MAPT標的薬剤の評価に向けたヒト化タウモデルの活用

記事概要：Cyagenがアルツハイマー病研究向けヒト化Tauマウスモデルを発表

2024年現在、アルツハイマー病（AD）の薬剤開発は依然として大きな課題に直面している。最近の失敗事例は、Tauタンパク質を標的とした新たなアプローチの必要性を浮き彫りにしている。Cyagenが独自開発したヒト化Tauマウスモデル（例：B6-htau、B6-htau*P301L/P301S）は、ADの病態メカニズム解明や治療法の検証に向けた有力なツールであり、siRNAや遺伝子編集療法の評価にも応用可能である。これらのモデルは、疾患関連の変異を有するヒトMAPT遺伝子を発現しており、薬剤発見におけるブレイクスルーを実現する。Cyagenは神経変性疾患向けの包括的なCROサービスも提供しており、ADをはじめとする中枢神経系疾患研究のための先進的プラットフォームをご提供する。

アルツハイマー病薬の開発における課題

2024年、アルツハイマー病（AD）の薬剤開発は依然として極めて困難な状況が続いている。年初にロシュ傘下のジエンテックは、AD治療における臨床試験結果が不十分だったとして、ACインミーンに2つの抗体薬を返還した。^[1] ビオゲンも、Aβモノクローナル抗体であるアドヘルムの開発および商業化を中止し、Tauを標的としたアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）および低分子化合物療法への重点を移行している。^[2] 最近では、ジェネンテックがUCBが開発したTau抗体薬Bepranemabを中止し、Sangamo Therapeuticsと提携してMAPT遺伝子を標的とする遺伝子療法の開発を推進している。^[3]

エリ・リリー社が承認したAβ抗体療法ドナネマブは、高額な費用と限定的な有効性のため、英国の国民保健サービス（NHS）による補助対象外となり、広範な商業化が阻害されている。^[4] また、アビイやジョンソン・エンド・ジョンソンも複数のAD研究プロジェクトを中止している。^[5-6] こうした課題は、トランスフェリン受容体（TFRC）抗体コンジュゲートによる血脳関門透過、Tauタンパク質標的療法、および小分子RNAや遺伝子編集療法など、新たな治療アプローチの必要性を強く示している。

図1. 2024年のアルツハイマー病（AD）薬剤開発全体の状況。[7]

1. アルツハイマー病の病態仮説

アルツハイマー病（AD）は代表的な神経変性疾患であり、認知症の主要な原因の一つである。世界中で5500万人以上が罹患しており、年間経済的負担は1兆ドルに近づいている。^[8] 主な症状には記憶障害、認知機能の低下、行動変化が含まれ、患者本人および家族に深刻な影響を及ぼす。高齢化が進む中でADの発症率は継続的に上昇しており、2050年までに患者数は1億4000万人に達すると予測されている。^[9]

アルツハイマー病への治療アプローチ

現在承認されているAD治療薬は限られており、主にコリンエステラーゼ阻害薬とNMDA受容体拮抗薬に該当する。これらは認知症状の一時的な改善に留まり、病態の進行を阻止する効果はない。^[10] ADの発症メカニズムはまだ完全には解明されていないが、アミロイドベータ（Aβ）キャスケード仮説、Tau仮説、コリン作動系仮説などが主流の仮説として挙げられている。また、金属イオンの異常、神経炎症、血脳関門の機能障害、感染性因子、免疫系の異常、ミトコンドリア機能障害などもADの病因に寄与する可能性がある。^[11]

図2. アルツハイマー病（AD）の複数の病態仮説。[11]

2. Tauタンパク質がアルツハイマー病発症における役割

Tau仮説は、Tauという微小管関連タンパク質がアルツハイマー病（AD）の進行において重要な役割を果たしていると示している。正常状態ではTauはニューロン内の微小管構造を安定化させるが、AD患者ではTauが過リン酸化され、不溶性の神経線維様結節（NFT）を形成する。これにより細胞構造の整合性が損なわれ、細胞内輸送やシグナル伝達が阻害され、神経変性が進行する。NFTは時間とともに蓄積し、最終的にニューロンの機能障害および細胞死を引き起こす。Tau病変はADにおいて広範に見られ、NFTはADの代表的な病理学的特徴の一つとされている。^[12-13] また、Tauはアミロイドベータ（Aβ）タンパク質とも相互作用し、神経変性を促進する。Tau機能障害は前頭側頭型認知症（FTD）や進行性核上性麻痺など、他の神経変性疾患である「Tauopathies」の病因とも関連している。

