自己増幅型RNAとナノ脂質粒子DDSを用いた軟骨無形性症治療法開発研究

• 研究課題/領域番号: 21K15350
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分48030:薬理学関連
• 研究機関: 愛知医科大学 (2022-2023); 岐阜薬科大学 (2021)
• 研究代表者: 家崎 高志 愛知医科大学, 医学部, 助教 (30784285)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 自己増幅型RNA / 遺伝子疾患 / 核酸医薬 / 軟骨無形性症 / 骨形成疾患 / 遺伝子治療 / Lipid nano particle

研究開始時の研究の概要

軟骨無形性症は内軟骨性骨化の異常により長管骨の成長障害をきたす難病のうちで最も頻度が高い疾患であり、FGFR3遺伝子の点変異が原因であると考えられている。申請者はこれまでに軟骨組織に対する新たな遺伝子治療法を探索し、自己増幅型RNAとナノ脂質粒子遺伝子導入法を用いたマウス軟骨組織への遺伝子導入法を世界に先駆けて成功した。そこで本研究課題では、①自己増幅型RNAを用いた骨組織への遺伝子発現制御法の確立を行い、②自己増幅型RNAを用いた軟骨無形性症の治療法開発研究を行う。その成果を、自己増幅型RNAを用いた治療薬開発のための研究基盤とする。

