mRNA-リポイドナノ粒子を用いた輸血可能な血小板の遺伝子工学は、血液銀行の実践と互換性がある

学術的背景

血小板は、止血、炎症、敗血症、がんなど、さまざまな生理的プロセスにおいて重要な役割を果たしています。しかし、その主な止血機能のため、血小板輸血は主に血小板減少症や出血の管理に限定されています。血小板輸血の臨床応用を拡大するために、研究者たちは遺伝子工学技術を用いてドナー血小板に新たな機能や強化された機能を付与することを目指しています。これまでの研究では、mRNAを含むリポイドナノ粒子（mRNA-LNP）を使用することで、非臨床的な結晶溶液中で血小板を遺伝子修飾できることが示されていました。しかし、現在輸血に使用される血小板は、通常、血漿または血小板添加液（PAS）中で保存され、室温または4°C（急性出血用）で保存されています。したがって、血漿およびPAS中で直接血小板をトランスフェクトできるmRNA-LNPシステムを開発し、既存の血液銀行保存実践と互換性を持たせることは、臨床的に重要な意義を持ちます。

論文の出所

この研究は、複数の機関からなる研究チームによって行われ、主な著者にはColton Strong、Jerry Leung、Emma Kangなどが含まれます。研究チームは、University of British Columbia、Versiti Blood Research Institute、Nanovation Therapeuticsなどの機関から来ています。論文は2024年11月21日に『Blood』誌に掲載されました。

研究のプロセスと結果

研究のプロセス

1. 血小板の収集と保存
   研究では、2種類の血小板濃縮物を使用しました。1つは4人のABO適合ドナーから収集された血小板を100%血漿中に懸濁したもの、もう1つは7人のABO適合ドナーから収集された血小板をMacopharma血小板添加液（PAS）中に懸濁したもので、血漿とPASの比率は70:30でした。血小板は採血後1日目にトランスフェクト実験を行いました。

2. mRNA-LNPの調製と特性評価
   研究者たちは、mRNA-LNPの処方を最適化し、血漿およびPAS中で血小板をトランスフェクトするのに最適な処方を特定するために、さまざまなイオン化脂質、構造リン脂質、ポリエチレングリコール化脂質をスクリーニングしました。フローサイトメトリー、回転血栓弾性測定法（ROTEM）、透過型電子顕微鏡などの方法を用いて、血小板の機能と形態を評価しました。

3. 血小板のトランスフェクトと機能テスト
   血小板を血漿、PAS70:30、および100% PAS中でmRNA-LNPトランスフェクト実験を行いました。研究者たちは、異なる脂質成分が血小板のトランスフェクト効率に及ぼす影響を評価し、フローサイトメトリーを用いて血小板の活性化状態、mRNA-LNPの取り込み、および血小板の機能を検出しました。

4. 血小板の保存実験
   トランスフェクトされた血小板を室温（RT）および4°C条件下で保存し、異なる時間点で血小板の活性化状態、mRNA発現レベル、血小板数、血液ガス分析などの指標を測定し、保存がトランスフェクト血小板に及ぼす影響を評価しました。

主な結果

1. 臨床保存溶液中での血小板トランスフェクト
   研究では、最適化されたmRNA-LNP処方（NTX-001イオン化脂質、POPC構造リン脂質、0.5% DMG-PEG2000を含む）を使用することで、血漿およびPAS70:30中で効率的に血小板をトランスフェクトできることがわかりました。以前の処方と比較して、最適化されたmRNA-LNPは、PAS70:30中のトランスフェクト効率を3.3倍、血漿中で4.1倍向上させました。

2. 血小板の機能と保存安定性
   トランスフェクトされた血小板は、体外で未トランスフェクト血小板と同様の凝固機能と形態的特徴を示しました。さらに、トランスフェクトされた血小板は、室温および4°C条件下で保存された場合、その活性化状態、mRNA発現レベル、凝固機能に顕著な影響を受けませんでした。特に室温保存条件下では、トランスフェクト血小板のmRNA発現レベルが保存の最初の1週間で徐々に増加し、4°C保存条件下では、mRNA発現レベルが保存初期にピークに達した後、徐々に減少しました。

3. 血小板トランスフェクトのスケーラビリティ
   研究では、mRNA-LNPトランスフェクト技術が生理的濃度（250×10^6/mL）および超生理的濃度（800×10^6/mL）の血小板に拡張可能であり、トランスフェクト効率が血小板濃度と正の相関関係にあることも示されました。トランスフェクトされた血小板は、超生理的濃度下でも良好な機能を維持し、顕著な活性化や凝集現象は見られませんでした。

結論と意義

この研究は、血漿およびPAS中で直接血小板をトランスフェクトできるmRNA-LNPシステムを開発し、既存の血液銀行保存実践との互換性を実証しました。この技術の応用により、血小板輸血の臨床応用が拡大される可能性があります。例えば、遺伝子工学を用いて血小板に新たな機能を付与し、抗線溶因子や抗がん剤を発現させることができるようになります。さらに、この研究は、将来のmRNA-LNPベースの血小板製品や細胞療法の開発の基盤を提供します。

研究のハイライト

1. 革新性：この研究は、血漿およびPAS中で直接血小板をトランスフェクトすることを初めて実現し、従来の非臨床結晶溶液中でのトランスフェクトの制限を突破しました。
2. 臨床応用の可能性：最適化されたmRNA-LNPシステムは、既存の血液銀行保存実践と互換性があり、新しい血小板療法の開発に技術的なサポートを提供します。
3. スケーラビリティと安定性：研究は、mRNA-LNPトランスフェクト技術が生理的および超生理的濃度の血小板に拡張可能であり、トランスフェクトされた血小板が保存中に安定していることを証明しました。

その他の価値ある情報

この研究では、異なる脂質成分がmRNA-LNPのトランスフェクト効率に及ぼす影響についても検討し、構造リン脂質の飽和度およびポリエチレングリコール化脂質の比率がトランスフェクト効率に大きな影響を与えることがわかりました。さらに、血漿中のタンパク質（例えばアルブミン）が血小板を安定化し、トランスフェクトプロセス中の活性化現象を減少させることが明らかになりました。

この研究は、血小板の遺伝子工学および細胞療法の発展に重要な技術的ブレークスルーを提供し、広範な科学的および応用的価値を持っています。