タグ: DNA

[用語] UNA; unlocked nucleic acid [health] [2023/10/14]
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はじめに

UNAは，人工的に作られたヌクレオチドであり，構造フレキシビリティが高いため，核酸医薬開発における有用なツールである．

核酸の基本単位であるヌクレオチド
1. 先ず，「ヌクレオチド」は，5炭素糖，窒素塩基およびリン酸からなっている．このヌクレオチド1単位に1つの遺伝暗号が対応する．
  - 5炭素糖
  - 窒素塩基
  - リン酸
2. 5炭素糖は，環状の糖分子であり，「リボース」と「デオキシリボース」の2種類が自然界には存在している．
  - リボース
  - デオキシリボース (リボースの2位の水酸基が水素に置換されている)
3. リボースはRNAに，デオキシリボースはDNAに，それぞれ骨格形成として使われる．
4. 窒素塩基(核酸塩基)には，アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)，およびウラシル(U)の5種類が存在しており，遺伝情報を担っている．
5. AとGはプリン塩基，CとTおよびUはピリミジン塩基という．
6. DNAにはA,G,C,Tで，RNAにはA,G,C,Uで，それぞれ構成される．
7. AとT(またはU)は2つの水素結合，GとCは3つの水素結合でそれぞれ結びつき，核酸の特有な安定構造である二重らせん構造を作る．
8. リン酸は，リンさ酸素からなる無機化合物で，5炭素糖の5’位に結合している．
9. リン酸は，高エネルギー結合を持ち核酸合成・分解に関与している．
10. リン酸は，隣合うヌクレオチド同士をホスホジエステル結合で結びつける．
UNA
1. Unlocked Nucleic Acid（ロックされていない核酸;UNA）モノマーは、RNAのリボース環のC2′-C3′-結合を欠く(開いている)RNAの非環式誘導体です．
2. UNAは，リボース間が開いていることで，構造的に柔軟性が高くなっている．
3. UNAは2本鎖を形成できるが，C2′-C3’結合を欠いているためその二本鎖構造の安定性は低下している．
4. UNAは，DNAやRNAと同じように，核酸塩基であるアデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、およびウラシル(U)の4種類の塩基を持つが，自然界に存在しない人工的な物質である．
5. UNAモノマーは、核酸二本鎖の安定性を付加的に減少させることができる．
6. ミスマッチの識別の欠如を装うこともできる．
7. 逆に，ミスマッチの識別の増加も可能となりハイブリダイゼーションなどの特異性の改善も可能となる．
8. UNA修飾RNA二本鎖は、円二色(CD)分光法により、未修飾RNA二本鎖を構造的に模倣することが示されています。
抗体精製をマスターしよう (1) -cytiva-
https://www.cytivalifesciences.co.jp/newsletter/biodirect_mail/technical_tips/tips63.html

UNAの最初の情報原は，上記のcytiva社から最初のUNA情報を取得し，キーワードを把握した後，Windows 11 の Copilot Preにより調査した (2023/10/14)．
Windows 11 > Copilot Pre

編集履歴
```
2022/09/04, Mr. Harikiri
2023/10/14,追記(Windows11 > Copilot preによる追加調査)
```
2023年10月14日
[Bio-Edu] DNAとRNAの違い – レジメ – [2020/10/11]
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ID24191

DNAとRNAの違い

DNAはRNAの設計図になります。RNAは、タンパク質の設計図になります。
- DNAを設計図にして、RNAポリメラーゼという酵素により、RNAが作られる
3つの部品単位

「糖」と「核酸塩基」の単位を含めて「ヌクレオシド」といい、更に「リン酸」を含めて「ヌクレオチド」という。リン酸を介して直鎖を形成する。核酸塩基には、水素結合親和性がある相補的結合が可能な5種類の塩基がある。AとTまたはU、GとCがそれぞれ結合できる。これにより2本鎖になることができる。以下に詳細を示す。
- リン酸 : リン酸を介して糖が数珠繋ぎされてDNA, RNAの直鎖構造が形成される(ホスホジエステル結合)
- 糖 (2種類)
  - リボース : RNA用
  - デオキシリボース : DNA用
- 核酸塩基 (5種類)
  - アデニン(A)
  - チミン(T) : DNA専用
  - グアニン(G)
  - シトシン(C)
  - ラウシル(U) : RNA専用(Tの代わり)
ヌクレオチドとは　— 受験のミカタ —
https://juken-mikata.net/how-to/biology/nucleotide.html
```
編集履歴
2020/10/11 Mr.HARIKIRI
```
[用語] UNA; unlocked nucleic acid [health] [2023/10/14]

