mRNA送達を強化するナノ粒子はワクチンの投与量とコストを削減できる可能性がある

MIT で開発された新しい送達粒子により、mRNA ワクチンの効果が高まり、ワクチン 1 回あたりのコストが削減される可能性があります。

研究者らは、マウスを使った研究で、新しい脂質ナノ粒子で送達されるmRNAインフルエンザワクチンが、FDA承認材料で作られたナノ粒子で送達されるmRNAと同じ免疫反応を引き起こす可能性があることを示したものの、用量は約1/100である。

「mRNAワクチンの課題の1つはコストです」と、マサチューセッツ工科大学化学工学部の教授であり、マサチューセッツ工科大学コッホ統合癌研究所および医工学科学研究所（IMES）のメンバーでもあるダニエル・アンダーソン氏は言う。

「広く配布される可能性のあるワクチンの製造コストを考えると、そのコストは非常に膨大になる可能性があります。私たちの目標は、はるかに低い用量で安全で効果的なワクチン反応をもたらすことができるナノ粒子を製造することを試みることです。」

研究者らはその粒子をインフルエンザワクチンの投与に使用したが、新型コロナウイルス感染症やその他の感染症のワクチンにも使用できる可能性があると述べている。

アンダーソンはこの研究の主著者であり、 自然ナノテクノロジー。この論文の主著者は、コッホ研究所の客員科学者であるアルナブ・ルドラ氏です。コッホ研究所の研究員、アカシュ・グプタ氏。そしてMIT大学院生のケーラン・リード氏。

効率的な配送

mRNA ワクチンが注射後に体内で分解されるのを防ぐために、mRNA ワクチンは脂質ナノ粒子 (LNP) 内にパッケージ化されています。これらの脂肪球は、mRNA が細胞に取り込まれるのを助け、インフルエンザや SARS-CoV-2 などの病原体からのタンパク質の断片に翻訳されるようにします。

新しい研究で、MITチームは、現在新型コロナウイルス感染症mRNAワクチンの投与に使用されている粒子よりも低用量で効果的な免疫応答を誘導できる粒子の開発を目指した。これにより、ワクチン1回あたりのコストが削減されるだけでなく、潜在的な副作用の軽減にも役立つ可能性があると研究者らは述べている。

LNP は通常、イオン化脂質、コレステロール、ヘルパーリン脂質、ポリエチレングリコール脂質、mRNA の 5 つの要素で構成されます。この研究では、研究者らはワクチンの強度に重要な役割を果たすイオン化脂質に焦点を当てました。

研究者らは、送達効率を向上させる可能性がある化学構造に関する知識に基づいて、新しいイオン化脂質のライブラリーを設計しました。これらには、mRNA 送達の強化に役立つ環状構造と、生分解性の改善にも役立つ可能性があるエステルと呼ばれる化学基が含まれていました。

次に研究者らは、生物発光タンパク質であるルシフェラーゼの遺伝子を最も効果的に送達できるものを確認するために、マウスでこれらの粒子構造の多くの組み合わせを作成してスクリーニングしました。次に、最高性能の粒子を使用して新しい変異体のライブラリを作成し、それを別のスクリーニング ラウンドでテストしました。

これらの画面から、出現した最上位の LNP は、研究者が AMG1541 と呼んだものです。これらの新しい LNP の重要な特徴の 1 つは、エンドソームエスケープとして知られる粒子送達の主要な障壁に対処する際により効果的であることです。 LNP は細胞に入った後、エンドソームと呼ばれる細胞区画内に隔離され、mRNA を送達するためにエンドソームを突破する必要があります。新しい粒子は、既存の LNP よりも効果的にこれを実行しました。

新しい LNP のもう 1 つの利点は、尾部のエステル基により、積荷を配送した後に粒子が分解可能になることです。これは、ワクチンが体内から迅速に除去されることを意味し、研究者らはワクチンによる副作用を軽減できると考えている。

より強力なワクチン

AMG1541 LNP の潜在的な応用を実証するために、研究者らはそれを使用してマウスに mRNA インフルエンザ ワクチンを送達しました。彼らは、このワクチンの有効性を、FDAの承認を受け、モデルナが新型コロナウイルス感染症（COVID-19）ワクチンに使用したSM-102と呼ばれる脂質で作られたインフルエンザワクチンと比較した。

新しい粒子をワクチン接種したマウスは、SM-102粒子をワクチン接種したマウスと同じ抗体反応を生成したが、その反応を生成するために必要な投与量はわずか100分の1であったことを研究者らは発見した。

「線量はほぼ100分の1ですが、生成される抗体の量は同じなので、線量を大幅に下げることができます。もしそれが人間に適用されれば、コストも大幅に下がるはずです」とルドラ氏は言う。

さらなる実験により、新しい LNP は、抗原提示細胞と呼ばれる重要な種類の免疫細胞に積荷をより適切に送達できることが明らかになりました。これらの細胞は外来抗原を切り刻んで表面に提示し、B 細胞や T 細胞などの他の免疫細胞にその抗原に対して活性化するよう信号を送ります。

また、新しい LNP はリンパ節に蓄積する可能性が高く、そこでより多くの免疫細胞と遭遇します。

これらの粒子を使用してmRNAインフルエンザワクチンを送達すれば、ワクチン開発者は毎年冬に流行するインフルエンザの株にさらに適合できる可能性があると研究者らは述べている。

「従来のインフルエンザワクチンでは、ほぼ1年前に製造を開始しなければなりません」とリード氏は言う。 「mRNAを使えば、シーズンのずっと後半からmRNAの生産を開始でき、流行するウイルス株が何になるかをより正確に推測できるようになり、インフルエンザワクチンの有効性を向上させるのに役立つかもしれない。」

研究者らによると、この粒子は新型コロナウイルス感染症（ＣＯＶＩＤ－１９）、ＨＩＶ、その他の感染症のワクチンにも応用できる可能性があるという。

「これまでに報告されているワクチンよりもはるかに効果があることがわかりました。そのため、あらゆる筋肉内ワクチンについて、当社の LNP プラットフォームは多くの病気のワクチン開発に使用できると考えています」とグプタ氏は言う。

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