crisp_bio




                    anything crisp and wonderful* (* "something wonderful" 2001: A Space Odyssey)

[出典] "An online resource for GPCR structure determination and analysis" Munk C, Mutt E [..] Gloriam DE. Nat Methods. 2019-01-21.
  • Gタンパク質共役受容体 (GPCRs)は800メンバーを超える細胞表面受容体の最大のファミリーを形成し、米国FDAの承認薬の34%がGPCRsを標的とし、臨床試験も多数進行している。GPCRsの構造機能相関解析とそれによるラショナルドラッグデザインは、高精度な構造情報が十分でなかったことから、長年にわたり滞っていたが、近年、タンパク質工学と結晶化技術に進歩とともに、GPCRsの高精度構造解析も進み始めた (原論文 Fig. 1に俯瞰図あり)。
  • GPCRの主要なクラスA, B1, CおよびFにわてる53種類のGPCRsと4種類のオーソログについて271構造が明らかにされ、クラスAとクラスB1ついてはGタンパク質との複合体を含む活性状態の構造が、クラスAについてはさらにβアレスチンとの複合体の構造が報告されている。これらのX線結晶構造とクライオ電顕構造の情報と、NMR、電子-電子二重共鳴 (DEER)ならびに電子スピン共鳴 (EPR)からの情報の融合にも基づいて、GPCRsのダイナミックなコンフォメーション変化や、Gタンパク質およびβアレスチンとの結合表面について、理解が深まっている。
  • 一方で、GPCRsの87%の構造が決定されておらず、クラスB2とTの構造は全く報告さていない。さらに、GPCRsの52%には、ホモロジーモデリングに利用可能なテンプレートとなる構造さえ得られていない。また、機能解析に重要な活性状態と中間状態の構造はそれぞれ18種類と12種類に止まっている。この一因は、GPCR構造決定が、タンパク質工学と世界的にみても数ヶ所の研究室しかマスターしていなタンパク質修飾などの技術とを必要とする難易度の高い実験なことにある。
  • GPCRの機能情報を拡充し、GPCR創薬を促進するために、GPCRの新奇構造決定へのハードルを下げる必要がある。特に、GPCRsと、シグナル伝達経路のバイアスアゴニスト、アロステリック修飾因子、または、シグナル伝達エフェクター (Gタンパク質、アレスチン、およびキナーゼ)などとの複合体構造の解析が有用である。
  • U Copenhagen, Paul Scherrer Institute, GPCR Consortium, USC,および上海科技大学の研究グループは今回、 GPCRの結晶構造解析およびクライオ電顕による構造再構成に利用された手法の情報を広汎に収集し、構造研究に適切な実験条件を探索することが可能なGPCRdb (http://www.gpcrdb.org)を改訂し、実験手法・条件の解説をNature Methods誌に投稿した。
  • GPCRdbから検索可能なデータは2019年1月22日時点で次のとおり:GPCRs 15,086種類;非臭覚受容体 417種類;生物種 3,547種類;実験構造 310種類;リガンド 144,892種類;リガンド相互作用 15,452種類;変異 34,440種類

[出典] "Development of a gene-editing approach to restore vision loss in Leber congenital amaurosis type 10" Maeder ML, Stefanidakis M [..] Jiang H. Nature Medicine. 2019-01-21.

