Genetic engineering employing MPB70 and its promoter enables efficient secretion and expression of foreign antigen in bacillus Calmette Guérin (BCG) Tokyo.
Atsuki Takeishi, Amina K Shaban, Taichi Kakihana, Hayato Takihara, Shujiro Okuda, Hidekazu Osada, Desak Nyoman Surya Suameitria Dewi, Yuriko Ozeki, Yutaka Yoshida, Akihito Nishiyama, Yoshitaka Tateishi, Yuki Aizu, Yasushi Chuma, Kazuyo Onishi, Daisuke Hayashi, Saburo Yamamoto, Tetsu Mukai, Manabu Ato, Duong Huu Thai, Huynh Thi Thao Nhi, Tsuyoshi Shirai, Satoshi Shibata, Fumiko Obata, Jun Fujii, Seiya Yamayoshi, Maki Kiso, Sohkichi Matsumoto
Microbiology and immunology, 68, 4, 130, 147, 2024年04月, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Vaccination is an important factor in public health. The recombinant bacillus Calmette Guérin (rBCG) vaccine, which expresses foreign antigens, is expected to be a superior vaccine against infectious diseases. Here, we report a new recombination platform in which the BCG Tokyo strain is transformed with nucleotide sequences encoding foreign protein fused with the MPB70 immunogenic protein precursor. By RNA-sequencing, mpb70 was found to be the most transcribed among all known genes of BCG Tokyo. Small oligopeptide, namely, polyhistidine tag, was able to be expressed in and secreted from rBCG through a process in which polyhistidine tag fused with intact MPB70 were transcribed by an mpb70 promoter. This methodology was applied to develop an rBCG expressing the receptor binding domain (RBD) of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2. Immunoblotting images and mass spectrometry data showed that RBD was also secreted from rBCG. Sera from mice vaccinated with the rBCG showed a tendency of weak neutralizing capacity. The secretion was retained even after a freeze-drying process. The freeze-dried rBCG was administered to and recovered from mice. Recovered rBCG kept secreting RBD. Collectively, our recombination platform offers stable secretion of foreign antigens and can be applied to the development of practical rBCGs.

【ワクチン設計のサイエンス】Bacterial vector BCGベクターワクチン設計のサイエンス
竹石 惇樹, 長田 秀和, 松本 壮吉, 医学のあゆみ, 279, 10, 1041, 1046, 2021年12月
BCGはウシ型結核菌の弱毒株で、結核に対する生ワクチンである。一方で、BCGは表在性膀胱癌の再発予防などに用いられるように、非特異的な効果を発揮する。例として新型コロナウイルス感染症(COVID-19)パンデミック下においては、BCG接種国でのCOVID-19の罹患率が有意に低いことや、BCG接種が結核以外の肺感染症の罹患率を有意に低下させたことが報告されている。BCGは接種後も生体内で生存して抗原を持続的に産生し、主にTh1型の細胞性免疫応答を長期にわたって誘導する。接種部位では、菌体の構成成分がパターン認識受容体(PRRs)を介して免疫および炎症反応を惹起する。さらに、BCGを認識した抗原提示細胞はリンパ節や脾臓へ移行してサイトカインを分泌し、CD4陽性およびCD8陽性T細胞を活性化させる。これらのT細胞はIFN-γを産生し、結核菌に対抗するマクロファージを活性化する。このような効果の持続性と免疫賦活性を利用して、BCGを外来抗原のベクターとして用いることが可能である。それには高発現のプロモーターを用いて、コドン最適化された外来抗原遺伝子をBCG内で転写・翻訳して菌体外に分泌させることが肝要と思われる。組換えに用いるベクターやDNA断片を作製した後、エレクトロポレーションを行い、外来抗原DNAを挿入することで組換えBCG(rBCG)ワクチンを作製できる。(著者抄録), 医歯薬出版(株), 日本語