2020

Review

Spotlight on COVID-19
Vaccine development

Developing a successful vaccine against SARS-CoV-2
COVID-19 のパンデミック（世界的大流行）への対応として、ワクチン開発への取り組みが前例のない規模と速さで行われています。重要なことに、SARS-CoV-2 ワクチンは、このウイルスが集団内で定着した場合に、その集団の罹患率と死亡率を低下させるために不可欠となります。現在、SARS-CoV-2 に対する安全で有効なワクチンの開発をめぐって競争が起きています。

Developing a successful vaccine against SARS-CoV-2
Strategies for a
SARS-CoV-2 vaccine
Live attenuatedvaccine

Activation of
antigen-presenting
cells (e.g. macrophage)e.g. SARS-CoV-2
Spike antigen

SARS-CoV-2 に対する安全で有効なワクチンを開発するために、これまでにない取り組みが行われています。

B cellactivation

Viral vector
based vaccine

Viral antigen
presentation andT cell activation

Naive T cell

MemoryB cellB cellB cellactivation
Recombinant
protein-basedvaccine

e.g. IFN-γ
CD8+ T cellCD4+ T cell

Spike (S)proteinPlasmacell

Virus-speciﬁc
antibodies

現在、世界中の科学者は、SARS-CoV-2 に対する効果的なワクチンを開発するため、候補となるあらゆる戦略を研究しています。これらには、1）
弱毒生ワクチン、2）ウイルスベクターベースのワクチン（例：S タンパク質を発現するもの）、3）組換えタンパク質ベースのワクチン（例：S タンパ
ク質）、4）DNA ベースのワクチン、および 5）
mRNA ベースのワクチンが挙げられます。
これまでの研究により、SARS-CoV-2 のスパイク（S）タンパク質を標的とするワクチンは、細胞への付着を阻止することによって感染の初期段階でウイルスを排除することが見込めるため、このタンパク質がワクチン開発の理想的な候補であることが 示 さ れて いま す。理 想 的 なワクチン は、SARS-CoV-2 に対して特異的かつ効率的に作用する中和抗体を産生するものでなければなりません。しかし、ワクチンは、ウイルスによる抗体依存性感染増強（ADE）や、有害なアレルギー性炎症反応を惹起する誤った T 細胞応答に起因するTh2 免疫病理反応など、多くの望ましくない免疫「増強」応答を引き起こすことがあります。

DNA vaccine

Elimination of
infected cells

Neutralizing
antibodies

Increasedviral uptake

Viral hijacking of
the immune system
Th2immunopathology
T cellFcγRmRNA vaccine
APC
Eosinophils

CLEARANCE OF VIRAL INFECTIONENHANCEMENT OF VIRAL INFECTIONLESSONS LEARNED FROM PREVIOUS OUTBREAKS
これまでに、このウイルスと密接に関連するβ- コロナウイルス、SARS-CoV および MERS-CoV に対して、組換え S タンパク質ベースのワクチン、弱毒化および全粒子不活化ワクチン、そしてウイルスベクターワクチンなど、いくつかのワクチンが開発され、動物モデルで検証されてきました [1]。これらのワクチンの多くは長期的な免疫を誘導しなかったものの、そのほとんどは SARS-CoV またはMERS-CoV による感染から動物を防御することが見出されました。また、モデルマウスにおいて肺の損傷や好酸球の浸潤など、ワクチン接種によって合併症が発生した例もあります [2-4]。ウイルスの違いはあるものの、SARS-CoV-2 ワクチンの設計をどのように進めるかに関して、これらのワクチンから多くのことを学ぶことができます。

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Review
CURRENT STRATEGIES BEING EXPLORED FOR
VACCINE DEVELOPMENT

Spotlight on COVID-19
Vaccine development
ADE – antibody-dependent enhancement of viral infection

