米国の新型コロナmRNAワクチンと同じ方式で作られた虫歯ワクチンが、マウスやラットを用いた実験で虫歯の進行を60%以上減らしました。中国の河北医科大学と製薬会社CSPCの共同研究チームは、虫歯を引き起こす細菌の表面タンパク質をmRNAで作り、脂質ナノ粒子に包んで腕に1回注射した後、鼻にもう1回スプレーする方式で接種しました。その結果、唾液中の抗体が4カ月以上維持され、細菌がこれに付着して膜を作ることも大きく抑制されました。まだマウスとラットを対象にした動物実験の段階ですが、これまでウイルスにのみ実証されてきたmRNAワクチン技術を細菌にも応用できるという最初の証拠として評価されています。
虫歯ワクチン、なぜ50年以上出てこなかったのか
虫歯を引き起こす主犯は、ストレプトコッカス・ミュータンス(S. mutans)という細菌です。この細菌が歯の表面に付着して細菌膜(バイオフィルム)を作り、糖分を分解して酸を出すと、歯の表面のミネラルが溶け出して虫歯が始まります。これまではフッ化ジアンミン銀を塗って細菌を抑制したり、フッ素で溶け出したミネラルを補う方法が使われてきましたが、いずれも継続的な塗布や歯磨きのように本人の協力に頼る方法です。
ワクチンで細菌の定着そのものを防ごうとする試みは、1969年に初めて提案されて以来、半世紀以上続いてきました。タンパク質やDNAで作られたワクチン候補が動物実験で細菌の定着を最大47%減らした例もありましたが、人に使えるほど強く長続きする唾液中の抗体反応を引き出せず、実用化には至りませんでした。
コロナワクチン技術を虫歯菌に応用した
研究チームが選んだ方法は、新型コロナmRNAワクチンと同じです。虫歯菌が歯の表面に付着する際に使うタンパク質(PAc抗原)の設計図をmRNAで作り、体内で分解されないように脂質ナノ粒子(LNP)という油の膜で包みました。このmRNAが細胞内に入ると、細胞が自らPAc抗原を作り出し、免疫系がこれを侵入者として認識して抗体を作る仕組みです。
ここにもう一つ工夫を加えました。PAc抗原にヒト抗体の一部(Fc断片)を結合させたのです。Fc断片は鼻の粘膜に多い受容体(FcRn)と結合して粘膜を通過する性質があり、ワクチン抗原が鼻の免疫細胞によく届くように助けます。接種方法も一つに固定しませんでした。まず腕の筋肉に注射して全身の免疫反応を高めた後、2週間後に鼻の中にスプレーして粘膜免疫をさらに刺激する組み合わせを用いました。
マウスとラットの実験で確認された数値
マウスに接種した結果、筋肉注射だけを繰り返した場合や鼻スプレーだけを繰り返した場合よりも、筋肉注射の後に鼻スプレーで仕上げた組み合わせが、唾液中の抗体(分泌型免疫グロブリンA、sIgA)を最も多く、最も長く(4カ月以上)産生しました。Fc断片を付けたワクチンは付けていないワクチンよりこの抗体を2.6倍多く作り、この抗体を含む唾液は虫歯菌が細菌膜を作るのを試験管内で明確に抑制しました。
虫歯菌を実際に感染させたラット実験では、ワクチンを接種したグループが生理食塩水のみを投与したグループよりも中間段階の虫歯病巣が目立って少なく、全体の虫歯スコアも有意に低くなりました。ただし、この実験は1グループ4~5匹と規模が小さく、接種90日目の1時点しか見ていないという限界があります。鼻スプレーの用量を増やすと抗体はさらに増えましたが、体重が減少する副作用も見られました。研究チームは副作用のない用量を選んで残りの実験を進めました。
今回の研究の意義は、これまでウイルスにしか実証されてこなかったmRNA・脂質ナノ粒子ワクチンプラットフォームを細菌にも応用できることを、動物実験で初めて示した点にあります。研究チームは、人とより免疫システムが近い霊長類での実験と、口腔内細菌の生態系に及ぼす影響を次の段階として計画しています。人を対象とした臨床試験に進むには、まだ複数の段階が残っています。