概要

  • 2018年11月30日に米国FDAが初のCRISPR遺伝子編集の治験薬として承認し(*)、2018年6月7日に特許公開 (**)されたEditas MedicineのEDIT-101をテーマとする研究論文が、Editas Medicineの研究チーム (Fulcrum Genomicsからのコンサルタントを含む)によりNature Medicineに発表された。
  • EDIT-101は、重篤な網膜ジストロフィーであるLCA10の原因であるCEP 290遺伝子の変異を標的とするSaCas9による遺伝子治療法である。
  • 研究チームは、LCA10で最も高頻度な IVS26変異 (イントロン26におけるアデニンからグアニンへの点変異)によって新生されるスプライスドナー部位を除去することでCEP290の正常な発現を回復することを目的としてEDIT-101を開発した。
詳細
  • LCA10患者由来線維芽細胞にSaCas9とgRNAペアをAAV5でデリバーし、野生型CEP290 mRNAの発現上昇と変異型発現の低下および全長CEP290タンパク質発現の上昇を評価し、最も修復率が高いgRNA 64と323のペアを同定した。このgRNAペアの2ヶ所の標的部位の中間領域には削除あるいは逆位が発生していた。
  • 次に、網膜培養系を構築し、光受容器特異的GRK1プロモーターを利用したEDIT-101により、視力回復に十分な修復効率16.6±6.5%を達成した。また、オフターゲット編集はGUIDE-seqDigenome-seqの検出限界以下であった。
  • さらに、CEP290 IVS26ノックイン・マウスモデルの網膜下にEDIT-101を注入し3日から9ヶ月まで観察し、SaCas9とgRNA発現が早期に検知され長期間維持されること、また、用量に発現と変異編集率が依存することを見出し、臨床効果をもたらす網膜中心窩錐体細胞の修復効率10%を実現するEDIT-101の用量を同定した。
  • ヒト化CEP290マウスの網膜下にEDIT-101を注入し、CEP290遺伝子の編集が迅速かつ継続することを確認した。しかし、マウスのヒトと異なり、黄斑 (macula)を欠き、光受容器の90%以上が桿体細胞であることから、カニクイザル・モデルでの検証も行い、10%の閾値を超える編集効率を確認した。
(*, **) EDIT-101 crisp_bio関連記事

[出典] "3D printed absorber for capturing chemotherapy drugs before they spread through the body" Oh HJ [..] Hetts SW, Balsara NP. ACS Central Science. 2019-01-09.
  • 抗癌剤の標的化と個別化が進んできたが、全身毒性副作用のリスクを伴うため、効用を期待できるにもかかわらず抗癌剤の投与量を抑制せざるを得ない事例が多々ある。局所動注化学療法 (動脈にカテーテルを挿入して標的腫瘍組織へ直接抗癌剤を注入する療法)において、標的組織に吸収され切らなかった抗癌剤は、標的組織から静脈を介した標的外の組織へと流れ込み、毒性を顕すことになる。標的組織から漏れ出す抗癌剤は注入量の50-80%とも言われている。
  • UCSF、UC Berkeley、Carbon社などの研究チームは今回、静脈に挿入し漏出抗癌剤を吸収する吸収体を作出し、ヒトの肝静脈のモデルとしてブタの腸骨静脈で、ドキソルビシンの吸収実験を行った。
  • 吸収体は、ポリエチレングリコールジアクリレート (PEGDA)の光架橋に基づく3Dプリンターを利用して、直径5mmで長さ30mmの円筒の中に、0.89mm径の中空構造を一辺800μmの正方格子で、固定した構造全体を、ポリスチレンスルホン酸共重合体膜 (厚さ30-60μm)で被覆した構造体である (被覆状態はX線トモグラフィーで確認)。
  • 吸収体は、血液中の最も大きな成分である白血球 (径9-20μm)が通過可能であり、一方で、ドキソルビシンを共重合膜が吸収するように設計されている。
  • ブタ静脈において、ドキソルビシン注入後30分で吸収体が注入量の~64%を吸収する結果を得た。また、血栓の発生や静脈の損傷は見られなかった。ドキソルビジンは用量に比例して癌細胞の細胞死が増加することから、より高用量を投与可能とする吸収体が結果的にドキソルビジン投与の効果を高めることを期待できる。
  • 3Dプリンターで形成可能なこの吸収体は患者の血管に適合させる個別化とともに、共重合体の最適化により抗癌剤に適合させる個別化が可能であり、また、薬剤溶出性ビーズを用いた肝動脈化学塞栓療法 (drug-eluting-bead-based transarterial chemoembolization, TACE)との併用が可能である。
  • ポリマー膜を利用した先行研究:[論文]""Development and Validation of Endovascular Chemotherapy Filter Device for Removing High-Dose Doxorubicin: Preclinical Study" Patel AS [..] Balsara NP, Hetts SW. J Med Device. 2014-08-19. [ChemoFilter紹介記事] "CehmoFilter: getting the drugs back out" Lo C. Phamaceutical Technology. 2016-08-17

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