機能獲得型変異による原発性免疫不全症へのゲノム編集を用いた新規遺伝子治療の開発

• 研究課題/領域番号: 19K08312
• 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52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 西増 弘志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00467044)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ゲノム編集 / 原発性免疫不全症 / 機能獲得型変異 / 遺伝子治療 / 変異アレル特異的編集 / Cas9 / 変異アリル特異的

研究開始時の研究の概要

原発性免疫不全症の中でも機能獲得型変異による免疫調節異常症に対して、ゲノム編集技術による遺伝子治療法を開発する。活性化PI3KΔ症候群（APDS）は、PI3KのサブユニットであるPIK3CD遺伝子の片アリルの機能獲得型変異によって発症し、PI3K経路の恒常的活性化からリンパ増殖症状とリンパ球の機能不全を呈する疾患である。本開発では新型CRISPR/Cas9システムを用いて、変異アリル特異的にゲノム編集を実施し、機能獲得型変異による免疫不全症への遺伝子治療の可能性を検討する。

研究成果の概要

活性化PI3Kd症候群（APDS）などの機能獲得型変異による疾患に対するゲノム編集では、変異アレルのみを編集する必要がある。APDSでは、PI3K/Aktシグナルの恒常活性化が起こることから、患者T細胞に対して、変異アレル特異的な認識とindel挿入による破壊を試みた。その結果、80％の細胞でindel挿入が認められ、さらにフレームシフトの誘導は70％であった。ゲノム編集を行った患者T細胞では、ゲノム編集前に比べてAktのリン酸下の低下が認めら、恒常活性化の改善が認められた。In vivoにおける解析のため、ヒトPIK３CD遺伝子変異に対応する変異を持つマウスの作製を行なっている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

