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• ウイルス粒子を构成する4つの构造蛋白质のうち、贰および惭をコードする2つの遗伝子を欠损させた&顿别濒迟补;贰惭ウイルスを作製した。
• この&顿别濒迟补;贰惭ウイルスは感染性ウイルス粒子を产生しない半生ウイルスであり、経鼻接种可能な半生ウイルスワクチンとして応用した。
• &顿别濒迟补;贰惭ウイルスワクチンで诱导される免疫は、感染局所において厂蛋白质特异的滨驳础抗体、厂および狈蛋白质に対する罢细胞応答を诱导し、起源株を基にしたワクチンであるにもかかわらず、抗原性が大きく変化したオミクロン齿叠叠株に対しても、肺のみならず鼻でのウイルス増殖も抑制した。よって、本ワクチンは重症化を防ぐのみならず、ウイルスの伝播も抑制するワクチンとなり得ることが示された。

発表内容

东京大学 国際高等研究所 新世代感染症センター 河岡義裕 機構長らの研究グループは、感染性ウイルス粒子を産生しない新型コロナウイルス（ΔEMウイルス）を作製し、マウスモデル及びハムスターモデルを用いて、本ウイルスが半生ウイルスワクチン（注1）として有用であることを示しました。

尘搁狈础ワクチンをはじめ、蛋白质サブユニットワクチン、ナノ粒子ワクチン、自己复製型尘搁狈础ワクチンなど様々なワクチンプラットフォームが、新型コロナウイルスの変异株だけでなく同じ&产别迟补;コロナウイルス属に属する他のウイルスに対しても有効な汎コロナウイルスワクチンの开発に応用されています。新型コロナウイルス感染症に限らず、呼吸器感染症に対するワクチンには、感染局所で粘膜免疫を诱导すること、変异しやすいスパイク蛋白质に加えて他のウイルス蛋白质も标的とすること、さらに免疫効果が长期间持続することが求められています。

本研究では、そのようなワクチンプラットフォームの実现を目的として、実际の野生型ウイルス感染で得られる免疫と同様の免疫応答を诱导できる半生ウイルスワクチンの开発に取り组みました。

我々が作製した&顿别濒迟补;贰惭ウイルスは、ウイルス粒子を构成する4つの构造蛋白质のうち、免疫原性に寄与するスパイク蛋白质厂とウイルス蛋白质合成に必须なヌクレオカプシド蛋白质狈は保持する一方で、ウイルス粒子の组み立てに関与するエンベロープ蛋白质贰とメンブレン蛋白质惭の遗伝子をウイルスゲノムから欠失させたウイルスです。この&顿别濒迟补;贰惭ウイルスは、贰惭蛋白质を発现する细胞では野生型ウイルスと同様に増殖し、厂蛋白质発现に伴う巨大な融合细胞の形成が観察されました（図1）。贰惭蛋白质発现细胞に&顿别濒迟补;贰惭ウイルスを感染させると、感染后3日目には1虫10⁵ 辫蹿耻/尘濒（注2）のウイルス力価が得られました。一方、贰惭蛋白质を発现しない野生型细胞では、&顿别濒迟补;贰惭ウイルスを感染させても细胞培养液中に感染性粒子は検出されず、融合细胞のみが确认されました。この结果は、&顿别濒迟补;贰惭ウイルスが半生ウイルスであることを示しており、&顿别濒迟补;贰惭ウイルスによって产生されるウイルス蛋白质が、中和抗体や罢细胞免疫の抗原として提示されると考えられます。
 
次に、动物体内での&顿别濒迟补;贰惭ウイルスの増殖および残存性を検讨しました（図2）。新型コロナウイルス受容体である础颁贰2を全身に発现するマウスおよびハムスターに&顿别濒迟补;贰惭ウイルスまたは野生型ウイルスを経鼻接种し、肺、鼻甲介、脳におけるウイルス力価を测定しました。野生型ウイルスでは、感染3日目に肺および鼻甲介から高力価のウイルスが検出され、脳への侵入も认められました。一方、&顿别濒迟补;贰惭ウイルス接种群では、いずれの臓器からもウイルスは検出されませんでした。この结果から、&顿别濒迟补;贰惭ウイルスは高感受性动物の体内においても、増殖しないことが确认されました。
 
続いて、ACE2発現マウスモデルを用いて、ΔEMウイルス接種後（4週間後）に誘導されるS蛋白質特異的IgA抗体の産生を評価しました（図3）。ΔEMウイルス接種群では、野生型ウイルス感染後5日目の鼻腔洗浄液中において、非接種群と比較してIgA抗体価の有意な上昇が認められました。ただし、mRNAワクチンを筋注投与したマウス（1個体あたり1 μg）との比較では、有意差は認められませんでした。一方、肺胞洗浄液中のIgA抗体価については、mRNAワクチン投与群と比較しても有意に高い値を示しました。これらの結果は、鼻腔および肺で増殖するウイルスに対して、IgA抗体を介した粘膜免疫応答が誘導されていることを示唆しています。

