トランスポゾンなどの可動遺伝因子(Mobile genetic elements (MGEs))を人工的に作製する、CRISPR/Casとは異なるGene Writing™という独自のゲノム編集技術を用いた遺伝子治療法を開発しているバイオベンチャー
背景とテクノロジー：
・・遺伝子治療のベクターとしてアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの利用が進んでいる。例えば、２０１９年にRocheに買収されたSpark Therapeuticsは、先天性の遺伝子変異疾患患者さんの網膜下にAAV2ベクターを投与することで視力を回復させる治療法でアメリカにおけるAAV治療法の初承認を2017年に得ている。また、２０１８年にNovartisに買収されたAveXisは、先天性の神経疾患患者さんに全身投与でAAV9ベクターを投与することで歩行機能などの障害を回復させる治療法で、2019年にFDAから承認された。
・このような状況の中でAAVベクターによる遺伝子治療を開発しているベンチャーは非常に多い。上記2社以外にも、Voyager Therapeutics、REGENXBIO、Solid Biosciences、uniQure、LogicBio Therapeutics、Lysogene、Prevail Therapeutics、StrideBio、Audentes Therapeutics、Taysha Gene Therapiesとこのブログで紹介したバイオベンチャーだけでもこれだけある。
・これらのバイオベンチャーは、主にAAVベクターを用いた遺伝子治療を開発している。しかし、これまでこのブログでも紹介してきたようにAAVベクターには以下のような制限がある。
①AAVベクターに搭載できる遺伝子サイズが限られる（およそ4.7kb以内）ため、対象疾患が限定される
②AAVベクターの遺伝子（episomal DNA）は、細胞が複製されると希釈されていってしまう（episomal DNAは複製されない）ため、分裂する細胞に影響を与える疾患を治療することはできない。
③投与されたAAVベクターに対する免疫ができるため、AAVベクターによる遺伝子治療は1人の患者に1回しか投与できない。つまり、医師が治療法を調整したり、効果が薄れた場合に再投与したりすることができない。
・また、上記の遺伝子補充を行う治療法以外にも、CRISPR/Cas技術を用いたゲノム編集によるin vivo、ex vivo遺伝子治療を開発しているバイオベンチャーとして以下のような会社がある。Sangamo Therapeutics、Editas Medicine、Beam Therapeutics、CRISPR Therapeutics、Intellia Therapeuticsなどが代表的なゲノム編集の遺伝子治療を開発している。
・ゲノム編集は、ゲノムを切断することで新しいDNAをゲノムに組み込むプロセスを刺激することができる。しかし、このプロセスはDNA損傷応答経路に依存しているため、ほとんどの細胞では効率は高くない。そのため、現在開発中のゲノム編集治療法の多くは、新たなDNAを導入せずに遺伝子を壊すことで対処できる疾患の治療を目的としている。このような疾患は、レーバー先天黒内障10の原因であるCEP290変異のようなドミナントネガティブ変異によって引き起こされるのが一般的であり、このような疾患では、変異した遺伝子を機能させるよりも破壊した方がよい（Editas MedicineのAGN-151587（EDIT-101））。
・上記のように、遺伝子補充治療では、長い遺伝子や分裂している細胞の劣性の変異を補完することはできない。また、現状のゲノム編集技術では、遺伝子を正常に戻す必要がある、優性突然変異を修正することは効率が低く難しい。加えて、遺伝子治療に必要なウイルスベクターの製造効率が悪く、これらの技術の可能性を実現する上での大きな障害となっている。
・今回紹介するTessera Therapeuticsは、進化の過程における最大のゲノム設計者である可動遺伝因子(Mobile genetic elements (MGEs))を利用することで、これらの問題を解決する遺伝子治療法を開発しているバイオベンチャーである。MGEとはゲノム中を、または他のゲノムへ、あるいは別のレプリコンへ移動できるDNA配列である。ヒトのゲノムDNAの約50％はMGEが占めているとされており、15億ヌクレオチドが可動遺伝因子によって持ち込まれたDNAということになる。MGEは、転座、逆転移、組み換え、コピー＆ペースト、カット＆ペースト、特定のDNA配列への特異的な組み込み、ゲノム領域への半ランダムな組み込み、またはゲノムの任意の場所へのランダムな組み込みが可能である。MGEの大きな特徴は、MGEが細胞内の他の遺伝子にほとんど依存することなく、効率的にゲノムを変化させることができることである。
