細菌外膜小胞（OMV）ワクチンの製造：LPSを減らすか残すか

外膜小胞（OMV、Outer Membrane Vesicle）は、グラム陰性菌外膜をもつ細菌の分類。大腸菌が代表で、比較的壊しやすく外膜にエンドトキシンをもつ。詳しく →が増殖しながら外膜をちぎって放出する小さな袋で、外膜のタンパク質を菌の表面に近い形のまま並べています。髄膜炎菌B群ワクチンは、この粒子を成分の一つに使っています。

ただし、袋にはLPSグラム陰性菌の外膜由来の発熱性物質（LPS）で、注射剤では厳しく管理し、LAL試験などで測定します。詳しく →（リポ多糖）も載っています。LPSは免疫を立ち上げる刺激になる一方で発熱の原因にもなるため、ほかの注射剤のように徹底して減らすのではなく、どこまで弱め、どこまで残すかを決める点が、OMVワクチンの設計を分けます。

この記事では、OMVの性質、作り方の三系統、TFFを軸にした精製、品質管理原料・資材・中間体・製品を規格に照らして試験し、使ってよいか、出荷してよいかの合否を決める仕事です。GMPでは製造部門から独立させます。詳しく →でつまずきやすい点、受託先への質問を順に説明します。

1. OMVとは何か ― 菌の表面を写した粒子

OMVの強みは、抗原とアジュバント（免疫を高める刺激）を、一つの粒子で運べることです。

粒子の大きさはナノメートルの単位で、免疫の細胞が取り込みやすい領域にあります。外膜のタンパク質は、組換えタンパク質遺伝子組換えで微生物や細胞に作らせた目的タンパク質。宿主により折りたたみやコスト、糖鎖が異なる。詳しく →を一つ作って精製した場合より、天然に近い立体構造で並びます。

LPSのうち脂質の部分（リピドALPSの脂質部分で、エンドトキシンの発熱性に強く関与する構造。）は、自然免疫の受容体（TLR4）を介して樹状細胞などを活性化し、アジュバントの役目を果たします。OMVが単独でも一定の免疫を引き出せるのは、この内蔵された刺激があるからです。

実際の製品では、GSKの Bexsero（4CMenB）が代表です。欧州の審査報告書によれば、ニュージーランドで流行した髄膜炎菌B群の株（NZ98/254）を発酵させ、デオキシコール酸で処理して得たOMVが、1回分にタンパク質として25 µg入っています。ほかに組換えタンパク質が3種、水酸化アルミニウムに吸着させて加えられています。

OMVだけのワクチンは、流行している特定の株にしか効きにくく、ニュージーランドの MeNZB は、まさにその流行株を狙った製品でした。組換えタンパク質を足したのは、効く範囲を広げるためです。

淋菌への使い方は、その延長にあります。英国の予防接種合同委員会（JCVI）は2023年11月、近縁の菌にも効く交差防御の証拠に基づいて、4CMenB を淋菌の予防に使うよう助言しました。

2025年8月に始まった事業は、性感染症の外来で、感染リスクが高い人に2回接種で提供します。承認された適応ではない使い方で、感染を防ぐ効果は3〜4割と見積もられています。

OMVは、抗原とアジュバントを一つの粒子で届けられる代わりに、成分を一つずつ決めて作る医薬品とは違う設計が要ります。

2. 作り方の三系統 ― 自然放出、界面活性剤抽出、遺伝子改変株

OMVは、どう作るかで性質が大きく変わります。

自然放出は、野生株の放出量が足りないことが課題でした。そこで、外膜と細胞壁をつなぐリポタンパク質などの遺伝子を改変して、放出量を増やした株が使われます。こうした株から得る小胞は、GMMA（Generalized Modules for Membrane Antigens）とも呼ばれます。

界面活性剤抽出は、髄膜炎菌B群ワクチンで長く使われてきた古典的な方法です。LPSを物理的に減らせますが、膜に緩く結合したリポタンパク質など、免疫の刺激に効く成分まで一緒に失うことがあります。

遺伝子改変では、リピドAに脂肪酸（アシル鎖）を付ける酵素の遺伝子を欠損させ、アシル鎖の数を減らして毒性だけを下げます。赤痢菌のGMMAを調べた2014年の報告では、この種の欠損（msbB、htrB）で、ヒトのTLR4を活性化する力が数百倍から数万倍も落ちました。

