2月18日 αシヌクレイン繊維の多様性 (2月13日号 Nature 掲載論文)
AASJホームページ > 新着情報 > 論文ウォッチ

2月18日 αシヌクレイン繊維の多様性 (2月13日号 Nature 掲載論文)

2020年2月18日

私たちが医学部で学んでいた頃の神経疾患は症状の違いを中心に分類されており、また分類した研究者の名前が病名につくため、習う方としてはただただ暗記一辺倒になっていた覚えがある。例えば小脳神経の編成が強いとオリーブ橋小脳萎縮症、自律神経症状が強いとシャイ・ドレーガ症候群、そして線条体症状が強いのがパーキンソン病(PD)と分類され、線条体中心のパーキンソン病以外は多系統萎縮症(MSA)と総称されていた。1990年ごろαシヌクレインが変性した繊維状構造の異常蓄積がこれらの病気の共通の原因と考えられるようになり、これらすべての病気は今やαシヌクレイン症として分類されようとしている。しかしなぜ同じ分子背景なのにこれほど症状の違いがあるのかを説明しない限り、やはりαシヌクレイン症で片付けるのは難しい。

今日紹介するテキサス大学からの論文はPDとMSAを誘導するαシヌクレイン繊維は機能的に区別できることを示した論文で2月13日号のNatureに掲載された。タイトルは「Discriminating α-synuclein strains in Parkinson’s disease and multiple system atrophy (パーキンソン病と多系統萎縮症に存在するαシヌクレインを区別する)」だ。

さてこの研究の目的は明快だ。PD とMSAを誘導しているαシヌクレイン繊維は、構造上の違いがあり、それを用いて両者を鑑別することができることを示すことだ。

もちろん答えはYesで、これを以下の方法で確認している。

  • 変性により形成されるαシヌクレイン(αSNL)繊維はプリオンと同じで、非変性のαSNLを変性型に折りたたんでαSNL繊維へと転換する鋳型の役割がある。この患者さんのαSNL繊維を鋳型に非変性型αSNLが変性型に折りたたまれるとき蛍光を発するαSNLを用いて、患者さんの脊髄液に変性型の鋳型が存在するか調べると、PDのαSNL繊維を鋳型にした方がMSAのそれより、高い蛍光が見られること。ただ、これは繊維型へ変性した分子数がPDの場合で多い訳ではなく、αSNL繊維の構造上の違いを反映している。
  • これをさらに確かめるため、αSNL繊維に特異的に結合する様々な化合物を用いてPD 由来とMSA由来のαSNL繊維への結合を比べると、化合物HC199はPD由来のαSNL繊維と、HC159はMSA由来αSNL繊維と選択的に結合する。
  • タンパク分解酵素で分解しにくい分子領域を調べる方法で、PDとMSA由来αSNL繊維を区別できる。
  • これらの差を用いて、患者さんの脳脊髄液に存在するαSNL繊維を調べると、ほぼ90%の確率で両者を区別できる。
  • 分光分析機やクライオ電顕でそれぞれの繊維の構造の差を明確に定義できる。
  • iPSや神経幹細胞由来の神経細胞へ転嫁する実験を行うと、MSAのαSNL繊維の方が細胞毒性が強い。

以上、構造的、生化学的、機能的すべての面で同じαSNL分子由来でも、変性した繊維構造がPDとMSAで異なることがわかった。この意味で、単純にαシヌクレイン症と一括りにすることができないことがよくわかった。

ただ、なぜできた繊維の構造が病気ごとに違うのか、この解明が最大の問題で、これがわかると病気の理解は格段に進むと期待できる。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月17日 なぜ人は心的外傷後ストレス障害(PTSD)になるのか?(2月14日号 Science 掲載論文)

2020年2月17日

強い恐怖や悲しみにさらされた後、治療の困難な不安神経症を含む様々な精神的、行動学的異常を示す状態を、PTSDとして一般的不安神経症から区別するようになったのは私が医学部を卒業した頃だった。まさにベトナム戦争の頃だが、重要なことは戦争体験者全員がかかるわけではなく、およそ10%がPTSDへ発展する。

医学的には恐ろしい記憶を抑えようと試みるプロセスが、逆に記憶を蘇らせていると考えられて、学習障害の1型として治療されている。いずれにせよ、記憶を抑えるための回路がこの状態の鍵を握ると考えられる。

