「裸のmRNA」からなる安全な新型コロナウイルスワクチンの開発に成功
〜ナノ粒子製剤化していない「裸のmRNA」が全身性の副作用を
伴わず強力な免疫を誘導できることを世界で初めて実証〜

＜論文情報＞

“Career-free mRNA vaccine induces robust immunity against SARS CoV-2 in mice and non-human primates without systemic reactogenicity”

＜著者＞

Saed Abbasi, Miki Matsui-Masai, Fumihiko Yasui, Akimasa Hayashi, Theofilus A. Tockery, Yuki Mochida, Shiro Akinaga, Michinori Kohara, Kazunori Kataoka*, Satoshi Uchida*

＜発表雑誌＞

Molecular Therapy
DOI：10.1016/j.ymthe.2024.03.022
URL：http://doi.org/10.1016/j.ymthe.2024.03.022

感染制御プロジェクトの小原道法 特別客員研究員らは、公益財団法人川崎市産業振興財団 ナノ医療イノベーションセンター（センター長：片岡一則、所在地：川崎市川崎区、略称：iCONM）の内田ラボ（ラボ長：内田智士・主幹研究員/東京医科歯科大学難治疾患研究所教授）、東京医科歯科大学、杏林大学および NANO MRNA株式会社と共同で、殻でくるまないmRNA（裸のmRNA）の皮内投与による SARS CoV-2（COVID-19）ウイルスに対する霊長類でのワクチン効果の実証に成功しました。mRNAは大変不安定な化合物で、脂質性ナノ粒子 (LNP) など殻にくるんで投与することが不可欠とされてきました。今回報告する方法は、その常識を覆し、裸のmRNAを用いてSARS-CoV-2に有効性を示した世界初のmRNAワクチンとなります。全身性の有害事象とも関連する可能性が高いLNPを用いていないため、何度でも繰り返し気軽に接種できる安全なmRNAワクチンになることが期待されます。現在、臨床試験に向けた開発が進んでおります。詳細な研究成果は、日本時間で2024年4月3日午前0時に国際的医学誌 Molecular Therapy でオンライン掲載されました（注1）。本論文は、オープンアクセス化しており、誰でも無料で入手できます。

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)のパンデミックに対して、mRNAワクチンが優れた有効性を示し、世界中で何十億回と接種が行われました。しかしながら、急速な開発の裏で課題も顕在化していて、特に、重篤なものを含む比較的強い副反応が大きな課題となります。この副反応は、パンデミック時の数回程度の接種であれば許容されるものの、今後のCOVID-19に対する度重なるブースター接種や、他の感染症へのmRNAワクチンの適応を考えると、生涯にわたって数十回接種できるようなより安全性の高いプラットフォームが望まれます。現在使用されている mRNAワクチンでは、mRNAを搭載している脂質性ナノ粒子(lipid nanoparticle : LNP, 注2)が、副反応の原因の一つとして挙げられています。LNPを構成する脂質は、免疫刺激性を持つほか、投与部位から漏出して全身に分布するため、全身性の炎症反応を惹起します。一方で、LNPワクチンは、【機能I】mRNAの分解を防ぎ、細胞内へ効率的にmRNAを送達する機能、【機能II】リンパ節に移行し免疫細胞にmRNAを送達する機能、【機能III】免疫刺激性脂質に起因する炎症反応が免疫系を刺激する機能といったワクチンの作用上重要な機能を有しています、これらの機能を、LNPを用いることなく如何に再現するかが重要となります。

今回、最もシンプルで安全な設計である「裸のmRNA」の投与を検討しました。【機能II】に関して、現在のワクチンの接種部位である筋肉組織には免疫細胞がほとんど存在しません。そこで、免疫細胞がより豊富である皮膚組織を標的としました。さらに、【機能I】を補うために、圧を用いてmRNA溶液を細胞内に送達できるジェットインジェクター（注3）を用いました。実際に、レポーター試験（注4）では、ジェットインジェクターを用いることで、mRNAの皮膚組織内への送達効率が100倍以上向上しました。さらに、mRNAは投与部位に留まり、全身への漏出は確認されませんでした。一方で、mRNA搭載LNPは、皮内投与後、肝臓、脾臓など全身臓器へ移行し、そこで炎症反応を引き起こしました。また、投与部位の炎症反応について、本法では軽微であったのに対して、LNPを投与すると、炎症細胞の浸潤や壊死が観られました。

