【 ポイント 】
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筋萎縮性側索硬化症の異常凝集体を除去する治療抗体の開発に成功しました。
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自己分解型細胞内抗体は、細胞内でALSの治療抗体を作らせるシステムで、発症に関わるTDP-43の異常構造のみと結合して分解を進めますが、正常に働いているTDP-43とは反応しません。
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自己分解型細胞内抗体はプロテアソームとオートファジーという2大分解経路での分解を促す2つのシグナルを有しており、細胞内で作られた後、速やかに分解されます。
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自己分解型細胞内抗体は培養細胞におけるTDP-43の異常凝集体を減少させ、細胞死を著明に抑制しました。
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自己分解型細胞内抗体は胎児マウス脳においてもTDP-43の異常凝集体を著明に減少させ、さらに脳内で細胞内抗体を作らせた胎仔マウスは正常に出産、発育をしました。
【 要 旨 】
滋賀医科大学内科学講座神経内科 漆谷 真教授、玉木良高 特別研究学生(現 病院助教)らの研究グループは、京都大学大学院医学研究科神経内科 高橋良輔教授、慶應義塾大学理工学部 古川良明准教授との共同研究により、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因蛋白質であるTDP-43の異常凝集体を除去する新たな治療抗体の開発に成功しました。ALSは全身の筋肉が萎縮し力が入らなくなくなる重篤な神経難病で、進行とともに全身の運動ニューロンが消失します。進行を遅らせる治療の開発は徐々に進んでいるものの、根治的な治療法はまだありません。長らく原因は不明でしたが、本来細胞の核内に存在するTDP-43というRNA結合蛋白質が、ALS患者の運動ニューロンの核から消失し細胞質で異常な凝集体を形成していること、さらにこの凝集体によって神経細胞死に至る様々な有害事象が起こることが判明し、TDP-43の異常な凝集体を除去することがALSの根治治療に直結するという可能性が注目されています。
漆谷教授らは2012年、異常構造をとったTDP-43のみを認識し正常な核内のTDP-43には結合しない、モノクローナル抗体3B12Aを滋賀医科大学にて開発しました。本研究では、この抗体を細胞内の異常蛋白質を除去する遺伝子治療薬とするため、3B12A抗体分子の中で抗原と結合する重鎖、軽鎖由来の可変領域遺伝子をクローニングし、2つを繋いで一本鎖抗体(single chain variable fragments; scFv)を作り出す人工遺伝子を作製、さらに凝集体をオートファジーで効率よく分解するため、シャペロン介在性オートファジー(CMA)シグナルというタンパク質分解シグナル遺伝子をscFvに付与し、自己分解型細胞内抗体を発現するベクター遺伝子(3B12A scFv-CMA)を作製しました。その結果、自己分解型細胞内抗体は培養細胞で異常なTDP-43のみと結合し、凝集体を減少させ、さらに凝集体によって生じる細胞死を著明に抑制しました。興味深いことに3B12A scFv-CMAと異常凝集体との結合によってheat shock protein 70 (HSP70)という分子シャペロンが誘導され、TDP-43の異常凝集体を解きほぐすことで減少させる(リフォールド)効果も認めました。3B12A scFv-CMAの凝集体減少効果は培養細胞のみならず、子宮内電気穿孔法という手法を用いて遺伝子を導入した胎児マウス脳においても、TDP-43凝集体の著明な抑制効果を認め、脳の発育に明らかな有害事象を認めませんでした。この自己分解型細胞内抗体は、結合する凝集体が存在しない細胞では速やかに分解されてしまうため抗体蓄積による有害事象の懸念も少なく、分子標的治療として極めて有望です。今後ALSにおける運動ニューロンへのTDP-43異常凝集体を再現するALSモデルマウスでの効果確認や、サルなどの霊長類での安全性確認実験が必要ですが、オートファジーとプロテアソームという2つの分解系での自己分解能を付与した抗体を使って細胞内の凝集体を除去するというユニークなアプローチで難病ALSの根治治療の道を開く成果です。
この研究成果は 2018 年 4 月 16 日 10 時(英国時間:日本時間 4 月 16 日 18 時)に英国科学誌「Scientific Reports」でオンライン公開されました。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。