アッシャー症候群II型研究のためのUSH2Aヒト化疾患モデル

アッシャー症候群（USH, Usher Syndrome）は、内耳および網膜の機能に重要な役割を担う遺伝子の変異により、聴覚と視覚の両方に障害が生じる遺伝性疾患です。アッシャー症候群（USH）の最も一般的なsubtypeはアッシャー症候群II型（USH2）です。USH2A遺伝子変異によって引き起こされるアッシャー症候群IIA型（USH2A）は、USH2症例全体の半数以上を占め、進行性の変性眼疾患である網膜色素変性症（RP, Retinitis Pigmentosa）と密接に関連しています。 ^[1-2]

現在、アッシャー症候群II型（USH2）の治療研究は、主にターゲット遺伝子編集およびアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）などの新しいアプローチを含むExon Skippingおよび遺伝子編集技術に集中しています。 ^[2]

有効な治療法に対する切実なニーズに応えるため、サイヤジェン（Cyagen）は前臨床研究に精密なプラットフォームを提供する先進的なUSH2Aヒト化マウスを開発しました。このようなヒト化疾患モデルは、Exon Skippingおよび遺伝子編集治療法の開発を加速し、アッシャー症候群（USH）治療法研究において重要な研究モデルとなります。

アッシャー症候群（USH）の概要

アッシャー症候群（USH）は、遺伝性難聴・網膜色素変性症候群としても知られており、発生頻度は約5,000人に1人から16,000人に1人と報告されています。すべてのタイプのUSHは劣性遺伝形式で遺伝し、I型とII型が最も多くみられます。アッシャー症候群（USH）の患者は一般に軽度から中等度の聴力低下を示し、成人期に網膜色素変性症（RP）の症状を呈します。アッシャー症候群（USH）は進行性で診断が難しいため未診断例も多く、実際の発生頻度は現在の推定値より高い可能性があります。

現在、アッシャー症候群（USH）治療の研究は、主にアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）およびターゲット遺伝子編集などの新しいアプローチを含むExon Skippingおよび遺伝子編集技術に重点を置いています。 ^[2] USH2A遺伝子では、USH2患者において400種類以上の多様な変異が確認されており、これはUSH2症例全体の半数以上を占めます。

サイヤジェン（Cyagen）は、USH2AをターゲットとするExon Skippingおよび遺伝子編集を用いた治療法の研究・評価のために、ヒト化USH2A（hUSH2A）マウスモデルを開発しました。

図1. USH2Aはアッシャー症候群（USH）で最も一般的な病原性遺伝子変異です。 ^[2]

アッシャー症候群（USH）研究でUSH2Aをターゲットとする理由

アッシャー症候群II型（USH2）はアッシャー症候群（USH）の最も一般的なsubtypeであり、アッシャー症候群II型（USH2）患者の約57%〜79%がUsherinタンパク質をコードするUSH2A遺伝子に変異を有しています。Usherinタンパク質は内耳と網膜の発達および恒常性維持に不可欠な役割を果たします。 ^[2-3] Usherinタンパク質はlaminin EGF-likeモチーフ、ペンタペプチド（pentapeptide）ドメイン、複数のfibronectin type IIIモチーフを含み、主に基底膜で発現します。Usherinタンパク質は内耳有毛細胞（hair cell）の発達と聴覚シグナル伝達に重要な役割を果たし、網膜基底膜ではfibronectinとの相互作用を介して接着機能を調節します。 ^[2-3] USH2A遺伝子に生じる変異は、切断型Usherinまたはdomain-deletedタンパク質を生じさせ、正常なタンパク質機能を阻害し、内耳有毛細胞の正常な発達を妨げ、網膜基底膜におけるfibronectin組み立て異常を引き起こします。その結果、難聴と網膜色素変性症（RP）の症状が生じます。

図2. USH2AがコードするUsherinタンパク質の光受容細胞および有毛細胞における位置と機能を示しています。 ^[2]

