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Parkinson’s desease パーキンソン病

メッセージ

パーキンソン病

パーキンソン病は振戦、寡動、筋強剛、姿勢反射障害などの運動障害を主な症候とし、通常40-70歳で発症する進行性の神経変性疾患です。本邦における患者数は約14万人です。従来その数は、欧米よりもはるかに少ないと考えられていましたが、最近の調査では欧米とほとんど変わらないことが判明しています。これは主に人口の高齢化によるものと考えられています。本症の経過には個人差があり、発症から日常生活に高度の障害を生じるようになる期間は3-15年と幅があります。抗パーキンソン病薬(抗パ薬)の発達した現在では、発症15年を経ても、on時(薬が有効な間)には約4分の3の患者がHoehn-Yahrのステージ分類でIII度以下との報告もあります。

治療の現状

パーキンソン病の原因について精力的に研究されているものの未解明です。一部の家族性パーキンソン病ではα-synucleinやparkinなどの遺伝子変異が見つかっていますが、神経細胞が変性する機序は不明です。全体の約90%を占める孤発性パーキンソン病では特異的な遺伝子変異が認められません。そのため、パーキンソン病に対する根本的な治療はまだありません。

代表的な治療方法と問題点

1)薬物療法(ドパミン補充療法)
最も有効なl-dopaのほか、モノアミン酸化酵素(MAOB)阻害薬、抗コリン薬、アマンタジン、ドパミン受容体作動薬、COMT阻害薬などがあり、新しい抗パ薬としてはアデノシン受容体拮抗薬、グルタミン酸受容体作動薬などがあります。しかし、これらの薬物は病初期には有効ですが、進行すると効果が減弱し、有効な時間は著しく減ります。不随意運動や幻覚なども出現します。

2)外科療法
視床下核や淡蒼球に刺激電極を留置し、前胸部に植え込んだ電気刺激装置によってこの電極を高頻度刺激する深部脳電気刺激療法(deep brain stimulation)が世界各地で行われています。振戦に対して視床凝固術が実施されることもあります。

磁気刺激療法や修正電気痙攣療法が試みられることもありますが、特に進行例に対する効果は限定的です。このように、多様なアプローチが行われていますが、結論としては進行したパーキンソン病に対しては現行の治療では十分な効果が得られません。

3)先進的治療
進行したパーキンソン病に対する新しい治療戦略として、ドパミン産生細胞の移植、幹細胞治療、そして遺伝子治療が考えられていますが、ドパミン産生細胞の移植および幹細胞治療は腫瘍形成の可能性、不随意運動の出現、などの問題点を抱えています。

私たちは、現時点において唯一ともいえる、効果の持続性があり高い安全性を誇るドパミン産生に関わる酵素遺伝子を導入して自己細胞にドパミンを産生させる、という遺伝子治療を選択し、研究・開発を進めてまいりました。

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当社研究の特徴

当社が進める進行したパーキンソン病に対する新しい遺伝子治療は、パーキンソン病においても脱落することなく残っている被殻内の神経細胞にドパミン合成に必要な酵素の遺伝子を導入しドパミン産生能を回復させるものです。

遺伝子治療の概要

ドパミンの生合成は、正常な状態では黒質から線条体(被殻と尾状核)に投射する神経終末で行われます。チロシンがチロシン水酸化酵素(tyrosine hydroxylase: TH)の作用によりl-dopaとなり、続いて芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(aromatic l-amino acid decarboxylase: AADC)が働いてドパミンが合成されます。 THには補酵素としてテトラヒドロビオプテリン(BH4)が必要ですが、その合成にはGuanosine triphosphate cyclohydrolase I (GCH)が律速酵素となります(図1)。

図1:ドパミンの生合成経路

パーキンソン病が進行すると、黒質からの神経終末の脱落が高度となりTH、GCH、AADCの活性は著しく低下します。l-dopaの効果は減弱しwearing offや on offといった症状の日内変動が増悪します。不随意運動や幻覚も出現します。 そこで、線条体の神経細胞にドパミン合成に必要なTH、GCH、AADCの遺伝子を導入し、ドパミン産生能を回復する遺伝子治療を考案しました。