神経変性疾患に対するTau標的療法戦略

Tauを標的とする治療戦略には、Tauの過リン酸化抑制、Tauの凝集防止、Tauの分解促進が含まれる。^{[11, 14]} これらの治療法は現在、臨床開発段階にあり、ADやその他のTauopathiesにおける病態進行の遅延が可能となる可能性がある。

図3. Tauタンパク質がさまざまな要因によってアルツハイマー病（AD）およびTauopathiesの発症と進行を促進するメカニズム。^[15]

3. Cyagenのヒト化Tauマウスモデル

アルツハイマー病およびTauopathiesの研究を進展させるために、CyagenはヒトTauタンパク質をコードするMAPT遺伝子およびその3'UTRを部位特異的にヒト化した複数のマウスモデルを開発した。

1. ヒト化TauモデルはヒトMAPT遺伝子を正常に発現

B6-htau、B6-htau*P301L、B6-htau*P301SマウスにおけるヒトMAPT遺伝子発現をRT-qPCRで解析した結果、いずれのモデルでもヒトMAPT遺伝子の有意な発現が確認された。また、内因性マウスMapt遺伝子の発現は検出されず、ヒトMAPT遺伝子の正常な発現が確認された。

図4. B6-htau、B6-htau*P301L、B6-htau*P301Sマウスにおける遺伝子発現解析。

2. ヒト化TauマウスはヒトTauタンパク質の複数アイソフォームを発現

ヒト特異的Tauタンパク質抗体を用いたウェスタンブロット解析により、B6-htauマウス脳組織にヒトTauタンパク質の発現が確認された。解析結果から、B6-htauマウスはヒトTauタンパク質を正常に発現しており、複数の異なるヒトTauアイソフォームが検出された。

図5. B6-htauマウスおよび野生型（WT）マウス脳組織におけるヒトTauタンパク質の発現解析。

3. ヒトMAPTを標的とする小分子干渉RNA（siRNA）の効果評価

2種類のヒトMAPT標的siRNA（AD-1637701およびConjugate 31）を投与後、B6-htauマウスの海馬および大脳皮質におけるヒトMAPT mRNA発現レベルが有意に低下した。

図6. siRNAによるヒトMAPT標的化が、B6-htauマウスにおけるMAPT mRNA発現を有意に低下させた。

まとめ

Cyagenは、アルツハイマー病およびTauopathiesの神経変性研究を推進するため、複数の部位特異的ヒト化マウスモデルを開発した。B6-htauマウス（カタログ番号：C001410）、B6-htau*P301Lマウス（カタログ番号：I001181）、B6-htau*P301Sマウス（カタログ番号：I001182）、B6-hTFRCマウス（カタログ番号：I001189）、およびB6-hTFRC/htauマウス（カタログ番号：I001209）は、アルツハイマー病（AD）研究を目的としたCyagen独自のヒト化マウスモデルである。

B6-htauマウスは、内因性マウスMapt遺伝子の発現を認めず、ヒトMAPT遺伝子を正常に発現しており、複数のヒトTauタンパク質アイソフォームを生成する。このモデルは、ヒトMAPTを標的とする小分子干渉RNA（siRNA）療法の検証に成功している。

B6-htau*P301LおよびB6-htau*P301Sマウスは、ヒトMAPT遺伝子を正常に発現し、それぞれP301LおよびP301Sという病的変異を有している。これらのモデルは、ヒトMAPT遺伝子の完全な発現に加え、ヒトMAPT前駆RNAの完全なスプライシングパターンを保持しており、多様なTauタンパク質アイソフォームを生成する。AD発症におけるTauタンパク質の重要な役割の解明や、siRNA、遺伝子編集、抗体、低分子化合物などのMAPT遺伝子またはTauタンパク質標的療法の効果評価に適している。

