[Vc] 核酸ワクチンとは DNAワクチンとmRNAワクチン – ベクターワクチンとの違い – ID15040 [2020/09/10]

ID15040

核酸ワクチン

ワクチンの目的は、病原性の抑制に直接的/間接的に関わるタンパク質に対する抗体の誘導である。核酸ワクチンには、DNAワクチンとRNAワクチンがあり、目的タンパク質の遺伝子コードに関わり長所/短所が存在する。製造し易さ、ワクチン能力に関わる投与量は製造規模に影響する。副作用の問題も加味して、それぞれの目的に応じて選択される。

核酸ワクチンでは、従来のタンパク質性ワクチンでは無く、目的のタンパク質の設計図である遺伝子を使う。遺伝子には、DNA(特にplasmid DNA; pDNA)とmRNAがあり、それぞ長所/短所がある。よく似たアプローチとして、ベクターワクチンという種類のものもある。これらは、それぞれ異なるモダリティである。

• 核酸ワクチン
  タンパク質の設計図であるDNAやmRNAそのものを体内に注入して、細胞内に到達した時には、それが遺伝子をコードしているタンパク質を作らせ、それを異物として認識されることで、免疫抗体が作られる
  
• 核酸の保護剤
  核酸(DNAやmRNA)をLNP*1でナノパーティクルにすることで、目的の遺伝子を細胞内に導入し易くさせる。これはをDrug Delivery System (DDS)と言い、mRANの送達技術の進歩によりmRNAを使用した医薬品開発が進展してきている。Precision NanoSystems Inc.の mRNA-LNP技術については、下記、「関連記事」参照
  
• 参考 : ウイルスベクターワクチン
  ウイルスの病原性を欠損させて、細胞への感染機能により細胞内に到達させ、タンパク質をコードする遺伝子を細胞内にリリースさせることができる。日本では、阪大の仙台ウイルス・ベクター(下記参照)、世界では、AstraZenecaのAdenovirus Vector vaccine などがある

[Vaccine] 世界で開発された 新型コロナウイルス用ワクチンの有効性 – Pfizer, Moderna, Astrazeneca, Sinovac [2021/06/15] ID24996

• ADE
  ワクチンの副作用として知られる、ワクチン接種後の抗体依存性感染増強（Antibody Dependent Enhancement：ADE）は、症状を悪化させる副作用であり、ワクチン開発にとって重要な評価項目である 参考SOURCE:NIKKEI
  

導入された遺伝子は、コードされたタンパク質を産生する。このタンパク質が細胞外に分泌されて、免疫系が働けば、その結果としての抗体が産生される。核酸ワクチンでは、ウイルスベクターワクチンと比較して、液性免疫は起こるものの、細胞性免疫があまり期待ができないこと言われており、メリットでありデメリットである。細胞性免疫があれば、より強固にワクチン効果を期待できる。反面、ウイルスベクターワクチンでの細胞性免疫が生じ安いということは、何回も免疫をすることは、不要な免疫も生じることからデメリットでもある。

核酸には、DNAとmRNA

plasmid DNA (pDNA)、mRNA、いずれも細胞内に目的遺伝子を選ぶ事は可能です。

pDNAは、大元の設計図が含まれていて、これがmRNAに変換される幾つかのステップが必要です。RNAは、直接的に目的のタンパク質に変換されます。

高分子ナノテクノロジーが切り拓く 核酸医薬デリバリー Drug Delivery System 31-1, 2016 – 核酸医薬とDDS – より

https://www.jstage.jst.go.jp/article/dds/31/1/31_44/_pdf

DNAワクチンとRNAワクチンのメリット/デメリット

DNAワクチン

• 文献⁴⁾
• 分解を受けにくい
• 一般的に組換え大腸菌により大量製造が容易
• (細胞内でタンパク質を作るには、いったんmRNAに変換されなければならない)
• 細胞のゲノムに組み込まれて(相同組換え)しまう危険性(癌原性のリスク)が全く無いわけではない。医薬品としては、その辺りの確認が重要となってくる。
• 抗DNA抗体が産生されやすかったり、不要な免疫活動が起こる

[用語] episome と plasmid ID19166

[Bio-Edu] DNAワクチンとは – 2008年までの論文から、免疫細胞へのプラスミドDNAの取り込みにより特異抗体が産生される – ID13931 [2020/04/21] ID13931

mRNAワクチン

• 文献1), 2), 3)
• 分解を受けやすい (ため、LNP*1 の技術が重要となってくる)
• 一般的に大量製造が難しい
• (細胞内に到達できれば、直接的にタンパク質の変換に使われる)
• 研究がこれまで進まなかったが、mRNAワクチンとして、moderna社が躍進していたが、Pfizer/BioNTech社の新型コロナワクチンが一番最初に世界に上市された
• 日本のRNAワクチンでは、仙台ウイルス(SeV)ベクターの開発が進んでいる³⁾

[Vaccine] 世界で開発された 新型コロナウイルス用ワクチンの有効性 – Pfizer, Moderna, Astrazeneca, Sinovac [2021/06/15] ID24996

[Data Link] mRNAワクチンの情報収集 – ID15773 [2020/05/16] ID15773

関連記事

気になる企業 – Precision NanoSystems Incは、mRNA-LNPを作る装置 “NanoAssemblr” を擁してCOVID-19に挑む [2020/05/28] ID16382

編集履歴
2020/05/02 はりきり(Mr)
2020/05/08 追記 (作用機序、DNAワクチン開発状況)
2020/05/28 追記 (拡散には、DNAとmRNA)、訂正
2020/08/03 個別記事(DNAワクチン、RNAワクチン)のリンク追加
2020/08/06 修正 (混在していたベクターワクチンとDNAワクチンの説明を訂正)
2020/09/10 追記 (液性免疫と細胞性免疫について)
2021/02/24 文言整備

以上

参考文献

1) RNAワクチンの開発

RNA ワクチンの開発:感染症への応用　- 長谷川 護 (ディナベック)、バイオロジクスフォーラム 第9回学術集会

http://www.nihs.go.jp/cbtp/home/Biologics-forum/BF9/DrHasegawaM.pdf

2) RNAワクチン

RNAワクチン
安全、効率的かつ汎用性に優れた新しいRNAワクチンの開発 –

http://inewsletter-king-skyfront.jp/jp/research_highlights/vol-11-research01/

3) ベクターワクチン

ベクターワクチン
センダイウイルスベクターを利用した ワクチン技術の開発

https://www.jstage.jst.go.jp/article/dds/22/6/22_6_636/_pdf

4) 新型コロナのDNAワクチン開発状況

アンジェス山田社長、新型コロナのDNAワクチンの開発状況を明らかに – 日経バイテク 2020

https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/news/p1/20/03/26/06735/

5) DNAワクチン

DNAワクチン
来春にも新型コロナ感染予防DNAワクチン実用化へ 森下竜一氏 （大阪大学大学院医学系研究科　臨床遺伝子治療学寄附講座教授）に聞く 2020

https://iyakutsushinsha.com/2020/04/22/来春にも新型コロナ感染予防dnaワクチン実用化へ/

6) DNAワクチンの作用機序を解明

遺伝子（DNA）ワクチンの作用機序を解明, 2008, 科学技術振興機構報　第473号

https://www.jst.go.jp/pr/info/info473/index.html

7) 新型コロナワクチンに適したモダリティはあるのか?

1章　新型コロナワクチンに適したモダリティはあるのか？, 2020 – 日経バイオテク –

https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/report/16/082400016/072000119/