ヒト化ABCA4モデルがRNA編集および遺伝子編集の進展を支援

ABCA4が遺伝子およびRNA治療法に与える革新的影響

2024年現在、DNA／RNA編集および小型ヌクレオチド治療法の最新技術進展により、新たな治療戦略の潜在能力が実証されています。以下は2024年の主要な前臨床および臨床研究開発動向です：

• ADAR媒介RNA編集：10月17日、Wave Life Sciencesは、世界初のADARベースのRNA編集治療薬WVE-006について、臨床概念証明に成功したと発表し、有望な結果データを提示しました。^[1]
• ベーシス編集：11月6日、Beam Therapeuticsはアメリカンソサイエティフォーヘマトロジー（ASH）年次学術大会で、ベーシス編集治療薬BEAM-101の初期臨床概念証明データを発表する予定です。この治療法は、ネーティブ貧血患者における胎児ヘモグロビン（HbF）レベルを大幅に上昇させました。^[2]
• ターゲット遺伝子編集：Intellia TherapeuticsのTTRアミロイドーシスに対するターゲット遺伝子編集ベース治療法（Nexiguran ziclumeran）に関する研究は、11月16日にニューイングランドジャーナルオブメディスン（New England Journal of Medicine）に掲載され、2年間で疾患マーカーを90％以上低下させる結果を示しました。^[3]
• RNA干渉（RNAi）：11月17日、RNAi治療法の先駆者であるAlnylam社は、TTR標的3世代目RNAi治療薬Nucresiranの初期臨床データを発表し、単回投与で6か月間の有効性を実証しました。^[4]

これらの進展は、DNA／RNAベース治療法が持つ膨大な可能性を明確に示しています。こうした進展速度を踏まえると、ABCA4遺伝子は特にRNAエクソン編集治療法をめぐる研究において、核心的なターゲット遺伝子として浮上しています。ABCA4は、遺伝性黄斑変性の最も一般的な形態であるスターガード病と関連しており、次世代RNA編集治療法の臨床試験進出最初の遺伝子として注目されています。これは、次世代遺伝子およびRNA治療法の突破口となる可能性が非常に高いです。

ABCA4とスターガード病（STGD）

黄斑（macula）は網膜中心部に位置し、「高解像度」の色覚を担います。加齢性黄斑変性（AMD）と単一遺伝子性黄斑変性は、いずれも視力低下を引き起こす可能性があります。その中でも単一遺伝子性黄斑変性は、通常、思春期から発症し、より重度の症状を示し、徐々に読書、運転、顔認識などの能力を失い、最終的に中心視力を喪失します。単一遺伝子性黄斑変性の中で最も一般的な形態がスターガード病（STGD）であり、全体の約6,500人に1人の頻度で発症します。^[6]

ABCA4遺伝子は、光受容体および網膜色素上皮細胞内に存在するABCA4膜輸送タンパク質をコードしており、このタンパク質はロドプシンが脱色する過程で生じる有害な代謝産物を除去する機能を果たし、網膜内でのこれらの化合物の蓄積を防ぎます。^[7-8] ABCA4遺伝子の変異は、N-リチニルイデンリン酸エチルコリン（RET-PE）やリポフュシンA2Eなどの有害な代謝産物の異常蓄積を引き起こし、網膜色素上皮細胞および光受容体の細胞死を促進し、最終的に網膜変性疾患を引き起こします。^[7-8]

ABCA4：次世代治療法のための核心的研究ターゲット

遺伝性網膜疾患（IRD）患者の約30％がABCA4遺伝子の変異により影響を受け、広範な患者層を形成しています。^[9] スターガード病は遺伝性黄斑ジストロフィーの中で最も一般的ですが、現時点では効果的な治療法が存在しません。ABCA4遺伝子のサイズが大きいため（約128 kb）、従来のAAVベクターを用いた遺伝子置換療法は課題に直面しています。ABCA4タンパク質をコードする最小配列（6.8 kb）も、AAVベクターの送達限界（4.7 kb）を超えています。^[10] さらに、ABCA4遺伝子内に2,200種類以上の疾患関連変異が存在し、その多くはミスセンス変異であり、一部は転写体のスプライシングに影響を与える変異です。^[11] よって、これらの変異を持つヒューマナイズドモデルは、大規模な遺伝子断片の挿入が可能な遺伝子編集技術を必要とします。

