AAV中和抗体を回避する試み：脳内への遺伝子導入を繰り返し可能にする技術の開発

• 研究課題/領域番号: 19K06899
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 今野 歩 群馬大学, 大学院医学系研究科, 講師 (40509048)
• 研究分担者: 渡邉 康春 富山県薬事総合研究開発センター, その他部局等, 主任研究員 (80646307)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 遺伝子治療 / アデノ随伴ウイルスベクター / AAVベクター / 血液脳関門 / 中和抗体 / AAV2-BR1N / ウイルスベクター

研究開始時の研究の概要

アデノ随伴ウイルスベクターPHP.B（AAV-PHP.B; 以下PHP.Bと表記）は、血液脳関門を高効率に透過できるウイルスベクターであり、静脈内投与(静注)により、週齢を問わずマウスの脳全域への遺伝子導入が可能である。ごく最近、研究代表者は、PHP.Bを静注した個体血中において、速やかに中和抗体が産生され、二度目以降の静注による遺伝子導入が完全に阻害されることを報告した。脳全域への遺伝子導入が一度しか行えない事実は、PHP.Bの応用性を限定的なものにしている。このため本研究では、期間を空けてPHP.Bを繰り返し静注しても、脳全域への遺伝子導入が何度でも可能となる技術を確立することを目指す。

研究成果の概要

マウスの血液脳関門（BBB）を高効率に透過できるアデノ随伴ウイルスベクターAAV-PHP.Bは、静脈内投与により脳へ高効率に遺伝子を送達する事ができる。しかしながら、PHP.Bを一度でも投与した個体内には、中和抗体が作られるため、２度目の静脈投与による遺伝子導入は実施できなかった。本研究では、PHP.Bとは中和抗体が交差しない異なる種類のAAVを元にしたBBB透過型ベクターBR1Nを新規に開発した。これを用いる事により、PHP.Bを投与した個体においても、静脈投与による脳への遺伝子導入を実施する事が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したBR1NはAAV血清型2(AAV2)を元にしたBBB透過型AAVベクターである。現在、多くの研究者がBBB透過型AAVベクターを開発しているが、その元になっているのはAAV9である。AAV9は他の血清型に比べて、高いBBB透過能を持つ事が知られていたのがその要因である。一方本研究では、これまでBBB透過能が知られていなかったAAV2を元にして作製した変異体が、マウスBBBの透過能を示す事を明らかにした。このことは、AAVベクターのカプシド開発に新たな道を開くものであると考えている。

