基盤技術先端医療の進化と実現を担う基盤技術のご紹介

センダイウイルス(SeV)ベクター ベクターの世界標準になることが期待される独自の基盤技術

概要

iPS細胞などを用いた再生医療や遺伝子治療に極めて有用な技術

センダイウイルス(SeV)ベクターは、当社がナショナルプロジェクトで開発したウイルスベクター技術で、当社の基盤技術です。
ベクターとは、様々な遺伝子を特定の細胞・組織に運搬し、効果的に標的細胞内で発現させる能力を持つ物質のことです。遺伝子を細胞内に導入・発現する技術の品質が、遺伝子治療・再生医療の成功にとって重要な条件の一つとされています。

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「安全性」と「導入効率性」という二つの優れた特性

SeVベクターは、安全性と導入効率性という二つの優れた面をもっており、今後ウイルスベクターの世界標準になることが期待されています。
安全性が高い理由として、ウイルスベクターの多くはDNAを骨格とし、細胞の核に入り込みDNAとしての遺伝子発現を行いますが、SeVベクターはRNAを骨格とするベクターであり、原理上 核に入り込まず染色体への遺伝子組み込みが起こることがありません。そのため染色体に影響を与えることがなく、癌化等のリスクが抑えられます。また、遺伝子導入後すみやかに細胞から消失する機能を付加しています。

センダイウイルスベクターのRNAゲノム

効率性の面では、他のウイルスベクターで遺伝子導入が難しい細胞を含めた幅広い細胞に遺伝子が導入でき、また細胞に導入された遺伝子から大量にタンパク質を発現することができます。
当社では、基盤技術を発展させ全世界の顧客ニーズに応えるため、さらに安全性の高いSeVベクターを開発していきます。

世界の研究者から高評価を受ける
「iPS細胞作製キットCytoTune®-iPS」

基盤技術であるSeVベクターを用いた製品として、iPS細胞作製キットCytoTune®-iPSを全世界で使用されています。また本基盤技術のライセンスアウトや受託製造は年々増加しており、ウイルスベクターの世界標準となる評価を得ています。
当社では、世界中の企業やアカデミアと協働して基盤技術の普及につとめます。

特徴

細胞治療、遺伝子治療、遺伝子ワクチンへの応用など、
重要かつ広範なバイオビジネスに使用が可能

当社が世界で初めて実用化に成功した新しい概念のベクターが「細胞質型ベクター」と呼ばれるセンダイウイルス(SeV)ベクターです。細胞治療、 遺伝子治療、遺伝子ワクチン、遺伝子機能解析、組換えタンパクの生産など、重要かつ広範なバイオビジネスに使用が可能です。このベクターによって当社は医療の分野に新しいアプローチと難病治療の可能性をもたらし、重要な役割を果たそうと努めています。
このSeVベクターに関係する当社の基礎特許は、物質特許を含み既に日米欧中などを含む世界の主要各国で成立しており、当社の特許上の優位性が明らかになっています。すでに当社の主要な製品、技術サービスの基本的要素になっています。

センダイウイルスベクター の
6つの 特徴
1
細胞質型ベクター

細胞に遺伝子を導入し発現させるという目的で開発されたベクターや、プラスミドなどの遺伝子導入方法は、細胞の核にDNAを送り込み遺伝子発現を行わせるものがほとんどでした。この場合、ホストの細胞核内の染色体に入り込むことが必須または高い可能性があります。これにより染色体に傷(改変)をつけ、ホスト細胞に何らかの影響を与える可能性が出てきます。事実、レトロウイルスベクターでは極めて稀ですが、染色体に入り込んだ影響と考えられる「がんの発症(白血病の発症)」となって現れたケースもあり、注意が必要といわれています。またアデノ随伴ウイルスベクターやアデノウイルスベクターも、限定的でありますが染色体に組込まれるケースが報告されており、同様の注意が必要です。