レンチウイルスベクターを用いた遺伝子治療は多くの疾患でその有効性が認められ、造血細胞移植ドナーが不在の患者における有力な治療選択肢となりつつある。しかし、その原理は、変異遺伝子はそのままに、染色体上に新たに治療遺伝子を組み込む「付加型遺伝子治療」であり、恒常活性化変異による疾患に対しては、変異遺伝子がそのままとなることから、効果が期待できない。一方で、ゲノム編集技術は、変異遺伝子（変異アレル）のみを直接編集することが可能であり、さらに、活性化変異に対しては、変異アレルの修復ではなく、変異アレルの破壊のみでシグナルの異常活性化が期待でき、よりシンプルな遺伝子治療法の確立が可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Nonconditioned ADA-SCID gene therapy reveals ADA requirement in the hematopoietic system and clonal dominance of vector-marked clones. (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama T, Sirirat Takahashi S, Nakabayashi K, Okamura K, Edasawa K, Yamada M, Watanabe N, Mochizuki E, Yasuda T, Miura A, Kato K, Tomizawa D, Otsu M, ArigaT , Onodera M.
  • 雑誌名: Molecular Therapy: Methods & Clinical Development 巻: 23 ページ: 424-433
  • DOI: 10.1016/j.omtm.2021.10.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autoimmune hemolytic anemia associated with Takenouchi-Kosaki syndrome. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Uchiyama T, Kaname T, Kawai T, Ishiguro A.
  • 雑誌名: Pediatr Int. 巻: 63(12) 号: 12 ページ: 1528-1530
  • DOI: 10.1111/ped.14651
  • 査読あり
• [雑誌論文] ETV6-related thrombocytopenia associated with a transient decrease in von Willebrand factor (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru Yuri、Uchiyama Toru、Kaname Tadashi、Yanagi Kumiko、Ohara Osamu、Kunishima Shinji、Ishiguro Akira
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: - 号: 2 ページ: 297-300
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03136-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe Liver Disorder Following Liver Transplantation in STING-Associated Vasculopathy with Onset in Infancy (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Takashi、Tamura Eiichiro、Kasahara Mureo、Uchida Hajime、Higuchi Masataka、Kobayashi Hisato、Shimizu Hirotaka、Ogawa Eiki、Yotani Nobuyuki、Irie Rie、Kosaki Rika、Kosaki Kenjiro、Uchiyama Toru、Onodera Masafumi、Kawai Toshinao
  • 雑誌名: Journal of Clinical Immunology 巻: - 号: 5 ページ: 967-974
  • DOI: 10.1007/s10875-021-00977-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacillus Calmette-Gu?rin (BCG) Infections at High Frequency in Both AR-CGD and X-CGD Patients Following BCG Vaccination (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Takashi、Okai Masashi、Mochizuki Emi、Uchiyama Toru、Onodera Masafumi、Kawai Toshinao
  • 雑誌名: Clinical Infectious Diseases 巻: - 号: 9 ページ: e2538-e2544
  • DOI: 10.1093/cid/ciaa1049
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Distinct Feature of T Cell Subpopulations in a Patient with CHARGE Syndrome and Omenn Syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama Toru、Kawakami Saori、Masuda Hiroshi、Yoshida Kazue、Niizeki Hironori、Mochizuki Emi、Edasawa Kaori、Ishiguro Akira、Onodera Masafumi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Immunology 巻: 41 号: 1 ページ: 233-237
  • DOI: 10.1007/s10875-020-00875-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] High prevalence of SMARCB1 constitutional abnormalities including mosaicism in malignant rhabdoid tumors (2020)
  • 著者名/発表者名: Shirai Ryota、Osumi Tomoo、Terashima Keita、et al
  • 雑誌名: European Journal of Human Genetics 巻: 未刊 号: 8 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1038/s41431-020-0614-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low prevalence of maternal microchimerism in peripheral blood of Japanese children with type 1 diabetes (2020)
  • 著者名/発表者名: Ushijima K.、Okuno M.、Ayabe T.、Kikuchi N.、Kawamura T.、Urakami T.、Yokota I.、Amemiya S.、Uchiyama T.、Kikuchi T.、Ogata T.、Sugihara S.、Fukami M.、The Japanese Study Group of Insulin Therapy for Childhood and Adolescent Diabetes
  • 雑誌名: Diabetic Medicine 巻: 37 号: 12 ページ: 2131-2135
  • DOI: 10.1111/dme.14221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Copy-number analysis of Y-linked loci in young men with non-obstructive azoospermia: Implications for the rarity of early onset mosaic loss of chromosome Y. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki E, Kobori Y, Katsumi M, Ushijima K, Uchiyama T, Okada H, Miyado M and Fukami M.
  • 雑誌名: Reprod Med Biol. 巻: 19 号: 2 ページ: 178-181
  • DOI: 10.1002/rmb2.12321
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of Antithymocyte Globulin Treatment for Severe Centrilobular Injury Following Pediatric Liver Transplant: Clinical Significance of Monitoring Lymphocyte Subset (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchida Hajime、Sakamoto Seisuke、Shimizu Seiichi、Takeda Masahiro、Yanagi Yusuke、Fukuda Akinari、Uchiyama Toru、Irie Rie、Kasahara Mureo
  • 雑誌名: Experimental and Clinical Transplantation 巻: 18 号: 3 ページ: 325-333
  • DOI: 10.6002/ect.2019.0387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prospective Study of Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation with Post-Transplantation Cyclophosphamide and Antithymocyte Globulin from HLA-Mismatched Related Donors for Nonmalignant Diseases (2020)
  • 著者名/発表者名: Osumi T、Yoshimura S、Sako M、Uchiyama T、Ishikawa T、Kawai T、Inoue E、Takimoto T、Takeuchi I、Yamada M、Sakamoto K、Yoshida K、Kimura Y、Matsukawa Y、Matsumoto K、Imadome K、Arai K、Deguchi T、Imai K、Yuza Y、Matsumoto K、Onodera M、Kanegane H、Tomizawa D、Kato M