2023年10月14日 [用語] UNA; unlocked nucleic acid [health] [2023/10/14] へのコメントはまだありません

[用語] RNA, tRNA, rRNA, etc. [Biotech] [2022/09/03]

2022年9月3日 [用語] RNA, tRNA, rRNA, etc. [Biotech] [2022/09/03] はコメントを受け付けていません

[Bio-Edu] DNAとRNAの違い – レジメ – [2020/10/11]

2020年10月11日 [Bio-Edu] DNAとRNAの違い – レジメ – [2020/10/11] はコメントを受け付けていません

[用語] DNA; Deoxyribonucleic acid – Histoneを介した染色体の折り畳みまでを順を追って解説 [2020/09/23]

2020年8月22日 [用語] DNA; Deoxyribonucleic acid – Histoneを介した染色体の折り畳みまでを順を追って解説 [2020/09/23] はコメントを受け付けていません
2020年10月11日
[用語] DNA; Deoxyribonucleic acid – Histoneを介した染色体の折り畳みまでを順を追って解説 [2020/09/23]
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DNA

DNA; Deoxyribonucleic acid; デオキシリボ核酸。DNAは塩基の相補的結合によって2本が結合し二重螺旋 (DNA double helix)を形成します。人の23本の染色体に収められているDNAの長さは、総長30億塩基対です。卵子と精子を除く細胞は、2倍体なので、染色体は、46本(うち性染色体が2つ、DNAの総長は60億塩基対になります。

機能の有無で分けた場合、DNAには、イントロンとエクソンのそれぞれの領域が存在する。

昔々のバイオロジクス生産細胞株の品質管理

もう40年も前のことですが、IFNをリンパ芽球で生産していた頃、細胞の染色体数を先輩がカウントしていたことを思い出します。当時は、それくらいしか検査する項目が無かったからです。

1) DNAから染色体までのパッケージングについて、わかり易い図があります。クロマチン構造のDNAの巻き数は1.65回とありましたが、また、以下の2)の文献では、1.75回とありました。どちらが正しいのかは不明です。
DNA Packaging: Nucleosomes and Chromatin – Scitable by nature EDUCATION
https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310/

2)DNA-Histone結合体の分かり易い図があります。
クロマチン構造 – 分子遺伝学研究所広島大学 –
http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/chromatin/chromatin1.html

塩基対の幅は、2nmです。塩基対の長さは、約0.34nmです。60億を掛ける (0.34nm x 6e9 = 約2m)と、2倍体の細胞には、2mのDNAを含んていることになります。

人体には、約50兆個の細胞があると推定されるているので、人には、100兆メートルのDNAが含まれている計算です。

1. Nucleosomeの形成

DNAは、8 x Histone protein (2 x (H2A-H2B二量体) + (2 x H3, 2 x H4, オセロのチップのような平たな円柱構造の円周にDNAが巻きつく)の円周に1.65回巻かれます。

この1つのDNA-タンパク質結合体の単位を「Nucleosome」といい、DNAの長さ分だけ形成されます。この紐状のものを「Chromatin」と言います。実は、Chromatin線維は、細胞周期の間期に観察可能です source

すなわち、
- 二重螺旋の紐状のDNAは、以下の流れで最初の太い紐になります
- 8 x Histone (Histone Octamer) および1 x H1 histone proteinの球体に、糸巻きのように巻かれて、多数の基本単位であるDNA-Histone 結合体であるNucleosomeを作ります、
- 一つのNucleosomeには、146塩基対のDNAが含まれます
- DNA-Histon結合体の直径は11nmです
https://international.neb.com/products/epigenetics/histones/histones