研究成果

• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
• [国際共同研究] Stanford University/UCSF/OHSU(米国)
• [国際共同研究] University of Western Ontario(カナダ)
• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [国際共同研究] オレゴン健康科学大学/カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)
• [国際共同研究] University of Western Ontario(カナダ)
• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [国際共同研究] University of Western Ontario(カナダ)
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
• [雑誌論文] A blood-brain barrier-penetrating AAV2 mutant created by a brain microvasculature endothelial cell-targeted AAV2 variant (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawabata Hayato、Konno Ayumu、Matsuzaki Yasunori、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Molecular Therapy - Methods & Clinical Development 巻: 29 ページ: 81-92
  • DOI: 10.1016/j.omtm.2023.02.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DOPAnization of tyrosine in α-synuclein by tyrosine hydroxylase leads to the formation of oligomers. (2022)
  • 著者名/発表者名: 1.Jin M., Matsumoto S., Ayaki T., Yamakado H., Taguchi T., Togawa N., Konno A., Hirai H., Nakajima H., Komai S., Ishida R., Chiba S., Takahashi R., Takao T. and Hirotsune S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13(1):6880 号: 1 ページ: 6880-6880
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34555-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of microglia-targeting adeno-associated viral vectors as tools to study microglial behavior in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Okada Yukihiro、Hosoi Nobutake、Matsuzaki Yasunori、Fukai Yuuki、Hiraga Akito、Nakai Junichi、Nitta Keisuke、Shinohara Yoichiro、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 1224-1224
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04200-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Liver-secreted fluorescent blood plasma markers enable chronic imaging of the microcirculation (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang Xiaowen、Delle Christine、Asiminas Antonis、Akther Sonam、Vittani Marta、Br?gger Peter、Kusk Peter、Vo Camilla Trang、Radovanovic Tessa、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Fukuda Masahiro、Weikop Pia、Goldman Steven A.、Nedergaard Maiken、Hirase Hajime
  • 雑誌名: Cell Reports Methods 巻: 2 号: 10 ページ: 100302-100302
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100302
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protective roles of MITOL against myocardial senescence and ischemic injury partly via Drp1 regulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Tokuyama T、Uosaki H、Sugiura A、Nishitai G、Takeda K、Nagashima S、Shiiba I、Ito N、Amo T、Mohri S、Nishimura A、Nishida M、Konno A、Hirai H、Ishido S、Yoshizawa T、Shindo T、Takada S、Kinugawa S、Inatome R、Yanagi S
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 7 ページ: 104582-104582
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104582
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plasticity of neural connections underlying oxytocin-mediated parental behaviors of male mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Kengo Inada, Mitsue Hagihara, Kazuko Tsujimoto, Takaya Abe, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai, Hiroshi Kiyonari, Kazunari Miyamichi
  • 雑誌名: Neuron 巻: - 号: 12 ページ: 2009-2023
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2022.03.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] D-Cysteine Activates Chaperone-Mediated Autophagy in Cerebellar Purkinje Cells via the Generation of Hydrogen Sulfide and Nrf2 Activation (2022)
  • 著者名/発表者名: Ueda Erika、Ohta Tomoko、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Kurauchi Yuki、Katsuki Hiroshi、Seki Takahiro
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 7 ページ: 1230-1230
  • DOI: 10.3390/cells11071230
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrophysiological and Imaging Analysis of GFP-Tagged Protein Kinase C γ Translocation in Cerebellar Purkinje Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirai H, Fukai Y, Konno A, Hosoi N.
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: - 号: 5 ページ: 776-783
  • DOI: 10.1007/s12311-022-01384-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A cortical cell ensemble in the posterior parietal cortex controls past experience-dependent memory updating (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akinobu、Kosugi Sakurako、Murayama Emi、Sasakawa Eri、Ohkawa Noriaki、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Inokuchi Kaoru
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 41-41
  • DOI: 10.1038/s41467-021-27763-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Protein kinase Cγ in cerebellar Purkinje cells regulates Ca 2+-activated large-conductance K + channels and motor coordination (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanave M, Takahashi N, Hosoi N, Konno A, Yamamoto H, Yasui H, Kawachi M, Horii T, Matsuzaki Y, Hatada I, Hirai H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 119(7) 号: 7
  • DOI: 10.1073/pnas.2113336119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative study of neuron-specific promoters in mouse brain transduced by intravenously administered AAV-PHP.eB (2021)
  • 著者名/発表者名: Radhiyanti Putri T.、Konno Ayumu、Matsuzaki Yasunori、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 756 ページ: 135956-135956
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2021.135956
  • 査読あり
• [雑誌論文] Therapeutic potential of d-cysteine against in vitro and in vivo models of spinocerebellar ataxia (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohta Tomoko、Morikawa Yuri、Sato Masahiro、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Kurauchi Yuki、Hisatsune Akinori、Katsuki Hiroshi、Seki Takahiro
  • 雑誌名: Experimental Neurology 巻: 343 ページ: 113791-113791
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2021.113791
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Urinary <scp>FABP1</scp> is a biomarker for impaired proximal tubular protein reabsorption and is synergistically enhanced by concurrent liver injury (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Ryo, Matsui Miki, Konno Ayumu, Kaneko Ryosuke, Shrestha Suman, Sunaga Hiroaki, Hanaoka Hirofumi, Goto Sawako, Hosojima Michihiro, Kabasawa Hideyuki, Obokata Masaru, Koitabashi Norimichi, Matsui Hiroki, Sasaki Tsutomu, Saito Akihiko, Yanagita Motoko, Hirai Hirokazu, Kurabayashi Masahiko, Iso Tatsuya
  • 雑誌名: The Journal of Pathology 巻: 255 号: 4 ページ: 362-373