今日紹介するフランスノルマンディー大学からの論文は、130人の犠牲者が出たパリ市サン・ドニの自爆テロ事件に居合わせた市民102人の参加を得(うちPTSD55人、PTSD症状を示さない47人)の一般的な記憶抑制機能を調べ、PTSDの患者さんがテロの記憶と関わりなく、記憶の抑制の異常を示すことを示した論文で2月14日号のScienceに掲載された。タイトルは「Resilience after trauma::The role of memory suppression(トラウマの後のストレス回復力:記憶抑制の役割)」だ。

この研究ではテロが起こった日パリを離れていた人(ここでは1群と呼ぶ)、テロにさらされたもののPTSD発症しなかった人(2群と呼ぶ)、そしてテロに居合わせPTSDを発症した人(3群)について、単語と画像のセットを覚えてもらった後、半分はそのまま覚える、残りは頭に浮かばないよう自分で何度も努力してもらう課題を行わせる。この時、記憶を抑えることができたかどうかは、ぼかしが入った画像を見せ、ぼかしを徐々に除去して対象の画像が認識できた時間を抑制の指標としている。すなわち抑制できている人は、思い浮かべるまで時間がかかるというわけだ。

実際、 PTSDの人は、記憶の抑制がうまくいかず、逆に早く認識できる。すなわち、PTSDは特定の記憶だけでなく、記憶自体を抑制することが難しい状態に陥っていると言える。

この異常を脳科学的に調べる目的で、課題を行なっているときに機能的 MRI検査を実施し、脳の活動及び活動の動機を指標とする各部位の連結性を計測している。特にこれまで記憶の抑制に関わることがわかっている背側側部前頭前皮質と、海馬など記憶に関わる領域の反応を調べている。

課題を行なっているときのそれぞれの脳領域の活動には特に目立った差はない。しかし、PTSDを発症した人だけは、記憶を抑制する課題より抑制しない課題でも結合が高まる。一方、テロを経験してもPTSDを発症しなかった人では、抑制する課題の時に結合力が高まる。正常の人でも同じ傾向があるが、抑制時の結合力の増加はテロを経験した人よりは弱い。

結合力の方向性をモデリングに基づいて計算しているが、記憶や認識をコントロールする背側側部前頭葉から記憶領域へのトップダウンの抑制であることを示している。

この結果を私なりに勝手に解釈すると、PTSDを発症した人は、記憶を抑える前頭葉から記憶領域の抑制回路が壊れてしまっていることを意味する。従って、記憶が抑制できないのは決して恐怖体験だけではない。とすると、恐怖体験によって、抑制回路自体が変化してしまったことを示している。

面白いのは、恐怖体験に出会いながらも、PTSDを発症しなかった人たちで、発症した人とは逆に抑制回路の結合が全般に強まり、また結合領域も拡大していることだ。すなわち、発症しないという背景に正常の人より強い抑制回路を確立していることがうかがえる。

この記憶抑制を調べる課題の設計など興味ふかい論文だったが、何より大きな事件を人間の脳の経験の問題として捉えていく研究領域が出来上がっていることを強く認識した。コロナウイルスを始め様々な大事件が世界で進行しているが、この人間への影響を丹念に科学的に検証して、いい加減な評論家の出る幕を閉ざすことが、21世紀科学の課題だと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月16日 「タバコをやめると太るから」はやめない理由にならない(2月号 The Lancet Diabetes-Endocrinology 掲載論文)(気になる治験研究5)

2020年2月16日

「タバコをやめると太る」という話はかなり確かな医学的事実で、2012年英国医学雑誌BMJに発表された多くの論文を再検討したメタアナリシス(BMJ2012;345:e4439、 doi: 10.1136/bmj.e4439)によると、やめてから12ヶ月で測定すると4.5Kgの体重増加がみられ、それもやめて3ヶ月で急速に増加することが示されている。実は私がタバコをやめた時もそうで、急速にメタボリックシンドロームになったので、医師の診察を受けたことがある。

この事実は、私も含めやめた人間からみると、タバコが体に悪かった証拠だと捉えるが、やめたくない人間にとっては、タバコをやめて肥満になった結果、様々な異常が出てはたまらないから、このままタバコを吸い続けようということになると思う。

今日紹介するハーバード大学からの論文は、禁煙率が高い米国医療従事者のコホートを使って「タバコをやめると太るから体に良くない」という考えが間違っていることを明らかにした調査研究で2月号のThe Lancet Diabetes-Endocrinologyに掲載された。タイトルは「Smoking cessation and weight change in relation to cardiovascular disease incidence and mortality in people with type1 diabetes: a population-based cohort study (タバコをやめることと体重の変化が2型糖尿病の患者さんの心臓病や死亡率に及ぼす影響)」だ。