1: Histone H1° (NEB #M2501) 1 μg; 2: Histone H2A (NEB #M2502) 1 μg; 3: Histone H2B (NEB #M2505) 1 μg; 4: Histone H3.1 (NEB #M2503) 1 μg; 5: Histone H3.2 (NEB #M2506) 1 μg; 6: Histone H3.3 (NEB #M2507) 1 μg; 7: Histone H4 (NEB #M2504) 1 μg; 8: Histone H2A/H2B Dimer (NEB #M2508) 2 μg; 9: Histone H3.1/H4 Tetramer (NEB #M2509) 2 μg; 10: NEB Protein Ladder (NEB #P7703)

図 Histoneの分子量 (SDS-PAGE)

2. Chromatosomeの形成
- Nucleosomeに1つのHistone 1 (H1) histone proteinが加わり
- Chromatosomeになります
2. Chromatinの形成
- おそらく、H1の追加により、Chromatosomeの12~13個を一周とする構造を形成するための方向性を持つようになると考えられます
- Chromatosomeが、12~13個を一周として配置されハッキングされた、この全体の構造体線維をChromatinと言います
- その一週の直径は、30nmです
3. Chromatinの螺旋・ループ形成

Chromatinは、「ねじれ」て、更に太い紐状になりパッケージングされます(便宜上、Chromatin螺旋、と称します)。Chromatin螺旋は、更に、ループ状に短縮されます(便宜上、Chromatin螺旋・ループ、と称します)。このループの長さは300nmです。

すなわち、
- Chromatinは、螺旋状にねじれて太い紐状に短縮され、
- さらに、その太い紐状は、ループに折り畳まれれてパッキングされます
- そのループの長さは300nmです。
- Chromatin螺旋・ループが完成します
4. Chromatin螺旋・ループの最後の螺旋形成
- Chromatin螺旋・ループは、更に螺旋を形成します(便宜上、Chromatin螺旋・ループ・螺旋、と称します)。
- 螺旋を形成することで、Chromatosome螺旋ループの幅は、コンプレスされて、300nmから250nmに縮小されます。
- Chromatin螺旋・ループ・螺旋の直径は、700nmです
5. 最後、染色体への形成

