobacterium avium-intracellulare complex disease. BMC Microbiol 21: 103. 10.1186/s12866-021-02163-9
8. Mertaniasih, N. M., D. N. Surya Suameitria Dewi, S. Soedarsono, A. Kurniati, A. Rohman, Z. Nuha, and S. Matsumoto. 2021. The espD full gene as a potential biomarker in active pulmonary tuberculosis. International journal of mycobacteriology 10: 421-427. 10.4103/ijmy.ijmy_198_21
9. Maeyama, J. I., S. Iho, F. Suzuki, D. Hayashi, T. Yamamoto, T. Yamazaki, Y. Goto, Y. Ozeki, S. Matsumoto, and S. Yamamoto. 2021. Evaluation of a booster tuberculosis vaccine containing mycobacterial DNA-binding protein 1 and CpG oligodeoxynucleotide G9.1 using a Guinea pig model that elicits immunity to Bacillus Calmette-Guerin. Tuberculosis (Edinb) 128: 102067. 10.1016/j.tube.2021.102067
10. Ilinov, A., A. Nishiyama, H. Namba, Y. Fukushima, H. Takihara, C. Nakajima, A. Savitskaya, G. Gebretsadik, M. Hakamata, Y. Ozeki, Y. Tateishi, S. Okuda, Y. Suzuki, Y. S. Vinnik, and S. Matsumoto. 2021. Extracellular DNA of slow growers of mycobacteria and its contribution to biofilm formation and drug tolerance. Scientific reports 11: 10953. 10.1038/s41598-021-90156-z
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. BCGと新型コロナウイルス感染症(COVID-19)、松本 壮吉、第96回 日本結核・非結核性抗酸菌症学会、2021年6月18-19日】口頭.
不明 / 口頭
2. 非結核性抗酸菌の形態に影響する糖ペプチド脂質抗原の発現と宿主応答機序, 藤原永年, 中崇, 綾田稔, 宮本友司, 山本三郎, 前田伸司. 日本細菌学会総会, 2022/03/29, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
3. USP10はドーパミンが誘導する活性酸素依存性の神経細胞死をNrf2の活性化によって抑制する, 山後淳也, 垣花太一, 葛城美徳, 高橋雅彦, アニシモフセルゲイ, 小松雅明, 藤井雅寛, 第43回神経組織培養研究会, 2021/11/06, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
4. USP10はドーパミンが誘導する活性酸素依存性の神経細胞死をNrf2の活性化によって抑制する。, 山後淳也, 垣花太一, 葛城美徳, 高橋雅彦, アニシモフセルゲイ, 藤井雅寛, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/03, 国内, ポスター
国内 / ポスター
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 皆で感染症を考えよう。新潟市民大学(市民講座)オーガナイザー 菊地 利明、松本 壮吉。2021年6月20日~9月26日、国内
国内
2. "新型コロナウイルスの発症機構、治療およびワクチン"、藤井雅寛、令和3年度にいがた市民大学講座「皆で感染症を考えよう」,2021/06/26、国内。
国内
3. "なぜ突然、新型コロナウイルスは大流行したのか―新型コロナウイルスの基礎知識"藤井雅寛、新潟大学医学部医学科・第9回学外講義2022、2022/03/05、国内。
国内
4. 「新型コロナウイルスはなぜパンデミックを起こしたのか」、第56回健康医学産学研究会 オンラインセミナー、2021/04/05、国内。
国内
5. 人工知能によるデジタル医療革命の最前線、奥田修二郎、まちキャン医療見聞録2021、2022/1/20、国内
国内
6. 新型コロナウイルス:これまでにわかったこと、河岡義裕、第118回日本内科学会総会、2021/4/10、国内、口頭
国内
7. 新型コロナウイルス:最近の話題、河岡義裕、第61回日本呼吸器学会、2021/4/24、国内、口頭
国内
8. 新型コロナウイルス感染症の最前線-what is known and unknown、河岡義裕、日本学術会議学術フォーラム、2021/5/8、国内、口頭
国内
9. 新型コロナウイルス:これまでにわかったこと、河岡義裕、第69回日本輸血・細胞治療学会総会、2021/6/4、国内、口頭
国内
10. 新型コロナウイルス:これまでにわかったこと、河岡義裕、島根県臨床内科医会講演会、2021/6/21、国内、口頭
国内