[Gene Therapy] AAV Vectorの特徴、および他のベクターとの比較 / その他、参考文献 [2021/01/04]

はじめに

核酸を医薬品にする場合，その核酸の配列が患者の染色体に組み込まれる危険性が以前から懸念されています．更に，染色体に外来のDNA断片が挿入されることで，その細胞の癌化が生じる懸念があるわけです．

それでも，どうしてもその核酸関連の医薬品を使用しなければならいない場合もあります．これは，利益と効果の問題です．医薬品とはその利益と効果の天秤に乗っかっているのです．

2023年現在までに，2019から起きたCOVID-19の予防薬として核酸ワクチンが全世界的に使用されました．その結果，mRNA医薬品がCOVID-19の予防薬として成功を収めたことで，さらなる次のワクチンの開発に拍車がかかりました．例えば，インフルエンザやその他感染症のワクチンです．

ヒトの染色体に組み込まれるリスクが高いのは，核酸医薬のなかでもDNAの場合です．染色体はDNAでできているためです．

modernやpfizerが開発したCOVID-19ワクチンはmRNAですが，mRNAは体内での安定性が高くないため比較的すみやかに分解されます．そのため，mRNA自体による副作用は低いと考えられています．

それでも，mRNAはDNAに変換される反応経路が存在するためmRNA由来のDNA断片が細胞の染色体に挿入されてしまう可能性が考えられます．具体的には，RNAからDNAに変換する逆転写酵素の存在です．ある種の癌細胞では，この逆転写酵素を多く作るものもあるようです．そのような場合，RNAがDNAに変換されやすくなり，染色体へのDNA断片の挿入の可能性が無いとは言えないのです．

核酸関連の医薬品では，癌化のリスクが付きまといます．

ウイルスベクター

遺伝子治療用のウイルスべクター(非増殖性)は、ウイルスが細胞に感染する機構を利用して、組み換えた遺伝子を細胞内に導入できる

• レトロウイルス
  • 染色体への組み込み : 有り(挿入変異)
  • 構造
    • エンベロープ
      • カプシド
        • ウイルスゲノム (1本鎖RNA、+鎖逆転写酵素)
          • 野生型 : LTR – gag – pol – env – LRT
          • 非増殖性 : LTR – promoter – 目的遺伝子 – LRT
• アデノウイルス
  • 染色体への組み込み : 低頻度
  • その他の仲間
    • ヘルペスウイルス
    • ポックスウイルス
  • 構造
    • 20面体
    • カプシド
      • ウイルスゲノム (2本鎖DNA 36 kb)
        • 野生型 : ITR – E1 – E3 – ITR
        • 非増殖性 : ITR – プロモーター – 目的遺伝子 – ΔE1 – ΔE3 – ITR
• アデノ随伴ウイルス (AAV)
  • 染色体への組み込み : 低頻度
  • 構造
    • カプシド
      • ウイルスゲノム (1本鎖DNA 4.7kb)
        • 野生型 : ITR – Rep – Cap – ITR
        • AAVベクター : ITR – プロモーター – 目的遺伝子 -ITR
• レンチウイルス
  • レトロウイルス科に属する
  • 粒子サイズ : 100 nm
  • 染色体への組み込み : 有り(挿入変異の可能性、野生型HIVの病原性)
  • 構造
    • エンベロープ
      • カプシド
        • ウイルスゲノム (1本鎖RNA 8kb, 2本鎖DNAに変換する逆転写酵素を持つ)
• センダイウイルス
  • 粒子サイズ : 150 ~ 250 nm
  • 1本鎖・マイナスRNA (RNA型RNAベクター)
  • 染色体への組み込み : 無し
  • 構造
    • エンベロープ
      • カプシド
        • ウイルスゲノム (15 kb)
          • 野生型 : N – P/V/C – M – F – HN – L
          • F遺伝子欠損型 : 目的遺伝子 – N – P/V/C – M – HN – L

注) mRNAは、プラス鎖RNA。プラス鎖RNAウイルスには、ピコルナウイルス、フラビウイルス、トガウイルスがある。マイナス鎖RNAウイルスには、インフルエンザウイルス、アレナウイルス、ブンヤウイルス、ラブドウイルス、パラミクソウイルス、フィロウイルスがある。2重鎖RNAウイルスには、レオウイルス、ロタウイルスが代表的。

非ウイルス・ベクター

• プラスミド
  • DNAをリポソームやポリマーで製剤にしたもの
  • 染色体への組み込み : 低頻度
  • 輪っか状
    • 複製機転 → プロモーター → 目的遺伝子 → poly A付加シグナル → 洗濯マーカー遺伝子 →
• バクテリアベクター
  • 遺伝子改変した細菌

ベクターの特徴まとめ

Vector	vivo	WT 病原性	Integration to genome	mutation risk	duration	重大事故
AAV Vector	in	none	none	none	long	腫瘍発生の報告はない
Adenovirus Vector	in	any	none	any	short	免疫原性高い。1999年大量投与による死亡事故(米)	comercial
Herpes Virus Vector	in	any	any	any	short		Zolgensma(AveXis), Luxturna,(Spark), Glybera(uniGure)
Plasmid Vector	in	n/a	none	none	short		Coteragen
Retrovirus Vector	in/ex	any	any	many	long	白血病
Lentivirus Vector	ex	any	any	many	long		Kimria