一方、当社のSeVベクターは、細胞核の中に入らず、細胞質内で自らのRNAゲノムを複製し、転写され、大量のタンパク質を作ります。細胞核内に入らないため、ベクターが核内の染色体を改変するリスクは原理上なく、先述の従来型ベクターが持つ危険性を根本的に回避できるベクターといえます。

2
発現量の多さ

細胞質内でゲノムが複製されることから、一度SeVベクターが導入されると細胞質内で作製されるたんぱく質の量が多くなります。タンパク質量が多いことは、とくに遺伝子の機能解析の面で優れています。

3
多種多様な細胞組織への遺伝子導入

センダイウイルスは多くの細胞が持っているシアル酸を認識して細胞に侵入します。従って、多くの哺乳動物、鳥類の細胞に対し、細胞周期に依存することなく遺伝子を導入できます。一部の細胞種を除き多くの細胞種に遺伝子を送り込むことができるのです。

4
遺伝子導入の素早さ

in vivoの場合、遺伝子導入の速度が重要になる場合があります。例えば血管壁に遺伝子を導入する場合、当該生物の血流を止める必要があり、長時間の血流遮断は生体の生存状態に影響を与えます。SeVベクターは他のウイルスベクターと異なり数分で遺伝子導入が行われるため、血流の遮断による影響を最低限におさえることが可能です。また通常のベクターでは導入が難しい、気道などの粘膜がある組織でも、SeVベクターでは容易に遺伝子導入できることがわかっています。

5
生体内での一過性の発現と高い抗原性

SeVベクターは、センダイウイルス自身の発現の仕組みを細胞に持ち込み遺伝子発現を行います。そのため生体内では、その仕組みが抗原として認識され、体内から速やかに除去されます。したがって、SeVベクターは比較的短い時間に排泄され、長く生体に残らないという安全なベクターになっています。
一方、高い抗原性を有していることから、その抗原性を活用し、HIVワクチンのような遺伝子ワクチンとして利用される研究が進んでいます。

6
消失するベクター

当社のSeVベクターは、細胞毒性がほとんどないためin vitroでは持続的に発現するベクターです。しかし当社では温度感受性の変異を用いて、in vitroでも細胞から消失するSeVベクターの開発にも成功しています。iPS細胞作製キットCytoTune®-iPSでは、iPS細胞作製後、温度を調整することにより速やかにSeVベクターを消失させることができます。現在もさらに改良を重ね再生医療などで実用可能な消失するベクターの開発を進めております。

以上のユニークな特徴により安全で高機能なSeVベクターの利用が世界的に広まっています。

細胞培養技術(褐色脂肪細胞) 肥満やメタボリックシンドローム等を対象とした細胞治療に期待される基盤技術

褐色脂肪細胞のエネルギー燃焼機能に注目

脂肪細胞には白色脂肪細胞(White Adipocyte:WA)と褐色脂肪細胞(Brown Adipocyte:BA)の2種類の細胞が存在し、WAはエネルギー(脂肪)の蓄積に関与するのに対して、BAは脂肪を分解し、エネルギーの燃焼に関与することが判っています。
当社はこのBAのエネルギー燃焼機能に注目し、生活習慣病の予防や治療等を目指して研究を続けてきました。

分化方法と治療への応用で、日本及び米国にて特許査定を取得

2016年には我々の強みであるiPS細胞作製技術と国立国際医療研究センターにおけるBAへの分化技術が融合し、「多能性幹細胞由来褐色脂肪細胞、多能性幹細胞由来細胞凝集物と、その製造方法及び細胞療法、内科療法(国際出願番号:PCT/JP/2012/061212)」としてヒトiPS細胞からBAへの分化方法及びヒトiPS細胞由来BAの治療への応用が日本及び米国において特許査定を取得致しました。
本分化方法はサイトカインカクテルのみでiPS細胞からBAへと分化させることができ、遺伝子導入等の必要がない簡便な方法でBAが得られることを特長としています。また、ほぼ無限に増殖する性質を持つiPS細胞を出発材料とすることで、大量にBAを作製することが可能です。

