アデノ随伴ウイルス媒介による中枢神経系へのトラスツズマブ送達：ヒト表皮成長因子受容体2+脳転移に向けて

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アデノ随伴ウイルス トラスツズマブ 中枢神経系 脳転移 遺伝子治療 乳がん HER2

AAV介在のトラスツズマブ中枢神経系送達によるEGFR2陽性脳転移腫瘍治療

背景紹介

乳がん治療において、ヒト上皮成長因子受容体2（HER2）陽性の腫瘍は、より攻撃的な特徴を示し、臨床治療において顕著な課題となっています。1998年にトラスツズマブ（商品名：ハーセプチン®）が承認されて以来、この薬はHER2陽性乳がん患者の全体生存率を顕著に改善してきました。しかし、中枢神経系（CNS）に転移したHER2陽性の脳転移症例に対しては、血液脳関門や他の要因の影響により、トラスツズマブの脳脊髄液中の半減期が短い（2-4日）ため、従来の全身的な抗HER2抗体治療の効果は限られています。そのため、HER2陽性CNS疾病を標的とする新しい治療法を模索する必要があります。

研究出典

本研究は、ペンシルベニア大学ペレルマン医学部の遺伝子治療プログラム部門のMarcela S. Werner、Shweta Aras、Ashleigh R. Morganらの研究者によって実施され、2024年3月13日に『Cancer Gene Therapy』誌に発表されました。

研究詳細

研究プロセス

HER2陽性CNS転移を標的とするために、研究者は再組換えアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを開発しました。人共変調制御子（ユビキチンC，UBC）プロモーターを介してコドン最適化されたトラスツズマブ配列（aav9.ubc.trastuzumab）を表現するこのベクターは、以下の主要なステップを含みます： 1. ベクター構築：最適化されたトラスツズマブ重/軽鎖配列、人インターロイキン2（IL2）シグナルペプチドでの導出、フリン切断部位および自己切断ペプチドリンカーによる重/軽鎖の分離。 2. 動物モデル検証： - 成人RAG1ノックアウトマウスを用いた脳内注射（ICV）および体内抗腫瘍実験。 - 非ヒト霊長類（NHPs）を用いた政池大囊（ICM）注射。 3. 遺伝子表現と分布検出： - リアルタイム定量PCR（qPCR）、酵素連結免疫吸着法（ELISA）、ウエスタンブロット、in situハイブリダイゼーション（ISH）、単細胞RNAシーケンシング（snRNA-seq）などを用いて検出。 - 抗腫瘍効果の検査および分析、複数回の生体サンプル採集による薬効評価。 4. 抗腫瘍効果の評価： - 乳がん脳転移異種移植モデルの構築。 - 光学イメージングシステム（IVIS）を用いた腫瘍進行追跡。

研究結果

  1. ベクター導入と表現：ICV注射aav9.ubc.trastuzumab（1 × 10^11 gc/マウス）後、RAG1ノックアウトマウスの血清と脳部で持続的なトラスツズマブ表現が検出されました。qPCRデータによれば、ベクター遺伝子は脳と肝臓でそれぞれ1769倍及び3312倍のシグナル増強を示し、mRNAはそれぞれ26188倍及び3967倍のシグナル増強を示しました。
  2. 抗腫瘍効果：aav9.ubc.trastuzumabは、BT-474およびMDA-MB-453異種移植モデルの腫瘍進行を顕著に抑制し、腫瘍関連の光学シグナルの顕著な減少及び全生存期間の延長を示しました。例えば、BT-474移植マウスでは、ベクター治療を受けたマウスの半数以上が完全寛解（>12週）を実現しました。
  3. NHPモデル検証：3～4歳のインド雌性アカゲザルを用いたICM注射（3 × 10^13 gc/匹）において、36～37日間の実験中に顕著な不良反応や病理学的異常は見られませんでした。ELISAとLC-MS検査で、CSFと脳組織サンプル中に十分に表現されたトラスツズマブが確認されました。

結論

本研究は、AAV介在のトラスツズマブが中枢神経系内で長期間にわたって表現され、HER2陽性脳転移に対して顕著な抗腫瘍効果を有することを検証しました。この遺伝子治療戦略は、繰り返し注射による合併症を回避し、持続的な局所薬物濃度を通じて患者の予後を改善します。

研究意義及びハイライト

  1. 臨床意義：

    • HER2陽性CNS転移の新しい治療手段を提供し、血液脳関門による薬効不良の現状を変える可能性があります。
    • 患者の治療負担と合併症リスクを減少させ、生活の質を顕著に向上させます。

  2. 技術革新：

    • UBCプロモーターによって駆動されるコドン最適化トラスツズマブ新型AAVベクターを使用し、ICVおよびICM注射によって高効率の導入と長期表現を実現。
    • 3次元イメージング技術およびリアルタイム定量PCRなどの多くの技術の総合的な応用により、データの精度および信頼性を向上。

  3. 動物モデルの応用：

    • NHPモデルの成功な応用により、有力なデータが得られ、さらなる臨床試験の基礎が築かれました。

総括

本研究は、AAV9ベクターを用いて中枢神経系内でトラスツズマブを持続的に表現し、顕著な抗腫瘍効果を示すことの可能性を十分に示しました。この画期的な成果は、HER2陽性CNS転移患者に新たな生存の希望をもたらすだけでなく、将来の遺伝子治療研究に新しい道を開きます。