染色体 (chromosome) は、染色分体; chromatidを形成するために、Chromatin螺旋・ループ・螺旋は、最後の折り畳みが行われます。

分裂期の染色体は、一対の姉妹染色分体(それぞれを染色分体; chromatidという)からなるためXの形をしています。また、分裂期には、短腕と長腕の間にある「セントメア」に微小管のキネトコアにより姉妹染色分体は、両極に引き寄せられて分裂を完了します。source:wiki
```
編集履歴
2020/09/21 Mr.HARIKIRI
2020/09/23 追記 (Histone分子量)
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2020年8月22日
[Vc] mRNAワクチンの優位性 (Morderna社) – 従来ワクチンとの比較 – ID15083 [2020/05/03]
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mRNAワクチンの優位性

最初に、核酸ワクチンと従来ワクチンとの比較で、核酸ワクチンが優位である点は、探索研究が必要ないこと、それが、最も大きな優位性です。病原となる関連物質の遺伝子配列を特定し、遺伝子組み換え技術を使って、適するモダリティに適応すれば、候補薬剤ができます。この部分が探索研究が必要ないと言っている部分です。従来ワクチンでは、その特定してから候補薬剤となるまでに、精製や免疫などが必要で、それが開発時間がある程度必要であるとして不利であると考えられます。

核酸ワクチンには、DNAワクチンとmRNAワクチンがあります。どちらも同じものと理解してはいけません。

Moderna社は、mRNAワクチンに注力する医薬品開発企業です。2017/03の同社ホワイトペーパーから、mRNAワクチンの優位性について概説します¹⁾。

はじめに

感染症を予防するワクチンは、これまでで最大の医療革新でした。CDCは、過去20年間に与えられた米国の小児ワクチン接種により以下の多くを予防できたと推定しています。
- アメリカ人が3億2,200万の病気
- 2,100万人の入院
- 732,000人の死亡
- 2,950億ドルの直接費用
- 1.3兆ドルの社会的費用
たとえば、1963年に麻疹ワクチンが出現する前は、このウイルスは毎年500,000人のアメリカ人に感染し、48万人が入院していました。今日では、主に外国人旅行者による麻疹の症例は年間60例にすぎません。天然痘、ポリオ、ジフテリア、百日咳、はしか、おたふく風邪、その他多くのワクチンも公衆衛生に多大な影響を与えてきました。

しかし、ワクチンの研究、開発、製造、およびデリバリーには革新の余地がかなりあります。

既存のワクチンのパラダイム

ワクチン接種の目的は、病原体（抗原と呼ばれる）そのもの、または一部分を少量で無害な用量により安全に事前曝露することで、免疫システムを構築することです。

これにより、将来実際の病原体に遭遇した場合、既に出来ている免疫システムは病気と戦うことができ、病気を防ぐことができます。

今日、私たちは25を超えるさまざまな疾患に対するワクチンを持っています。その形態は、
- 弱められた病原体
- 不活化された病原体
- 不活化毒素
- 病原体の部分サブユニット(構成するタンパク質)
- 病原体の部分サプユニットの複合体
などです。

これら従来のアプローチはすべて、長くて複雑で費用のかかる開発機関と生産期間を伴います。
1. 対象となる病原体/抗原は、専用の細胞培養および/または発酵ベースの生産で増殖させてから、抽出、殺害、分離、精製。これには、長くて複雑で費用のかかるプロセスが含まれます。
2. 従来のワクチンの中には、経験的に有効性を示します（それ、なぜ機能するかを知らずに）。有効な正確なメカニズムは、ワクチンが認可されて使用された後にのみ完全に解明される場合があります。百日咳（百日咳）などの一部のケースでは、まだ有効性のメカニズムを理解できていません。
3. 特注品であるワクチンである場合、固有の製造プロセスや製造設備、などが必要です。さらに、これらの設備投資はワクチン承認の何年も前に行わなければならず、ワクチンが最終的に失敗してこの資本を浪費する可能性があるというリスクも大きな課題です。ワクチン開発の持続的な活動が損なわれる要因となります。
4. 既存のワクチンは、経験則によるところが多く、アジュバントを使用して、それらが誘発する免疫応答の種類を調整することを学んでいるだけです。
核酸ワクチン

核酸ワクチン、即ち、DNAおよびメッセンジャーRNA（mRNA）は、病原体が疾患を引き起こすために使用するタンパク質をコードするヌクレオチド配列（たとえば、「AAAGGCC …」）をコードしています。

これらのタンパク質は、免疫システムが認識する抗原として機能するという考えです。このタンパク質のみでは、病原性はありません。これらのタンパク質には、病原性はありませんが、免疫応答を構築できるという訳です。

©2017 Moderna Therapeutics
https：//www.fda.gov/BiologicsBloodVaccines/Vaccines/ApprovedProducts/UCM093833

このアプローチには、従来のワクチンに比べて利点があります。