こうした特性から、ABCA4はアンチセンスオリゴヌクレオチド（AON）、RNAベース編集治療法などの新しい治療法開発の核心的研究ターゲットとなっています：

• アンチセンスオリゴヌクレオチド（AON）：ProQR Therapeuticsは、スターガード患者の異常スプライシングを修正することで治療効果を発揮するQR-1011を開発しました。^[12-13]
• RNAエクソン編集：Ascidian TherapeuticsのACDN-01は、ABCA4 mRNAの最初のエクソン22を置換可能であり、約70％のSTGD患者に適用可能であると見込まれます。^[14-15]
• ベーシス編集：Beam Therapeuticsは、ABCA4遺伝子内の一般的な変異を標的とする高効率のベーシスエディターを開発し、ABCA4ヒューマナイズドマウス、非人間プリメートおよび人間網膜組織において、変異修復効果を実証しました。^{[9, 16]}

QR-1011およびACDN-01はすでに臨床試験に進んでおり、他の革新的な治療法—例えば、ターゲット遺伝子編集を用いた治療法、新概念AAVベクター戦略、ヒットインデペンデントターゲットインテグレーション（HITI）戦略—は前臨床検証を継続しています。今年開催された視覚研究学会（ARVO）年次学術大会では、遺伝子編集（例：Cas9媒介編集、トランスポゾンシステム、SaKKHベーシス編集）、RNA編集（例：Cas13媒介RNAベーシス編集、ADAR媒介RNA編集）、新概念AAVベクター治療法（例：ミニ-ABCA4タンパク質、二重AAVベクター戦略）、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AON）、ヒットインデペンデントターゲットインテグレーション（HITI）戦略を含む、多様な次世代治療法に関する前臨床検証データが発表されました。^[17-18]

遺伝子／RNA編集治療法の前臨床評価におけるヒューマナイズドマウスモデルの活用

遺伝的に人間とマウスには差異が存在し、遺伝子編集、RNA編集、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AON）治療法はすべて、人間のABCA4遺伝子を標的にするため、前臨床体内評価において、完全遺伝子ヒューマナイズドマウスモデルを使用することが、体内評価の正確性を高めることが可能です。例えば、Beam Therapeuticsは、病原性変異を有するヒューマナイズドマウスモデルを用いて、ベーシス編集治療法の体内編集効率を成功裏に証明しました。^[16]

CyagenのABCA4ヒューマナイズドモデルおよびヒューマナイズド点変異モデル

Cyagenは、ABCA4関連の前臨床研究向けにヒューマナイズドモデルの組み合わせを開発しました：

1. B6-hABCA4完全ヒューマナイズドマウスモデル (製品番号: C001551)は、ABCA4遺伝子の完全遺伝子体置換ABCA4;
2. B6-hABCA4*c.5461-10T>Cヒューマナイズド点変異マウスモデル(製品番号: I001210)は、病原性変異であるc.5461-10T>Cを保有しています。

これらのヒューマナイズドマウスモデルは、ABCA4関連スターガード病患者に見られる異常スプライシング様式を成功裏に再現しました。

(1) ヒューマナイズドABCA4マウス：B6-hABCA4

このモデルは、人間のABCA4遺伝子および転写体のみを発現し、正常な網膜構造および光受容体機能を維持します。

(2) 病原性ABCA4点変異モデル：B6-hABCA4*c.5461-10T>Cマウス

B6-hABCA4マウスモデルにc.5461-10T>C変異を導入して作製されたマウスモデルです。この変異はスプライシング異常を引き起こし、エクソン39欠失およびエクソン39-40欠失を伴う異常転写体を生成しますが、正常なABCA4転写体は減少します。この変異はまた、アンチセンスオリゴヌクレオチド（AON）治療法QR-1011の標的部位でもあります。遺伝子発現および塩基配列解析の結果から、このモデルは患者で観察されるスプライシング障害および転写体様式を成功裏に再現しており、STGD関連治療法研究における重要なツールとなっています。

結論

CyagenのABCA4ヒューマナイズドマウスモデルであるB6-hABCA4およびB6-hABCA4c.5461-10T>C*は、STGDを標的とした次世代治療法評価のための必須ツールであり、他の疾患治療法への応用を示す概念証明を提供します。

これらのモデルは、疾患関連の遺伝的異常を正確に再現しつつ、網膜の構造的および機能的整合性を維持しています。この二つのモデルは、STGDを標的とした遺伝子編集、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ベーシス編集、RNA編集などの次世代治療法の前臨床体内評価のための必須ツールを提供します。

前臨床眼科研究モデルおよびCROソリューション

スターガード病にとどまらず、Cyagenは小型動物研究用のカスタム前臨床眼科ソリューションおよび幅広い範囲の事前製品化網膜疾患モデルを提供しています。

モデル作製能力を基盤に、研究者の方々の疾患研究および治療法開発に必要なカスタムターゲット遺伝子および完全遺伝子体ヒューマナイズドモデル、ヒューマナイズド免疫システムマウスモデル、誘導型クリエモデル、希少疾患モデルなどを含む、多様な高度化研究モデルを迅速に作製可能です。

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検証済みの遺伝的眼科疾患モデル

参考文献

[1] Wave Life Sciences. "Wave Life Sciences, アルファ-1-アンチトリプシン欠損患者対象WVE-006のRestorAATation-2試験において、初の治療用RNA編集成功." 2024年11月22日閲覧. Wave Life Sciences.

