イントロダクション／背景

イントロダクション

三日熱マラリアは、東南アジア、南アジア、中南米、太平洋諸国で流行している主要な熱帯感染症です。その病原体である三日熱マラリア原虫は、肝内休眠型と呼ばれる肝臓内で発育を停止している時期をもつため、媒介蚊から感染した後も無症状で何ヶ月間も肝臓内にとどまっています。この肝内休眠型が眠りから覚めると、再びマラリアの症状を引き起こします（再発）。そのため、治療後も繰り返し再発を起こし、マラリア撲滅の大きな課題となっています。したがって、流行地の肝内休眠型保有者を減らす伝搬阻止ワクチンなどの新たな対策が求められています。ワクチンは多くの感染症対策において最も費用対効果の高い手段ですが、三日熱マラリアを標的としたワクチンは未だ実用化されていません。

プロジェクトの目的

このプロジェクトは、新規の三日熱マラリア伝搬阻止ワクチンをmRNAベースで開発することを目的としています。このワクチンは、三日熱マラリア原虫の有性生殖期に特異的なタンパク質であるPvs230を標的抗原とし、ヒトに強力かつ長期的な伝搬阻止免疫を誘導し、ヒトから蚊への三日熱マラリア原虫の感染を阻止することができます。

プロジェクト・デザイン

マヒドン大学と愛媛大学のマラリアワクチン開発に関する専門知識を結集し、三日熱マラリア原虫の伝搬を阻止する新しいmRNAワクチンを作製することを目指します。ワクチンの標的抗原はPvs230タンパク質で、原虫の蚊体内での受精時に発現する伝搬阻止ワクチン候補としてよく知られています。しかし、Pvs230は大きなタンパク質であるため、まずいくつかのPvs230断片に分けてワクチン効果をスクリーニングし、最も強い防御免疫を誘導するサブドメインを特定します。次に、従来のmRNAワクチンで用いられている直鎖状ヌクレオシド修飾mRNAと、新たに我々が開発した環状mRNAの両方を用いて、最も有望なワクチン候補を選定します。ワクチンの効果は、mRNAの免疫によってマウスに誘導された抗体を用いて、三日熱マラリア原虫の蚊への感染阻止活性によって測定します。

本プロジェクトによって、グローバルヘルスの課題はどのように解決されますか？

マラリアは、低・中所得国において人々の健康に大きな負荷をかけ続けています。WHOの「Global Technical Strategy for Malaria（2016-2030）」では、2030年までに2015年比でさらに35カ国でのマラリア撲滅を目指しています。三日熱マラリアは、1回の蚊の刺咬で、マラリアの発症を何度も引き起こすため、撲滅が困難です。そこで、伝搬阻止ワクチンは、この病気を撲滅するために不可欠です。

短期的には、マウスに強力な伝搬阻止免疫を誘導するmRNAワクチンを開発します。このワクチンをベースに、霊長類やヒトでの開発・評価を進めます。

長期的には、この伝搬阻止ワクチンとヒトから蚊への感染を阻止するワクチンを組み合わせた多価ワクチン製剤を開発し、マラリア感染サイクルを２箇所で止めることを目指します。この多価ワクチンにより、マラリア撲滅を加速させることが期待できます。

本プロジェクトが革新的である点は何ですか？

これまで、組換えPvs25タンパク質を抗原に用いた三日熱マラリア伝搬阻止ワクチンの臨床試験が2回実施されましたが、免疫原性が低く有害事象も発生したため、開発は止まりました。このため、より優れたワクチンの開発が求められています。最近、ヌクレオシド修飾mRNA包含脂質ナノ粒子（mRNA-LNP）が、COVID-19の有効なワクチンプラットフォームとして実用化されています。そこで本プロジェクトの革新性は、確立されたmRNAワクチン技術を応用して、新規抗原Pvs230を用いた三日熱マラリア伝搬阻止ワクチンを開発することと、mRNAワクチンの安定性、免疫原性の向上、製造コストの低減が期待できる環状mRNAの有用性を実証することにあります。

各パートナーの役割と責任

このプロジェクトでは、愛媛大学がPvs230断片抗原と伝搬阻止活性測定実験のデザイン、免疫原性試験のための組換えタンパク質の生産、およびデータ解析を主導します。マヒドン大学は、プロジェクトの管理、mRNAワクチンの設計と製造、動物実験による免疫応答の評価、および三日熱マラリア原虫フィールド分離株を用いた伝搬阻止ワクチン活性の測定を担当します。

他（参考文献、引用文献など）

WHO Global Technical Strategy for Malaria 2016-2030.
https://www.who.int/malaria/publications/atoz/9789241564991/en/

最終報告書

1．プロジェクトの目的

本プロジェクトは、三日熱マラリアを標的とした新規mRNA伝搬阻止ワクチンの開発を目的とする。本ワクチンは、三日熱マラリア原虫の生殖母体表面に発現するPvs230を標的抗原とし、強力かつ持続的な伝搬阻止免疫を誘導し、ヒトから蚊への原虫の感染を遮断する。これにより、三日熱マラリアの撲滅に貢献できる。

2．プロジェクト・デザイン

複数のPvs230断片をコードする直鎖状mRNAを脂質ナノ粒子（LNP）とマウスに免疫した。抗体応答はELISAで測定し、ワクチン効果はタイの三日熱マラリア患者血液にマウス抗体を添加して蚊に吸血させるDMFAにより評価した。また、新規の環状mRNAワクチンを直鎖状mRNAワクチンと比較した。

3．プロジェクトの結果及び考察

全長Pvs230をカバーする6個のPvs230断片をコードする直鎖状mRNAを合成し、LNPと調合して直鎖状mRNAワクチンを調製した。マウスに2回免疫の後、6個の直鎖状mRNAワクチン全てが、蚊の体内で発育する生殖母体表面のPvs230タンパク質を認識する高力価抗体を誘導した。これに加え、これらのワクチンは強い細胞性免疫応答も誘導した。特に、6個のPvs230断片の内の2個の直鎖状mRNAワクチンによって誘導された抗体は、DMFAで三日熱マラリア原虫の蚊への感染を完全に阻害した。

次にこれら2つのPvs230断片を用いて環状mRNAワクチンを作製した。2回免疫により、両方の環状mRNAワクチンはマウスに強い抗体応答を誘導した。これらの抗体は三日熱マラリア原虫生殖母体表面のPvs230を認識したが、いずれの環状mRNAワクチンで誘導された抗体もDMFAによる伝搬阻止活性を示さなかったため、今後の開発対象から除外した。

まとめ：本プロジェクトでは、Pvs230を標的抗原とする６種類の直鎖状mRNA-LNPワクチン候補を系統的にスクリーニングし、三日熱マラリア原虫に対する新規伝搬阻止ワクチン候補抗原の同定に成功した。この知見は、我々の過去のGHIT Fundプロジェクトにおける成果を補強するものであり、mRNAワクチンプラットフォームを効果的に活用すれば、ヒト使用に向けた実現可能性の高い新規ワクチン候補の迅速な探索・評価に有効であることを示した。