Cyagenは、神経変性疾患向けの包括的なカスタム遺伝子改変マウスモデルを提供しており、標的ヒト化および全ゲノムヒト化モデルも提供し、さまざまな疾患研究および治療開発ニーズに応じたサービスを提供している。カスタム動物モデルの開発を越えて、行動解析や薬剤効果評価を含む専門的な神経科学CROプラットフォームサービスも提供している。

Cyagenの最先端モデルが、アルツハイマー病研究およびその他の分野での研究目標を支援する方法をぜひご確認ください。詳細はお問い合わせください！

参考文献

[1]ロシュのジエンテック、アルツハイマー病資産をACインミーンに返還、18年間の提携終了。 (2024, 11月1日)。https://www.fiercebiotech.com/biotech/roches-genentech-returns-alzheimers-assets-ac-immune-cutting-18-year-tie-biotechから取得

[2]ビオゲン、アルツハイマー病事業のリソース再編。 (2024, 11月1日)。https://investors.biogen.com/news-releases/news-release-details/biogen-realign-resources-alzheimers-disease-franchiseから取得

[3]Sangamo Therapeutics、ジエンテックと共同で神経変性疾患向け新規ゲノム医薬の開発に関するエピジェネティック制御およびキャプシッドデリバリーのライセンス契約を締結。 (2024, 11月1日)。https://investor.sangamo.com/news-releases/news-release-details/sangamo-therapeutics-announces-global-epigenetic-regulation-andから取得

[4]承認速報：エリ・リリーのキスンラ™（Donanemab-azbt）英国承認も補助対象外に。 (2024, 11月1日)。https://www.pearceip.law/2024/10/23/approval-alert-eli-lillys-kisunla-donanemab-azbt-uk-approved-but-not-reimbursed/から取得

[5]アビイ、中間段階のアルツハイマー病プログラムを中止。 (2024, 11月1日)。https://www.fiercebiotech.com/biotech/abbvie-axes-mid-stage-alzheimers-program-amid-evolving-landscapeから取得

[6]J&J、複数のプログラムを中止、アルツハイマー病向けのseltorexant開発も終了。 (2024, 11月1日)。https://www.fiercebiotech.com/biotech/jj-jettisons-several-programs-ending-seltorexant-work-alzheimersから取得

[7]Cummings J, Zhou Y, Lee G, Zhong K, Fonseca J, Cheng F. Alzheimer's disease drug development pipeline: 2024. Alzheimers Dement (N Y). 2024 Apr 24;10(2):e12465. Dutch.

[8]Behrman S, Chouliaras L, Ebmeier KP. Considering the senses in the diagnosis and management of dementia. Maturitas. 2014 Apr;77(4):305-10.

[9]2023 Alzheimer's disease facts and figures. Alzheimers Dement. 2023 Apr;19(4):1598-1695.

[10]Liu E, Zhang Y, Wang JZ. Updates in Alzheimer's disease: from basic research to diagnosis and therapies. Transl Neurodegener. 2024 Sep 4;13(1):45.

[11]Abuelezz NZ, Nasr FE, AbdulKader MA, Bassiouny AR, Zaky A. MicroRNAs as Potential Orchestrators of Alzheimer's Disease-Related Pathologies: Insights on Current Status and Future Possibilities. Front Aging Neurosci. 2021 Oct 12;13:743573.

[12]Chen Y, Yu Y. Tau and neuroinflammation in Alzheimer's disease: interplay mechanisms and clinical translation. J Neuroinflammation. 2023 Jul 14;20(1):165.

[13]Yang J, Zhi W, Wang L. Role of Tau Protein in Neurodegenerative Diseases and Development of Its Targeted Drugs: A Literature Review. Molecules. 2024 Jun 13;29(12):2812.

[14]Congdon EE, Ji C, Tetlow AM, Jiang Y, Sigurdsson EM. Tau-targeting therapies for Alzheimer disease: current status and future directions. Nat Rev Neurol. 2023 Dec;19(12):715-736.

[15]Frost B. Alzheimer's disease and related tauopathies: disorders of disrupted neuronal identity. Trends Neurosci. 2023 Oct;46(10):797-813.