研究成果の概要

本研究課題では自己増幅型RNA(saRNA)を用いた遺伝子疾患の治療法開発研究を行った。研究当初は軟骨無形成症を対象にした研究を行っていたが、研究者の所属変更に伴い必要な実験試料の使用が難しくなったため、ターゲットとしていたもう一つの疾患である進行性骨化性線維異形成症(FOP)を中心に研究を進めた。
FOP患者由来iPS細胞にFOPの原因遺伝子である変異型ACVR1遺伝子の働きを抑えるsaRNAを導入し、FOPの主要な症状である骨の異常な形成促進が培養細胞で抑えられるか検討した。FOP患者由来iPS細胞では骨が過剰に形成されていたが、saRNAを導入することでそれが抑えられることが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題ではiPS細胞培養において、saRNAがFOPの異常な骨形成を抑えることが示された。この結果は、saRNAがFOPに対する新規治療薬の候補になる可能性を示した。
また、saRNAは核酸であるため、自由に設計が可能な物質である。そのため、手法の応用性が高く、今回ターゲットとしたFOP以外にも、軟骨無形成症など他の遺伝子疾患に対して有効なsaRNAも設計可能であると考えられる。そのため、様々な疾患への応用が考えられ、また、ゲノム編集やウイルス医薬のような危険性の高い手法を使わずに長期間の遺伝子制御が可能である点が本研究の学術的意義の高い点であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] L-type amino acid transporter 1 in hypothalamic neurons in mice maintains energy and bone homeostasis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Park G, Fukasawa K, Horie T, Masuo Y, Inaba Y, Tatsuno T, Yamada T, Tokumura K, Iwahashi S, Iezaki T, Kaneda K, Kato Y, Ishigaki Y, Mieda M, Tanaka T, Ogawa K, Ochi H, Sato S, Shi YB, Inoue H, Lee H, Hinoi E.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 8 号: 7
  • DOI: 10.1172/jci.insight.154925
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The L-type Amino Acid Transporter (LAT1) Expression in Patients with Scoliosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Demura Satoru、Hinoi Eiichi、Kawakami Noriaki、Handa Makoto、Yokogawa Noriaki、Hiraiwa Manami、Kato Satoshi、Shinmura Kazuya、Shimizu Takaki、Oku Norihiro、Annen Ryohei、Kobayashi Motoya、Yamada Yohei、Nagatani Satoshi、Iezaki Takashi、Taniguchi Yuki、Tsuchiya Hiroyuki
  • 雑誌名: Spine Surgery and Related Research 巻: 6 号: 4 ページ: 402-407
  • DOI: 10.22603/ssrr.2021-0189
  • NAID: 130008136374
  • ISSN: 2432-261X
  • 年月日: 2022-07-27
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of CDK8 in mesenchymal stem cells in controlling osteoclastogenesis and bone homeostasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada Takanori、Fukasawa Kazuya、Horie Tetsuhiro、Kadota Takuya、Lyu Jiajun、Tokumura Kazuya、Ochiai Shinsuke、Iwahashi Sayuki、Suzuki Akane、Park Gyujin、Ueda Rie、Yamamoto Megumi、Kitao Tatsuya、Shirahase Hiroaki、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Iezaki Takashi、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 17 号: 7 ページ: 1576-1588
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2022.06.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Conditional inactivation of the L‐type amino acid transporter LAT1 in chondrocytes models idiopathic scoliosis in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Iwahashi Sayuki、Lyu Jiajun、Tokumura Kazuya、Osumi Ryoma、Hiraiwa Manami、Kubo Takuya、Horie Tetsuhiro、Demura Satoru、Kawakami Noriaki、Saito Taku、Park Gyujin、Fukasawa Kazuya、Iezaki Takashi、Suzuki Akane、Tomizawa Akane、Ochi Hiroki、Hojo Hironori、Ohba Shinsuke、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 巻: 237 号: 11 ページ: 4292-4302
  • DOI: 10.1002/jcp.30883
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SMURF2 phosphorylation at Thr249 modifies glioma stemness and tumorigenicity by regulating TGF-β receptor stability (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiraiwa Manami、Fukasawa Kazuya、Iezaki Takashi、Sabit Hemragul、Horie Tetsuhiro、Tokumura Kazuya、Iwahashi Sayuki、Murata Misato、Kobayashi Masaki、Suzuki Akane、Park Gyujin、Kaneda Katsuyuki、Todo Tomoki、Hirao Atsushi、Nakada Mitsutoshi、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 22-22
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02950-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Erk5 in Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Regulates Bone Homeostasis by Preventing Osteogenesis in Adulthood (2022)
  • 著者名/発表者名: Horie Tetsuhiro、Fukasawa Kazuya、Yamada Takanori、Mizuno Seiya、Iezaki Takashi、Tokumura Kazuya、Iwahashi Sayuki、Sakai Shiho、Suzuki Akane、Kubo Takuya、Osumi Ryoma、Tomizawa Akane、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Kaneda Katsuyuki、Takahashi Satoru、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: - 号: 4 ページ: 011-011
  • DOI: 10.1093/stmcls/sxac011
  • 査読あり
• [雑誌論文] CDK8 maintains stemness and tumorigenicity of glioma stem cells by regulating the c-MYC pathway (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukasawa K, Kadota T, Horie T, Tokumura K, Terada R, Kitaguchi Y, Park G, Ochiai S, Iwahashi S, Okayama Y, Hiraiwa M, Yamada T, Iezaki T, Kaneda K, Yamamoto M, Kitao T, Shirahase H, Hazawa M, Wong RW, Todo T, Hirao A, Hinoi E.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: ー 号: 15 ページ: 2803-2815
  • DOI: 10.1038/s41388-021-01745-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MAPK Erk5によるユビキチンリガーゼSmurf2^Thr249のリン酸化を介したTGF-βシグナル調節機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: Iezaki Takashi、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 巻: 156 号: 5 ページ: 271-274
  • DOI: 10.1254/fpj.21029
  • NAID: 130008081904
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • 査読あり
• [学会発表] Research of new treatment for rare genetic disorders with self-amplifying RNA. (2024)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iezaki，Motohiko Sato
  • 学会等名: 第101回生理学会大会
• [学会発表] Self-amplifying RNAを用いた遺伝子疾患治療法の開発研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 家﨑高志，佐藤元彦
  • 学会等名: 第70回中部日本生理学会
• [学会発表] 自己増幅型RNAを用いた新規遺伝子治療法の開発研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 家﨑 高志、佐藤 元彦
  • 学会等名: 第69回中部日本生理学会
• [備考] 愛知医科大学 医学部 生理学講座
  • URL: http://www.aichi-med-u.ac.jp/physio2/
• [備考] 愛知医科大学 生理学講座
  • URL: https://www.aichi-med-u.ac.jp/su06/su0607/su060702/02.html
• [備考] 岐阜薬科大学 機能分子学大講座 薬理学研究室
  • URL: https://sites.google.com/gifu-pu.ac.jp/labo-yakuri
• [備考] 研究成果】生後の骨形成を制御する"キープレイヤー"を発見！ -骨系統疾患に対する新規治療法の開発へ-
  • URL: https://www.gifu-pu.ac.jp/news/2022/03/research-20220323-01.html
• [備考] 薬理学研究室の檜井栄一教授ら、がん幹細胞の機能を制御する"スイッチ"を発見！
  • URL: https://www.gifu-pu.ac.jp/news/2022/01/post-69.html