1. これらの抗原の多くはすでに特定されているため、発見段階は非常に迅速です。発見も小動物モデルでの重要なコンピュータ内（コンピュータベース）の抗原設計とワクチンの迅速なテストが可能です
2. 生産は標準化されています。それは、病原体または標的特異的細胞培養または発酵などの製造工程も含まない(化学合成による製造と考察される)。ワクチンを育てる必要はありません。その結果、単一の施設ですべてのmRNAワクチンを製造でき、単一のプロセス、資本設備、労働力を効率的に利用できます。
3. ワクチンは、免疫系が認識する方法で自然のウイルス感染を模倣します。それは筋肉と免疫細胞に送達され、実際の感染時に体の細胞内のウイルスDNA / mRNAを使用して行うのと同じようにヌクレオチド配列を処理します（ただし安全）。
4. さらに、ワクチンはDNAまたはmRNAであるため、標準化されたプロセスで、より正確に制御されたステップで製造することができます。これにより、生産がより速く、より安くなり、バッチ間のばらつきによる不必要なバッチ損失の影響を受けにくくなります。 mRNAワクチンとDNAワクチンは、モジュール性と標準化の両方において、従来のワクチンよりも格段に優れています。
5. さらに、核酸ワクチンは、送達される抗原を正確に調整する能力に基づいて、腋生免疫と細胞免疫の間のバランスを調整する可能性があります。このため、核酸ワクチンは、従来のワクチンアプローチでは対処が非常に難しい病原体に対処するように設計できます。
1. DNAワクチン

DNAワクチンの研究は30年前に始まりましたが、認可されたDNAワクチンはまだなく、ほとんどが第1相試験に残っています。

DNAワクチンに関連する主な課題は、それらが細胞核（2つの膜を通過する、細胞質と核）を貫通する必要があることです。次に、DNAは核でmRNAに転写されてから、細胞質に移動して抗原の産生を刺激する必要があります。この中核となる複雑な経路は、多くの場合、DNAワクチンを送達するために、大量の投与と、電気ショックまたは金のミクロスフェアを使用して人の皮膚に投与する、しばしば痛みを伴う特別な送達デバイスの両方を必要とします。核内に入ると、DNAワクチンは人のDNAを永久的に変化させるリスクがあります。
- DNAワクチンが機能を発揮するには、細胞膜と細胞核の2つの膜を通過しなければならない
- デリバリー技術が必要となる
- 細胞核内でゲノムに組み込まれるリスクがある
2. mRNAワクチン

現在、臨床試験には6つの予防的mRNAワクチンがあり、そのうち4つはModerna Therapeuticsによって実施されています。これらのワクチンは、多くの欠点に対処しながら、DNAワクチンの利点（より速く、標準化された天然の抗原の発現と産生）を組み合わせています。 DNAワクチンとは異なり、mRNAワクチンは核に入る必要がなく、DNAに組み込まれるリスクもありません。また、タンパク質ワクチンに直接翻訳されます。その結果、mRNAワクチンはDNAワクチンのたった1/1000の用量で済み、特別な送達装置を必要としません。

ヒトで強力な免疫を誘発する予防的mRNAワクチンの能力を示す最初に発表されたデータは、2017年4月の分子療法で発表されました。（Bahl et al。、2017）

すべての新しいワクチンと同様に、より大きく、より多様な集団における免疫原性の持続時間とmRNAワクチンの安全性プロファイルのレベルを確立するために時間が必要です。

しかし、mRNAワクチンの革新は、DNAワクチンを改善する機会を提供します。これらのワクチンは身体とシームレスに作用し、実際の感染の危険なしに、自然の一連の曝露と防御を模倣します。抗原の設計とデリバリーの正確さと標準化は、発見のスピードとコスト、開発のスピード、多くのターゲットが成功する確率、そして生産のスピード、コスト、適応性の点で、公衆衛生と商業上の利点をもたらします。

mRNAは私たちにワクチン接種の100年の歴史における新しいパラダイムを提供します。
- mRNAワクチンが機能を発揮するには、細胞膜を通過すればいい
- 特別なデリバリー技術は必要ない
- 細胞核内でゲノムに組み込まれない
- DNAワクチンの投与量と比較して1/1000程度で済む
The science of mRNA
Learn about messenger RNA’s role in human biology, the instructions it provides that direct cells in the body to make proteins, and why we believe mRNA medicines may have the potential to treat a broad array of diseases.

Vaccine Excipient Summary
Excipients Included in U.S. Vaccines, by Vaccin
https://www.cdc.gov/vaccines/pubs/pinkbook/downloads/appendices/B/excipient-table-2.pdf

Documenting Vaccination
https://www.immunize.org/askexperts/documenting-vaccination.asp

Vaccines Licensed for Use in the United States