ただし、ここで落ちるのは一部の刺激で、残った炎症の多くは、リポタンパク質を感知するTLR2を経由していました。さらに、赤痢菌の種類によっては、欠損を補う別の修飾が起きて活性が一部戻る例もあります。同じ遺伝子を欠損させても、菌が変われば結果が変わるので、減毒は株ごとに確かめます。

改変の程度にも判断があります。アシル鎖を減らした構造は炎症を起こしにくい反面、免疫の刺激が落ちすぎれば、アジュバントとしての意味が薄れます。近年の設計では、界面活性剤で後から抜くより、株の側で先に弱め、穏やかな条件で回収する方向を選ぶ例が増えています。

LPSを減らす方法は、後から抜くか、先に弱めるかの二つで、それぞれ失うものが違います。

3. 製造の流れ ― 発酵、菌体の除去、TFF

製造は発酵から始まります。作り込んだ株を培養し、小胞の量と質が最も良くなる条件を探します。培地の組成、溶存酸素培養液に溶けている酸素の濃度。細胞の呼吸を支えるため一定に保つ制御対象。詳しく →、pH、温度、増殖の段階は、いずれも小胞の量と組成に影響します（微生物発酵プロセス）。

菌体を除く段階では、遠心、深層ろ過、除菌ろ過細菌を止めることを実証したフィルターに液を通し、無菌のろ液を得る工程です。除菌ろ過・ろ過滅菌とも呼び、菌の数を下げるだけのバイオバーデン低減ろ過とは区別します。0.22µm前後の膜が広く使われます。詳しく →を使います。OMVは菌体よりはるかに小さいので、菌体を沈める条件でも小胞は上清に残ります。

濃縮と精製の主役は、TFF（タンジェンシャルフローろ過）です。適切な分画分子量の膜を選ぶと、小胞を膜の手前に保ったまま、可溶性のタンパク質、遊離のLPS、核酸、培地成分、界面活性剤を透過側へ抜くことができます。ダイアフィルトレーション半透膜で目的物質を濃縮したり（限外ろ過）、緩衝液を目的の組成に置き換えたり（ダイアフィルトレーション）する工程です。膜面に沿って液を流すTFF方式が使われます。詳しく →で、緩衝液溶液のpHを一定範囲に保つために使用される弱酸と共役塩基の混合溶液。詳しく →の交換と洗浄を同時に進められます。

スケールアップしやすく、バッチの制約も小さいため、商用製造の主力です（TFFシステム）。実務での難所は、膜の目詰まり微粒子や凝集体、タンパク層が膜の孔を塞いでろ過が落ちる現象。プレフィルターでの前段保護が効く。詳しく →です。膜の選定と流路の設計が、収率と処理時間を左右します。

密度勾配ショ糖やイオジキサノールで密度差の層を作り、粒子と夾雑物を密度で分けて純度を上げる遠心分離法。詳しく →の超遠心高速回転で粒子を沈めて濃縮する方法。濃縮力と純度に優れるが、扱える体積が限られスケールに壁がある。詳しく →は、小胞を密度の差で分ける力に優れますが、処理量とスケールに限りがあります。開発や性状解析で使われ、商用ではTFFを軸にする構成が一般的です（超遠心機）。

ここで通常の精製との違いがあります。タンパク質医薬では、LPSは全部落とす対象です。

OMVでは、粒子に組み込まれた弱めたLPSは残し、粒子の外に漏れた遊離のLPSや不純物を落とします。LPS除去の一般論はエンドトキシンの管理と除去にまとめています。

4. 品質管理とよくある失敗 ― 粒子の測り方、LPSの試験

OMVは単一の分子ではなく、不均一なナノ粒子の集団です。品質は、粒子の性質と組成の両方で押さえます。

粒子の性質は、動的光散乱（DLS）で平均の大きさと分布の広がりを、ナノ粒子トラッキング解析（NTA）液中を漂う粒子のブラウン運動をレーザーで追い、直径と濃度を1粒子ずつ推定する測定法。などで粒子数を、電子顕微鏡で形を調べます（DLS）。組成は、総タンパク質量、主要な抗原の同定と含量、タンパク質とLPSの比、リピドAの構造を見ます。安全性では、エンドトキシン、無菌、残留した界面活性剤、宿主由来のタンパク質と核酸が項目に入ります。

