治療タンパク質の過剰発現による細胞ストレスを回避した遺伝子治療用脂肪細胞の開発

• 研究課題/領域番号: 23K27756
• 補助金の研究課題番号: 23H03065 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56070:形成外科学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 黒田 正幸 千葉大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (00253005)
• 研究分担者: 窪田 吉孝 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (10375735) ; 吉岡 和香子 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 疾病研究第一部, 科研費研究員 (30870802)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2025年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2023年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 脂肪細胞 / ex vivo遺伝子治療 / 移植 / 過剰発現 / 細胞障害ストレス

研究開始時の研究の概要

申請者らは前駆脂肪細胞に ex vivo で治療用遺伝子を導入し、患者に移植することで治療用タンパクの体内における持続的な補充を可能とする独自の治療研究を進めている。この治療原理は様々な難病治療開発に応用可能であるが、汎用性を飛躍的に高めるには、移植細胞の生着効率に加え、単位細胞あたりの遺伝子発現力の向上が喫緊の課題である。本研究では、前駆脂肪細胞を用い、遺伝子発現性能を最大限に向上させる原理・方法を新たに見出し、それを適応した高発現型遺伝子治療用脂肪細胞の開発を行う。このアプローチにより、申請者らがこれまで進めてきた移植後生着率の向上研究の成果と融合し、新たな適応疾患への応用展開を進める。

研究実績の概要

遺伝子治療・再生医療の開発において、求められる治療遺伝子の発現量は対象とする疾患により様々であり、患者での治療域に到達できず、開発自体が中止になることがある。それを打開する方法として、治療用遺伝子の高発現、時には過剰発現が考えられるが、細胞障害ストレスが生じ、安定性の高い過剰発現細胞を取得することは現状困難である。本研究では、我々が実用化を進めているex vivo 法による遺伝子治療用脂肪細胞の更なる適応拡大を図るため、過剰発現により、どの細胞機能、どの細胞プロセスが障害を受けるのかを明らかにし、それを打開する原理を確立、その上で、安定、かつ個々の細胞の発現ポテンシャル、言わば「力価」を向上させた遺伝子過剰発現脂肪細胞を調製するプラットフォームを確立する。
R5年度は、細胞外へ分泌される、又は細胞内で機能するという局在の異なる2種類の治療用候補遺伝子（それぞれ遺伝子A、遺伝子Bとする）を搭載したレンチウイルスベクターを作製した。遺伝子Aについてはシグナル配列の異なる複数のisoformが知られており、3種類のisoformについて作製した。遺伝子Aのisoformの内１つについては、目的タンパク質の分泌が確認できなかった。残りの２つについては、効率よく分泌されることが確認された。一方でコドン至適化の有無や遺伝子導入のdoseに関わらず、顕著な増殖阻害を受けないことが分かった。また遺伝子導入細胞のRNAseq解析や、プロテオーム解析を実施したところ、その産生および分泌プロセス機構に関連したタンパク質の発現に変化が認められ、少なくとも検討した範囲においては、この遺伝子Aの発現に対しては細胞が許容できるレベルにとどまっているものと考えた。遺伝子Bについては、比較的低コピー数の導入でも、増殖阻害を受けることが確認された。現在その増殖阻害のメカニズムについて解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

遺伝子Aについては過剰発現の影響が現状で観察されていないものの、遺伝子Bについては増殖阻害の観察できる条件が見つかっており、本研究の目的達成には適した遺伝子であると考えられる。現在詳細な解析を進めており、過剰発現の影響しているプロセスが明らかになるものと考えられる。

今後の研究の推進方策

遺伝子Aについては過剰発現の影響が現状で観察されていないため、さらに過剰発現を試みる。一方で、ウイルスベクター自体による細胞障害は我々の目的とは合致しないため、その点を考慮した実験を進めつつ、動物実験への展開を進める。遺伝子Bについては導入による増殖阻害が確認されたことから、現在そのメカニズムを明らかにする解析を進めている。R6年度は過剰発現の影響しているプロセスを明らかとし、それを打開できる方法に関する研究に着手する。