私もそうだったが、タバコの害が叫ばれるようになりタバコをやめる必要が最も強かったのは医学医療に関わる人たちだった。この研究の対象は1976年時点で30−55歳だった12万人の看護師のコホートで、まさにその後禁煙の必要性を強く感じた集団といえる。これに加えて、1986年に始まった、やはり医療従事者の2年毎の健康の調査を対象に選んでいる。ただこの中から、コホート追跡中に2型糖尿病と診断された約1万人を選んでベースラインを一致させ、禁煙や体重増加の影響を直接見やすくしている。

一方、タバコの直接の影響を避けるため、コホートが始まるときに閉鎖性呼吸器疾患やガンにかかっている人は除外している。こうして選んだ対象者を、次に、喫煙歴が全くない、現在も喫煙中の2群に加えて、6年以上禁煙を続けている、タバコをやめてから2〜6年経過した群に分け、最後の群についてはやめた後増加した体重でさらに分けて、2014年まで追跡し、その間の心臓病発症率と、原因を問わない死亡率を比べている。

さて気になる結果だが、まず喫煙を続けた人の心臓病にかかる比率を1とすると、喫煙歴のない人は0.59と明確に低い。また、やめて6年以上経つ人では0.63で止めることの効果ははっきりしている。すなわち、いつでもタバコをやめることでその時点から心血管疾患にかかる可能性は低下し続けるが、それでも喫煙歴のない人と同じには到達しないという、これまでの傾向が確認されている。次にやめて2〜6年という人たちで、体重増加が禁煙効果を相殺するか調べたところ、ほとんど体重増加がなかった人が0.77に対して5kg以上増加した人で0.89で、やはり体重増加は新血管障害全般でみると、禁煙の効果を抑える可能性がある。

ただ死亡率で見ると、原因を問わない死亡率、心血管疾患で死亡する確率、さらにはガンによる死亡率は、すべて体重増加には影響されず、驚くことに体重増加が高い方が死亡率が少し低いという結果になっている。

2型糖尿病の医療従事者については、タバコをやめると体重が増えるからということは、禁煙の理由にならないが結論だ。

よく読んでみると、医療従事者に限っている点、2型糖尿病患者さんに限っている点など、どこまで一般的な話かわからないことも確かだ。ただ、禁煙して体重が増加した医療従事者というのが自分に合致している点で紹介したくなった。

2日前、糖尿病研究で有名なボストンのジョスリン研究所に仕事で行く用事があったが、0度近いというのに、室外でタバコを吸っている病院関係者を見かけた。ジョスリンでのシーンだけに、禁煙の難しさを改めて実感した。やめられてよかった。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月15日 プロバイオを用いたチェックポイント治療の開発(2月12日号 Science Translational Medicine 掲載論文)

2020年2月15日

2019年、最も強く印象に残った論文の一つが、ラマで作らせた抗CD47抗体遺伝子を導入したバクテリアをガン局所に注射してガン免疫を高めるという方法の開発だ(https://aasj.jp/news/watch/10496)。この背景には、CD47をカバーしてやるとガン細胞が貪食されやすくなること、バクテリアをガン局所に注射することで抗体の全身への影響が軽減されること、そして抗体が一本のペプチドからできているラクダ科の動物の抗体はバクテリアで生物活性を保ったまま合成することができるという、生物学的知識が存在している。

私が最も評価したのは、方法が変わっているから面白いというのではなく、この方法にはガンの抗体治療を劇的に安価にする可能性があるからだ。すなわち、一旦作成したバクテリアは安定にしかも安価に増殖させることができる。おそらく、タンクで抗体を作る現在の方法と比べれば、パテント料を除けばコストを限りなく低下させることができる。とすると、PD-1やCTLA-4に対する治療法もできないだろうかと期待していた。

今日紹介する論文は昨年7月に紹介した論文と同じグループからで、チェックポイント治療の本丸PD-L1とCTLA-4に対するラマ抗体を用いてガンのチェックポイント治療が可能か検討した論文で2月12日号のScience Translational Medicineに掲載された。タイトルは「Engineered probiotics for local tumor delivery of checkpoint blockade nanobodies (腫瘍局所へチェックポイントナノ抗体をデリバリーできる遺伝子操作プロバイオ)」だ。

この方法の最大の問題はラマの抗体が必要なことだが、CTLA-4とPD-L1に対する抗体をデータベース(RCSB PDB)から見つけ出し、この抗原結合部位の遺伝子をバクテリアに導入し、それぞれの抗原に結合することを確かめ、ナノ抗体と呼んでいる。