ADE（抗体依存性感染増強）は、ウイルスが自身の感染サイクル
現在、世界中の科学者は、SARS-CoV-2 に対する効果的なワクチ を補助するために抗体を利用するプロセスです。ADE の免疫病ンを開発するため、候補となるあらゆる戦略を研究しています。 理学的効果は、さまざまなウイルス感染症で観察されており、COVID-19 のワクチン候補のほとんどは、ウイルスのスパイク（S） その特徴として、抗体媒介性ウイルス侵入増強、および重度のタンパク質に対する中和抗体を誘導し、ヒト ACE2 受容体を介し 炎症反応の誘発が挙げられます [8, 9]。ADE は、ウイルスに結たウイルスの取り込みを防ぎ、それによって感染を阻止すること 合した抗体が、マクロファージなどの食細胞性抗原提示細胞を目的としています [3, 5, 6]。この COVID-19 ワクチン開発展望 （APC）の表面の FcγR に結合することにより、それらの細胞にの際立った特徴は、評価されている技術プラットフォームの多様 ウイルスが感染することを可能にします [9]。
MERS および SARS に関するこれまでの研究により、COVID-19さであり、それには以下のものが含まれます。
で の ADE の 可 能 性 に 注 目 が 集 ま っ て い ま す。MERS-CoV お
Live attenuated vaccines: 毒性が減弱している、改変した「生 よび SARS-CoV のスパイクタンパク質の受容体結合ドメイン
きた」SARS-CoV-2 ウイルスを使用するもの（例：コドン脱最適 （RBD）を標的とする中和抗体は、in vitro において、Fc 受容体化または変異 E タンパク質 [7]）。この戦略は、強力な免疫応 を発現するヒト細胞内にそれぞれのウイルスが侵入するのを媒答を迅速に誘導できますが、免疫抑制された人に対しては危 介し得ることが示されています [10]。さらに、COVID-19 感染険な場合があります。
症の制御に重要な役割を果たすと考えられている T 細胞は、重Viral-vector based vaccines: ウイルスのバックボーン（アデノ 度の COVID-19 疾患では激減しており [11]、これが ADE に起ウイルスなど）を使用して、SARS-CoV-2 遺伝子を宿主内に導 因する APC 感染によって加速される可能性があります [12]。
入するもの。この戦略は、アジュバントを用いることなく免疫 MERS や SARS とは異なり、SARS-CoV-2 の S タンパク質 RBD は、原性を高めることができ、頑健な細胞傷害性 T 細胞応答を促 動物での免疫試験で ADE を誘発することなく頑健な中和抗体進してウイルス感染細胞を排除します。
応答を惹起できることが、最近報告されています [13]。
Recombinant protein-based vaccines: SARS-CoV-2タンパク質 また、（COVID-19 患者の小規模コホートに基づく）2 件の試験（S タンパク質など）を使用して、宿主に免疫応答を惹起させ により、重症度が高いほど IgG 応答が強く、抗体全体の力価もるもの。通常、免疫原性を向上させるためにアジュバントと併 高いことが示されています [14, 15]。このことは、SARS-CoV-2せて使用されます。
感染症の ADE の可能性を示唆します [16]。ただし、COVID-19
DNA vaccines: プラスミド DNA を使用して SARS-CoV-2 の抗 における ADE の関連性に疑問を呈する専門家もいます。
原を発現させ、宿主細胞内に効率的に送達させるもの。現在、ヒト用に承認された DNA ワクチンはありません。
mRNA vaccines: SARS-CoV-2 抗原をコードし、リポソームなTh2 immunopathology
どの系を使用して宿主内に送達させるもの。現在、ヒト用に承認された mRNA ワクチンはありません。
一部の科学者は、重症の COVID-19 患者の症状は、Th2 免疫病
理反応、すなわち、アレルギー性の炎症（IL-4、IL-5、IL-13 な
現在までのところ、ヒトでの安全性および有効性臨床試験（I およ ど）および好酸球の肺への流入を引き起こす、ウイルス特異的び II 相）に進んだ COVID-19 の最も先進的なワクチン候補には、 CD4+ T 細胞の Th2 サブセットに偏向した応答亢進を伴う T 細Moderna が開発した mRNA ベースのワクチン（NCT04283461）、 胞応答の調節不全によって、よりうまく説明されると考えていおよび CanSino Biologicals が開発したアデノウイルス 5 型ウイ ます [17]。in vivo での SARS-CoV ワクチン開発に関する先行研
ルスベクターベースのワクチン（NCT04341389）があります。さ 究では、ワクチン接種後の感染により、ウイルス複製の制御がらに、免疫原性を高めてより低用量で使用できるようにすること 不全となり、臨床疾患が悪化し、偏った Th2 応答、炎症、およで、さらに幅広い人々へのワクチン接種を実現するため、AS03 び好酸球流入を特徴とする病状が発症することが示されていまや MF59 などのアジュバントが、組換え S タンパク質ベースの す [4, 17]。興味深いことに、この病理は、ヌクレオカプシド（N）
SARS-CoV-2 ワクチンで検討されています。ワクチンが成功と見 タンパク質を特異的に標的とする抗体に関連付けられる可能性
なされるには、SARS-CoV-2 に対する特異的で効果の高い中和 があり [4]、S タンパク質ワクチン接種の研究で見られる病状抗体が産生されなければなりません。重要なことに、SARS や は減少しています [17]。
MERS に対するワクチン開発におけるこれまでの経験から、有害で望ましくない免疫増強効果が発生する可能性が示されています。したがって、世界に向けて COVID-19 ワクチンが発売される前に、慎重かつ徹底的な検証が必要です。

