ワクチンの未来は？ 100%純粋なmRNA製造における日本の画期的な成果

純粋なキャップ付き mRNA ワクチンは、感染の可能性が低く、より効果的なワクチンへの扉を開きます。 クレジット: 多田みづき

日本の研究チームは、高純度のmRNAワクチンの製造を可能にする「ピュアキャップ」法を導入した。

日本の研究グループは、独自のキャップを使用して、目的のキャップ付きmRNAを簡単に分離することにより、高純度の高活性mRNAワクチンを製造する方法を開発した。 この「Purecap」技術は、最大 100% 純粋な Cap2 mRNA を抽出し、免疫系を刺激するタンパク質の産生が 3 ～ 4 倍優れていることが示されています。 これらの発見は、不純物による感染のリスクが低い、よりクリーンなワクチンの可能性を切り開きます。 彼らの発見は最近雑誌に掲載されました ネイチャーコミュニケーションズ。

mRNAワクチンの可能性

mRNAワクチンは、コロナウイルス変異種に対する治療法として使用され、成功を収めている。 このことから、研究者らは将来のがんワクチンとしての使用に期待を抱いている。 しかし、不純物が免疫系を刺激する可能性があるため、ワクチンの純度がこの目標の妨げとなります。 これにより、注射部位の周囲に炎症が生じる可能性があり、これはワクチン接種の一般的な副作用です。

ワクチンの意味を理解する

不純物は、多くの場合、キャッピング段階で mRNA ワクチンに混入されます。 この段階では、mRNA の翻訳、保護、安定化を向上させるキャップ構造が追加されます。 カプセルには mRNA のみを添加できるため、理想的にはワクチンには 100% mRNA が含まれている必要があります。 ただし、mRNA の不要な二本鎖が存在する可能性があり、その純度が低下します。

一本鎖と二本鎖のmRNAは性質が異なるため、mRNAと呼ばれる手法を用いて分離することができます。 逆相高速液体クロマトグラフィー (RHB-HPLC)。 この技術は、mRNA の疎水性または親水性、つまり水に対する反発力または引力に基づいて mRNA を分離します。

研究方法と結果

理学研究科の阿部寛教授、稲垣正人特任准教授、阿部直子特任准教授らの研究グループは、 名古屋大学東京医科歯科大学と共同で、独自のPureCap法を用いてダムステージに疎水性タグを導入しました。 タグ付き mRNA は RP-HPLC の段階で簡単に分離されました。 その後、タグは光硬化によって簡単に除去され、98% ～ 100% 純粋なワクチンが得られました。

「RP-HPLC プロセスによりキャップ付き RNA とアンフォールド RNA が完全に分離されたことをグラフで確認したとき、私たちはその結果に非常に興奮しました」と阿部寛氏は述べました。 「4247塩基長のコロナウイルスmRNAについては、PureCap法を使用して純度98%を超えるキャップ付きmRNAを生成することに成功しました。」

研究グループは、動物や植物の細胞に見られるCap0、Cap1、Cap2と呼ばれるキャップ構造群に特に注目した。 Cap2 は動物細胞や植物細胞に存在しますが、公正な試験を保証する純粋なキャップ付き mRNA を入手する方法がなかったため、その機能を評価することは困難でした。

「これまでmRNAワクチンに使用されるCap構造はCap0とCap1の2種類に限られていましたが、当社の技術を用いてCap0、Cap1、Cap2の3種類を作製しました。」 Cap0、Cap1、Cap2から高純度のmRNAを合成PureCap 法を使用した場合、従来の技術を使用して合成された mRNA と比較して免疫刺激活性が低いことが示され、医薬品での使用の可能性が示されました。」

ウイルスは主に Cap1 mRNA を生成するため、免疫系は Cap2 によってあまり刺激されません。 これは、Cap2 を使用したワクチンは、注射時に炎症などの望ましくない副作用を引き起こす可能性が低いことを示しています。 ただし、コピーされると、ワクチンを効果的にするウイルスタンパク質を作成することは可能です。

Cap2 構造の利点

同グループは Purecap を使用して Cap2 mRNA を生成し、そのタンパク質合成能力を分析しました。 彼らは、Cap2 mRNA が Cap1 mRNA よりも 3 ～ 5 倍多くのタンパク質を生成し、それが免疫応答を高めることを発見しました。 彼らはまた、Cap2 mRNA は、従来の技術を使用して合成された mRNA よりも炎症反応の刺激が少ないことも示しました。

「従来のmRNAワクチンの製造方法では、キャップ付きmRNAを高純度で調製することができず、タンパク質合成の低下や不純物由来の炎症反応に対する懸念が生じている」と安倍氏は述べた。

「PureCap 法は、キャップされた mRNA のみを選択的に精製することで、これらの問題を解決します。さらに、この技術で生成された Cap2 タイプの構築物は、タンパク質合成の効率が高く、免疫系への刺激が少ないです。この技術は、安全性と安全性を向上させる可能性を秘めています。」 mRNA これは、mRNA 科学の基礎に対する理解が深まるだけでなく、mRNA 医学の実用化に向けた革命的な進歩でもあります。

参考文献：「異なるキャップ構造を持つ完全にキャップされた mRNA の簡単な精製を可能にする疎水性光切断性タグによるキャップ表現」（著：Masahito Inagaki、Naoko Abe、Zinmin Lee、Yoko nakashima、Soset Acharya、Kazuya Kawaguchi、Daisuke Kawaguchi、Harukahiraoka、Ayaka Bano、シウ・メン、多田瑞樹、石田達馬、劉ベンシュウ、小久保建吾、村瀬宏崇、橋谷文隆、木村泰明、内田悟志、阿部寛 2023年5月11日 ネイチャーコミュニケーションズ。
土井: 10.1038/s41467-023-38244-8