しばしば第3世代ワクチンと呼ばれるDNAワクチンは、細菌、寄生虫、ウイルス、そして潜在的には癌に対する宿主の免疫反応を誘導するために、操作されたDNAを使用します。

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従来のワクチン

現在、世界の人々が利用できるワクチンには、麻疹、おたふくかぜ、風疹、季節性インフルエンザウイルス、破傷風、ポリオ、B型肝炎、子宮頸がん、ジフテリア、百日咳、その他世界の特定の地域で流行するいくつかの病気に対するものが含まれています。

これらのワクチンの多くは、ナイーブな宿主において抗原特異的な適応免疫応答を誘導することによって免疫を提供する。

より具体的には、これらのワクチンは、標的病原体に由来するエピトープに免疫系を曝露し、これにより免疫系は、ワクチン接種された宿主が将来この病原体に遭遇した場合にこの感染性物質を認識し攻撃できる抗体を開発することができる。

従来のワクチンは、多数の高度感染性疾患の蔓延を防ぐために極めて重要ですが、これらのワクチンの製造は、研究者が生きた病原体を取り扱うことをしばしば必要とします。 従来のワクチン開発に伴う課題から、感染症および非感染症に使用できるいくつかの代替ワクチンアプローチが研究されています。

注目されている代替ワクチンの1つが、従来のワクチンよりも安定でコスト効率が高く、扱いやすいと考えられているDNAベースのワクチンです。

他のタイプのワクチンと同様に、DNAワクチンは適応免疫反応を誘発します。 DNAワクチンの基本的な動作原理は、ワクチンの標的となる病原体に由来するタンパク質をコードするDNAプラスミドを使用することです。 pDNAを供給するために使用されてきたさまざまなウイルスベクターには、オンコ・レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、および単純ヘルペス-1があります。 DNAワクチンは皮下または皮内注射でも投与可能で、どちらもケラチノサイトを標的にします。 アポトーシスを起こした細胞は、アポトーシス小体として知られる小さな膜結合断片を放出し、未熟な樹状細胞（iDC）が細胞破片をエンドサイトーシスするきっかけとなります。 MHCIIへの抗原提示は、ヘルパーCD4+ T細胞を活性化し、B細胞のプライミングに寄与し、最終的に体液性免疫反応の創出を可能にする。 この体液性免疫応答は、CD8+ T細胞の産生を活性化するために必要です。

筋細胞またはケラチノサイトのいずれかに作用することに加えて、DNAワクチンの投与経路は、注射部位付近にある抗原提示細胞（APC）をトランスフェクトすることができます。 この直接的なトランスフェクション経路は、内因性の導入遺伝子発現と、MHCIおよびMHCIIの両方を介した抗原の並行提示をもたらし、それによってCD8+およびCD4+ T細胞の両方をもたらします。

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現在開発中のDNAワクチンとは？ しかし、いくつかのDNAベースのワクチンは、米国食品医薬品局（FDA）と米国農務省（USDA）の両方から獣医学的使用のために承認されており、その中には馬の西ナイルウイルスに対するワクチンと犬のメラノーマワクチンが含まれています。 米国国立医学図書館によると、160種類以上のDNAワクチンが現在、米国でヒト臨床試験中である。 これらの臨床試験の62％はがんワクチン、33％はヒト免疫不全ウイルス（HIV）に対するワクチンに適用されていると推定されています。 この試験では、ある程度の免疫原性が検出されましたが、有意な免疫反応は認められませんでした。 その結果、HIVに対するDNAベースのワクチンを開発しようとしている科学者は、HIVに対する最良のDNAワクチンを設計するために、いくつかの異なるプライミング戦略、ブースティング剤、および注射スケジュールの変更を慎重に評価する必要があることを発見しました。

Future directions

現在、世界中で多数のDNAベースのワクチンがヒトでテストされていますが、このワクチンアプローチを臨床に応用するためには、まだいくつかの課題が立ちはだかっています。 DNA ベースのワクチンの免疫原性を高めるには、平均的な大きさのヒトに 5 ～ 20 mg の量の DNA を注入する必要があると、研究者は考えています。 DNAベースのワクチンのもうひとつの課題は、トランスフェクションの最適化であり、これは、ハイブリッドウイルス/真核生物プロモーターや抗原コドンの最適化など、いくつかのパラメータを組み込むことで達成される可能性があります。 Lai J.R.・Vergnolle O. (2020). ペプチドベースのワクチン。 現在の進展と将来の課題. ケミカルレビュー20(6);3210-3229.doi:10.1021/acs.chemrev.9b00472.