遺伝子編集に革命を：RGDペプチドベースの脂質は、どのようにして効果的なmRNAデリバリーの鍵となり得るか

標的指向性mRNAのデリバリー：RGDペプチドを用いて特異性と効率を改善

ペンシルベニア大学の研究者たちは最近、RGDペプチド結合脂質を標的指向性mRNAデリバリーや遺伝子編集に応用する可能性について研究しました。RGDペプチドは、多種のがん細胞に過剰発現する特異的細胞表面受容体に結合することができます。研究者らは、RGDペプチドを結合させた一連のイオン化脂質を合成しました。この脂質は、DOPE、コレステロール、PEG脂質を用いて脂質ナノ粒子を形成したもので、これを、in vitroおよびin vivoでmRNAをデリバリーしたり、遺伝子編集用のプラットフォームとして評価するためにCas9 mRNAとsgRNAを共導入したりするのに使用しました。その結果、RGDペプチドを結合させた脂質は、mRNAを特定の細胞タイプに効率的にデリバリーし、高レベルの遺伝子編集を高効率で達成できることがわかりました。研究者らは、ルシフェラーゼレポーターシステムを用いてin vitroでこの脂質の有効性を実証し、mRNAを高い特異性と効率でHeLa細胞にデリバリーできることを示しました。脂質はまた、CRISPR-Cas9遺伝子編集システムと塩基エディターBE3をコードするmRNAをHeLa細胞にデリバリーすることができ、効率的な遺伝子編集が認められました。

標的指向性mRNAデリバリー用のRGDペプチドベース脂質が他の方法より優れている点

標的指向性mRNAデリバリーにRGDペプチドベースの脂質を使用することは、他のデリバリー方法と比較していくつかの利点があります。

特異性の向上

RGDペプチドは、対応する細胞表面受容体を過剰に発現する細胞を選択的に標的化することができ、療法の特異性を向上させます。オフターゲット効果は望ましくない副作用や有効性低下につながりかねないため、遺伝子治療ではこの点が特に重要です。特異的表面受容体を多く持つ細胞を標的とするためにRGDペプチドを使用することで、健康な細胞の曝露を最小限に抑えながら、必要な細胞に治療薬を直接デリバリーすることができます。これにより、遺伝子治療の治療指数を向上させることができます。

細胞への取り込みが充実

mRNAは脆弱な分子で、血流中の酵素によって分解されやすいため、細胞までデリバリーすることは困難です。RGDペプチドベースの脂質は、mRNAを分解から保護し、細胞への取り込みを促進します。脂質がmRNAの周囲に保護層を形成するため、mRNAは血流中でより長く生き残ることができ、細胞に取り込まれる確率を伸ばします。さらに、脂質表面のRGDペプチドは特異的細胞表面受容体に結合することができ、細胞へのmRNAの取り込みが促進されます。

免疫原性の低下

遺伝子治療の重要な課題のひとつは、患者の免疫反応を引き起こすリスクです。有害反応につながり、治療の有効性を低下させるおそれがあります。RGDペプチドベースの脂質は免疫原性が低く、患者の免疫反応を誘発しにくいことが示されています。これは、RGDペプチドが身体に認識される天然起源の分子であることと、デリバリーシステムの脂質成分に生体適合性があって有害性が低いことによります。

多用途の設計

RGDペプチドベースの脂質は、さまざまな物理的・化学的特性を持たせた設計が可能であるため、特定の用途に合わせて調整できます。例えば、デリバリーシステムの脂質成分は、安定性を高めたり、循環時間を延長したり、細胞への取り込みを強化したりといった改変が可能です。RGDペプチドも、特定の細胞表面受容体に対する親和性を高める、またはさまざまなタイプの細胞や組織を標的にするよう改変できます。この汎用性により、mRNAを異なるタイプの細胞や組織にデリバリーできる脂質の開発が可能になり、効果的な遺伝子治療の開発の可能性が高まります。

併用療法の可能性

RGDペプチドベースの脂質は、低分子や抗体のような他の治療薬と組み合わせることで、治療効果を高めることができます。例えば、治療用タンパク質をコードするmRNAのデリバリーにRGDペプチドベースの脂質を用いると同時に、治療の特異性を高めるために抗体を用いることが可能です。このアプローチは、遺伝子治療の有効性を向上させ、複雑な遺伝性疾患の治療という課題に対処する可能性を秘めています。

まとめ

RGDペプチドベースの脂質は、標的指向性mRNAデリバリーと遺伝子編集に向けた有望なアプローチです。遺伝子制御と遺伝子治療のメカニズムに対する我々の理解が進むにつれて、この分野での進歩が続くと期待されます。RGDペプチドのような標的指向性リガンドの使用は、遺伝子治療の特異性と効率を向上させ、さまざまな遺伝性疾患に対する新しい治療法の開発を促進する可能性を秘めています。この知見は、この分野における今後の研究のロードマップとなり、標的指向性技術が遺伝子治療分野を変革する可能性を示すものです。

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ra/d2ra02771b