研究では、局所投与した時最も長期間抗体を作り続けてくれる遺伝子導入の条件を検討し、プラスミドではなく大腸菌のゲノム上で、大腸菌の密度を感知して転写される1つのオペロンとして抗体を組み込み、最終的に1コピーの抗体遺伝子を溶菌分子とともに1つのオペロンとして組み込まれたバクテリアが局所で最も多くの抗体を産生することを確認している。前回紹介したシステムより、かなり進歩しており、また大腸菌が抗体遺伝子を欠失する危険性も低下している。

あとは大腸菌が期待通り溶菌して抗体を遊離してくれるか、副作用はないか、そして実際に移植されたガンに対する免疫が成立するかを詳しく調べているが、局所だけで抗体がガンに作用するという特殊な状況なので、なぜ抑制性T細胞が低下して、キラーなどのエフェクターの反応が高まるのかなど詳細については、今後臨床応用の過程で詳しく調べる必要があるだろう。

いずれにせよ、局所に投与するだけでマウスに移植したガンの増殖を抑制し、生存を伸ばすことができる。また、2箇所に移植して、片方だけにバクテリアを注射すると、注射していない方のガン細胞の増殖も抑制され、全身の免疫が成立していることがわかる。しかも都合のいいことに、ガンが消えるとバクテリアも消える。また効果が弱い場合も、サイトカイン遺伝子を加えることで効果を高めることができることも示している。

驚くのは、局所投与だけでなく全身投与しても、なぜかバクテリアはガン組織に取り込まれ抗腫瘍効果を発揮する。ここまでくると、本当かと少し心配になるが、論文はめでたしめでたしで終わっている。

最初に述べた治療コストのことを考えると、今後も期待したい技術だが、長期間にラマ抗体やバクテリアに対する免疫ができないかなど臨床応用に向けた問題を克服する必要があるだろう。とはいえ、材料自体は完成している点で臨床研究へのハードルは低いように感じる。このグループは今後も注目したい。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月14日 RNAレベルでシヌクレインの翻訳を抑える薬剤の開発(1月21日号 米国アカデミー紀要掲載論文)

2020年2月14日

核酸を媒体とするコードとアミノ酸の対応が生まれて現在の形の生命が誕生する以前、RNAがコードであり機能分子でもあるというRNA世界が存在していたことは、私にとっては納得できるシナリオだ。そんな状況が今でも垣間見られる様々な現象が存在するが、タンパク質への翻訳過程で、RNAでできたリボゾームとmRNAが相互作用している。

今日紹介するスクリップス研究所からの論文はこのRNA同士の相互作用の一部は、個別のmRNAの立体構造に依存しており、これを阻害することで特定の(この場合αシヌクレイン)の翻訳を抑えることができることを示した研究で1月21日号発行の米国アカデミー紀要に掲載された。タイトルは「Translation of the intrinsically disordered protein α-synuclein is inhibited by a small molecule targeting its structured mRNA (αシヌクレインの異常翻訳をmRNAの立体構造を標的にした低分子化合物で阻害する)」だ。

不勉強でこの論文を読むまで全く知らなかったが、mRNAの中にはRNAの特異的立体構造を使ってリボゾームト結合し、これが翻訳の活性を調節できることがわかっているらしい。その一つがパーキンソン病やレビー小体型認知症で蓄積することが知られているαシヌクレインで、著者らによるとmRNAの5‘UTRに鉄イオン依存性の特徴的な構造を持っており、これを阻害することで翻訳の効率を低下させる可能性があることがわかっていた。重要なのは、このような構造は他のmRNAにはほとんど存在せず、αシヌクレインmRNAに特異的で、従ってこの分子を標的にした治療が可能になるというわけだ。

この研究ではαシヌクレイン5’UTRの構造解析から理論的に設計した化合物の中からsynucleozidという化合物を選び出し、これが細胞レベルでシヌクレインの合成を抑えられるか様々な実験を行なっている。はっきり言って、RNAを標的にする化合物が設計できるというのがこの研究のハイライトで、あとは詳細な細胞学、生化学的実験が続いている。

まずシヌクレイン合成中の細胞に転化して効果や特異性を調べると、期待通りほぼシヌクレイン特異的に25%程度の翻訳を抑制できている。ただ、フェリチンの翻訳も低下するが、これについては2次的影響と結論している。データベースの中から、同じような構造を持つmRNAを探索して、シヌクレイン以外には1種類のmRNAしか見つからないことを確認しており、これを標的にするとシヌクレインを標的にする薬剤の開発が可能になる。

生化学的にはアンチセンスオリゴを用いた結合性のマッピング検査というかなりプロフェッショナルな方法を用いてsynucleozidが結合する場所を特定している。さらにタンパク質の介在なしにmRNAと40Sリボゾームの直接の結合を阻害していることを示しているが、詳細はいいだろう。

