先天性大脳白質形成不全症の遺伝子治療実用化を目指した新規AAVデリバリー技術開発

• 研究課題/領域番号: 21H02886
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 井上 健 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第二部, 室長 (30392418)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 先天性大脳白質形成不全症 / 遺伝子治療 / アデノ随伴ウィルス / マイクロバブル超音波併用法

研究開始時の研究の概要

アデノ随伴ウィルス（AAV）は神経系への親和性が高く、非分裂細胞に導入可能で、安全性も高い遺伝子治療用ベクターであることから、多くの小児神経難病の遺伝子治療の有力なプラットフォームとして期待されている。一方で中枢神経系全体に効率よくAAVを行き渡らせる投与技術は確立されていない。AAVの脳室内投与は、安全性、有効性、有用性の側面から今後実用化が期待される投与経路であるが、脳全体への十分な拡散性が担保できていない。そこで本研究では脳内への広範囲高効率AAV導入を可能にするためにマイクロバブル超音波併用法を用いた脳室内投与技術を確立する。

研究実績の概要

マイクロバブル超音波併用法は血液脳関門の透過性を一時的に上げることができる薬剤デリバリー技術として脳腫瘍治療領域への開発が進んでいるが、脳室内から脳実質へのAAV透過性を亢進させることも同様に期待できる。そこでマイクロバブル超音波併用法を用いたAAVの脳室内投与の有効性をマウスおよびマーモセットで検証し、特にAAVデリバリーが難しいとされるオリゴデンドロサイトへの安全かつ広範囲高効率なAAVデリバリー技術を確立する。これにより我々が開発を進めてきた先天性大脳白質形成不全症を始め、多くの小児神経難病の遺伝子治療法の実用化に寄与する基盤技術の確立が期待される。
本年度は下記の研究を実施した。
１）マイクロバブル超音波併用法を用いたAAVの脳室内投与の有効性のマウスでの検証と条件の最適化
野生型マウスを用いた有効性検証と条件最適化を行う。AAVはオリゴデンドロサイト特異的にGFPを発現するベクターAAV９-hCNP-NegmiRNAを選択した。片側の脳室内にAAVをマイクロバブルと共に投与し、直後に超音波を照射。２週間後に脳切片を作成し、蛍光シグナルの強度と脳損傷の程度を検証し、安全かつ有効性の高い超音波照射の条件を検索した。その結果、60秒および90秒の照射で非照射群に比べ、有意に高い効率でのAAV導入を得ることができた。一方、120秒の照射では導入効率が落ちることを確認した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

前年度からの施設のコロナ感染対策の影響による計画の遅れに加え、実験結果のブレが観察されたため、条件検討のための実験、あるいは再現実験の実施などが必要となり、その結果、計画より進捗がやや遅れている。

