遺伝子の異常によって徐々に光を失っていく――。そんな遺伝性の目の病気に苦しむ人々にとって、これまで遺伝子治療は一筋の光でした。しかし、その光には「手遅れ」という影がつきまとっていたのも事実です。病気が進行し、視細胞が多く失われてしまうと、治療の効果は大きく下がってしまうためです。もし、病気が進んだ状態からでも力強く治療遺伝子を働かせることができる「希望のスイッチ」があったなら。このほど、ペンシルベニア大学の研究チームが、まさにそのスイッチとなる画期的なツールを開発し、これまで治療が難しかった患者さんたちに新たな可能性をもたらそうとしています。
進行した網膜疾患にも届く、強力な遺伝子治療ツールが開発される
ペンシルベニア大学獣医学部の視覚科学者らが主導する共同研究チームが、病気の中期から後期段階にある桿体および錐体視細胞において、強力かつ特異的な遺伝子発現を駆動する新規プロモーターを開発しました。これは、中期から後期の遺伝性網膜疾患に対する効果的な治療法を提供する可能性があります。
キーポイント
ペンシルベニア大学獣医学部の視覚科学者らが、視力喪失を引き起こす進行した遺伝性網膜疾患の治療という課題に取り組むため、4つの新規プロモーターという新しいツールを開発しました。
これらのプロモーターは、病気の中期から後期であっても桿体および錐体視細胞で強力かつ特異的な遺伝子発現を促し、現在網膜の遺伝子治療で用いられているほとんどのプロモーターを凌駕します。
これらの新規プロモーターは、アデノ随伴ウイルスを介した効果的な送達に理想的なサイズです。
遺伝性網膜変性症は、目の光を感知する細胞である視細胞が、その機能と生存に必要な遺伝子の変異によって死滅し、進行性の視力喪失につながる一連の遺伝性疾患です。
遺伝子治療は、欠陥のある遺伝子を置き換えたり補ったりすることで視力を維持・回復させる有望なアプローチとして登場しました。しかし、既存の遺伝子治療戦略のほとんどは、病気の初期段階で開発・検証されており、網膜にすでに大きな損傷が生じた後に診断された患者の治療には大きな隔たりが残されていました。
そして今、2025年5月21日に『Molecular Therapy』誌に掲載された研究で、ペンシルベニア大学獣医学部の実験的網膜治療部門の研究者とその共同研究者らが、その隔たりを埋めるための強力な新しいツールキットを開発しました。
Penn Vetの実験眼科学助教であるラグハヴィ・スドハーサン博士（Raghavi Sudharsan, PhD）と、コリン・R・ヘンリー・バウワー記念講座教授（眼科学）であるウィリアム・A・ベルトラン獣医学博士（William A. Beltran, DVM, PhD）が率いるチームは、4つの新規視細胞特異的プロモーターを開発しました。「このDNAの短い断片は、標的細胞内で治療用遺伝子をオンにする『分子のスイッチ』として機能し、病気の中期から後期であっても桿体および錐体視細胞で強力かつ特異的な遺伝子発現を促します」と、論文「Novel Photoreceptor-Specific Promoters for Gene Therapy in Mid-to-Late Stage Retinal Degeneration（中期から後期の網膜変性における遺伝子治療のための新規視細胞特異的プロモーター）」の筆頭著者であるスドハーサン博士は説明します。
「現在使用されているプロモーターのほとんどは、健康な動物モデルでしかテストされておらず、網膜が変性するとその性能はしばしば低下します」とスドハーサン博士は続けます。「対照的に、今回開発されたプロモーターは、視細胞の半分以上がすでに失われた網膜で遺伝子活性をオンにする能力に基づいて選択されたため、患者が頻繁に診断される病期により関連性が高いのです」。直接比較において、新しいプロモーターは広く使用されているGRK1プロモーターを発現強度と特異性の両方で上回りました。
「この研究は、IRD治療における最大のハードルの一つ、すなわち網膜の大部分がすでに変性した後にどのように効果的な遺伝子治療を行うか、という問題に取り組んでいます」とスドハーサン博士は言います。「私たちは特に、GNGT2ベースのプロモーターの性能に興奮しました。これらは進行した病期でも桿体と錐体の両方で強力な発現を示したのです。そして、その小さいサイズ（850塩基対未満）は、一部の従来の錐体プロモーターがかなり大きいのに比べて、AAVパッケージングに理想的です」。
チームはまた、これらのプロモーターの高い視細胞特異性が、標的外への影響を限定し、潜在的な免疫応答を減少させるのに役立つ可能性があると強調しました。これは、安全性と長期的な有効性のための重要な考慮事項です。
研究者らは、トランスクリプトーム解析、in silicoモデリング、そして大型動物モデルでのin vivoスクリーニングを組み合わせることで、変性していく視細胞で活性を保つ新規の短いプロモーター群を特定しました。これらには、GNGT2、IMPG2、PDE6H遺伝子に由来するプロモーターが含まれ、ヒトのIRDを模倣したイヌモデルの網膜にAAVを介して送達された際に、強力で細胞特異的な発現を示しました。
「これらの発見は、臨床的に関連のあるモデルと適切な病期でプロモーターをテストすることの重要性を浮き彫りにしています。残念ながら、これは細胞培養や網膜オルガノイドでは確立できないことです」と、実験的網膜治療部門を率いる上級著者のベルトラン獣医学博士は述べています。「これらは、遺伝性網膜変性症を持つ患者が、人であれ動物であれ、現実世界の臨床ニーズに対してより強力で、正確で、応答性の高い新世代の遺伝子治療の基礎を築くものです」。
このプロモーター技術に関する仮特許は、ペンシルベニア大学によって出願されています。
著者
上級著者のウィリアム・ベルトラン獣医学博士は、ペンシルベニア大学獣医学部臨床科学・先端医療学科のコリン・R・ヘンリー・バウワー記念講座教授（眼科学）であり、実験的網膜治療部門の責任者です。
筆頭著者のラグハヴィ・スドハーサン博士は、Penn Vet臨床科学・先端医療学科の実験眼科学研究助教です。
その他の著者には、Penn Vetのグスタボ・D・アギーレ氏、アディティ・アフジャ氏、ナタリア・ドルゴワ氏、ヴァレリー・L・デュフール氏、ジェニファー・クォック氏、レオナルド・ムルジャーノ氏、ユウ・サトウ氏、スヴェトラーナ・サヴィナ氏、そしてピッツバーグ大学医学部のリア・C・バーン氏とモーガン・セドロヴィッツ氏が含まれます。
写真：ラグハヴィ・スドハーサン博士（Raghavi Sudharsan, PhD）
