RNA(リボ核酸)発現調節の新技術で遺伝子治療を強化

・新技術では、RNA(リボ核酸)の細胞への送達時に治療用タンパク質の生産を正確に制御できます。

・この新しいRNA回路は、合成生物学の原理に基づいて構築されています。

・これにより、医師は患者固有の治療を正確に処理し、重大な状況で遺伝子を迅速にオフにすることができます。

 

医学の分野では、遺伝子治療には、遺伝病を治療するために、複数の「改変された」遺伝子を個人の細胞の遺伝物質に挿入することが含まれます。これはヘルスケアに革命を起こす可能性があります。

 

以前は、科学者は損傷した細胞に遺伝子を送達するためにDNA(二本鎖核酸)に焦点をあてていましたが、現在はRNA(一本鎖核酸)の使用に焦点を移しています。RNAの使用は、安全に遺伝子を送達するより簡単な方法を提供できるかもしれません。

 

近年、アデノ随伴ウイルスとレトロウイルス関連の遺伝子治療は、長期にわたる遺伝子発現により診療所で治療効果を示しています。ただし、短命の核酸によるトランスフェクション(精製された核酸を真核細胞に導入するプロセス)は、細胞のリプログラミングや遺伝子編集など一過性のタンパク質発現の恩恵を受けるアプリケーションに適しています。

 

現在、MITの研究者たちは、RNAの発現が細胞内に入るときに調節するための新しい方法を開発しました。これにより、患者が受け取るタンパク質の投与量を正確に制御できます。この技術により、医師は患者固有の治療を正確に処理し、重大な状況で遺伝子を迅速にオフにできます。

 

RNA回路の設計

ｂｈんｊ７６ｙ通常、遺伝子治療へのDNAの使用は困難です。合成ナノ粒子によって運ばれる薬物は、核に送達されなければなりません。 DNA送達の場合、ウイルスは非常に効率的です。ただし、ウイルスは免疫原性が高く、費用がかかる可能性があり、DNAを細胞自体のゲノムに混合する場合もあるため、遺伝子治療への適合性が制限されます。

 

mRNA(メッセンジャーRNA)は、細胞の遺伝子発現を変化させる一時的な方法を提供します。 DNA情報の複製を、遺伝子によってコードされるタンパク質を結合するリボソーム(必須の細胞小器官)に転送します。

 

したがって、科学者は、特定の遺伝子をコードするmRNAを送達して、遺伝物質を細胞の核に組み込むことなく、標的タンパク質の生成を起こすことができます。

 

この遺伝子治療をさらに効率化するため、研究者は、RNAの細胞への送達後の治療用タンパク質の生成を正確に制御する技術を開発しました。RNA回路のプログラムには、合成生物学の原理が採用されています。

 

新しいRNA回路には、治療用タンパク質とその発現を制御するRNA結合タンパク質の両方の遺伝子が含まれています。回路の性能は、RNAの一本鎖を使用して、複数のタンパク質が異なる時間に発現するように構成できます。

 

適切なタイミングで回路をオンにするために、RNA結合タンパク質と相互作用可能なナノ粒子薬を使用可能です。たとえば、ドキシサイクリン(FDA承認済み)が細胞と統合されている場合、回路設計に基づいて、RNAとRNA結合タンパク質間の相互作用を安定または不安定にすることができます。

 

このような相互作用は、RNA遺伝子の発現がタンパク質によってブロックされるかどうかを決定します。研究者たちはまた、特定の細胞でのみRNAを活性化するために、回路に細胞特異性を発達させることが可能と述べています。

 

今後の発展

 

概念的なイメージ 提供：Noa Alon / MIT

 

著者らは、この癌免疫療法の技術、個人の免疫系を刺激して腫瘍を殺す新しい治療法をさらに開発するために、Strand Therapeuticsという会社を設立しました。

 

チームは、免疫細胞を慎重に刺激して、アクセスが困難な体の部分に広がっている腫瘍を殺すRNA回路に取り組んでいます。 mRNAの場合、肺組織が炎症を起こすリスクのために、肺病変などの癌細胞を標的にすることは非常に困難です。一方、RNA回路は、肺内の標的となる癌細胞を治療し、腫瘍の転移を治療できるT細胞を(遺伝子回路を介して)活性化します。

 

回路により、医師は各個人の反応に基づいて投与量を調整できます。また、医師は、個人の免疫系が過剰に刺激を受ける場合、治療用タンパク質の生成をオフにすることができます。

 

長期的には、著者は診断と治療の両方が可能なより複雑なシステムを構築することを望んでいます。つまり、効果的な治療のために癌などの問題を特定してから、必要な薬物を生成することを意味します。