USH2Aを標的とする治療法の研究動向

現在までにUSH2に対して承認された治療法はなく、進行中の治療法研究は主にUSH2A遺伝子のターゲティングに重点を置いています。最大の課題は、USH2A遺伝子のサイズ（800k bp超）とそのコーディング配列（CDS）（15k bp超）が大きく、従来のアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの搭載容量を超える点です。そのため研究者は、USH2関連の病原性変異のhotspot領域であるUSH2A遺伝子exon 13をターゲットとしており、この領域に存在する2つの一般的な変異c.2299delGおよびc.2276G>Tは、ASO-mediated Exon Skippingおよびターゲット遺伝子編集に基づく遺伝子編集などの治療法の主要ターゲットです。 ^{[2, 4-6]}

現在、多くの研究がUSH2A遺伝子exon 13に集中しており、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）と遺伝子編集に基づく治療法は、遺伝子編集によって変異を修正する、またはASO-mediated Exon Skippingによって正常なUsherinタンパク質発現を回復することを目指しています。 ^[7-9]

ヒトとマウスの遺伝的差異を考慮し、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）および遺伝子編集治療がヒトUSH2A遺伝子をターゲットとする点を踏まえ、サイヤジェン（Cyagen）はB6-hUSH2A(E10-15)ヒト化マウスモデル（製品番号：C001554）を開発しました。このモデルはヒトUSH2A exon 13を含むため、上記の治療法を効果的に評価し、臨床試験へ進めるための理想的な研究モデルです。

図3. 現在、遺伝子編集治療とASO-mediated Exon SkippingはUSH治療の主要な研究方向です。 ^[9]

B6-hUSH2A(E10-15)ヒト化マウスモデルの構築方法

マウスUsh2a遺伝子のATG（start codon）はexon 1に位置する一方、ヒトUSH2A遺伝子のATG（start codon）はexon 2に位置します。そのため、ヒトUSH2A遺伝子のexon 13はマウスUsh2a遺伝子のexon 12に相当します。B6-hUSH2A(E10-15)ヒト化マウスモデル（製品番号：C001554）は、マウスUsh2a遺伝子のexon 9〜14とそのflanking sequenceを、ヒトUSH2A遺伝子のexon 10〜15およびそのflanking sequenceで置換することにより開発されました。

B6-hUSH2A(E10-15)モデルはヒトUSH2A遺伝子のexon 13を正確に発現でき、同exonのflanking sequenceをヒト化しています。遺伝子シーケンシングの結果、B6-hUSH2A(E10-15)モデルではUsh2a遺伝子がヒトUSH2A遺伝子の該当塩基配列で置換されており、その配列はヒトUSH2A遺伝子の参照塩基配列と一致していました。したがって、B6-hUSH2A(E10-15)モデルは、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）およびターゲット遺伝子編集に基づく治療など、ヒトUSH2Aをターゲットとする研究に適したモデルです。

図4. B6-hUSH2A(E10-15)マウスモデルのヒト化戦略とRegional Sequencing解析結果

B6-hUSH2A(E10-15)マウスの表現型特性

B6-hUSH2A(E10-15)マウスモデルでは、ヒトUSH2A遺伝子がwild-type（WT）型として発現するため、このモデルはwild-type（WT）マウスと同様の健康な表現型（正常な網膜形態、網膜血管、光受容体機能）を示します。

図5. 野生型（WT）マウスとB6-hUSH2A(E10-15)マウスの眼底形態（Fundus）、OCT検査、蛍光眼底造影（FFA）、網膜電図（ERG）結果

B6-hUSH2A(E10-15)ヒト化マウスモデルの応用

• Exon Skipping研究：B6-hUSH2A(E10-15)モデルは、USH2患者で変異が生じる主要部位であるUSH2A遺伝子exon 13をターゲットとしたアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）ベースの治療研究を支援します。
• ターゲット遺伝子編集：ターゲット遺伝子編集治療法の進展に伴い、B6-hUSH2A(E10-15)モデルは、遺伝子編集が正常なUsherinタンパク質産生を回復できるかを評価する重要な研究モデルとして利用されます。
• 治療法開発：ヒト化モデルの精度により、臨床試験前にUSH2A変異をターゲットとする治療法を評価・最適化できます。