要するに、翻訳という蛋白合成の基本過程も、特異的分子を標的とした治療の開発対象になるという驚きだ。もちろん抑制の程度は強くないが、薬に特異性があり、25%の抑制が可能なら十分魅力がある。ただ残念なのは、この研究で脳内へ到達できる分子の設計を行なっているが、これはうまくいかなかったことで、まだまだ実現は遠いと思う。

重要なのは、もし同じことが他の薬剤開発が難しいタンパク質についても言えるなら、翻訳が将来の分子治療の標的になることで、例えば分子特異的に蛋白分解酵素を作用させる低分子化合物とともに期待したい分野だと思った。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月13日 臍帯血から抗腫瘍キラー細胞を作成する(2月6日号 The New England Journal of Medicine 掲載論文)

2020年2月13日

キラー細胞を移植してガンを制圧する多様な試みが治験段階に入ってきた。1昨日はCRISPR/Cas9という流行りの遺伝子操作を用いて、キメラ抗体/T細胞受容体(TCR)ではなく、ガン抗原特異的TCRを発現したキラーT細胞を調整し治療に用いた第一相治験研究を紹介した(https://aasj.jp/news/watch/12364)。この研究では、導入したT細胞の特異的発現を高める目的でホスト側のTcRをCRISPRでノックアウトしているが、同じ方法は一旦作れば誰にでも使えるCAR-T細胞作成のためにも利用されている。すなわちキラー細胞のTCRが存在せず、導入したガン抗原特異的受容体だけが発現する場合、組織適合性のない人でも、ガン以外は攻撃されることがないからだ。CRISPRではないが、他の遺伝子編集法でTCR遺伝子などをノックアウトしたキラー細胞はすでに臨床治験が行われている。ただ、ちょっと考えると、様々な遺伝子をノックアウトした細胞となるとコスト膨大な額になるのではと心配する。

そこでもう一つの方法として、もともとTCRを発現していないが、キラー活性のあるNK細胞にガン抗原を認識するキメラ受容体を導入し、組織適合性を気にせずガン治療に用いる方法だ。今日紹介するヒューストンにあるMDアンダーソン・ガン研究所からの論文は、CD19を発現したリンパ系腫瘍に対するCAR-NK治験の報告で、2月6日発行のThe New England Journal of Medicineに掲載された。タイトルは「Use of CAR-Transduced Natural Killer Cells in CD19-Positive Lymphoid Tumors (キメラ抗原受容体(CAR)を導入したナチュラルキラー細胞によるCD19陽生リンパ系腫瘍の治療)」だ。

現在行われているCAR-T治療と同じで、この研究でもCD19を認識する抗体とTCRを合体させたキメラ受容体(CAR)を用いているが、臍帯血から調整したNK細胞に導入している。同時に、NK細胞の増殖を高めるためのIL-15および、問題が起こった時に移植した細胞を殺すための細胞死遺伝子まで詰め込んでいる。

これを最初は臍帯血と組織適合性がマッチした患者さん、後からマッチしていない患者さんに注入し、経過を見ている。副作用だが、移植のためにホストのリンパ球を除去する処置を行なっているので、どうしても白血球減少症があること、そしてCD19陽性のB細胞の数が低下すること以外は、ほとんど大きな副作用はない。CAR-Tの場合、急にガン細胞やB細胞が死ぬことで起こる副作用があるが、これもほとんどないという結果だ。従って、第1相試験の安全性の問題はクリアしている。

さて治療効果だが、11患者さんのうち8人で明らかな反応が見られ、7例では完全に腫瘍が抑えられたという結果だ。これを裏付けるように、移植したCAR-NKは体の中で増殖し、しかも1年近く生存することも明らかになった。

以上が結果で、めでたしめでたしだが、なぜか全ての患者さんでCAR-NK治療に続いて、一般的リンパ系腫瘍に対する治療を行なっている。従って、CAR-Tのようにこの治療だけでガンを抑えきれるかは明確ではない。

以上の結果は、あらかじめCAR遺伝子を導入したNK細胞を臍帯血から準備しておいて、組織適合性を気にせず全ての患者さんの治療に使える安価なCARキラー細胞の調整法に道を開いたように思う。このように、一度作れば誰にでも利用できる細胞をOff Shelf細胞と呼ぶ。様々な方法が競い合うことは、開発側にとっては気が気ではないと思うが、治療を待つ側からは大歓迎だと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月12日 腸内細菌が腸内神経活動を整えるメカニズム(2月13日号 Nature 研究論文)