  • 雑誌名: Biology of Blood and Marrow Transplantation 巻: 26 号: 11 ページ: e286-e291
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2020.08.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of clonazepam and levetiracetam in children for prevention of busulfan-induced seizure in hematopoietic stem cell transplantation. (2020)
  • 著者名/発表者名: 11.Tsujimoto SI, Shirai R, Utano T, Osumi T, Matsumoto K, Shioda Y, Kiyotani C, Uchiyama T, Deguchi T, Terashima K, Tomizawa D, Matsumoto K, Kato M.
  • 雑誌名: Int J Hematol. 巻: 111 号: 3 ページ: 463-466
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02795-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct assessment of a single-cell DNA using crudely purified live cells: a proof of concept for noninvasive prenatal definitive diagnosis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito T, Ito Y, Samura O, Aoki H, Uchiyama T, Okamoto A, Hata K
  • 雑誌名: J Mol Diagn. 巻: 22 号: 2 ページ: 132-140
  • DOI: 10.1016/j.jmoldx.2019.10.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haploinsufficiency of A20 caused by a novel nonsense variant or entire deletion of TNFAIP3 is clinically distinct from Beh?et’s disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida Naomi、Kirino Yohei、Soejima Yutaro、Onodera Masafumi、Arai Katsuhiro、Tamura Eiichiro、Ishikawa Takashi、Kawai Toshinao、Uchiyama Toru、Nomura Shigeru、Kobayashi Daisuke、Taguri Masataka、Mitsuhashi Satomi、Mizuguchi Takeshi、Takata Atsushi、Miyake Noriko、Nakajima Hideaki、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Arthritis Research & Therapy 巻: 21 号: 1 ページ: 137-137
  • DOI: 10.1186/s13075-019-1928-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A prospective study of allogeneic transplantation from unrelated donors for chronic granulomatous disease with target busulfan-based reduced-intensity conditioning. (2019)
  • 著者名/発表者名: Osumi T, Tomizawa D, Kawai T, Sako M, Inoue E, Takimoto T, Tamura E, Uchiyama T, Imadome K, Taniguchi M, Shirai R, Yoshida M, Ando R, Tsumura Y, Fuji H, Matsumoto K, Shioda Y, Kiyotani C, Terashima K, Onodera M, Matsumoto K, Kato M
  • 雑誌名: Bone Marrow Transplant. 巻: 54 号: 1 ページ: 168-172
  • DOI: 10.1038/s41409-018-0271-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABO-incompatible liver transplantation for children under 2?years of age: A case report and a single-center review (2018)
  • 著者名/発表者名: Narumoto Soichi、Sakamoto Seisuke、Sasaki Kengo、Hirata Yoshihiro、Fukuda Akinari、Uchiyama Toru、Irie Rie、Yoshioka Takako、Kasahara Mureo
  • 雑誌名: Pediatric Transplantation 巻: 23 号: 1
  • DOI: 10.1111/petr.13308
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] アデノシン・デアミナーゼ欠損症における酵素補充療法による免疫再構築の評価, (2022)
  • 著者名/発表者名: 内山徹、山田雅文、宮村能子、小野寺雅史
  • 学会等名: 第5回日本免疫不全・自己炎症学会総会・学術集会
• [学会発表] 新生児スクリーニングにて発見され、迅速に酵素補充療法を導入したアデノシン・デアミナーゼ欠損症の一例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内山徹、岡井真史、坂口大俊、坂本淳、馬場みのり、田中英、入月浩美、長崎啓佑、石川尊士、井口晶裕、河合利尚、今井千速、富澤大輔、小野寺雅史
  • 学会等名: 第5回日本免疫不全・自己炎症学会総会・学術集会
• [学会発表] Progress of gene therapy for primary immunodeficiency diseases. (2021)
  • 著者名/発表者名: 内山徹
  • 学会等名: 第27回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] 原発性免疫不全症へのゲノム編集による遺伝子治療法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 内山徹
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第６回大会
• [学会発表] CAR-T細胞の体内動態と有効性、安全性の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第11回 国際協力遺伝病遺伝子治療フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 再生医療 -遺伝子治療と細胞治療- (2020)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第20回CRCと臨床試験のあり方を考える会議2020 in長崎
  • 招待講演
• [学会発表] Progress of gene therapy for primary immunodeficiency diseases. (2020)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第10回 国際協力遺伝病遺伝子治療フォーラム 第10周年記念大会
  • 招待講演
• [学会発表] レンチウイルスベクターの品質・安全管理 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第20回医薬品等ウイルス安全性シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Progress in the treatment of primary immunodeficiency -enzyme replacement therapy and gene therapy- (2020)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第3回日本免疫不全・自己炎症学会
  • 招待講演
• [学会発表] Insertional Oncogenesis in X-CGD Patient after MFGS Retroviral Vector-Mediated Gene Therapy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Toru Uchiyama
  • 学会等名: 22nd Annual meeting of American Society of Gene and Cell therapy.
  • 国際学会
• [学会発表] Single cell-based vector tracing in patients with ADA-SCID treated with stem cell gene therapy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Toru Uchiyama
  • 学会等名: 2019 Cell Therapy Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progress of gene therapy for primary immunodeficiency. (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第25回 日本遺伝子細胞治療学会
  • 招待講演
• [学会発表] X連鎖慢性肉芽腫症へのレトロウイルスベクターによる遺伝子治療における発がん挿入変異の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山 徹
  • 学会等名: 第81回日本血液学会学術集会
• [図書] いま、本格化する 遺伝子治療 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小澤 敬也
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758103848