B6-hIGHMBP2マウスによるCMT2S向け遺伝子治療の評価が可能に

2024年1月23日、Vanda Pharmaceuticals（VNDA）は、IGHMBP2遺伝子を標的とするアンチセンスヌクレオチド（ASO）薬剤VCA-894Aが、米国食品医薬品局（FDA）から臨床試験承認（IND）を正式に取得したと発表した。[1] これは、Alcyone Therapeuticsが開発したAAV9-IGHMBP2遺伝子置換療法に次ぐ、IGHMBP2を標的とする次世代治療法として臨床承認を取得したもう一つの治療法である。VCA-894Aは、IGHMBP2遺伝子のスプライシング部位に存在する変異を標的とする新規ASOであり、運動ニューロンの喪失および末梢神経系の変性を引き起こす、希少疾患であるシャルコ・マリー・トゥース病2S型（CMT2S）の治療を目的としている。CMT2Sは2014年に初めて定義された、腓骨筋萎縮症2S型とも呼ばれる疾患である。現在、IGHMBP2を標的とする臨床試験段階の治療法には遺伝子療法および小核酸医薬が含まれており、幹細胞移植など他の治療法も積極的に開発中である。[4-7] IGHMBP2遺伝子の変異は、2つの臨床的に異なる疾患と関連している。すなわち、呼吸障害を伴う脊髄性筋萎縮症1型（SMARD1）およびシャルコ・マリー・トゥース病2S型（CMT2S）である。マウスの遺伝子をヒト化し、臨床的に関連する変異を導入することで、次世代HUGO-GT™マウスモデルはCMT2S様の表現型を発現させることができる。このモデルは疾患の遺伝的基盤と潜在的な治療法を再現する。HUGO-GT™ B6-hIGHMBP2マウスモデルは、ヒトIGHMBP2遺伝子を体内で著しく発現する一方で、マウスの内因性Ighmbp2遺伝子は発現しない。このため、本モデルはIGHMBP2遺伝子関連神経疾患、特にシャルコ・マリー・トゥース病（CMT）およびSMARD1の研究に利用可能である。 --- ### 01. IGHMBP2タンパク質の構造と生物学的機能 免疫グロブリンヘリカーゼμ結合タンパク質2（IGHMBP2）、別名心臓転写因子1（CATF1）は、IGHMBP2遺伝子によってコードされるATP依存性DNA/RNAヘリカーゼ酵素である。このタンパク質は、DNA/RNAヘリカーゼドメイン、R3H単鎖核酸結合ドメイン、および亜鉛指ドメインといった複数の構造ドメインを有している。IGHMBP2はAAA+ ATPaseスーパーファミリーに属し、特定のDNA領域に結合して一時的に二重らせんを解開することができる。したがって、IGHMBP2はDNA複製、修復、転写、およびRNA代謝、スプライシング、タンパク質翻訳などのプロセスにおいて調節的役割を果たしている。特に運動ニューロンの生存、神経系の発達および維持、および正常な心臓機能の維持において重要な役割を担っている。 --- ### 02. IGHMBP2遺伝子の変異はCMT2SおよびSMARD1を引き起こす IGHMBP2遺伝子の変異は、2つの臨床的に異なる疾患、すなわち呼吸障害を伴う脊髄性筋萎縮症1型（SMARD1）およびシャルコ・マリー・トゥース病2S型（CMT2S）を引き起こす。 --- ### 03. IGHMBP2遺伝子変異の種類および位置は疾患タイプおよび重症度と相関する 変異の位置は、IGHMBP2遺伝子における変異が疾患タイプおよび表現型の重症度に顕著な影響を及ぼす。IGHMBP2遺伝子の2つのRecA様ドメイン（1Aおよび2A）に存在する非終止型変異が、SMARD1の主要な病的変異タイプであり、一方で、IGHMBP2遺伝子の最後のエクソンにおける終止型変異がCMT2Sの主要原因である。SMARD1の発症機構において、IGHMBP2タンパク質のヘリカーゼドメインが重要な役割を果たしている。SMARD1に由来する病的変異の多くは、このヘリカーゼドメインに存在し、ATPアーゼまたはヘリカーゼ活性の喪失を引き起こす。[12] 通常、mRNA完全分解を引き起こす機能喪失型変異は、より重症なSMARD1表現型を示しやすい。 一方、CMT2Sの発症は、IGHMBP2遺伝子の5'非翻訳領域（UTR）におけるヌクレオチド置換変異、および最後のエクソンにおけるフレームシフト、終止型、アミノ酸置換、および複合ヘテロ接合型変異と関連している。[13] --- ### 04. IGHMBP2関連疾患の前臨床研究モデル IGHMBP2は比較的「謎めいた」タンパク質である。そのヘリカーゼとしての重要性は認識されているが、細胞内プロセスにおける具体的な役割はまだ明確でない。遺伝子は全身に広く発現しているものの、変異は神経細胞に特異的に影響を及ぼし、SMARD1やCMT2Sといった特異的な神経疾患を引き起こす。現在、これらのIGHMBP2関連疾患に対する承認済みの効果的な治療法は存在しない。このため、さらなる研究の必要性が高まっている。 --- ### 05. IGHMBP2遺伝子ヒト化モデル – B6-hIGHMBP2マウス SMARD1およびCMT2SといったIGHMBP2関連疾患の研究ニーズに対応するため、特に小核酸医薬や遺伝子療法など、ヒト遺伝子を精密に標的とする治療法の開発において、CyagenはIGHMBP2遺伝子ヒト化モデルB6-hIGHMBP2マウス（製品ID: C001437）を開発した。このHUGO-GT™モデルでは、マウスIghmbp2遺伝子座に、プロモーターから3'UTRまでを含むすべての塩基配列を有するヒトIGHMBP2遺伝子がサイト特異的に置換されている。マウスはヒトIGHMBP2遺伝子を発現するが、マウスの内因性Ighmbp2遺伝子は発現しない。このモデルは、ヒトIGHMBP2遺伝子またはタンパク質を標的とする治療法の研究に利用可能である。さらに、臨床的病的変異を有するモデルの構築に応用でき、特定の患者変異型に適合した遺伝子療法や小核酸療法の評価が可能となり、個別化医療の実現に貢献する。

