2020 Fiscal Year Annual Research Report
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20H00664
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
水口 裕之 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (50311387)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ウイルス / 遺伝子 / 癌 / 免疫学 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、遺伝子治療や癌に対するウイルス療法等が、再び大きな注目を集めている。アデノウイルス（Ad）は癌細胞だけで選択的に複製し癌細胞を死滅させる腫瘍溶解性Ad（ウイルス療法）、あるいは感染症に対するワクチンベクターとして臨床試験で広く用いられ、さらなる改良により有効性の向上が期待されている。そこで本研究では、抗ヒト5型Ad抗体による影響を受けないヒト35型Adをベースとした腫瘍溶解性ウイルスやヘキソン改変Ad（非増殖型Adベクターおよび腫瘍溶解性Ad）、さらにはゲノム編集用Adベクター系を確立し、Adを用いた遺伝子治療（ウイルス療法やワクチンを含む）や基礎研究への進展に資する基盤技術開発を行うことを目的とする。R2（2020）年度（一部の研究はR3年度に繰り越し）は以下の成果を得た。
（１）抗ヒト5型Ad抗体の回避が可能な技術開発
①ヒト35型Adを基本骨格とした腫瘍溶解性ウイルス製剤の開発：これまで遺伝子治療やウイルス療法に広く用いられてきたAdとは異なるタイプに属するヒト35型Adを基本骨格とした新しい腫瘍溶解性ウイルスの開発に世界で初めて成功し、論文発表、プレス発表を行った。
②ヘキソン改変Ad製剤の開発：抗ヒト5型Ad抗体の主なターゲットである７つの各ヘキソン超可変領域（HVR）に変異を導入したAdベクタープラスミドの作製を行った。各プラスミドを293細胞にトランスフェクションし、変異Adの作製を試みた。
（２）ゲノム編集用Adベクターの開発
汎用されているCas9とは異なるCas12a（Cpf1）の分解（ユビキチン化）に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定を目指して各種変異Cas12aの作製を行った。現在、ユビキチン化に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定に向けて解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
下記のように各プロジェクトは順調に進展している。
(1)抗ヒト5型Ad抗体の回避が可能な技術開発
①ヒト35型Adを基本骨格とした腫瘍溶解性ウイルス製剤の開発：ヒト35型Adを基本骨格とした新しい腫瘍溶解性ウイルスの開発に世界で初めて成功した。35型腫瘍溶解性Adは、悪性度の高いがんを含む広範ながん細胞で高発現しているCD46を受容体としており、従来のCARを受容体とする5型腫瘍溶解性Adに比べ、多くのがん種に高い治療効果が期待できることを明らかにした。また、ヒト血清存在下において、5型腫瘍溶解性Adの殺細胞効果が著しく減弱したのに対し、35型腫瘍溶解性Adの殺細胞効果は維持されていることを確認した。
②ヘキソン改変Ad製剤の開発：ヘキソン各HVR領域の改変が容易なように、in vitro ligationを利用して簡便に各HVRを改変できるヘキソン改変Adベクター作製法を新規に開発した。各プラスミドを293細胞にトランスフェクションし、変異Adの作製を行った。さらに、ウイルス増幅を阻害しないように、各HVRに導入する変異の最適化を行った。
（２）ゲノム編集用Adベクターの開発
Cas12a は、ゲノム切断面にCas9の場合とは異なり突出末端を形成するため高効率な遺伝子ノックインが期待できることや、Off-Target効果が低いことから注目を集めている。一方我々は最近、Cas12aがプロテアソームにより速やかな分解を受けることを見出し、プロテアソームによる分解を回避可能なCas12a変異体が開発できれば、飛躍的なゲノム編集効率の向上が期待できると考えられる。そこで、Cas12aのユビキチン化に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定を目指して各種変異Cas12aの作製を行った。現在、ユビキチン化に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定に向けて解析中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)抗ヒト5型Ad抗体の回避が可能な技術開発
①ヒト35型Adを基本骨格とした腫瘍溶解性ウイルス製剤の開発：35型Adに対する抗体を保有している人の割合は低いことから、35型腫瘍溶解性Adによる治療効果はヒト抗体によって減弱しないことを2020年度に実証した。これまでの抗腫瘍効果の検討には、腫瘍溶解性Adを腫瘍内投与してきたが、抗体による影響を受けない35型腫瘍溶解性Adでは5型腫瘍溶解性Adでは困難であった静脈内投与による治療が可能になる可能性がある。そこで次年度は、35型腫瘍溶解性Adの静脈内投与による抗腫瘍効果の検討を行う。
②ヘキソン改変Ad製剤の開発：ヘキソン各HVR領域の改変したAdベクターの遺伝子導入特性を明らかにする。さらに、ヘキソンと並ぶ主要な抗原部位であるファイバーを35型Ad由来のものに置換し、ヘキソンとファイバーを同時に改変したAdベクターを作製する。これらのAdベクターの遺伝子導入特性について解析する。
（２）ゲノム編集用Adベクターの開発
ユビキチン化に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定に向けて各種変異型Cas12aを作製し、プロテアソーム阻害剤の有無でCas12aの安定性やゲノム編集効率が影響を受けるかどうかを検討する。ユビキチン化に寄与するCas12a中のアミノ酸残基の同定できれば、改変Cas12aを搭載したAdベクターの作製を進める。また、Cas12aの機能向上を目指して、Cas12aに付与する核移行シグナルの最適化を行う。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Adenovirus Vector-Induced IL-6 Promotes Leaky Adenoviral Gene Expression, Leading to Acute Hepatotoxicity.2021
Author(s)
Shimizu K., Sakurai F., Iizuka S., Ono R., Tsukamoto T., Nishimae F., Nakamura SI., Nishinaka T., Terada T., Fujio Y., Mizuguchi H.
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Journal Title
J. Immunol.
Volume: 206
Pages: 410-421
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photoactivatable oncolytic adenovirus for optogenetic cancer therapy.2020
Author(s)
Hagihara Y., Sakamoto A., Tokuda T., Yamashita T., Ikemoto S., Kimura A., Haruta M., Sasagawa K., Ohta J., Takayama K., Mizuguchi H.
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Journal Title
Cell Death Dis.
Volume: 11
Pages: 570
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Oncolytic Virus-Mediated Targeting of the ERK Signaling Pathway Inhibits Invasive Propensity in Human Pancreatic Cancer.2020
Author(s)
Koujima T., Tazawa H., Ieda T., Araki H., Fushimi T., Shoji R., Kuroda S., Kikuchi S., Yoshida R., Umeda Y., Teraishi F., Urata Y., Mizuguchi H., Fujiwara T.
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Journal Title
Mol. Ther. Oncolysis.
Volume: 17
Pages: 107-117
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Immune Modulation by Telomerase-Specific Oncolytic Adenovirus Synergistically Enhances Antitumor Efficacy with Anti-PD1 Antibody.2020
Author(s)
Kanaya N., Kuroda S., Kakiuchi Y., Kumon K., Tsumura T., Hashimoto M., Morihiro T., Kubota T., Aoyama K., Kikuchi S., Nishizaki M., Kagawa S., Tazawa H., Mizuguchi H., Urata Y., Fujiwara T.
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Journal Title
Mol. Ther.
Volume: 28
Pages: 794-804
DOI
Peer Reviewed
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