遺伝子編集した造血幹細胞、マウスで治療用抗体を持続的に産生
反復投与の限界を細胞による供給で軽減できるか
抗体医薬では、治療効果を維持するために長期間にわたり反復投与が必要となる場合が多い。研究チームは、遺伝子編集した造血幹細胞・前駆細胞（HSPC）を1回移植し、その子孫であるB細胞が治療用抗体を持続的に産生するよう設計した。マウスで16週まで抗体産生を確認した前臨床研究で、Research Squareにプレプリントとして公開された。患者で反復投与を置き換えられるのか、生涯にわたる効果を維持できるのかは、まだ確認されていない。
CRISPRで抗体発現カセットを挿入し、マウスで産生を確認
研究チームはCRISPR/Cas9と相同組換え修復（HDR）を用い、HSPCの特定のゲノム部位に抗体発現カセットを挿入した。標的はヒト細胞ではCCR5、マウス細胞ではRosa26だった。いわゆるセーフハーバー部位を利用した設計だが、この名称が臨床上の安全性を保証するわけではない。抗体発現には、B細胞系譜で働くよう設計した合成プロモーターを用いた。
高コレステロール血症治療用の抗PCSK9抗体と、自己免疫疾患治療用の抗腫瘍壊死因子α（TNFα）抗体で検証した。編集したヒトHSPCは免疫不全マウスに生着したものの、血中の抗体産生はわずかだった。研究チームは、このモデルではヒトB細胞が抗体分泌細胞へ十分に成熟しにくいという限界を挙げた。別の実験では、直接編集したヒトB細胞が培養下で抗体を分泌し、抗TNFα抗体を産生する細胞の培養液は機能試験でTNFα活性を抑制した。
体内での産生は、マウスHSPCを免疫正常マウスに移植して評価した。血清中の抗体は移植4週後から検出され、濃度は12週まで上昇した後、観察終了時の16週まで維持された。16週時点の平均濃度は、抗PCSK9抗体が206 μg/mL、抗TNFα抗体が5.5 μg/mLだった。研究チームが示したヒトでの治療関連濃度範囲は、それぞれ約10–15 μg/mLと3–7 μg/mLである。ただし、これは濃度の比較であり、移植マウスの疾患改善や患者での治療効果を証明する結果ではない。
分泌量の調節可能性と移植負担が残す課題
抗体分泌量を調節する実験も行った。ヒトB細胞と、そこから分化させた形質細胞の培養実験では、抗体にFKBP12タンパク質を基盤とする不安定化ドメインを付加し、小分子Shield-1を加えたり除いたりして分泌量を可逆的に調節した。ただし、このドメインを付加すると、Shield-1が存在しても、ドメインのない抗体より発現量が低下した。動物の体内で同じ調節が可能かどうかは、この結果からは確認できない。
このプラットフォームは、1回の細胞移植によって長期的に抗体を供給できる可能性を示している。一方、マウス実験では放射線による前処置が行われ、編集群の骨髄生着率も対照群を下回った。反復して抗体投与を受ける患者に応用するには、前処置の負担を軽減し、十分な生着と長期安全性を確保する必要がある。低強度前処置との併用は、研究チームが今後の展望として示した案にとどまる。
実験と結果の詳細は原文に、プレプリントの書誌情報はPubMed記録に掲載されている。
モノクローナル抗体は上位10薬剤の売上の半分を占めています。その有効性は実証されていますが、通常は長期間にわたる繰り返し投与が必要です。対照的に、細胞ベースの治療は従来の医薬品とは異なる薬物動態・薬力学を示し、単回投与で生涯にわたる耐久性を持つ可能性があります。ここでは、単回投与で持続的に抗体を産生するゲノム編集幹細胞ベースのプラットフォームについて述べます。CRISPR/Cas9相同組換え修復（HDR）を用いた編集により、治療用抗体発現カセットを造血幹・前駆細胞（HSPC）の安全遺伝子座（safe‑harbor）に正確に組み込みました。分化すると、これらの遺伝子標的化HSPCはB細胞を生成し、モノクローナル抗体を分泌します。本プラットフォームは、臨床承認された2つの抗体を用いて検証し、ヒトHSPCにおける遺伝子標的抗体（GT‑Ab）の効率的な標的組み込みと、免疫欠損マウスへの成功的な移植を実現しました。ヒトB細胞の直接エンジニアリングにより、治療用抗体の強力な分泌が確認されました。in vivoでの抗体産生を評価するため、エンジニアリングしたGT‑AbマウスHSPCを免疫健常マウスに移植し、数か月にわたり治療範囲内の持続的な血清抗体濃度を達成しました。最後に、抗体に不安定化ドメインを融合させることで、低分子薬剤による可変的な抗体分泌を可能にしました。このモジュール式プラットフォームは、現在繰り返し抗体投与に依存している慢性疾患に対し、単回治療で持続的な抗体産生を提供する潜在的な根治的アプローチを確立します。
反復抗体投与を要する高コレステロール血症や自己免疫疾患では、編集した造血幹細胞の子孫であるB細胞が抗体を持続供給できれば、投与負担を減らす戦略となる可能性がある。本研究は2種類の抗体を用いて、その可能性を前臨床段階で検討した。実際の適用を判断するには、既存の抗体注射による便益と、細胞の採取・編集・移植および前処置の負担を比較する必要がある。抗体によって産生量が異なったため、必要な濃度を安定して維持し、過剰な産生を調節できるかも確かめなければならない。患者での有効性、生涯にわたる持続性、費用削減は立証されておらず、培養下で確認した分泌調節機能も体内での検証が残っている。