2022 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of Symbiotic Communication between Artificial Nucleic Acids and Human Immune Systems
| Project Area | Biophysical Chemistry for Material Symbiosis |
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| Project/Area Number |
20H05874
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
山吉 麻子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (70380532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植畑 拓也 京都大学, 医学研究科, 助教 (50785970)
山本 剛史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 准教授 (80636994)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 核酸医薬 / 免疫反応 / 毒性 / エクソソーム / 弱い相互作用 / 物質共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、免疫原性を引き起こしうる核酸医薬―生体相互作用を見出し、定量的な解析を行うことを目指す。本年度は主に下記４項目について重点的に推進した。
1) エクソソーム上のHLA-Gのもつ免疫抑制機能の解明、 抗人工核酸抗体産生系の構築（山吉）：エクソソーム上のHLA-G が結合する細胞受容体の同定のため、各々の候補タンパク質のHLA-G結合ドメインをリコンビナントタンパク質として得た後、阻害実験などの手法によってHLA-G が結合しうる細胞受容体を絞り込んだ。複数の候補分子の絞り込みに成功した（計画研究A01-2：前仲班との共同研究）。また、人工核酸に対して抗体産生する動物実験モデルを作成に注力した。その結果、核酸医薬の投与量が少ない群においても長期間投与することで有意な抗体産生が認められ、核酸医薬暴露の時間軸が重要なファクターであることが見出された（公募研究A02：清水班との共同研究）。
2) 人工核酸に対する免疫応答の迅速評価系構築（植畑）：核酸認識に関与するタンパク質をコードする遺伝子を欠損した細胞に核酸医薬を導入し、その免疫応答をした。その結果、核酸センサーとして2つの候補分子の絞り込みに成功した。様々な人工核酸を用いて免疫応答を評価したところ、核酸医薬の配列や化学修飾に加えて、高次構造が重要なパラメーターであることが見出された。
3) 核酸医薬の毒性低減技術の開発（山本）：核酸医薬の投与によって免疫反応や腎毒性など、様々な問題が認められているが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。そこで、その毒性低減のために種々の化学構造、高次構造を有する核酸医薬を用いて検証したところ、核酸医薬に部分的な相補配列を有する「弟鎖」を保持させることで、その毒性を顕著に抑制することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は本領域の計画研究実施の3年目に当たる。領域発足時はコロナ禍の影響で全てのスケジュールが遅延し、2年目に当たる昨年度で本計画研究の礎を築くことが出来た。そして3年目となる本年は、構築された研究地盤の上に様々な研究を展開することが出来た。さらに、領域内共同研究により、予期しなかった研究成果を得ることにも成功した。投与の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、主に下記４項目について重点的に推進する。
1)エクソソーム上のHLA-Gのもつ免疫抑制機能の解明、抗人工核酸抗体産生系の構築（山吉）：今年度の成果により、HLA-Gの結合候補分子をある程度、絞り込めているため、SPR や ITC などの物理化学的な解析手法をさらに取り入れ、エクソソーム上のHLA-Gが結合しうる細胞受容体を絞り込む。A01-2班前仲らと共同で行う。また、今年度に引き続き、人工核酸に対して抗体産生する動物実験モデルを作成し、人工核酸の化学修飾が抗体産生能にどの様に影響するか評価する。1期目公募研究A02清水らとの共同で推進する。
2)人工核酸に対する免疫応答の迅速評価系構築（担当：植畑）：核酸医薬として既に認可されているミポメルセンに対する免疫反応機構を明らかにするため、核酸認識に関与するタンパク質をコードする遺伝子を欠損した細胞にミポメルセンを導入し、その免疫応答を網羅的に解析する。これまでの研究により人工核酸を認識する核酸センサー候補分子が絞られてきたため、独自に開発した免疫制御人工核酸を用いて，in vitro及びin vivoにおいて免疫応答を評価する。
3)様々な化学構造を有する核酸医薬の免疫応答評価（担当：山本）：核酸医薬の投与によって免疫反応や腎毒性など、様々な問題が認められているが、その毒性低減技術を開発する。これまでに、核酸医薬に対して部分相補配列を有するユニークな人工核酸（弟鎖）を装着することで毒性低減を実現することに成功しているが、本年度は弟鎖の化学構造や鎖長をより詳細に検討し最適化をはかる。
4)核酸医薬の物質共生を可能とする新規DDSの開発：我々はこれまでにエクソソームに随伴して薬物を細胞内送達する湯法の開発に成功しているが、この手法を核酸医薬DDSにさらに最適化し、新たなエクソソーム随伴導入抗体ー核酸医薬コンジュゲートの合成を行う。
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