FUTURE DIRECTIONSMAJOR PITFALLS IN VACCINE DEVELOPMENT
ワクチンは、ウイルスによる抗体依存性感染増強（ADE）や、有害なアレルギー性炎症反応を惹起する誤った T 細胞応答に起因する Th2 免疫病理反応など、望ましくない免疫「増強」応答を誘導することにより、宿主にとって多くの有害転帰を引き起こすことがあります。

COVID-19 のワクチンを探求することは緊急の課題です。有効なワクチンは、SARS-CoV-2 の蔓延を抑制するうえで重要な役割を果たすことでしょう。しかし、この探求はまだ始まったばかりであり、ウイルスだけでなく、それによって宿主に誘発される特異的免疫応答についても、より多くの情報が必要とされています。

Review

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Vaccine development

REFERENCES:
1. Roper, R.L. & Rehm, K.E. 2009. SARS vaccines: where are we? Expert Rev Vaccines 8, 887-898.
2. Agrawal, A.S. et al. 2016. Immunization with inactivated Middle East Respiratory Syndrome coronavirus vaccine leads to lung immunopathology on challenge withlive virus. Hum Vaccin Immunother 12, 2351-2356.
3. Amanat, F. & Krammer, F. 2020. SARS-CoV-2 Vaccines: Status Report. Immunity
4. Bolles, M. et al. 2011. A double-inactivated severe acute respiratory syndrome coronavirus vaccine provides incomplete protection in mice and induces increased
eosinophilic proinflammatory pulmonary response upon challenge. J Virol 85, 12201-12215.
5. Prompetchara, E. et al. 2020. Immune responses in COVID-19 and potential vaccines: Lessons learned from SARS and MERS epidemic. Asian Pac J Allergy Immunol
38, 1-9.
6. Thanh Le, T. et al. 2020. The COVID-19 vaccine development landscape. Nat Rev Drug Discov
7. DeDiego, M.L. et al. 2007. A severe acute respiratory syndrome coronavirus that lacks the E gene is attenuated in vitro and in vivo. J Virol 81, 1701-1713.
8. Taylor, A. et al. 2015. Fc receptors in antibody-dependent enhancement of viral infections. Immunol Rev 268, 340-364.
9. Smatti, M.K. et al. 2018. Viral-Induced Enhanced Disease Illness. Front Microbiol 9, 2991.
10. Wan, Y. et al. 2020. Molecular Mechanism for Antibody-Dependent Enhancement of Coronavirus Entry. J Virol 94
11. Qin, C. et al. 2020. Dysregulation of the immune response in patients with COVID-19 in Wuhan, China. Clin Infect Dis
12. Ricke, D. & Malone, R. 2020. Medical Countermeasures Analysis of 2019-nCoV and Vaccine Risks for Antibody-Dependent Enhancement (ADE).
13. Quinlan, B.D. et al. 2020. The SARS-CoV-2 Receptor-Binding Domain Elicits a Potent Neutralizing Response Without Antibody-Dependent Enhancement. Immunity D-20-00389. (under review)
14. Zhang, B. et al. 2020. Immune phenotyping based on neutrophil-to-lymphocyte ratio and IgG predicts disease severity and outcome for patients with COVID-19.
medRxiv
15. Zhao, J. et al. 2020. Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Clin Infect Dis
16. Cao, X. 2020. COVID-19: immunopathology and its implications for therapy. Nat Rev Immunol
17. Tseng, C.T. et al. 2012. Immunization with SARS coronavirus vaccines leads to pulmonary immunopathology on challenge with the SARS virus. PLoS One 7,e35421