2020年2月12日

昨年の大晦日、常在している緑膿菌の密度を知るため、細菌同士が自分たちの濃度を知るために使っているクオラムセンシングメカニズムに関わる細菌が分泌する分子をAhRで検出して、細胞の転写を変化させるという面白い論文を紹介した(https://aasj.jp/news/watch/12031)。

今日紹介する英国フランシスクリック研究所からの論文もAhRが細菌のセンサーとして働いているという点でよく似た論文だが、腸内の神経細胞での話で、2月13日号のNatureに掲載された。タイトルは「Neuronal programming by microbiota regulates intestinal physiology (細菌叢による神経のプログラミングが腸の活動を調節する)」だ。

腸内の蠕動は消化管全域に張り巡らされた腸管神経系と、c-Kit陽性のペースメーカー細胞により調節されている。そして、抗生物質を投与すると便秘になるという観察から、腸内細菌叢もこの活動に関わるのではないかと推察されていた。この腸内細菌叢による腸管神経系の調節メカニズムを解明するのがこの研究の目的だが、このために腸内神経系を標識して各領域から神経細胞だけ精製できるようにし、まず遺伝子発現を比べ、同じ神経細胞でも小腸と大腸では発現している遺伝子が異なることを確かめている。

こうしてリストした神経発現遺伝子は腸内に一定の細菌が存在する状況で検出したもので、この一定の細菌が遺伝子発現に影響しているのか、細菌が存在しないマウスの腸内神経の遺伝子発現と比べている。この研究では特に大腸で細菌依存的に発現が上昇する分子を探し25種類の分子をリストし、この中で神経系の活動に最も関わる可能性があるとして、腸内では神経系にだけ発現しているAhR分子に着目し、研究を進めている。

この結果もまたAhRが細菌のセンサーとして働いているという結果だが、この研究はどの分子がAhRと結合しているのかについては特定できていない。しかし、抗生物質を投与するとAhRの発現が低下し、それとともに腸管の蠕動が低下する。次に、人工的AhR刺激分子により誘導され、腸管神経の興奮に関わる分子を探索し、いくつかの遺伝子とともに内向き整流カリウムチャンネルを特定する。あとは遺伝子操作を用いて、神経細胞内のAhRが確実に腸管の蠕動調節に、腸内細菌叢依存的に関わっていることを明らかにしている。 

以上が結果で、確かにAhRが登場すると、腸内細菌叢が合成する分子が直接私たちの様々な細胞に働きかけるチャンネルができることがよくわかった。臨床的には、抗生物質投与で起こる便秘に対して、あるいは腸内細菌の変化による便秘に対してAhRを刺激する治療法も可能性があると思った。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月11日 CRISPR/Cas9 癌治療:世界初?(2月6日 Science 掲載論文

2020年2月11日

CRISPR/Casによるゲノム操作はいつでも臨床応用可能な段階にあり、どこから論文が発表されてもて驚くことはない。臨床研究が被験者の権利を毀損することがないのか、正しい選択なのか、そして効果はあるのかを淡々と読み取っていけばいい。とはいえ研究者にすれば一番乗りがしたいことも確かだろう。実用化が時間の問題になったということは、そういうことだ。

今日紹介するCAR-T臨床応用をリードしているペンシルバニア大学からの論文は得意のCAR-T分野にCRISPRを用いて臨床応用一番乗りを目指したと思われる治験研究で2月6日号のScienceに掲載された。タイトルは「CRISPR-engineered T cells in patients with refractory cancer (CRISPRにより操作されたT細胞を治療耐性ガンに用いる)」だ。

論文ではこれが臨床研究1番乗りだと書いているが、対象は遺伝子導入した自己T細胞で、培養中でCRISPRによる遺伝子ノックアウトに使っている。骨髄腫や軟部肉腫に発現しているガン抗原に対するT細胞抗原受容体(TcR)を自己T細胞に導入してガンを殺させるキメラ受容体ではなく、TcRそのものを利用したT細胞治療だ。ただ、この場合導入したTcRαとβがホスト側のTcRとも融合するので、ガン抗原特異的TcRの発現確率が低下する。そこで、ホスト側のTcR遺伝子をノックアウトするのにCRISPRを使うことになる。このためにはα、β二つの遺伝子をノックアウトする必要があり、CRISPRを用いるのが最適の選択と言える。

この研究ではさらにT細胞のチェックポイント分子PD-1もノックアウトを同時に行なっている。具体的にはレンチウイルスベクターでガン抗原に対するTcR遺伝子を導入、同時にCas9と3種類のガイドRNAを導入してランダムに書く遺伝子をノックアウト、細胞を選択することなくそのまま増幅を行なっている。