今後の研究の推進方策

実験条件の再検討を丁寧に行った結果、科学的な確実性が高い条件を明らかにすることができた。今後は、この条件の元、治療効果の検証など遺伝子治療としての有用性の検討を実施する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Abnormality in GABAergic postsynaptic transmission associated with anxiety in Bronx waltzer mice with an Srrm4 mutation (2024)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa Yuka, Li Heng, Inoue Yuki, Izumi Hitomi, Kaga Yoshimi, Goto Yu-ichi, Inoue Ken, Inagaki Masumi
  • 雑誌名: IBRO Neuroscience Reports 巻: 16 ページ: 67-77
  • DOI: 10.1016/j.ibneur.2023.12.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Open-Label Administration of Bioavailable-Form Curcumin in Patients With Pelizaeus-Merzbacher Disease (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Akiyo、Shimizu-Motohashi Yuko、Ishiyama Akihiko、Kurosawa Kenji、Sasaki Masayuki、Sato Noriko、Osaka Hitoshi、Takanashi Jun-ichi、Inoue Ken
  • 雑誌名: Pediatric Neurology 巻: 151 ページ: 80-83
  • DOI: 10.1016/j.pediatrneurol.2023.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] A de novo U2AF2 heterozygous variant associated with hypomyelinating leukodystrophy (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Yukiko、Matsufuji Mayumi、Enomoto Yumi、Osaka Hitoshi、Takanashi Jun‐Ichi、Yamamoto Toshiyuki、Numata‐Uematsu Yurika、Tabata Kenshiro、Kurosawa Kenji、Inoue Ken
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 191 号: 8 ページ: 2245-2248
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.63229
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diagnostic MR imaging features of hypomyelination of early myelinating structures: A case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Abe Tokiko、Yamashita Koji、Kikuchi Kazufumi、Hatai Eriko、Fujii Fumihiko、Chong Pin Fee、Sakai Yasunari、Saitsu Hirotomo、Inoue Ken、Togao Osamu、Ishigami Kousei
  • 雑誌名: The Neuroradiology Journal 巻: - 号: 6 ページ: 758-760
  • DOI: 10.1177/19714009231224419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole genome sequencing of 45 Japanese patients with intellectual disability. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Abe-Hatano, Aritoshi Iida, Shunichi Kosugi, Yukihide Momozawa, Chikashi Terao, Keiko Ishikawa, Mariko Okubo, Yasuo Hachiya, Hiroya Nishida, Kazuyuki Nakamura, Rie Miyata, Chie Murakami, Kan Takahashi, Kyoko Hoshino, Haruko Sakamoto, Sayaka Ohta, Masaya Kubota, Eri Takeshita, Akihiko Ishiyama et al.
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics - Part A 巻: 185 号: 5 ページ: 1468-1480
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Leigh syndrome-like MRI changes in a patient with biallelic HPDL variants treated with ketogenic diet (2021)
  • 著者名/発表者名: Numata-Uematsu Yurika、Uematsu Mitsugu、Yamamoto Toshiyuki、Saitsu Hirotomo、Katata Yu、Oikawa Yoshitsugu、Saijyo Naoya、Inui Takehiko、Murayama Kei、Ohtake Akira、Osaka Hitoshi、Takanashi Jun-ichi、Kure Shigeo、Inoue Ken
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism Reports 巻: 29 ページ: 100800-100800
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2021.100800
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ペリツェウス・メルツバッハ病の分子病態に基づく新たな治療法開発の現状 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上 健
  • 雑誌名: 遺伝子医学 巻: 11 ページ: 94-99
  • NAID: 40022655529
• [学会発表] Waardenburg 症候群と大脳白質形成不全症と表現型の異なるSOX10遺伝子異常の兄妹例 (2024)
  • 著者名/発表者名: 荒井篤、田畑健士郎、齋藤貴志、野々田豊、山本薫、住友典子、山本寿子、馬場信平、竹下絵里、本橋裕子、井上健、小牧宏文
  • 学会等名: 多摩神経懇話会
• [学会発表] ペリツェウス・メルツバッハ病:髄鞘形成不全の分子病態と治療法開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 井上 健
  • 学会等名: 第8回 日本ミエリン研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 運動機能障害の緩やかな進行を契機に診断に至ったPOLR1C遺伝子変異によるPolⅢ関連白質ジストロフィーの一例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 谷口直子、下村英毅、田中めぐみ、徳永沙知、李 知子、井上 健、黒澤健司、才津浩智、竹島泰弘
  • 学会等名: 第65回日本小児神経学会
• [学会発表] An open-label trial of bioavailable-form curcumin on patients with Pelizaeus-Merzbacher disease. (2023)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Yamamoto A, Shimizu-Motohashi Y, Ishiyama A, Sasaki M, Sato N, Osaka H, Takanashi J.
  • 学会等名: 15th European Paediatric Neurology Society Congress.
  • 国際学会
• [学会発表] 疾患特異的iPS細胞を用いたペリツェウス・メルツバッハ病病態モデル構築と表現系解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鈴木禎史、李コウ、後藤雄一、井上健
  • 学会等名: 第64回日本神経病理学会総会学術研究会/第66回日本神経化学会大会 合同大会
• [学会発表] PMDの新規細胞病態：カルシウムの恒常性障害を介したミトコンドリア機能破綻 (2023)
  • 著者名/発表者名: 李 コウ、三島 玲子、後藤 雄一、井上 健
  • 学会等名: 第４６回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 先天性大脳白質形成不全症：診断，病態，そして治療への展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井上 健
  • 学会等名: 第29回日本小児神経学会東北地方会
  • 招待講演
• [学会発表] A family with intellectual and language impairment having a 2p14 microdeletion disrupting ACTR2 and RAB1A. (2021)
  • 著者名/発表者名: 田畑健士郎、石山昭彦、本橋裕子、竹下絵里、齋藤貴志、中川栄二、佐々木征行、後藤雄一、井上健
  • 学会等名: 第63回日本小児神経学会
• [学会発表] A case of PCWH with a novel missense mutation in the SOX10 gene. (2021)
  • 著者名/発表者名: 木許恭宏，前田謙一，池田俊郎，井上 健，盛武 浩
  • 学会等名: 第63回日本小児神経学会
• [学会発表] POLR1C variants dysregulate splicing and cause hypomyelinating leukodystrophy. (2021)
  • 著者名/発表者名: 樫木 仁、李コウ、宮本祥子、上野弘恵、鶴崎美徳、池田ちづる、藏田洋文、岡田拓巳、島津智之、今村穂積、榎本友美、髙梨潤一、黒澤健司、才津浩智、井上 健
  • 学会等名: 第63回日本小児神経学会
• [学会発表] Diagnostic support for hypomyelinating leukodystrophies: through the consultation consortium. (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上 健、植松有里佳、黒澤健司、才津浩智、高梨潤一、山本俊至、小坂 仁
  • 学会等名: 第63回日本小児神経学会
• [学会発表] The time-course changes of electroencephalogram findings in a girl with loss-of-function mutations of SMC1A. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Hashimoto, Eiji Nakagawa, Shimpei Baba, Noriko Sumitomo, Eri Takeshita, Yuko Shimizu-Motohashi, Takashi Saito, Chihiro Abe-Hatano, Ken Inoue, Aritoshi Iida, Keiko Ishikawa, Yukihide Momozawa, Shunichi Kosugi, Michiaki Kubo, Masayuki Sasaki, Yu-ichi Goto.
  • 学会等名: The 22nd Annual Meeting of the Infantile Seizure Society