・Tessera Therapeuticsでは、MGEを利用したGene Writing™という独自技術プラットフォームを開発している。Gene Writing™には、人工的に作られたMGEを用いて、①RNAによる遺伝子導入と②DNAによる遺伝子導入の2つの技術がある。
①RNAジーンライター
塩基対の変更、小さな挿入や欠失、あるいは遺伝子全体の統合を調整するRNAテンプレートに基づいて、ゲノムに挿入したり、置き換えたりすることができる
②DNAジーンライター
DNAテンプレートを用いて、大きなDNAをゲノムに挿入することができる
これらの技術により、ゲノムを壊すことなく、またDNA修復経路に頼ることなく、ゲノムに大小さまざまな変更を加えることが可能となる。また、複数回投与できないウイルスに頼ることなく、ゲノムに新しいDNAを加えるためにRNAを細胞に送り込むことができる（DDS技術としてAAVベクターなどのウイルスを用いない場合）。さらに、スケールアップが容易なため安価に製造することができるとしている。
・MGEを用いたゲノム編集方法としては主に以下の3つの現象を利用する。
①レトロトランスポジション
レトロトランスポジションでは、MGEのDNAは、ゲノム上の起点部位から転写された後、ゲノム上の標的部位に逆転写される。
②転位
転位では、MGEのDNAがゲノム由来の部位から切り出され、ゲノム上の標的部位に貼り付けられる。
③組換え
組換えは、MGEのDNAがゲノム上の起点部位と標的部位の間で直接交換される。
・Tessera Therapeuticsでは、in silicoとwetのアプローチを組み合わせて、最も効果的なGene Writing™技術を開発している。
①MGEの同定
ゲノムデータベースに登録されているすべての生物種のMGEの配列を同定・整理し、解析パイプラインに有用なデータを提供する
②優先順位付け
MGEのタンパク質やDNAのシグネチャーを調べ、Gene Writing™に適した候補を優先順位づけする
③検証
最先端のDNA合成技術、トランスフェクション技術、分子アッセイ技術を用いて、MGEのGene Writing™機能を検証する
・Gene Writing™技術の特徴
Gene Writing™技術は、ほとんどすべての種類のゲノム変更を行うことができ、他の遺伝子治療技術では治療できない病気の治療を可能にするとのこと。
Gene Writerのたんぱく質とテンプレートは、RNA、DNA、またはその両方を用いて送達することができる。
AAVベクター（中枢神経系、筋肉、心臓、眼、耳）、脂質ナノ粒子（肝臓、肺、皮膚）、ex vivo細胞操作（T細胞、造血幹細胞、iPS細胞、NK細胞）などの既存の送達技術を活用することで、体内のどこに送達する必要があるかに応じて、最適な送達方法を選択することができる
パイプライン：詳細未開示
コメント：
・遺伝子の水平伝播という元々自然界で行われている現象MGEを利用した遺伝子治療法の臨床応用。確かにDNAに元々備わっている現象ではあるが、相同組み換え（リコンビネーション）の効率は、細胞ごとに違う可能性が考えられるため、対象疾患選びが重要になるかもしれない。
・ゲノム編集の本命はCRISPR/Cas技術だが、ゲノム編集×遺伝子導入効率の掛け算であり、おそらく現行の技術では治療効果が見込める疾患は限定され、多くの遺伝性疾患は治療対象にならないだろう。Gene Writing™技術にCRISPR/Cas技術を超えるポテンシャルがあるかどうかは未知数だが、CRISPR/Casを超える第2、第3のゲノム編集技術はきっと出てくるだろうし、必要とされている。
キーワード：
・可動遺伝因子(Mobile genetic elements)
・新規ゲノム編集技術
・遺伝子治療
免責事項：
正確な情報提供を心がけていますが、本内容に基づいた如何なるアクションに対してもケンは責任をとれません。よろしくお願いします。
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