  • DOI: 10.1002/path.5775
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] GABAergic neuron-specific whole-brain transduction by AAV-PHP.B incorporated with a new GAD65 promoter (2021)
  • 著者名/発表者名: Hoshino Chiaki、Konno Ayumu、Hosoi Nobutake、Kaneko Ryosuke、Mukai Ryo、Nakai Junichi、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 14 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00746-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Ser19Stop single nucleotide polymorphism (SNP) of human PHYHIPL affects the cerebellum in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisako Sugimoto, Takuro Horii, Jun-Na Hirota, Yoshitake Sano, Yo Shinoda, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai, Yasuki Ishizaki, Hajime Hirase, Izuho Hatada, Teiichi Furuichi, Tetsushi Sadakata.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 52 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00766-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient whole brain transduction by systemic infusion of minimally purified AAV-PHP.eB (2020)
  • 著者名/発表者名: Konno Ayumu、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Methods 巻: 346 ページ: 108914-108914
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2020.108914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global Knockdown of Retinoid-related Orphan Receptor α in Mature Purkinje Cells Reveals Aberrant Cerebellar Phenotypes of Spinocerebellar Ataxia (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasui Hiroyuki、Matsuzaki Yasunori、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: - ページ: 328-336
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glucocorticoids negatively regulates chaperone mediated autophagy and microautophagy (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato Masahiro、Ueda Erika、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Kurauchi Yuki、Hisatsune Akinori、Katsuki Hiroshi、Seki Takahiro
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 528 号: 1 ページ: 199-205
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.04.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ataxic phenotype and neurodegeneration are triggered by the impairment of chaperone‐mediated autophagy in cerebellar neurons (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato Masahiro、Ohta Tomoko、Morikawa Yuri、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Kurauchi Yuki、Hisatsune Akinori、Katsuki Hiroshi、Seki Takahiro
  • 雑誌名: Neuropathology and Applied Neurobiology 巻: 47 号: 2 ページ: 198-209
  • DOI: 10.1111/nan.12649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct temporal integration of noradrenaline signaling by astrocytic second messengers during vigilance (2020)
  • 著者名/発表者名: Oe Yuki、Wang Xiaowen、Patriarchi Tommaso、Konno Ayumu、Ozawa Katsuya、Yahagi Kazuko、Hirai Hirokazu、Tian Lin、McHugh Thomas J.、Hirase Hajime
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 471-471
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14378-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapamycin activates mammalian microautophagy (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Masahiro、Seki Takahiro、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Kurauchi Yuki、Hisatsune Akinori、Katsuki Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 140 号: 2 ページ: 201-204
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2019.05.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deletion of Class II ADP-Ribosylation Factors in Mice Causes Tremor by the Nav1.6 Loss in Cerebellar Purkinje Cell Axon Initial Segments. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosoi N, Shibasaki K, Hosono M, Konno A, Shinoda Y, Kiyonari H, Inoue K, Muramatsu SI, Ishizaki Y, Hirai H, Furuichi T, Sadakata T
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 39(32) 号: 32 ページ: 6339-6353
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2002-18.2019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced CUBIC tissue clearing for whole-organ cell profiling (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Katsuhiko、Mitani Tomoki T.、Horiguchi Shuhei A.、Kaneshiro Junichi、Murakami Tatsuya C.、Mano Tomoyuki、Fujishima Hiroshi、Konno Ayumu、Watanabe Tomonobu M.、Hirai Hirokazu、Ueda Hiroki R.
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 14 号: 12 ページ: 3506-3537
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0240-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of a method for the gene expression preferentially in microglia using an adeno-associated virus vector (2023)
  • 著者名/発表者名: 今野歩、岡田如弘、松崎泰教、平井宏和
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] アデノ随伴ウイルスベクターの静脈投与を介したマウス脳への細胞種特異的遺伝子導入 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今野歩
  • 学会等名: 日本薬物動態学会 第37回年会
  • 招待講演
• [学会発表] 血液脳関門透過型AAVベクターによる細胞種特異的遺伝子発現 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今野歩
  • 学会等名: 第96 回日本薬理学会年会/ 第43 回日本臨床薬理学会学術総会
• [学会発表] アデノ随伴ウイルスベクターの超簡易精製法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 今野歩、平井宏和
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会
• [図書] １章 各ウイルスベクターの特徴と作製の基本：２－AAVベクター in 「決定版 ウイルスベクターによる遺伝子導入実験ガイド」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 今野 歩 （平井 宏和、日置 寛之、小林 和人 編集)
  • 総ページ数: 285
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122474
• [図書] ２章 ウイルスベクターを用いた遺伝子導入プロトコール：６－静脈投与によるマウス脳全域への遺伝子導入 in 「決定版 ウイルスベクターによる遺伝子導入実験ガイド」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 今野 歩 （平井 宏和、日置 寛之、小林 和人 編集)
  • 総ページ数: 285
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122474
• [備考] 群馬大学大学院 医学系研究科 脳神経再生医学分野
  • URL: https://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/
• [備考] 群馬大学 未来先端研究機構 ウイルスベクター開発研究センター
  • URL: https://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/vvcenter/
• [備考] アデノ随伴ウイルスベクターを迅速に作製する手法を開発 －遺伝子治療/脳神経科学の基礎研究を加速－
  • URL: https://www.gunma-u.ac.jp/information/78181
• [備考] 抑制性ニューロンだけに外来遺伝子を発現させる手法を開発
  • URL: https://www.gunma-u.ac.jp/information/89316
• [備考] 高齢者の体が震える原因とは？ &#8211; 「本態性振戦」の発症メカニズムをマウスの脳から探る
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=11209
• [備考] 臓器内の全細胞を調べる革新技術
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20191213_1/index.html
• [備考] 心理状態に応じて変化するグリア細胞の活性化様式を発見
  • URL: https://www.riken.jp/press/2020/20200204_1/index.html
• [産業財産権] 抑制性ニューロン特異的プロモーター (2022)
  • 発明者名: 平井宏和、今野歩、 松﨑泰教、深井悠貴
  • 権利者名: 平井宏和、今野歩、 松﨑泰教、深井悠貴
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2022-079298
  • 出願年月日: 2022