AAVベクター

当社の遺伝子治療では、治療遺伝子を神経細胞に導入するベクターとしてアデノ随伴ウイルスadeno-associated virus(AAV)を使用します。AAVはパルボウイルス科デペンドウイルス属に分類される直径約26nmのウイルスです。AAVには100種類以上が知られていますが、最も研究が進んでいるのが2型AAV (AAV2)です。AAV2の外被はVP1 (82kDa)、VP2 (65kDa)、VP3 (60kDa)という3種類の蛋白質が1:1:10の比率で集合し構成されています。ゲノムは4,679ヌクレオチドから成る1本鎖DNAであり、プラス鎖とマイナス鎖がほぼ同じ比率で混在します。ゲノム両末端145ヌクレオチオドはT字型ヘアピン構造を形成しておりinverted terminal repeat (ITR)と呼ばれます。AAVゲノムにはrepとcap遺伝子がありそれぞれ非構造蛋白質と外被蛋白質をコードしています。AAVはアデノウイルス、ヘルペスウイルスなどのヘルパーウイルスの存在下でのみ増殖でき、単独では増殖できません。単独で細胞に感染した場合、第19番染色体のAAVS1領域(19q13.42)に特異的にそのゲノムを組み込み、潜伏感染の状態となります(図2)。 AAV2の感染に伴う特有の疾患は報告されておらず、非病原性です。通常、出生直後はAAVに対する抗体は検出できませんが、学童期で人口の50%以上で抗体が陽性となり不顕性感染していると考えられます。
AAVベクターは、血友病、網膜色素変性症、嚢胞性線維症などに対する遺伝子治療の臨床試験が実施されていますが, ベクターに関係した重大な副作用は認められていません。

図2

パーキンソン病の遺伝子治療では、AAV2由来のベクターに神経細胞で安定に遺伝子を発現するサイトメガロウイルス由来のプロモーター配列を組み込み、その下流に配置した治療遺伝子を発現させます(図3)。

図3:ウイルスベクターに搭載される遺伝子

導入遺伝子がAAVベクターにより染色体に組み込まれる可能性は極めて低く、導入遺伝子は基本的に染色体外に存在すると考えられています。AAVベクター内では導入遺伝子は一本鎖DNAですが、細胞内で二本鎖DNAに変換され導入遺伝子が発現します。AAVベクターにより神経細胞に導入された遺伝子の発現は長期間持続することが明らかになっており、米国で実施された遺伝子治療の臨床試験では、剖検例で4年後にも被殻の神経細胞で治療遺伝子の発現が確認されています。

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これまでの成果と今後の予定

前臨床試験

選択的に黒質ドパミン神経細胞を傷害する神経毒を投与して作製したパーキンソン病モデル動物を使用して前臨床試験が行われました。6-hydroxydopamine (6-OHDA)を黒質線条体路に注入したラット、およびと1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)を慢性的に全身投与したカニクイサル(Macaca fascicularis)の線条体に、ドパミン合成に必要な三種類の酵素遺伝子を各々発現するAAVベクター(AAV-TH、AAV-AADC、AAV-GCH)を注入して、ドパミン産生と運動障害の改善効果を検討しました。 6-OHDAモデルラットの線条体にAAV-TH、AAV-AADC、AAV-GCHを3か所に分けて注入した場合、遺伝子導入された細胞の95%以上は抗神経細胞でした。運動症状の改善効果と導入した遺伝子の発現は18か月後にも持続していました (Shen et al. Hum Gene Ther, 2000)。
カニクイサルのMPTPモデルにおいても、AAVベクターによるドパミン合成系の酵素遺伝子(TH、AADC、GCH)を線条体で発現させることにより動作緩慢・筋強剛・振戦などの運動障害の改善効果が得られました (Muramatsu et al. Hum Gene Ther, 2002)。

臨床試験

2007年に自治医科大学でAADCを発現するAAVベクターを両側の被殻に投与する臨床試験が実施されています。安全性の確認を目的とした少数例での試験ですが、6か月後の評価で運動症状の改善効果が得られています。AADCに結合する [18F]fluoro-m-tyrosine (FMT)をトレーサーとして使用したpositron emission tomography (PET)では, 遺伝子導入5年後にもベクター注入部位を中心にFMT集積が増加しておりAADCの発現が持続しています。(Muramatsu et al. Mol Ther, 2010)。

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