細胞治療や、基礎研究への応用を目指します

上記分化方法で作製したBAは、形態的な特徴である多胞性の脂肪蓄積が認められ、遺伝子マーカーの発現解析やin vitro及びin vivoの実験により、機能的なBAであることが示唆されました。当社は本技術で作製したBAを肥満やメタボリックシンドローム等を対象とした細胞治療に用いることをはじめ、BA分化促進剤や活性化剤等のスクリーニング及び基礎研究等への応用を目指し、継続して研究を進めています。

参照文献: Production of Functional Classical Brown Adipocytes from Human Pluripotent Stem Cells using Specific Hemopoietin Cocktail without Gene Transfer, M nishio, et al, Cell Metabolism 16, 394-406

その他のベクター技術 サル免疫不全ウイルス(SIV)ベクター・F/HN型SIVベクター

サル免疫不全ウイルス(SIV)ベクター

HIVベクターと比較し、より高い安全性を有する

サル免疫不全ウイルス(SIV)をベースにしたベクターでHIV(ヒトエイズウイルス)ベクターとほぼ同じ性質を持っています。すなわち、レンチウイルスベクターの特徴として、分裂細胞のみならず終末分化している細胞(神経細胞など)へも高い遺伝子導入効率を持ち、さらには治療遺伝子の長期にわたる発現が可能です。
当社のSIVベクターは、HIVベクターなど他のレンチウイルスベクターと同じ有効性を持ちながら、HIVベクターと比較して以下の安全性を有しています。

  • 1 HIVベクターや他のレンチウイルスベクターとは異なり、自然宿主に対しても病原性(免疫不全症)を持たないSIVagm株(アフリカミドリザルから分離されたウイルス)を用いてベクター化しています。
  • 2 HIV(ヒトエイズウイルス)との塩基配列の相同性が極めて低く、患者の細胞内でHIVと共存してもそれとの組換えはほとんどありません。従って、増殖型組換えウイルスの発生の危険性は極めて低いと考えられ、より高い安全性を持つベクターといえます。

約80%のゲノムを除去した安全性の高いベクターを作出、臨床研究に使用

当社はこのベクターを基にしてSIVベクターゲノムから約80%のゲノムを除去した第三世代ベクターを作出し、より安全性の高いベクターを開発しました。
本ベクターを用いて網膜下に遺伝子を導入した場合、導入部位に障害を起こすことなく遺伝子発現を2年以上安定して維持することが判っています。九州大学との共同研究で網膜色素変性症の治療薬としてPEDF遺伝子を搭載したSIVベクターによる臨床研究が実施され安全性が確認されました。今後、医師主導治験の実施が予定(2018年10月現在)されています。

F/HN型SIVベクター

世界初の実用的呼吸器用レンチウイルスベクター

当社が開発した世界初の実用的呼吸器用レンチウイルスベクターです。センダイウイルスの外膜タンパク質(F/HN)を利用しています。
マウスを用いる動物実験で、鼻に投与した場合、鼻孔上皮細胞に遺伝子導入が確認され、1年以上にわたり安定した遺伝子発現が可能となっています。したがって、呼吸器系の遺伝性疾患の治療に適したベクターと期待されています。

嚢胞性線維症を対象とした治療用ベクターとしても有用性が証明

このベクターは当社のセンダイウイルス(SeV)ベクターの開発に伴う知見と技術の蓄積によって実現されました。センダイウイルスは動物の気道に極めて効率良く感染します。そのメカニズムにはセンダイウイルスの殻にあるFとHNという二つのタンパク質が関係しており、当社は、この2つのタンパク質を殻にもつSIVベクター(F/HN型新シュードタイプSIVベクター)の創出に挑戦し、工夫を重ねてこれに成功しました。
この新しいベクターは、狙い通り、マウスの気道に効率よく遺伝子導入することが示されました。この技術は、権威ある英国の「嚢胞性線維症遺伝子治療コンソーシアム」から高く評価され、現在、同コンソーシアムにおいて嚢胞性線維症に対する遺伝子治療製剤として非臨床試験に向けた開発が行われています。