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6月29日 プリオン病を治療できるようにする(6月28日号 Science 掲載論文)

2024年6月29日
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3次元構造が変化したプリオンタンパク質が正常タンパク質の形を変化させて伝搬するプリオン病は、現在のところ全く治療手段がない。ただ、ノックアウトマウスを用いた研究から、プリオンタンパク質を欠損させると、当然のことながらプリオンの感染、伝搬は起こらないことが確認されている。従って、現在考えられる唯一の治療法は、脳細胞でのプリオンタンパク質の発現を止めてしまって、神経細胞死を防ぐ方法で、アンチセンスRNA を用いる方法が開発されている。

ただ、アンチセンス法は効率が高くなく、また繰り返し投与が必要なため、ゲノム遺伝子を標的にする方法の開発が進められていた。今日紹介するマサチューセッツ工科大学からの論文は、プリオン遺伝子のプロモーター部分にメチル基を導入し、長期的遺伝子抑制を行うための開発研究で、困難な目標を掲げて徹底して技術を研ぎ澄ませ、将来広い分野での応用を目指しており、感心した。タイトルは「Brainwide silencing of prion protein by AAV-mediated delivery of an engineered compact epigenetic editor(遺伝子操作したコンパクトなエピジェネティック編集装置をアデノ随伴ウイルスベクターで脳全体に感染させプリオンタンパク質の遺伝子発現を抑制する)」だ。

CRISPR が開発された初期から、これを用いてメチル化酵素を標的遺伝子のプロモーターに結合させ、メチル化による遺伝子発現抑制を行う方法が着想されていた。ただ、これまであまり生体内で用いられた論文がないので不思議に思っていたが、活性型の DNMT3A が細胞毒性が強く、この問題が解決できなかったのと、Cas9 に結合させた DNMT3A遺伝子が効率の良いアデノ随伴ウイルスを使って運ばせるには大きすぎるという問題があったようだ。

そこでこの研究では、神経細胞が発現している DNMT3A を標的遺伝子部位で活性化させるという方法を採用し、そのための徹底的な解析を行っている。実際には標的遺伝子へ結合するタンパク質に DNMT3A活性化に必要な DNMT3L とヒストンリンカーを結合させたコンストラクトを導入して、内因性のDNMT3A を活性化させる基本コンストラクトをまず決定して、それぞれの部分の至適化を徹底的に行っている。詳細は述べないが、リンカーの長さが40アミノ酸の長さが必要とか、DNMT3L はヨーロッパモリアカネズミのものがいいとか、どれだけの可能性をテストしたのかと思わせる、徹底ぶりだ。

こうしてプロモーターをメチル化して抑制できるコンストラクトをいくつか決め、次にアデノ随伴ウイルス (AAV) に収まるサイズにするため、最近開発された分子量の小さな Cas9 や、Zinc Finger分子、TALE分子などの、Cas9 以外のコンストラクトを開発し、これを導入することでプロモーターをメチル化し、遺伝子発現を長期間抑制できることを培養細胞で確認している。

次に、ZincFinger分子を用いたコンストラクトを2種類作成し、マウス静脈から1Kgあたり10兆個ウイルスを投与すると、脳細胞のほとんどでプリオンの合成が長期間抑制されることを確認している。

これだけでも十分なのだが、さらに AAV が細胞質内で増殖して、免疫を誘発したりするのを避けるため、AAV の発現調節部位に、プリオン遺伝子抑制に使う標的を組み込んで、まずプリオン遺伝子を抑制した後、AAV の発現が自己調節できるコンストラクトまで作って、この方法もプリオン抑制に働くことを示している。

以上が結果で、実際にプリオン感染実験を防げるかどうかは次の課題になっており、近いうちに報告されるだろう。

私が驚くのは、この方法がプリオン病で使えるということは、他の病気にも使えるということで、アルツハイマー病、パーキンソン病、さらにはハンチントン病など、多くの変性疾患で利用できる可能性がある。もちろん、コンパクトなサイレンサーなので、例えば MECP2重複症など遺伝病の治療にも使える大きな可能性を持っている。最初に大きな目標を掲げ、細部にわたる徹底的な開発が行われたプロの技術で、期待する。

  1. okazaki yoshihisa より:

    1:アデの随伴ウイルス(AAV)に収まるサイズにするため、分子量の小さなCas9や、Zinc Finger分子、TALE分子など、Cas9以外のコンストラクトを開発した。
    2:これを導入することでプロモーターをメチル化し、遺伝子発現を長期間抑制できることを培養細胞で確認した。
    Imp:
    エピジェネティック編集の一種ですね。
    Zinc Finger分子、TALE分子も使い方次第で、まだまだ有用!
    今後の展開が楽しみです。

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