High-Yield Production and Antigenic Profiling of a Stabilized SARS-CoV-2 S2-Fc Fusion Protein Using GlycoSwitch Pichia pastoris
本研究は、糖鎖工学を施したピキア・パストリス（*Pichia pastoris*）において安定化したSARS-CoV-2 S2-Fc融合タンパク質を生産することで、天然の中和エピトープを保持した、高度に抗原的かつヒトに近い糖鎖修飾を持つタンパク質が得られることを実証しており、保存されたS2ドメインが広範なスペクトラムを持つCOVID-19ワクチンの有望な候補として位置付けられることを示している。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは査読を受けていないプレプリントのAI生成解説です。医学的助言ではありません。この内容に基づいて健康上の判断をしないでください。 免責事項の全文を読む
ウイルスは絶えずその姿を変え続けています。これは、ワクチン接種を受けた人や過去に感染した経験のある人の免疫システムをすり抜けるための生存戦略です。現在のワクチンの多くは、SARS-CoV-2ウイルスの最も外側にある部分、つまりウイルスがヒトの細胞に侵入するために使用するスパイク状のタンパク質に焦点を当てています。この外側の部分は免疫系が見つけやすい一方で、犯罪者が常に変装を変えるのと同様に、最も頻繁に変化する部分でもあります。このことが、ワクチンが新しい変異株に追いつくことを困難にしています。しかし、この変化し続ける外層の下には、ウイルスが機能するために必要な、より安定したコア（核）が存在します。S2サブユニットとして知られるこの内側のセクションは、ウイルスを細胞に融合させるという不可欠な機械的作業を行うため、めったに変化しません。この部分はさまざまなバージョンのウイルス間で非常に一貫しているため、科学者たちは、この安定したコアを標的にすることで、将来の発生に対してより広く、より長期的な盾を提供できるのではないかと長年考えてきました。
イランの研究チームは、この安定した内側のコアに基づいたワクチン候補を作成することで、このアイデアを検証するために着手しました。彼らは大きな課題に直面しました。それは、S2タンパク質は自然に粘着性が高く、塊になったり崩壊したりすることなく大量に生産するのが難しいということです。これを解決するために、科学者たちはバイオテクノロジーにおける働き手として知られ、タンパク質を効率的に大量生産できる能力を持つ、Pichia pastorisという微細な酵母を利用しました。彼らは、この酵母を遺伝子操作して、S2タンパク質の改変版を生成するように設計し、さらにその安定性を高め、持続性を向上させるために、ヒトの免疫系の成分を結合させました。極めて重要な点として、彼らは、標準的な酵母株が生成する植物のような粗い糖ではなく、ヒト細胞に見られるものに似た糖分子でタンパク質をコーティングするように設計された、特別に遺伝子操作された酵母株を使用しました。
研究者たちは、この設計された酵母細胞を、S2タンパク質の生成を促すためにメタノールを与えながら、大きなバッチで培養しました。数日後、彼らは細胞の周囲の液体を回収し、タンパク質を酵母の残りの材料から精製・分離しました。その結果、糖エンジニアリングを施した特別製の酵母株は、標準的な株よりもわずかに多くのタンパク質を生成し、18.6マイクログラム/ミリリットルに対して約20.6マイクログラム/ミリリットルを産出したことがわかりました。より重要なのは、タンパク質の「質」でした。ヒト抗体がこのタンパク質をどの程度認識するかをテストしたところ、糖エンジニアリングされた酵母によって作られたバージョンは、標準的な酵母で作られたバージョンよりも有意に強い反応を示し、結合力が約31パーセント向上していました。これにより、ヒト型の糖コーティングがタンパク質の自然な形状を維持するのに役立ち、免疫系による認識を容易にしていることが確認されました。
このタンパク質が免疫系と効果的に相互作用できることを確認するため、チームは、表面にSARS-CoV-2のスパイクを載せた、無害な偽物のウイルスを用いたテストを実施しました。彼らは、精製されたS2タンパク質に対して生成されたヒト抗体と、この偽ウイルスを混合しました。その結果、これらの抗体は偽ウイルスを中和し、細胞への感染を防ぐことができることが示されました。このことは、このタンパク質が免疫系による認識に必要な正しい構造的特徴を維持していることを示唆しており、ワクチン成分としての潜在能力を裏付けています。本研究は、このウイルスの安定した内側のコアに焦点を当て、適切な糖コーティングを施した状態で酵母を用いて生産することが、有効な進むべき道であることを示しています。研究者たちは、完全な保護能力や新たな免疫応答を誘導する能力を確認するには、生体内でのさらなる試験が必要であると指摘していますが、彼らの研究は、この保存された不変の部分に基づいたワクチンが、現在および将来の幅広い変異株に対して強力な防御を提供できる可能性があることを証明しています。
自分の分野の論文に埋もれていませんか？
研究キーワードに一致する最新の論文のダイジェストを毎日受け取りましょう——技術要約付き、あなたの言語で。