接着蛋白を標的とした逆ワクチン学によりTreponema pallidumに対する新規マルチエピトープワクチン候補を設計する

古くからある病気に対する新しいワクチンの意義

梅毒は古くから存在する性感染症で、世界的に再び増加しています。ペニシリンなどの抗生物質で感染は治療できますが、再感染を防ぐことはできません。梅毒を予防するワクチンはまだ存在しておらず、その理由の一つは病原体Treponema pallidumが培養しにくく、免疫系から巧妙に身を隠す点にあります。本研究はコンピュータ支援の設計法を用いて、複数の弱点を同時に標的とする新しい実験的ワクチンをインシリコおよび細菌内で設計・評価します。

病原体の「握る点」を標的に選ぶ

T. pallidumは組織に付着して自然免疫の防御をすり抜けることで感染を成立させます。これには表面に存在する接着分子（アドヘシン）を用い、これらは細菌が宿主細胞に付着し組織内を移動しながら免疫攻撃を回避するのに役立つ小さなフックのように働きます。研究者たちは、これらの露出したフックが抗体によって阻害されれば病原体の定着を防げると考え、ゲノム情報から表面に存在し化学的特性が好ましく、ヒトやマウスのタンパク質と類似性が低い7つのアドヘシンを選びました。これは交差反応のリスクを減らすことにつながります。

コンピュータで多断片ワクチンを構築する

チームは全長蛋白質を使うのではなく、エピトープと呼ばれる短い配列に着目しました。エピトープは免疫細胞が認識する具体的な部分です。複数のオンライン予測ツールを用いて、アドヘシン中のB細胞（抗体を作る）や、協調・実行に関わる2種類のT細胞に認識されやすい領域をスキャンしました。その結果、強い抗原性が予測され、有毒性やアレルギー性がなく、世界の多様な遺伝的背景をカバーすることが期待される15のT細胞エピトープと7のB細胞エピトープを選定しました。これらの断片は短いリンク配列で繋ぎ、免疫増強ペプチドを組み込んで一つのマルチエピトープワクチン蛋白（MEVTP）として設計されました。

仮想空間での構造と挙動の検証

次に設計した蛋白質が安定した立体構造をとり、主要な免疫センサーと良好に相互作用するかを検討しました。AlphaFoldやリファインメントサーバーなどのツールを使ってワクチンの三次元構造を予測し、その構成要素がエネルギー的に好ましい位置にあるかを確認しました。さらに、MEVTPが自然免疫受容体であるTLR2およびTLR4にどのように結合するかをシミュレーションしました。計算ドッキングと長時間の分子動力学シミュレーションの結果、特にTLR4に対してワクチンは多数の接触点を維持しつつ緊密で安定した複合体を形成する可能性が示唆されました。

デジタル設計から実験室での蛋白質作製へ

理論にとどまらず実験に移すため、研究者たちはMEVTPの遺伝子配列を一般的な実験用大腸菌で効率的に発現させるよう最適化しました。最適化した遺伝子を発現プラスミドに組み込み、大腸菌に導入して融合蛋白の発現を誘導しました。得られた産物は小さな精製タグを持ち、ニッケルアフィニティカラムで回収され、ゲル解析やウエスタンブロットで概ね予想されるサイズのバンドとして確認されました。同時に、安定性と翻訳効率を高める要素を組み込んだmRNA版ワクチンも設計され、予測されるRNA二次構造の全体エネルギーが低く、堅牢であることが示されました。

シミュレートされた免疫応答と今後の展開

最後に、研究グループは免疫シミュレータを用いて、繰り返し投与に対して体内がどのように応答するかを検討しました。仮想モデルは、複数のIgGサブクラスを含む強い抗体応答の波と、インターフェロンγやインターロイキン-2などのサイトカインの上昇を予測し、これは旺盛なT細胞活性を示します。ヘルパーおよびキラーT細胞、B細胞、その他の防御細胞の数が増加し、記憶集団を形成することが示され、長期的な防護の可能性が示唆されました。総じて、この研究はインシリコ上で安定性があり非アレルゲンで免疫原性が示唆され、精製蛋白として作製可能な入念に設計されたマルチエピトープ接着蛋白ワクチンを提案します。しかし、梅毒を予防できるかどうかは、動物試験および最終的にはヒトでの徹底した試験を経て初めて明らかになります。

引用: Tang, H., Chen, Z., Yan, H. et al. Designing a novel multiepitope vaccine candidate against Treponema pallidum via adhesins using reverse vaccinology. Sci Rep 16, 15305 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45084-1

キーワード: 梅毒ワクチン, Treponema pallidum, マルチエピトープ, 逆ワクチン学, 接着蛋白