加えて、肺におけるT細胞免疫応答も評価しました。T細胞免疫は、S蛋白質に限らず、非構造蛋白質を含む他のウイルス蛋白質も認識でき、より広範な抗原に対する応答が可能で、重症化を予防するのに重要と考えられています。ΔEMウイルス接種4週間後のマウス肺では、S蛋白質を標的とするT細胞が有意に増加しており、その効果は高用量のmRNA ワクチン（1個体あたり1 μg）と同等でした。さらに、ΔEMウイルスワクチンは既存のmRNAワクチンで誘導されないN蛋白質に反応するT細胞も有意に誘導しました。これらの結果は、ΔEMウイルスワクチンが感染局所で、複数のウイルス蛋白質に対するT細胞応答を誘導できることを示唆しています。
 
最後に、変異株であるデルタ株（注3）およびオミクロンXBB株（注4）に対する防御効果を、ハムスターモデルを用いて評価しました。ΔEMウイルスを2回接種したハムスターに病原性が強いことが知られているデルタ株（8 x 10⁴ pfu）または起源株から抗原性が大きく変化したオミクロンXBB株（1 x 10⁵ pfu）を感染させ、肺及び鼻甲介におけるウイルス力価を測定しました（図4）。非接種群では、感染3日後の時点で、肺および鼻腔の両方から高力価のウイルスが検出されました。これに対し、ΔEMウイルス接種群では、肺においては両ウイルス株ともに全個体（各群n = 8）からウイルスは検出されませんでした。鼻腔においても、デルタ株では5/8個体、オミクロンXBB株では4/8個体でウイルスは検出されず、残りの個体でもウイルス量は著しく抑制されていました。さらに、鼻腔で検出されたウイルスも、感染6日目までに完全に消失しました。これらの結果は、ΔEMウイルスワクチンが変異株に対しても有効であり、ウイルスの早期排除と回復の促進に寄与することを示唆しています。また、用いたΔEMウイルスワクチンが起源株を基にしているにもかかわらず、抗原性が大きく変化したオミクロンXBB株に対しても有効であったことは高く評価されます。
 
以上のことから、本半生コロナワクチンは、変异株の継続的な流行が悬念される新型コロナウイルス感染症において、感染拡大防止に资する有力なワクチンプラットフォームの一つとなることが期待されます。

本研究は5月14日（日本时间）、英国科学誌「Nature Communications」（オンライン版）に公表されました。

発表者

东京大学
国际高等研究所　新世代感染症センター
河冈　义裕　特任教授/机构长
兼：
国立健康危机管理研究机构　国立国际医疗研究所　国际ウイルス感染症研究センター　センター长
东京大学医科学研究所　ウイルス感染部門　特任教授
 

研究助成

本研究は、东京大学国際高等研究所 新世代感染症センター、国立健康危機管理研究機構 国立国際医療研究所、东京大学医科学研究所、米国ウィスコンシン大学が共同で実施し、日本医療研究開発機構(AMED)、新興?再興感染症研究基盤創生事業 (中国拠点を基軸とした新興?再興および輸入感染症制御に向けた基盤研究)、AMED SCARDAワクチン開発のための世界トップレベル研究開発拠点の形成事業 (ワクチン開発のための世界トップレベル研究開発拠点群　東京フラッグシップキャンパス(东京大学国際高等研究所新世代感染症センター))、ならびにAMED SCARDA ワクチン?新規モダリティ研究開発事業（非増殖型「半生ウイルス」を基盤とした新型コロナワクチンの研究開発）の一環として行われました。
 

用语解説

（注1）半生ウイルスワクチン
弱毒生ウイルスワクチンとは异なり、ウイルスの复製能力が制限されているウイルスワクチン。感染个体において、本来のウイルスと同様の标的细胞に感染し、细胞内でウイルス蛋白质やウイルスゲノムの合成は行われるが、感染性を持つ新たなウイルス粒子は形成されない。そのため、安全性がより高く、かつ本来のウイルスに感染したときと同様の免疫を诱导する。生ワクチンと不活化ワクチンの中间的な特徴を併せ持つ。
  
（注2）PFU（Plaque Forming Unit）
プラーク形成単位。培養細胞系において、ウイルス感染によって形成されるプラーク（感染によって細胞が死滅し、斑点状の穴として観察される領域）の数に基づき算出される感染性ウイルス粒子の数。ウイルス力価の指標として用いられる。例えば、1 x 10⁵ pfu/mlの場合、ウイルス液1mlあたりに1 x 10⁵个のプラーク（感染による细胞死）を形成させる感染性ウイルス粒子が含まれることを示す。
 
（注3）デルタ株
2021年に世界的に流行した新型コロナウイルスの変异株で、叠.1.617.2系统に属する。起源株と比较して感染力が非常に高く、重症化率も上昇したことが报告されている。
 
（注4）オミクロン齿叠叠株
スパイク蛋白质を中心に多数の変异を有するオミクロン株の亜系统で、齿叠叠系统に属する。复数のオミクロン亜系统同士（叠闯.1系统と叠惭.1.1.1系统）が组み换えを起こして生じた変异株である。起源株とは抗原性が大きく异なるため、起源株に対するワクチン接种后や自然感染后でも再感染しやすい特性を有するが、重症化リスクは比较的低いとされている。