次に、モデル抗原（注5）を用いてワクチンとしての機能を検証しました。マウスを用いた「裸mRNAワクチン」による抗体産生誘導は、ジェットインジェクターを用いることで飛躍的に向上し、最大許容用量における比較で、LNPに匹敵する効果が得られました。抗体は体内に侵入したウイルスを取り囲み感染予防に寄与しますが、すでに感染してしまった細胞の駆逐には無力です。そのような病的細胞を攻撃する免疫細胞の産生を促す細胞性免疫は、重症化予防に重要であるとされています。そこで、細胞性免疫の評価を行ったところ、「裸mRNAワクチン」の接種によりCD4陽性T細胞、CD8陽性T細胞といった免疫細胞が効率的に誘導されていることが確認できました。さらに、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)のスパイクタンパク質を標的とした感染防御実験を行いました。ここではSARS-CoV-2感受性を高めたマウスの肺に、SARS-CoV2ウイルスを送り込み、発症する度合いを検討しました。「裸mRNAワクチン」を事前に投与するとワクチン未接種マウスと比べて肺のウイルス量が有意に低くなることが実証され、組織学的評価においても肺炎が有意に軽減されることが示されました。同様にカニクイザルにおいても、顕著な副反応を伴うことなくマウスに匹敵するワクチン効果が実証されました。

メカニズムの解析も行いました。【機能II】に関連して、「裸mRNAワクチン」は投与した部位に留まり、リンパ節には移行しませんでした。一方で、投与部位にてmRNAを取り込んだ抗原提示細胞（注6）がリンパ節に移行していることが観察され、これがワクチン効果に寄与したものと考えられます。実際に、「裸mRNAワクチン」接種後に投与部位の所属リンパ節の成熟が観察されました。また、【機能III】に関連して、ジェットインジェクターが投与部位に限局した一過的な炎症を起因しリンパ球を呼び寄せることが分かりました。注射器でmRNAを投与した群ではこのような炎症反応は観られませんでした。ジェットインジェクターによる免疫刺激が、ワクチンの効果を高めるための「物理的アジュバント（注7）」として機能した可能性が示唆されました。なお、この局所の炎症反応は数日以内に消失しました。

以上のように「裸mRNAワクチン」は、LNPで課題となっていた全身性の副反応を軽減し、感染症予防に必要な免疫を誘導できることが実証されました。これは、mRNA単体で感染症予防に成功した世界に先駆けた成果であり、実用的には、軽微な副反応がゆえに何度も接種可能なワクチンプラットフォームとなることが期待されます。現在、2026年中の臨床試験入りを目指し、開発中です。

〈用語説明〉

注1. Molecular Therapy:

Molecular Therapy は、米国遺伝子細胞治療学会 (ASGCT)がスポンサーとなる国際的医学誌で、遺伝子導入、ベクター開発・設計、幹細胞操作、遺伝子・ペプチド・タンパク質・オリゴヌクレオチド・細胞を用いた遺伝性・後天性疾患治療薬の開発、ワクチン開発、前臨床標的検証、安全性・有効性試験、臨床試験などの分野における研究のリーディングジャーナルです。2023年のインパクトファクター(IF)は、12.4。

注2. 脂質性ナノ粒子（LNP: Lipid Nanoparticle）:

脂質性ナノ粒子は、4種類の脂質とmRNAをマイクロ流路で混合することで形成される直径約100ナノメートル(1ミリメートルの1万分の1)の粒子。薬物送達のキャリアとして利用される。これに対して、ポリエチレングリコールとポリアミノ酸をバックボーンとしたブロックポリマーの自己会合で形成されるナノ粒子を高分子ナノミセル（片岡ミセル）と呼ぶ。

注3. ジェットインジェクター:

ジェットインジェクターは火薬の爆発を駆動力として、mRNA溶液をジェット噴射することで、皮膚の細胞に効率的にmRNAを取り込ませる。DNAワクチンにおいて、臨床試験が行われた実績も持つ。

注4. レポーター試験:

レポーター試験は、発光タンパク質を産生する核酸を用いて、細胞や生体内でのタンパク質の産生を評価する生化学的評価法。今回は、発光タンパク質を産生するmRNAをマウスに投与することで、マウスへのmRNAの送達効率を評価した。

注5. モデル抗原:

モデル抗原は、本法におけるSARS CoV-2 スパイクタンパクのような本来の抗原を使用する前に試験的に用いる抗原のこと。卵白アルブミン(OVA)は、その代表例としてしばしば用いられる。

注6. 抗原提示細胞:

抗原提示細胞は、体内に侵入した異物を貪食し消化して得られた抗原情報を細胞表面に提示して抗体産生を促す細胞。ジェットインジェクションでの投与部位でmRNAやスパイクタンパクを取り込み、リンパ節へ移動後、その情報を様々な免疫細胞に伝える。

注7. アジュバント:

ワクチンの効果を高める補助的な物質のこと。抗原の免疫原性を増強し免疫の応答システムがより活発に作動しやすくする。本法では、物理刺激がアジュバントとして機能したことが示唆された。