--- ### 06. 結論 B6-hIGHMBP2マウスモデル（製品ID: C001437）は、ヒトIGHMBP2遺伝子を効果的に発現する一方で、マウスの内因性Ighmbp2遺伝子は発現しない。これにより、体内で顕著なヒト遺伝子発現が確認された。このモデルは、シャルコ・マリー・トゥース病（CMT）および呼吸障害を伴う脊髄性筋萎縮症1型（SMARD1）を含むIGHMBP2関連神経疾患の研究に利用可能である。Cyagenは独自のTurboKnockout融合BAC再結合技術を用いて、このモデルに基づくホットスポット変異疾患モデルを提供している。また、異なる点変異に基づくカスタムサービスも提供しており、CMTおよびSMARD1などの疾患に関連する薬剤スクリーニングおよび薬理学実験のニーズに対応できる。 さらに、Cyagenは神経変性疾患および神経筋疾患領域において、小核酸医薬および遺伝子療法の研究ニーズに応えるため、多様なヒト化およびヒト化点変異モデルを開発している。 研究プロジェクトのカスタムモデル構築に関する無料相談をご希望の場合は、お気軽にお問い合わせください。貴研究の前臨床研究を強化するお手伝いをいたします。 --- ### 07. 参考文献 [1] Vanda Pharmaceuticals. (2024, February 1). Vanda Pharmaceuticals Receives FDA Approval to Proceed with Investigational New Drug VCA-894A, a Novel Antisense Oligonucleotide Candidate for the Treatment of Charcot-Marie-Tooth Disease Type 2S. BioSpace. https://www.biospace.com/article/releases/vanda-pharmaceuticals-receives-fda-approval-to-proceed-with-investigational-new-drug-vca-894a-a-novel-antisense-oligonucleotide-candidate-for-the-treatment-of-charcot-marie-tooth-disease-type-2s/ [2] Cottenie E, Kochanski A, Jordanova A, Bansagi B, Zimon M, Horga A, Jaunmuktane Z, Saveri P, Rasic VM, Baets J, Bartsakoulia M, Ploski R, Teterycz P, Nikolic M, Quinlivan R, Laura M, Sweeney MG, Taroni F, Lunn MP, Moroni I, Gonzalez M, Hanna MG, Bettencourt C, Chabrol E, Franke A, von Au K, Schilhabel M, Kabzińska D, Hausmanowa-Petrusewicz I, Brandner S, Lim SC, Song H, Choi BO, Horvath R, Chung kW, Zuchner S, Pareyson D, Harms M, Reilly MM, Houlden H. Truncating and missense mutations in IGHMBP2 cause Charcot-Marie Tooth disease type 2. Am J Hum Genet. 2014 Nov 6;95(5):590-601. [3] ClinicalTrials.gov. (2024, February 1). NCT05152823. ClinicalTrials.gov. https://beta.clinicaltrials.gov/study/NCT05152823?cond=CMT2S&checkSpell=false&rank=1 [4] Sierra-Delgado JA, Sinha-Ray S, Kaleem A, Ganjibakhsh M, Parvate M, Powers S, Zhang X, Likhite S, Meyer K. In Vitro Modeling as a Tool for Testing Therapeutics for Spinal Muscular Atrophy and IGHMBP2-Related Disorders. Biology (Basel). 