共生・発酵菌リピドAの化学合成が拓く革新的な粘膜ワクチンアジュバント開発

共生发酵菌脂质A化学合成首创创新型粘膜疫苗佐剂的开发

• 批准号: 22KJ2152
• 负责人: 山浦 遼生
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2152/
• 关键词: 自然免疫; リピドA; Acetobacter pasteurianus; 酢酸菌; アジュバント; グリコシル化

グラム陰性菌の外膜構成成分であるリポ多糖(LPS)は代表的な自然免疫活性化因子であり、多糖構造の末端に活性中心である糖脂質リピドAが結合した構造を有する。大腸菌などの一般的な細菌のLPSやリピドAは、抗体産生増強作用などの免疫増強作用を有するが、致死毒性など強力な炎症惹起作用に由来する毒性を有する。自然免疫活性化因子をワクチンの効果を高めるアジュバントとして利用するには、炎症作用の制御が必須となる。鹿児島大の橋本らは以前、発酵黒酢に含まれる酢酸菌Acetobacter pasteurianus由来のLPSが温和な免疫刺激活性を有し、有望なアジュバント候補であることを示した。また、A. pasteurianusリピドAが四糖骨格と複数の脂質から成る合成例が皆無のユニークな化学構造を有していることも報告された。さらには、脂質部位には構造多様性があり、4～6本の脂肪酸を有する3種類リピドAを含むことが分かった。そこで我々は、３種類のA. pasteurianusリピドAの系統的合成を行うことで、A. pasteurianus LPSの分子レベルでの機能解析を目指した。本年度はまず、還元末端二糖（グルコサミン-グルクロン酸）に含まれる1,1-α,α-グリコシド結合の構築を試み、ボリン酸触媒を用いることで高立体選択的にグリコシル化が進行することを見出した。その後、非還元末端二糖（マンノース-2,3-ジアミノグルコース）とのグリコシル化を行い、四糖共通中間体を得ることに成功した。四糖中間体の保護基の除去と脂肪酸の導入を行い、接触水素により全ての保護基を除去することで、A. pasteurianusリピドAの系統的な合成を達成した。最後に、細胞系での自然免疫活性評価を行ったところ、6本の脂肪酸を有するA. pasteurianusリピドAが最も高い活性を示することを明らかにした。

脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌外膜的成分，是一种典型的先天性免疫激活因子，具有活性中心糖脂A附着在多糖结构末端的结构。来自大肠杆菌等常见细菌的 LPS 和脂质 A 具有增强抗体产生等免疫增强作用，但由于其强烈的炎症诱导作用，它们也具有毒性，包括致命毒性。为了利用先天免疫激活剂作为佐剂来增强疫苗功效，控制炎症效应至关重要。鹿儿岛大学的 Hashimoto 等人此前证明，发酵黑醋中含有的来自醋酸菌巴氏醋杆菌的 LPS 具有温和的免疫刺激活性，是一种有前途的佐剂候选物。另据报道，巴氏杆菌脂质A具有从未合成过的独特化学结构，由四糖骨架和多种脂质组成。此外，还发现脂质部分存在结构多样性，包括具有4至6个脂肪酸的三种类型的脂质A。因此，我们旨在通过系统合成三种类型的巴氏杆菌脂A，从分子水平分析巴氏杆菌脂多糖的功能。今年，我们将首先尝试构建还原末端二糖（葡萄糖胺-葡萄糖醛酸）中包含的1,1-α,α-糖苷键，并证明使用我发现的硼酸催化剂进行糖基化以高立体选择性进行。 。随后，我们用非还原末端二糖（甘露糖-2,3-二氨基葡萄糖）进行糖基化，成功获得了常见的四糖中间体。通过去除四糖中间体的保护基团，引入脂肪酸，并用催化氢去除所有保护基团，实现了巴氏杆菌脂质A的系统合成。最后，我们评估了细胞系统中的先天免疫活性，发现含有 6 种脂肪酸的巴氏放线杆菌脂质 A 显示出最高的活性。

项目成果

TLR4 agonist activity of Alcaligenes lipid a utilizes MyD88 and TRIF signaling pathways for efficient antigen presentation and T cell differentiation by dendritic cells

• DOI: 10.1016/j.intimp.2023.109852
• 发表时间: 2023-02-18
• 期刊: INTERNATIONAL IMMUNOPHARMACOLOGY
• 影响因子: 5.6
• 作者: Sun，Xiao;Hosomi，Koji;Kunisawa，Jun
• 通讯作者: Kunisawa，Jun