2020 Fiscal Year Research-status Report
mRNA医薬の実現に向けた高機能人工mRNAプラットフォームの開発
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20K12644
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大野 博久 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (90612391)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工mRNA / 5' キャップ / 化学修飾 / 遺伝子治療 / RNAワクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、人工メッセンジャーRNA（mRNA）を利用する遺伝子導入が注目されている。DNAを使う既存の方法に対して、RNAはゲノムDNAに予期しない変異を生じさせる危険性が少ないため安全性が高い。しかし、RNAは不安定な分子であり、遺伝子発現の持続時間が短く発現強度も比較的低い。これらの課題を解決するために、本研究では、化学修飾により人工mRNAの安定性や遺伝子発現活性を高め、実用的な遺伝子導入プラットフォームとなりうる高機能な人工mRNAを開発する。そのような人工mRNAの実現は、遺伝子治療やRNAワクチンといった応用につながると期待される。
初年度である本年は、mRNAの5'キャップへの効率的な修飾導入法の確立と効果的なキャップ修飾の同定、およびポリAテイルへの効率的な修飾導入法の確立を目的とした。
5'キャップの修飾については、ある種の酵素を用いることで様々な種類の修飾を高い効率でキャップ部位へと導入できることを見出した。また、合成した多様なキャップ修飾がそれぞれ様々なレベルのタンパク質発現レベルを示すことが確認できた。天然型のキャップよりも高い翻訳効率を示すキャップ修飾は遺伝子導入において有用であり、翻訳能を示さないキャップ修飾は非mRNAの安定性改善に利用できると考えられる。
ポリAテイルについては、報告例のないものも含めた様々な修飾を導入することに成功したが、修飾の種類によって導入効率が大きく異なっていた。タンパク質発現レベルに及ぼす影響を正確に評価するために、今後修飾効率の改善に取り組む。
また、mRNAの内部修飾に関する実験も行った。導入可能な修飾の種類やその収率を確認し、それら修飾によるタンパク質発現レベルへの影響評価を進めている。
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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
当初計画していた二つの課題のうち、mRNAの5'キャップを効率的に修飾する方法の確立および効果的な修飾の同定は達成できた。しかし、ポリAテイルの修飾については、修飾効率を改善する必要があり、修飾法の確立までには至らなかった。一方で、次年度以降の課題としていたmRNA内部修飾について、導入可能な修飾の種類やその収率を確認し、それら修飾によるタンパク質発現レベルへの影響評価も開始しており、全体として順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポリAテイルについては、反応条件を検討することで修飾効率の改善を図り、効率的な修飾法の確立を目指す。また、得られた修飾が翻訳レベルや細胞内安定性へおよぼす影響を評価する。
内部修飾については、非翻訳領域やタンパク質コード領域における最適な塩基修飾の同定を行う。
また、本研究で開発した5'キャップ修飾法と既存のバイオコンジュゲーション技術を組み合わせることで、キャップ部位のさらなる修飾やmRNA構造の改変も行うことができると考えられた。そこで、そのような非天然型の構造を持つmRNAの作製にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
新型コロナの影響により一部試薬や消耗品の調達に支障が生じ、当初計画から実験実施順序を変更する必要が生じたため。
次年度使用額は、本年度行うはずであった実験のための消耗品費として使用する予定である。
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