肺上皮細胞へ編集物質を届けるには

アミノ酸由来脂質で作製したナノ粒子が遺伝子編集物質を肺上皮細胞に届け、嚢胞性線維症の前臨床モデルでCFTR発現と塩化物イオンチャネル機能を回復させた。Nature Materialsに発表された本研究は、CHCha-10というイオン化可能な脂質を用いた、吸入による肺の塩基編集の可能性を示した。結果はヒト気道上皮細胞、マウス由来腸オルガノイド、嚢胞性線維症マウスで得られたもので、患者で治療効果を検証した研究ではない。

肺疾患にCRISPR（クリスパー）に基づくゲノム編集を適用するには、編集物質を標的細胞まで届ける必要がある。研究チームは、この送達課題を解決する素材としてアミノ酸由来のイオン化可能な脂質に着目した。さまざまなアミノ酸骨格を組み合わせて候補物質を作製し、構造による送達性能の違いを調べるアプローチだ。

960種類の脂質スクリーニングからCFTR機能回復へ

研究チームは、タンパク質を構成するα-アミノ酸と、それ以外のα-アミノ酸骨格を用い、組み合わせ合成によってイオン化可能な脂質960種類を作製した。続いてハイスループットスクリーニングと構造–機能解析を行い、シクロヘキシルアミノ酸由来脂質のCHCha-10を選定した。この脂質は生分解性ナノ粒子を形成し、メッセンジャーRNA（mRNA）の形で遺伝子編集物質を肺上皮細胞に届けた。

送達性能はマウスとフェレットで調べた。気管内投与後、CHCha-10ナノ粒子は粘液透過性の向上と上皮細胞特異的な送達を示した。ただし、提供された抄録には比較対象や改善倍率が記載されておらず、他の送達体よりどの程度優れているかを定量的に判断するのは難しい。この2種の動物で確認された送達特性を、フェレットにおける嚢胞性線維症変異の修正結果と解釈してはならない。

機能検証の標的はCFTR G542X変異だった。研究チームはアデニン塩基エディターをコードするmRNAとガイドRNAを届け、吸入による生体内での肺の塩基編集を報告した。抄録によると、G542X変異を持つヒト気道上皮細胞、マウス由来腸オルガノイド、嚢胞性線維症マウスの肺で、CFTR発現と塩化物イオンチャネル機能が回復した。腸オルガノイドは肺組織とは異なる、別の検証モデルである。モデルごとの編集効率や機能回復の程度は、入手した資料に示されていない。

送達体設計の可能性と臨床応用までの隔たり

本研究は、肺へ編集RNAを届ける素材の開発と、疾患関連遺伝子の機能回復を結びつけた。研究チームは、アミノ酸骨格を組み合わせる設計法が、RNAを用いた肺の遺伝子修正に向けた送達体開発の基盤になると捉えている。今回の成果の要点は、特定のCFTR変異を標的とした前臨床での概念実証だ。

ヒトに適用できるかどうかは、別途検証すべき課題である。入手した抄録だけでは、効果の持続期間、反復投与の可否、毒性、標的外編集を評価できない。CFTR機能の回復が患者の呼吸器症状の改善につながるかも確認されていない。今後は送達・編集性能に加え、安全性と機能回復の持続性を調べる必要がある。

出典：Europe PMC掲載の論文書誌情報と抄録。