[2] Beam Therapeutics. "アメリカンソサイエティフォーヘマトロジー（ASH）年次学術大会において、ネーティブ欠損貧血患者対象BEAM-101の初の臨床試験データ発表を含む、ヘマトロジー分野のデータ." 2024年11月22日閲覧. Beam Therapeutics.

[3] Fontana M, Solomon SD, Kachadourian J, Walsh L, Rocha R, Lebwohl D, Smith D, Täubel J, Gane EJ, Pilebro B, Adams D, Razvi Y, Olbertz J, Haagensen A, Zhu P, Xu Y, Leung A, Sonderfan A, Gutstein DE, Gillmore JD. Nexiguran Ziclumeranを用いたATTR心筋症対象遺伝子編集治療法. N Engl J Med. 2024年11月16日.

[4] Alnylam Pharmaceuticals. "2024年11月17日付報道資料 | Alnylam、Nucresiran（ALN-TTRsc04）の第1相臨床試験中間結果発表." 2024年11月22日閲覧. Alnylam Pharmaceuticals.

[5] Ascidian Therapeutics. "Ascidian-IND-Acceptance-Release_FINAL.1.29.24.pdf." 2024年11月22日閲覧. https://ascidian-tx.com/wp-content/uploads/2024/01/Ascidian-IND-Acceptance-Release_FINAL.1.29.24.pdf

[6] Hanany M, Rivolta C, Sharon D. 常染色体優性遺伝性網膜疾患の保有率および遺伝的有病率の世界的分布. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020年2月4日;117(5):2710-2716.

[7] Quazi F, Lenevich S, Molday RS. ABCA4はN-リチニルイデンリン酸エチルコリン（RET-PE）およびリン酸エチルコリン（PE）輸送タンパク質です. Nat Commun. 2012年6月26日;3:925.

[8] Scortecci JF, Molday LL, Curtis SB, Garces FA, Panwar P, Van Petegem F, Molday RS. ABCA4輸送タンパク質の低温電子顕微鏡（Cryo-EM）構造は、スターガード病の病理学的メカニズムを解明します. Nat Commun. 2021年10月8日;12(1):5902.

[9] Muller, A., 他. "ABCA4変異を標的としたマウス、非人間プリメート、人間網膜組織対象の高効率ベーシス編集." bioRxiv. 2023年4月17日. 2024年11月22日閲覧. doi: 10.1101/2023.04.17.535579.

[10] Cremers FPM, Lee W, Collin RWJ, Allikmets R. ABCA4変異による網膜疾患の治療アプローチ. Prog Retin Eye Res. 2020年11月;79:100861.

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[13] Kaltak M, de Bruijn P, van Leeuwen W, Platenburg G, Cremers FPM, Collin RWJ, Swildens J. QR-1011は、スターガード病を引き起こす多数の重度ABCA4変異による欠陥的なABCA4スプライシングを正常化します. Sci Rep. 2024年1月6日;14(1):684.

[14] Doi A, Delaney C, Tanner D, Burkhart K, Bell RD. RNAエクソン編集：人間疾患治療のための新概念スプライシング. Mol Ther Nucleic Acids. 2024年8月16日;35(3):102311.

[15] Jeff Bessen, Vivek Mittal, Ned Wydysh. "メッセンジャーレン酸の活用：臨床現場での役割を目的としたRNA編集の未来." Health Advancesブログ. 2024年11月22日閲覧. Health Advances.

[16] Sullivan, J. (2023, 5月). AAV分割ベーシスを用いた体内遺伝性眼科疾患修正. Beam Therapeutics. 2024年11月22日閲覧. https://beamtx.com/media/xovmia2l/202305_asgct_jack-sullivan_stargardt.pdf

[17] Vázquez-Domínguez I, Öktem M, Winkelaar FA, Nguyen TH, Hoogendoorn ADM, Roschi E, Astuti GDN, Timmermans R, Suárez-Herrera N, Bruno I, Ruiz-Llombart A, Brealey J, de Jong OG, Collin RWJ, Mastrobattista E, Garanto A. リポペプチド媒介Cas9 RNP送達：ABCA4内深部イントロン変異除去のための有望な治療戦略. Mol Ther Nucleic Acids. 2024年9月26日;35(4):102345.

[18] 視覚研究学会（Association for Research in Vision and Ophthalmology）. "IOVS（Investigative Ophthalmology & Visual Science）- 第65巻7号." 2024年11月22日閲覧. IOVS.