遺伝子操作に成功した細胞を選択しないというのがミソで、CRISPRの高い効率を信じてのことだ。試験管内で増やした段階で、それぞれの遺伝子がノックアウトされている確率は10−50%ぐらいで確かに高い。ただ、3種類がノックアウトされた細胞はよくても10%しかないことになる。とはいえ、ガンに対するキラー活性を比べると、遺伝子ノックアウトした方が活性が倍になっている。

この治験は第1相試験で、こうして作成したキラー細胞が安全かどうかを確かめている。重要なのはCAR-Tと比べて、強い刺激によるサイトカイン分泌による症状はない。Single cell trascriptomeを用いた方法で調べると、たしかにノックアウトされた細胞が長期間維持されていることがわかる。しかし、PD-1をノックアウトした細胞は長期間培養すると減少するので、キラーとしては使えるが、記憶細胞として維持するにはノックアウトしない方が良いことがわかった。

次にCas9で心配されるオフターゲット遺伝子への影響だが、多くはないが確かに0–2%の範囲で検出される。さらに、染色体転座も検出されるが、3例の患者さんでは特に問題にはならなかった。

最後に臨床結果だが、1人は亡くなり、2人が現在生存しているが腫瘍の進行が見られなかった期間は1ヶ月ほどで、現在は他の治療法を合わせてなんとか生存している。

以上が結果で、もともとノックアウトなしに移植が行われているTcRトランスジェニック細胞を用いることで、細胞移植自体の問題を全てクリアーできる形でCRISPRを使ったのはいい選択と言えるだろう。ただ、3種類の遺伝子を全部最初からノックアウトして本当に良かったのか、例えばノックアウトしやすいαだけで良かったのではないかなど、効果が期待ほどではないため反省点は多い気がする。しかし、これを皮切りにCRISPRの臨床応用は爆発的に進むと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月10日 デングウイルスとジカウイルス感染を抑える抗体の作成:コロナ治療でも学べるかもしれない(2月3日 Nature Medicine オンライン掲載論文)

2020年2月10日

New England Journal of MedicineのWebサイトには刻々コロナウイルス感染についての情報が掲載されており、今日見られる最初のページには、米国の最初の症例、コロナウイルスの最初の感染動態、ベトナムのヒト・ヒト感染例、コロナウイルス分離、そして編集者からコロナについての論文を特別に掲載するサイトを設けたことについてのお知らせなどが掲載されている。もちろんNEJMだけでなく、多くの雑誌でもそうで、これらを眺めていると、中国の研究者たちが大車輪で研究を続け、新しいデータを論文として続々発表しているのがよくわかる。この結果、ウイルスの本態から臨床までかなりのことがすでに明らかになった。SARSを機会にシンガポールの分子生物学研究が急速に発展したのと同じで、中国の研究もこれを機会にさらに加速される気がする。

ただ唯一目にできていないのが免疫反応だが、NEJMを見るとすでにウイルス感染実験系が整備され、ウイルス粒子を精製でき、ゲノムもわかっているので今月ぐらいから発表が始まるのではと期待する。発病する人しない人などを含め、免疫反応の解析は今後ウイルスの治療法開発に必須だ。現在いくつかの抗ウイルス薬が試されているが、最終的にはワクチンと抗体治療が最も確実な方法になる。事実エボラを見ると、多くの薬剤が試されたが、結局安定的治療効果ありと判定されたのは2種類のモノクローナル抗体だけだった。コロナの場合、重症化すると急性呼吸窮迫症候群へ移行する確率が高いので、抗体治療は重要になる。もちろん、今すぐ製剤として用意するのはハードルは高いが、新型コロナウイルスが新型インフルエンザのように一般病として定着した場合、モノクローナル抗体を用意することは重要だろう。

前置きが長くなったが、今日紹介する米国感染症研究所からの論文は昨年問題になったジカウイルスとデングウイルスの両方に効果があるモノクローナル抗体を特定した研究で2月3日Nature Medicineにオンライン発表された。タイトルは「Potent Zika and dengue cross-neutralizing antibodies induced by Zika vaccination in a dengue-experienced donor (デングウイルス経験者にジカウイルスワクチン接種した時に誘導されたジカウイルスとデングウイルス両方に高い効果を示す抗体)」だ。

この研究は不活性化したウイルスを用いたワクチンの効果を調べる過程で、極めて高い反応を示した被験者が見つかったことに始まっている。調べてみると、以前に同じフラボウイルスであるデングウイルスに感染経験があり、できた抗体はデングにもジカにも効果があることがわかった。