https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/vaccines/vaccines-licensed-use-united-states

参考文献

1)

mRNA Vaccine: Distuptive Innovation in Vaccination – Moderna, May 2017 –
https://www.modernatx.com/sites/default/files/RNA_Vaccines_White_Paper_Moderna_050317_v8_4.pdf
```
編集履歴
2020/05/16 Mr.HARIKIRI
2020/08/19 追記　(USワクチン関連情報)
```
2020年5月3日
[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]
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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/
2020年5月2日
[用語] curved DNA

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curved DNA; カーブド DNA; 約 10 bp (base pair)毎に 4 ～ 6 個のアデノシンリピートを持つ DNA 分子。

編集履歴

2020/04/24, Mr. Harikiri

2020年4月24日
[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]
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DNAワクチンとは

1998年、2000年および2008年の論文から、DNAワクチンの作用機序を調査した。最近の論文調査は今後追加する。

1998年現在

1998年には、DNA vaccination, genetic immunizationと呼ばれている。作用機序は不明。
- DNAワクチンの特徴としては強力な細胞性免疫の誘導能
- 生ワクチンの長所と, 生きた病原体を使用しないため安全性が確保されるというペプチドワクチンの長所を具備
- 合成が容易で保存性に優れ, 経済性, 長期にわたる免疫反応が持続するなどの面で従来のワクチンより優れている
DNAワクチンの現状と展望 (1998) – J-STAGE – より
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsb1944/53/2/53_2_407/_article/-char/ja/#article-overiew-references-wrap

2000年現在
- アレルゲン遺伝子を組み込んだプラスミドDNAを接種することによってアレルゲン特異的Th1細胞が誘導できる
- アレルゲン特異的Th2細胞の応答を抑制でき, アレルギー反応を抑制することができると考えられる
- DNAワクチン接種の際の条件, たとえば投与方法や投与部位の調節, あるいは, アジュバントや補助シグナル分子を発現するプラスミドDNAの併用により, 免疫応答を操作できることが明らかになってきている.
DNAワクチン (2000) – J-STAGE – より
https://www.jstage.jst.go.jp/article/iryo1946/54/2/54_2_89/_article/-char/ja/

免疫細胞と非免疫細胞 (2008)

1. 免疫細胞が抗原特異的抗体を産生

阪大の研究成果により、作用機序が明らかになってきた。
- DNAの右巻きの二重らせん構造（B-DNA）^注2）が細胞内でTank-Binding Kinase 1 (TBK1)^注3）という酵素（シグナル伝達分子）を介して自然免疫系^注4）を活性化
- このことが、ワクチンの内因性アジュバント^注5）として作用し、自然免疫系活性化のシグナルがDNAワクチンの効果発現に必須である
- DNAワクチンの効果のうち、抗体の産生のためには樹状細胞などの免疫細胞でのTBK1依存性の自然免疫活性化が重要
- Ｔ細胞による細胞性免疫の活性化のためにはDNAを取り込んだ筋肉細胞などの非免疫細胞でのTBK1の活性化も重要
- この論文は、2008年2月7日（英国時間）発行の英国科学雑誌「Nature」に掲載
- DNAワクチンとは、プラスミドDNAと呼ばれる細菌由来の環状DNAに抗原を発現する遺伝子を組み込んだもの
- 生体に投与すると、その抗原に特異的な免疫反応を誘導
- 製法が簡便でコストも抑えられる
- 動物用ワクチンとしてウマの西ナイルウイルス感染症、養殖サケのウイルス感染症、ペット犬の悪性黒色腫（メラノーマ）に対するDNAワクチンが北米で認可され、実際に使用されている
- DNAワクチンがなぜ効くのか解明はあまり進んでいません。
- 特にDNAワクチンが持つアジュバント効果に関しては、ワクチンのプラスミドDNAに存在するCpGモチーフ^注6）という特殊な配列がトル様（よう）受容体9（Toll-like receptor 9, TLR9）^注7）によって認識されることで起こる自然免疫系の活性化によるものと思われていました（図1）
