2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a hematopoietic stem cell-targeted lentiviral vector system
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21KK0142
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内田 直也 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (70866821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 徹 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 成育遺伝研究部, 室長 (10436107)
和田 美加子 東京大学, 医科学研究所, 特任研究員 (50810090)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 造血幹細胞 / 遺伝子治療 / 薬物送達 / レンチウイルスベクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体外で造血幹細胞の遺伝子を修飾するex vivo遺伝子治療が世界的に広まっており、様々な遺伝性疾患の治療が可能となっている。旧世代のレトロウイルスベクターと違い、新世代のレンチウイルスベクターを使用することで、挿入変異による白血病を抑えながら一度の治療で生涯にわたって症状を改善・消失させることができる。しかし体外で遺伝子導入、移植する過程は複雑であり、遺伝子治療が広まる妨げとなっている。そのため、遺伝子治療ベクターを全身投与することで、造血幹細胞に直接遺伝子導入できるin vivo遺伝子治療が望まれている。そこで本研究課題では、造血幹細胞を標的とするレンチウイルスベクターを開発する。これにより骨髄造血幹細胞へ直接遺伝子導入するin vivo遺伝子治療が可能になると期待される。
特異的配列とエンベロープを繋いで造血幹細胞を標的とするエンベロープを設計した。また、エンベロープとして、Vesicular stomatitis virus G protein（VSVG）エンベロープとMeasles virus（MV）エンベロープを使用した。標的VSVGベクターと標的MVベクターを使用して血液細胞株に遺伝子導入すると、どちらの標的ベクターでも、より効率的に遺伝子導入することができたが、データは不明瞭であった。これらから、標的性の増強が必要であると推察された。そのため、より標的性が高い配列のスクリーニングを開始している。
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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
特異的配列とエンベロープを繋いで造血幹細胞を標的とするエンベロープを設計した。また、エンベロープとして、VSVGエンベロープとMVエンベロープを使用した。標的VSVGベクターを使用して血液細胞株に遺伝子導入すると、低用量の際に標的ベクターにて、より効率的に遺伝子導入することができたが、データは不明瞭であった。また、標的MVベクターを使用して同じ血液細胞株に遺伝子導入すると、同様に標的ベクターにて、より効率的に遺伝子導入することができたが、やはりデータは不明瞭であった。これらから、標的性の増強が必要であると推察された。そこで、より標的性が高い配列のスクリーニングを開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
標的ベクターの標的性を増強するため、特異的配列を最適化する。まず、ランダム変異を加えたライブラリーを構築し、カラムを通して選択する。ELISA（enzyme-linked immuno sorbent assay）にて標的性の高い配列のDNAシークエンスを調べる。現在、ライブラリーを作製中である。最適化した特異的配列をエンベロープに組み込み、標的レンチウイルスベクターを作製する。GFP（緑色蛍光タンパク質）を発現させて、標的遺伝子導入を評価する。この最適化した標的ベクターを使用して、CD34+細胞への遺伝子導入を評価する。
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| Causes of Carryover |
代表者は夏期に米国国立衛生研究所へ直接訪問し、技術指導や研究指揮を行ったが、COVID-19感染予防のための待機が日米合わせて3週間程度あったため、再度渡米することができなかった。週に1回、Web会議にて米国の研究者や技師に研究指揮をしていたが、米国国立衛生研究所ではCOVID-19のために勤務時間制限があり（25-50%）、研究を進めるのに支障があった。また日本では、独立した研究室（あるいはチーム）を作る準備をしており、時間を費やして詳細にスクリーニングの計画を立て、その実験を開始している。
配列のスクリーニングを進め、標的ベクターを作製するために研究費を使用する予定である。また、米国国立衛生研究所へ訪問し、実験指導や研究指揮をする予定である。若手研究者と共に訪問し、現地での最先端の研究技術を習得する計画である。
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