ワクシニアウイルス (VACV)

ワクシニアについて

VACVは、ポックスウイルスファミリーに属する2本鎖の直鎖DNAウイルスです。そのゲノム長は約190kbで、大きな導入遺伝子（25〜30kb）を組み込むことができます。ウイルスの複製と転写は全て宿主細胞の細胞質で行われ、ウイルスゲノムにはDNA複製とRNA転写に必要な全てのタンパク質がコードされています。従って、ウイルスのライフサイクルにおいて、宿主細胞の機構に依存することはほとんどありません。

ウイルスのライフサイクルの初期段階では、多くの免疫調節タンパク質が産生され、ウイルスが宿主の自然免疫系から逃れるのを助けています。成熟したVACVには、細胞溶解時に放出される細胞内成熟ウイルス（IMV）と、エキソサイトーシスにより細胞外に放出される細胞外エンベロープウイルス（EEV）の2つの主要な形態があります。これらの形態はいずれも、脂質膜と宿主細胞膜の融合によって宿主細胞に感染することができ、感染に宿主細胞表面の受容体との結合が必要としません。

VACVの主な用途

組換えVACVベクターは、様々な遺伝子治療用途に使用されています。良好な安全性プロファイル、大きな外来遺伝子を搭載できること、広範な宿主細胞に感染可能なこと、ウイルス自体の免疫標的化を防止しながら宿主免疫応答を強化することなど、多くの利点があり、有望なシステムとされています。

ワクシニアファミリーの中でも、感染力や複製能力が異なる様々な株が開発されており、臨床応用に影響を及ぼしています。特に汎用されている2つの株は、WR株とMVA株です。MVAはその減衰性から臨床現場でより頻繁に使用されているが、WRは複製速度が速く、宿主の免疫系をより高度に変調させることができます。現在、両株とも基礎研究および臨床研究の両方で広く使用されています。以下に、VACVが使用されている主な研究分野の一部を紹介します：

がん治療

VACVは、がん細胞を溶解する直接的な効果に加えて、免疫細胞をリクルートしてサイトカインを分泌させ、間接的に抗腫瘍免疫応答を引き起こすことによって、腫瘍の微小環境を変化させることができます。ウイルス本来の利点を維持しながら安全性と有効性を高めるために、特異的な遺伝子改変が行われています。例えば、オンコリティック（腫瘍溶解性）ウイルスであるPexa-Vecは、TK遺伝子を欠失させることにより弱毒化され、さらに宿主の免疫反応を高めるためにGM-CSF遺伝子を導入・発現するようにしています。この治療法は、様々な固形がんを対象とした臨床試験で検証されています。この他にも、いくつかの腫瘍溶解性VACVの臨床試験が進行中であり、腫瘍溶解療法のシステムとして、VACVが急速に成長していることが注目されています。

ワクチン開発

VACVは、外来抗原を導入するための有望なプラットフォームです。DNAの搭載可能な容量が大きく、天然痘の予防接種に広く使用されてきたことから、HIVや狂犬病など、さまざまな病原体に対するワクチン構築のための理想的な候補として確立されています。

遺伝子治療におけるVACVの利点

広範な指向性: VACVは細胞に感染するにあたり、特異的なレセプターを必要としないので、多くの細胞種に感染することが可能です。

ゲノムへのインテグレーションリスクが低い: VACVのライフサイクルは8時間と短く、ウイルスの複製は終始細胞質内で行われることから、ウイルスDNAの宿主ゲノムへのインテグレーション（挿入）リスクはほとんどないに等しい。

腫瘍細胞における有効性: VACVは選択的に腫瘍細胞に感染および高効率に複製するように設計することができ、腫瘍細胞の溶解へと導くことが可能です。

独立したウイルス複製: 宿主細胞にほとんど依存せずにｍRNA転写を行うことができるため、宿主細胞の環境変化に影響されません。

宿主免疫を回避（宿主抵抗性): VACVは、宿主の白血球に結合して不活性化するVaccinia補体制御タンパク質の分泌や、宿主由来のエンベロープに包まれた細胞外のウイルス形態の利用により、宿主免疫系を回避することができます。そのため、VACVは様々な投与方法により、腫瘍を含む遠隔組織をターゲットに導入することが可能です。

搭載スペースが大きい: VACVは許容できるゲノムサイズが大きく、30 kb までの外来遺伝子を含むことが可能です。

高いウイルスタイターと感染能: VACVベクターはウイルスパッケージング効率が高く、高いタイターが得られます。また、感染力が強いことから、MOIは低めでも十分な導入が可能です。

関連技術情報

フライヤー

• Vaccinia virus cloning and packaging