結論：サイヤジェン（Cyagen）のヒト化モデルでアッシャー症候群（USH）研究を前進させる

現在、USH2Aをターゲットとする治療法の研究開発は主にexon 13およびその周辺領域に集中しており、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）やターゲット遺伝子編集などの技術が用いられています。B6-hUSH2A(E10-15)ヒト化マウスモデル（製品番号：C001554）は、ヒトUSH2A遺伝子の発現に成功しており、正常な網膜形態と機能を維持します。このモデルはヒトUSH2A遺伝子の参照配列と完全に一致するため、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）およびターゲット遺伝子編集を含むヒトUSH2A遺伝子ターゲティング治療法研究の重要なプラットフォームとして活用できます。また、サイヤジェン（Cyagen）はB6-hUSH2A(E10-15)モデルを基盤として、一般的なUSH2病原性変異（c.2299delG）を有するヒト化疾患モデルを開発し、ヒト疾患表現型をシミュレートするとともに、精密治療法開発のニーズに対応しています。詳細に関心のある研究者の方は、お問い合わせください。

サイヤジェン（Cyagen）は網膜疾患領域において、多様な遺伝性疾患モデル、誘導性疾患モデル、ヒト化モデルを開発し、総合的な眼科CROサービスを提供しています。サイヤジェン（Cyagen）のUSH2Aヒト化疾患モデルまたは総合的な眼科CROサービスについて詳しく知りたい方は、お問い合わせください。

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眼科疾患モデル

サイヤジェン（Cyagen）の次世代ヒト化マウスモデル：HUGO

サイヤジェン（Cyagen）はHUGO（Humanized Genomic Ortholog）プロジェクトを開始しており、新薬開発を支援する革新的な完全ヒト化モデルの開発に向け、協力できるグローバルパートナーを募集しています。

HUGO-GT™ 次世代ヒト化モデル

HUGO-GT™（Genomic Ortholog for Gene Therapy）マウスモデルは、従来の研究モデルと比べてより高いレベルのヒト化を提供し、特にアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）、ターゲット遺伝子編集、siRNA（small interfering RNA）など、遺伝子配列の完全性が求められる遺伝子治療薬の評価に有効なモデルとして応用されます。

サイヤジェン（Cyagen）のHUGO-GT™全ゲノムヒト化マウスモデルは、IP Issueの懸念なしに幅広いinterventionターゲットを含み、病原性遺伝子変異部位を完全にカバーできる独自のTurboKnockout-Pro技術を基盤として開発されました。HUGO-GT™モデル内の完全ヒト化ターゲット遺伝子はヒトの病原性遺伝子と一致しており、大部分の薬物ターゲットを網羅することで、さまざまな前臨床薬物試験におけるスクリーニング効率を大幅に向上させます。

完全ヒト抗体探索のためのHUGO-Ab™マウス

HUGO-Ab^TM（HUmanized Genomic Ortholog for Antibody Development）マウスは、抗体探索モデルにおいて飛躍的な進歩をもたらしました。このマウスは抗体可変領域にin vivo完全ヒト化遺伝子を有しており、高親和性かつ低免疫原性の完全ヒト抗体を作製できます。

抗体探索のためのHUGO-Ab™マウスの特徴

• 完全ヒト化、全ゲノムの多様性（Heavy, Kappa, Lambda）
• 効率的な抗体探索を可能にする強力な免疫応答
• ワクチン開発に適したHuman-like immune profile
• 多様なfixed L-chain（Light Chain）モデル
• モノボディ（Monobody）発見のための単一ドメインモデル
• 豊富な品系背景（例：B6, Balb/c, SJL）

High-throughput完全ヒト化抗体探索プラットフォーム

サイヤジェン（Cyagen）のHUGO-Ab™マウスとBiointronのAbDrop™を組み合わせたHigh-throughputプラットフォームにより、完全ヒト化抗体を最短3か月以内に探索できます。この革新的な完全ヒト抗体探索プラットフォームは、複雑な遺伝子編集を必要とせずにコストを削減し、より安全で有効な抗体治療薬の開発を加速します。

参考文献:
[1]Delmaghani S, El-Amraoui A. The genetic and phenotypic landscapes of Usher syndrome: from disease mechanisms to a new classification. Hum Genet. 2022 Apr;141(3-4):709-735.
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[3]McGee TL, Seyedahmadi BJ, Sweeney MO, Dryja TP, Berson EL. Novel mutations in the long isoform of the USH2A gene in patients with Usher syndrome type II or non-syndromic retinitis pigmentosa. J Med Genet. 2010 Jul;47(7):499-506.
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