遺伝子診断と遺伝子治療

遺伝子診断と遺伝子治療

札幌医科大学医学部　６年生　総合講義2001 年 4 月 16 日

再生医療・遺伝子治療入門：　その１

遺伝子治療のテクノロジー

• 札幌医科大学

– 分子医学研究部門　濱田洋文• ホームページ　

http://homepage2.nifty.com/hmd3– 札幌医科大学公式ホームページから入って、分子

医学研究部門のところからもリンクされています。

遺伝子治療のテクノロジー

• 二つの最重要課題：– 疾患をよく反映した動物実験モデルの確

立

– 疾患治療に使えるベクターの開発

遺伝子治療のテクノロジー：　ベクター

• 三拍子そろったベクターの開発が大切な課題– 安全性

– 高効率の遺伝子導入と発現

– 選択的な遺伝子導入と発現

遺伝子導入と発現をめぐる安全性の問題

• 大量のアデノウイルスベクター投与による急性の心肺肝不全

• 癌化？

• 自己免疫反応？

• 子孫への影響（生殖細胞への遺伝子導入）？

遺伝子治療は今、• 成功したもの：　

– 先天性の免疫不全、血友病

• がん、エイズ、神経の難病などの治療法の開発は、試験的な「臨床研究」の段階にある。

• 動脈硬化、虚血性心疾患、糖尿病、などに関しても遺伝子治療の適用が広げられようとしている。

生体・細胞への遺伝子導入

• 大きく二つの方法に分かれる。

– In vivo 遺伝子導入• 全身投与• 局所投与

– Ex vivo 遺伝子導入

ウイルスベクター、非ウイルスベクター

• ウイルスベクターの特徴– 染色体に組み込まれるものもある。

– 高い遺伝子導入効率が得られるものがある。

– 安全性は？　ウィルスによって異なる。

• 非ウイルスベクターの特徴– 遺伝子導入効率が低い。

– 安全性が高い。

非ウイルスベクター

• オリゴヌクレオチド

• プラスミド– 単独 (Naked DNA)

– リポゾーム

– タンパクとの複合体 (Molecular conjugates)

• 人工染色体

Naked DNA or RNA

• 臨床研究　 6 件。

• 方法：　– 注射、遺伝子銃、エレクトロポレーション

• 調製が容易。

• 導入効率は低い。

• 発現は一過性。

リポゾーム

• 臨床研究 (1998 年の時点で；以下同じ）：　30 件

• 導入効率は低い。


Molecular conjugates


• 柔軟にデザインできる。

• 遺伝子導入効率は低い。


• 生体内への投与後は不安定。

ウイルスベクター

• 染色体に組み込まれるもの– レトロウイルス

– レンチウイルス

– アデノ随伴ウィルス (AAV)

• 染色体に組み込まれない episomal DNA

– アデノウイルス

– ヘルペスウイルス (HSV, EB, etc)

レトロウイルス

• 臨床研究　 63 件

• 分裂している細胞の染色体に組み込まれる。

• 生体内投与した場合には不安定。

レンチウィルス


• 細胞が分裂している・いないにかかわらず、染色体に組み込まれる。

• 安全性などが十分に調べられたウィルスの産生システムが完成していない。

アデノ随伴ウィルス (AAV)


• ヒトに対して病原性が知られていない。

• 染色体に組み込まれる。

• 短い DNA しか挿入できない。

• 大量のウィルス調製が難しい。

アデノウイルス


• 生体内での遺伝子導入効率が非常に高い。

• 大量のウィルスを容易に調製できる。

• 細胞や組織への標的化も可能。

• 強い炎症・免疫反応を引き起こす。

単純ヘルペスウイルス


• 生体内への投与で高い遺伝子導入効率が得られる。

• 非常に大きな DNA 断片の挿入が可能。

• 細胞毒性が高い。

ポックスウィルス（ヴァクシニア）


• 親ウィルスを用いて広範な臨床経験。

• 大きな DNA を挿入できる。

• 強い炎症・免疫反応を引き起こす。

キメラウィルスベクター


• たとえばアデノ・レトロのキメラウイルス

• それぞれのベクターの長所を併せ持つ。

• 少し複雑になる。

再生医療（組織工学、 Tissue engineering ）と細胞・遺伝子治療を総合的にとらえよう

• 培養細胞株を樹立して、細胞移植治療に利用。

• 組織や臓器の再生技術によって、新しい組織移植療法を。

• 遺伝子導入との複合によって、より高い治療効果を目指そう。

遺伝子診断と再生・遺伝子治療

• 遺伝子診断によって、効果の期待される患者を見分けてエントリーしたい。

• 遺伝子診断によって、予期される副作用などを先手で回避したい。

札幌医科大学での遺伝子治療臨床研究への取り組み• 札幌医科大学の付属病院内に遺伝子治療室が設置

された。 (2000年３月 )

• 血管新生遺伝子治療プロジェクト– 2000年 3月より、札幌医科大学の５つの教室が集まって

プロジェクトチーム、スタート。– 対象は、まず、難治性の下肢閉塞性動脈硬化症、次に、

虚血性心疾患へ。– アンギオポエチン、 VEGF（血管内皮細胞増殖因子）の

二つの遺伝子を併用すると、しっかりした新生血管。– プラスミドDNAを筋肉内に直接投与、十分な発現が得ら

れる。動物モデルで良好な治療効果。安全性高い。– 今後、安全性を検討してプロトコール完成、学内審査申請の予定。国の審査を経て、遺伝子治療臨床研究スタート（予定）。さらに虚血性心疾患へ。

参考文献

• Cecil Textbook of Medicine, 21st ed. pp140-143. 　 W.B.Saunders, 2000.

• 遺伝子治療の新展開：　ベクター開発と臨床応用の最前線　（新臨床医のための分子医学シリーズ　羊土社　 2001 ）

• 分子医学研究部門ホームページ　 http://homepage2.nifty.com/hmd3

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