そこで同じ人のB細胞から抗原と結合する細胞を精製し、単一細胞レベルで抗体遺伝子を116種類単離、そのうちの一つがジカウイルスとデングウイルスに共通に存在する分子に結合して、ウイルスの細胞への融合を阻止することを明らかにしている。また、動物への感染実験系でも完全にウイルスを抑えることができている。

以上の結果は、すでにデングウイルス感染を経験した人では、ジカウイルスワクチンに対する反応が高いだけでなく、ジカにもデングにも効果がある抗体が作られることを意味する。これを確かめるため、プエルトリコで同じワクチン接種を行い、デングウイルス経験者だけで両方に反応する抗体が誘導できることを示している。

この結果を今回のコロナに当てはめてみると、中国ですでにSARSに感染歴のある人は、新型コロナに対するワクチンの反応性がいい可能性がある。実際、ウイルス感染分子は両者で極めてよく似ている。従って、登録されたSARS感染経験者は、今後治療用モノクローナル抗体遺伝子探索に適している可能性がある。もちろん、現在進行中の患者さんや感染者での抗体反応の解析、そして遺伝子の単離も重要だが、この中からSARSにも新型コロナにも反応する治療用の抗体が作れるかもしれない。そして同じ抗体は、今後のまた新しいコロナにも効果がある可能性がある。

世間は大騒ぎだが、喧騒を取り除いて眺めてみると、研究は着実に進んでいるという実感がある。

カテゴリ:論文ウォッチ

2月9日 ミクログリアによる忘れる機構(2月7日号 Science 掲載論文)

2020年2月9日

以前シナプスを整理する剪定が補体により行われており、補体成分C4が上昇している統合失調症では剪定が高まっていることを示した論文を紹介した(https://aasj.jp/news/watch/4790 )。この時は不思議なこともあるものだと思っていたが、その後例えば高齢者になると脳内で補体成分が高まり、またその一つをノックアウトしたマウスは物忘れが起きにくいなどといった論文が発表されると、かなり確かな話になってきたように思う。

今日紹介する中国・浙江大学からの論文はこの過程にミクログリアが関わることを示した研究で2月7日号のScienceに掲載された。タイトルは「Microglia mediate forgetting via complementdependent synaptic elimination(ミクログリアは補体依存的シナプス除去を介して忘却に関わる)」だ。

「忘却とは忘れ去ることなり」などと書くと歳が知れるが、忘れ得ない悲しさを描いた「君の名は」は我々の親の世代の大ヒットで、それが私たちの記憶にも植えつけられている。この研究はこの忘れ得るためのメカニズムにミクログリアが関わっていると着想し、恐怖記憶があると立ちすくむという反応を指標に、立ちすくみが消失する過程でミクログリアの活動を落として調べている。

結果は予想通りで、ミクログリア選択的に除去する遺伝的方法や、ミクログリアの活動を支えるCSF1受容体を阻害すると、記憶が長く続く。すなわち忘れ去ることができない。また、実際の神経活動でみると、記憶の呼び起こしで活動する記憶痕跡細胞の数が増えている。さらに、シナプスの構成要素がミクログリアに取り込まれている。

以上のことから、忘却にはミクログリアが関与するシナプス除去が必要であることが明らかになった。ではミクログリアは何をしているのか?それを確かめるため、ミノサイクリンを用いてミクログリアの貪食を止めると、シナプス分子のミクログリアへの移行が低下する。

以上のことからミクログリアは何らかの機構で破壊されたシナプスを貪食することで、忘却に関わると結論している。これがこの研究のハイライトで、あとはこれまでわかっているシナプス剪定とミクログリアの関わりを詳しく確かめている。

その結果、シナプスの剪定には補体が関与するが、最初のトリガーとなるC1qはミクログリアが分泌すること、このトリガーには神経活動が関わっていること、神経増殖依存性のシナプス形成も、非依存的形成も、ともにミクログリアによるシナプス剪定に関わることを、様々な遺伝学的ツールを駆使して明らかにしている。

正直、ミクログリアのC1qがシナプス選定のトリガーになり、これによりシナプスが破壊される過程でまた、ミクログリアの貪食で最終的後始末がされていること以外は、これまでシナプス剪定と忘却について知られていることを、ミクログリアに関連づけていく研究だが、時間と金のかかった大変な仕事だ。

先日ミクログリアが神経細胞体と相互作用して健康を維持する話を紹介したが、ミクログリアの機能の多彩さがよく理解できた(https://aasj.jp/news/watch/12336)。

カテゴリ:論文ウォッチ
2020年2月
« 1月  
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
242526272829