研究成果

• [雑誌論文] Ex vivo dual gene therapy using human adipocytes secreting anti-HER2 antibody on HER2-positive xenograft tumor models (2023)
  • 著者名/発表者名: Teranaka Ryotaro、Fujimoto Hiroshi、Masuda Takahito、Kuroda Masayuki、Aoyagi Yasuyuki、Nagashima Takeshi、Takada Mamoru、Sakakibara Junta、Yamada Hideyuki、Yamamoto Hiroto、Kubota Yoshitaka、Ohtsuka Masayuki
  • 雑誌名: Breast Cancer 巻: 30 号: 6 ページ: 1018-1027
  • DOI: 10.1007/s12282-023-01497-8
  • 査読あり
• [学会発表] LCAT-GMACによる家族性LCAT欠損症を対象としたex vivo遺伝子治療のfirst in human試験 (2024)
  • 著者名/発表者名: 黒田正幸、前澤善朗、和田淳、窪田吉孝、三川信之、山本徳男、麻生雅是、花岡英紀、齋藤康、横手幸太郎
  • 学会等名: 第23回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Sustained LCAT replacement in patient with familial LCAT deficiency in clinical trial of ex vivo gene/cell therapy using autologous preadipocytes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuroda M, Aso M, Yamamoto TT, Wada J, Ishikawa K, Maezawa Y, Teramoto N, Kubota Y, Tawada A, Aoyagi Y, Asada S, Kirinashizawa M, Onitake A, Matsuura Y, Yasunaga K, Konno S, Nishino K, Yamamoto M, Miyoshi J, Kobayashi N, Tanio M, Ikeuchi T, Igari H, Mitsukawa N, Hanaoka H, Saito Y, Yokote K.
  • 学会等名: ESGCT 30TH ANNUAL CONGRESS
  • 国際学会
• [学会発表] 家族性LCAT欠損症を対象としたex vivo脂肪細胞遺伝子治療のfirst in human試験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 黒田正幸、石川耕、前澤善朗、和田淳、窪田吉孝、三川信之、太和田彩子、山本徳男、麻生雅是、花岡英紀、齋藤康、横手幸太郎
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] LCAT-GMACの移植による家族性LCAT欠損症を対象としたFirst in human臨床試験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 黒田正幸、石川耕、前澤善朗、和田淳、山本徳男、麻生雅是、花岡英紀、齋藤康、横手幸太郎
  • 学会等名: 第52回日本動脈硬化学会総会・学術集会
• [学会発表] One and Done Gene and Cell Therapy for Familial LCAT Deficiency Using LCAT Gene Transduced Human Adipocytes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Aso M, Yamamoto TT, Kuroda M, Wada J, Kubota Y, Ishikawa K, Maezawa Y, Teramoto N, Tawada A, Asada S, Aoyagi Y, Kirinashizawa M, Onitake A, Matsuura Y, Yasunaga K, Konno S, Nishino K, Yamamoto M, Miyoshi J, Kobayashi N, Tanio M, Ikeuchi T, Igari H, Mitsukawa N, Hanaoka H, Yokote K, Saito Y.
  • 学会等名: The American Society of Gene & Cell Therapy (ASGCT), 26th Annual Meeting.
  • 国際学会
• [学会発表] First in human clinical trial of ex vivo gene/cell therapy of familial LCAT deficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: 黒田正幸、石川耕、前澤善朗、和田淳、三川信之、山本徳男、麻生雅是、花岡英紀、齋藤康、横手幸太郎
  • 学会等名: 第64回日本先天代謝異常学会学術集会
• [図書] 遺伝子治療開発研究ハンドブック第2版、家族性LCAT 欠損症を対象としたex vivo 脂肪細胞遺伝子治療 (2023)
  • 著者名/発表者名: 黒田正幸、横手幸太郎
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 株式会社 エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 9784860438401