- この自然免疫反応はDNAワクチンの効果に無関係であるとの報告がある。
- 今回の研究成果
  - TLR9ノックアウトマウスでも、ワクチン効果があった
  - I型インターフェロン^注9）の受容体遺伝子ノックアウト・マウスの場合では、ワクチン効果が顕著に低下
  - 従って、I型インターフェロンを誘導する経路が重要である。
- 一方で、B-DNAがTLRを介さずに、TBK1というシグナル伝達分子（酵素）を介し、炎症性サイトカイン^注10）やI型インターフェロンを産生することを発見
- 核酸（DNA）の自然免疫賦活化作用はTLR9を介する病原体（細菌やウイルス, 塩基配列（CpGモチーフ）である
- ウイルス、宿主細胞両方に見られるDNAの二本鎖DNAの右巻き構造が、TLRに依存しない強いインターフェロン産生能を持つことが示された。
- 樹状細胞などの免疫細胞
  - TBK1遺伝子を持つマウスでは、(1)抗原特異的な抗体の産生（液性免疫)、(2)ヘルパーT細胞の誘導
  - TBK1遺伝子を持つマウスでは、細胞障害性Ｔ細胞（CTL）の誘導
- 筋肉細胞などの非免疫細胞
  - 状況(1)と(2)のワクチン効果は、見られなかった。
  - TBK1遺伝子を持つマウスでは、細胞障害性Ｔ細胞（CTL）の誘導が見られる
- (A) DNAワクチンによる抗体産生には樹状細胞などの免疫細胞でのTBK1依存性の自然免疫活性化経路が重要である
- (B) 細胞性免疫誘導のためにはDNAが主に取り込まれる筋肉細胞などの非免疫細胞における、TBK1依存性の自然免疫活性化シグナルも働いていること、
- (C) 免疫・非免疫細胞双方における自然免疫活性化が相互に作用し合っている
2. 副作用関連
- DNAはいくつかの自己免疫疾患、たとえば全身性エリテマトーデス（SLE）（自己のDNAに対する抗体ができる原因不明の疾患）などの発症、増悪の機序に関与している可能性がある
遺伝子（DNA）ワクチンの作用機序を解明（DNAワクチンの本格開発にはずみ）2008 – 大阪大学免疫学フロンティア研究所
http://www.ifrec.osaka-u.ac.jp/jpn/research/20080207-0524.htm

細胞性免疫
- Th1 (CD4+ 1型ヘルパーT細胞)とCTL (CD8+細胞障害性T細胞)を惹起する source: 結核菌に対するT細胞誘導ワクチンの試み (2010)
編集履歴
```
2020/04/21 はりきり(Mr)
2020/07/24 追記　(細胞性免疫)
```
2020年4月21日
[Bio-Material] GMP製造に使えるNucleaseの種類と価格 – ID3859 [2019/12/09]
Post Views: 179

はじめに

AAVベクターを製造する場合、宿主細胞の破砕によりDNAが溶液中に混入して溶液の粘度が上がり、取り扱いが難しくなってしまいます。

その際、DNAを酵素で切断する工程を設けます。その酵素について、以下調査しました。

DENARASE

c-LEcta

The Nuclease that cleaves all forms of DNA and RNA.

Advertorial: Outstanding cGMP Enzymatic Technology in Purification

Price :

€290/100KU

€890/500KU

Benzonase^®

Merk Millipore

Nuclease, Purity > 99%

¥29,100/10kU

TurboNuclease^TM

Accelagen

$885/250KU
```
編集履歴
2019/12/09 はりきり(Mr)
2020/06/25 文言整備
```
2019年12月9日

タグ: DNA

はじめに

核酸の基本単位であるヌクレオチド

UNA

編集履歴

DNAとRNAの違い

3つの部品単位

DNA

1. Nucleosomeの形成

図 Histoneの分子量 (SDS-PAGE)

2. Chromatosomeの形成

2. Chromatinの形成

3. Chromatinの螺旋・ループ形成

4. Chromatin螺旋・ループの最後の螺旋形成

5. 最後、染色体への形成

mRNAワクチンの優位性

はじめに

既存のワクチンのパラダイム

核酸ワクチン

1. DNAワクチン

2. mRNAワクチン

参考文献

1)

核酸ワクチン

核酸には、DNAとmRNA

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

mRNAワクチン

関連記事

参考文献

1) RNAワクチンの開発

2) RNAワクチン

3) ベクターワクチン

4) 新型コロナのDNAワクチン開発状況

5) DNAワクチン

6) DNAワクチンの作用機序を解明

7) 新型コロナワクチンに適したモダリティはあるのか?

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DNAワクチンとは

1998年現在

2000年現在

免疫細胞と非免疫細胞 (2008)

1. 免疫細胞が抗原特異的抗体を産生

2. 副作用関連

細胞性免疫

編集履歴

はじめに