つまずきやすい点は、四つあります。

一つめは、通常の注射剤と同じ発想で、エンドトキシンの規格を組むことです。OMVは、弱めたLPSを設計上含む製品です。粒子に組み込まれた分と、除くべき遊離の分を区別して管理しないと、規格が設計と食い違います。

二つめは、エンドトキシンの試験法が、弱めたリピドAをどう検出するかを確かめずに規格を決めることです。LAL、rFC凝固カスケード最上流のFactor Cだけを組換えで再現した非動物由来試薬。グルカン干渉を受けにくい。詳しく →（組換えC因子）、単球活性化試験は、それぞれ検出の仕組みが違うため、構造を変えたリピドAへの反応も違う可能性があります。試験法の妥当性を、規格を決める前に確認します（エンドトキシン試験の実務）。

三つめは、粒子の大きさだけで合格にすることです。大きさが揃っていても、タンパク質とLPSの比が違えば、免疫を起こす強さも反応原性も変わります。バッチ間で、粒子と組成の両方が揃っているかを見ます。

四つめは、異種抗原を膜に載せる設計の難しさです。別の病原体の抗原を外膜に出せば、OMVを汎用のワクチン基盤にできますが、抗原が正しい向きと密度で並び、立体構造を保たなければなりません。大きな抗原は膜に局在させにくく、断片やドメインだけを出す工夫が要ります（大腸菌のペリプラズム分泌）。

OMVの品質は、弱めたLPSを含むという設計に合わせて、規格と試験法をそろえて初めて意味を持ちます。

5. 明日から確かめられること ― 設計と受託先への質問

OMVの製造を検討するときは、次の順に確かめます。

1. 系統の選択⁠：どの系統のOMVか（自然放出、界面活性剤抽出、遺伝子改変株）を決め、その選択でLPSと抗原をどう扱うかを確かめます。
2. LPSの目標⁠：含める量と構造、遊離のLPSの扱いが規格に書かれているかを確かめます。エンドトキシンの試験法が、弱めたリピドAを正しく検出すると確認したかも見ます。
3. 抗原の範囲⁠：抗原がOMVだけで足りるかと、流行株や菌型が変わったときの効き方を想定したかを確かめます。異種抗原を載せるなら、膜上の向きと密度をどう確認するかも決めます。
4. バッチ間の規格⁠：粒子の大きさ、粒子数、タンパク質とLPSの比を、バッチ間でそろえる規格があるかを確かめます。
5. 精製の条件⁠：TFFの膜（分画分子量膜がふるい分ける境目となる分子サイズ。約150kDaの抗体では30kDaが定番で、目的物を留め小分子を通す。詳しく →、目詰まりのしやすさ）を選んだ根拠を確かめます。界面活性剤を使うなら、残留を測る試験法があるかも見ます。

関連する機器は、TFFシステム、超遠心機、DLS、エンドトキシン試験のページにまとめています。

次の疑問に応える記事も用意しています。同じように小胞を製造と品質の対象にする製品はエクソソーム製造、LPSを減らすことと試験法の考え方はエンドトキシンの管理と除去とrFC（組換えC因子）、グラム陰性菌の発酵の基礎は微生物発酵プロセスで読めます。

参考文献

• EMA, Bexsero: EPAR Public Assessment Report（OMVの由来株NZ98/254、デオキシコール酸による不活化と小胞形成、1回分の組成）
• UK Health Security Agency, 4CMenB vaccine for prevention of gonorrhoea: information for healthcare practitioners（2025年8月開始の事業、2回接種、適応外使用、効果の推定）
• Rossi O, et al. Modulation of Endotoxicity of Shigella Generalized Modules for Membrane Antigens (GMMA) by Genetic Lipid A Modifications: Relative Activation of TLR4 and TLR2 Pathways in Different Mutants. J Biol Chem. 2014.
• JCVI, 4CMenB の淋菌予防への使用に関する助言（2023年11月）。報道: UK vaccine body recommends meningitis B vaccine for gonorrhoea prevention（aidsmap）
• USP 〈85〉 Bacterial Endotoxins Test製品中のエンドトキシンを検出・定量するバクテリアエンドトキシン試験の総称。詳しく →／Ph. Eur. 2.6.14／日本薬局方 エンドトキシン試験微生物そのものでなく、グラム陰性菌由来の発熱性物質エンドトキシンの量を測る試験。詳しく →法