InvivoGen 社は、前臨床グレードのワクチンアジュバント（研究目的に限る）を幅広く提供しています。これらのアジュバントには、ヒトへのワクチン接種への使用がすでに承認されているものもあれば、alum や乳濁液などの粒子状アジュバントや、CpG ODN、MPLA、Poly (I:C)、環状ジヌクレオチドのようにパターン認識受容体（PRR）を活性化することが知られている分子など、まだ研究途上のものもあります。InvivoGen 社のアジュ
バントは、厳格な無菌条件下で調製されているため、無菌性が保証されています。さらに、エンドトキシンの有無の確認と、ロット間の再現性を確保するための徹底的な検査が行われています。
PRODUCT

Total mIgG anti-OVA levels

Vaccine Adjuvants
10⁶10³OVA
onlyOVA +2% alhydrogel

OVA +IFA

OVA +ODN1826

OVA +c-di-GMP

OVA specific antibodies in serum of immunized mice were evaluated 30 days
post subcutaneous injection with the OVA antigen alone or in combination
with different adjuvants from InvivoGen.

DESCRIPTIONQUANTITY

CAT.CODE

AddaS03™

AS03-like squaline-based adjuvant

10 ml

vac-as03-10

AddaVax™

Squalene-Oil-in-water - Th1/Th2 response10 ml

vac-adx-10

Adju-Phos® adjuvant

Aluminium phosphate gel - Th2 Response

250 mlvac-phos-250

Alhydrogel® adjuvant 2%

Aluminium hydroxide gel (Alum) - Th2 Response

250 mlvac-alu-250

CFA

Complete Freund’s adjuvant - Th1 response

10 ml
6 x 10 ml

vac-cfa-10
vac-cfa-60

IFA

Incomplete Freund’s adjuvant - Th2 response

10 ml
6 x 10 ml

vac-ifa-10
vac-ifa-60

Quil-A® adjuvant

Purified triterpenoid saponin

1g

vac-quil

2’3’-c-di-AM(PS)2 (Rp,Rp) VacciGrade™

2’3’ bisphosphorothioate analog of c-di-AMP - STING agonist

500 µgvac-nacda2r

2’3’-cGAMP VacciGrade™

Cyclic [G(2’,5’)pA(3’,5’)p] - STING agonist

1 mg

vac-nacga23

c-di-AMP VacciGrade™

Cyclic diadenylate monophosphate - STING agonist

1 mg

vac-nacda

c-di-GMP VacciGrade™

Cyclic diguanylate monophosphate - STING agonist

1 mg

vac-nacdg

CL401 VacciGrade™

Chimeric molecule - TLR2 & TLR7 agonist

5 mg

vac-c401-5

CL413 VacciGrade™

Chimeric molecule - TLR2 & TLR7 agonist

5 mg

vac-c413-5

CL429 VacciGrade™

Chimeric molecule - TLR2 & NOD2 agonist

5 mg

vac-c429

Flagellin FliC VacciGrade™

Recombinant flagellin from S. typhimurium - TLR5 agonist

50 µg

vac-flaImiquimod VacciGrade™

Imidazoquinoline compound -TLR7 agonist

5 mg

Alum and Emulsions

PRR ligands

vac-imq
6LPS-EB VacciGrade™

Lipopolysaccharide from E. coli 0111:B4 strain - TLR4 agonist

5 x 10 EU

vac-3pelps

MPLA-SM VacciGrade™

Monophosphoryl lipid A from S. minnesota R595 - TLR4 agonist

1 mg

vac-mpla

MPLAs Vaccigrade™

Synthetic monophosphoryl lipid A - TLR4 agonist

1 mg

vac-mpls

ODN 1585 VacciGrade™

CpG ODN, Class A (murine) - TLR9 agonist

1 mg

vac-1585-1

ODN 1826 VacciGrade™

CpG ODN, Class B (murine) - TLR9 agonist

1 mg

vac-1826-1

ODN 2006 VacciGrade™

CpG ODN, Class B (human) - TLR9 agonist

1 mg

vac-2006-1

ODN 2395 VacciGrade™

CpG ODN, Class C (human/murine) - TLR9 agonist

1 mg

vac-2395-1

Pam3CSK4 VacciGrade™

Synthetic triacylated lipoprotein - TLR1/2 agonist

1 mg

vac-pms

Poly(I:C) (HMW) VacciGrade™

Polyinosine-polycytidylic acid -TLR3 agonist

10 mg

vac-pic

R848 VacciGrade™

Imidazoquinoline compound -TLR7/8 agonist

5 mg

vac-r848

TDB VacciGrade™

Synthetic analog of the cord factor - Mincle agonist

2 mg

vac-tdb

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