2023 Jun 16;12(6):867. [5] Shababi M, Feng Z, Villalon E, Sibigtroth CM, Osman EY, Miller MR, Williams-Simon PA, Lombardi A, Sass TH, Atkinson AK, Garcia ML, Ko CP, Lorson CL. Rescue of a Mouse Model of Spinal Muscular Atrophy With Respiratory Distress Type 1 by AAV9-IGHMBP2 Is Dose Dependent. Mol Ther. 2016 May;24(5):855-66. [6] Nizzardo M, Simone C, Rizzo F, Salani S, Dametti S, Rinchetti P, Del Bo R, Foust K, Kaspar BK, Bresolin N, Comi GP, Corti S. Gene therapy rescues disease phenotype in a spinal muscular atrophy with respiratory distress type 1 (SMARD1) mouse model. Sci Adv. 2015 Mar 13;1(2):e1500078. [7] Shababi M, Villalón E, Kaifer KA, DeMarco V, Lorson CL. A Direct Comparison of IV and ICV Delivery Methods for Gene Replacement Therapy in a Mouse Model of SMARD1. Mol Ther Methods Clin Dev. 2018 Aug 17;10:348-360. [8] Rzepnikowska W, Kochański A. Models for IGHMBP2-associated diseases: an overview and a roadmap for the future. Neuromuscul Disord. 2021 Dec;31(12):1266-1278. [9] Perego MGL, Galli N, Nizzardo M, Govoni A, Taiana M, Bresolin N, Comi GP, Corti S. Current understanding of and emerging treatment options for spinal muscular atrophy with respiratory distress type 1 (SMARD1). Cell Mol Life Sci. 2020 Sep;77(17):3351-3367. [10] Peng Guo, Beisha Tang, Guohua Zhao, et al. Pathological characteristics and genetic mutations of peroneal muscular atrophy. Chinese Medical Journal, 2005, 85(34): 2382-2385. [11] Orpha.net. (2024, February 1). OC_Exp.php?lng=EN&Expert=443073. Orpha.net. https://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=EN&Expert=443073 [12] Saladini M, Nizzardo M, Govoni A, Taiana M, Bresolin N, Comi GP, Corti S. Spinal muscular atrophy with respiratory distress type 1: Clinical phenotypes, molecular pathogenesis and therapeutic insights. J Cell Mol Med. 2020 Jan;24(2):1169-1178. [13] Tian Y, Xing J, Shi Y, Yuan E. Exploring the relationship between IGHMBP2 gene mutations and spinal muscular atrophy with respiratory distress type 1 and Charcot-Marie-Tooth disease type 2S: a systematic review. Front Neurosci. 2023 Nov 17;17:1252075. [14] Rzepnikowska W, Kochański A. Models for IGHMBP2-associated diseases: an overview and a roadmap for the future. Neuromuscul Disord. 2021 Dec;31(12):1266-1278. [15] Martin PB, Holbrook SE, Hicks AN, Hines TJ, Bogdanik LP, Burgess RW, Cox GA. Clinically relevant mouse models of Charcot-Marie-Tooth type 2S. Hum Mol Genet. 2023 Apr 6;32(8):1276-1288.