February 21st, 2020, p.01-32
湘南アイパークサイエンス・プレス

Shonan iPark

cienceournalvol.1

湘南アイパーク
サイエンス・ジャーナル

湘南アイパークテナント各社のボランティア研究者により、2019 年 7月に湘南アイパークサイエンスカフェが設立されました。第1期では、それぞれの専門分野の領域と関連する最新のサイエンティフィックプレゼンテーションを、自己紹介を兼ねつつ、企業サイエンティストが発表いたしました。

この冊子は、第1期での発表内容をそれぞれ1ページにまとめたものにメンバーによるサイエンティフィックレヴュー

を併せて、湘南アイパークサイエンスカフェの活動記録として発行し、湘南アイパーク内外へ配布します。私たちの活動記録であるこの冊子を通じて、湘南アイパークのサイエンス深化やネットワーキング、新たなイノベーションの創成にさらに貢献することが私たちの願いです。

Shonan Health Innovation Park
湘南ヘルスイノベーションパーク

Shonan iPark
Science Café
Website QR code

〒251-8555 神奈川県藤沢市村岡東二丁目26番地1

E-mail: shonan-health-innovation-park@takeda.com
Website: https://www.shonan-health-innovation-park.com/
発行元：湘南アイパークサイエンス・プレス
2020.02-E1

湘南アイパークサイエンスカフェ・ホームページ https://ipark-science-cafe.hatenablog.com/

ご挨拶

編集後記

2019年7月、湘南アイパークに勤務する研究者によって設立された湘南アイパークサイエンスカフェは、2020年

みなさんと共に編集作業を進めて参りましたが、湘南アイパークサイエンスカフェの大変すばらしい小冊

1月現在、発表回数も20回を超え、発表者や参加者のみなさんのサイエンス上の成長や、会社間の垣根を超えた子、第 1号がついに完成しました！みなさんの各回のご発表に加えまして、小笠原さん、新名さんの最新レサイエンスコミュニティーの醸成に貢献して参りました。本冊子は、「湘南アイパークサイエンスカフェ」でメンバー

ヴューも加わり、読みごたえも十二分にあります。現在、参加を検討されているみなさんにとりまして、私共が発表した内容をそれぞれ1枚にまとめたものに、サイエンティフィックレヴューを合わせて創刊しました。まさにのサイエンスカフェの活動が「見える化」することで、本小冊子が参加の後押しとなってくれるものと期待し私共のボランティア活動をみえる「カタチ」にしたもので、湘南アイパークサイエンスのさらなる深化に本冊子がております。サイエンスカフェは湘南アイパークのオープンスペース（以下、写真）で実施していますので、い貢献することを切に願っています。創刊にあたり、多くのご負担をお掛けするにも関わらず快く引き受けてくだ

つでもお気軽にお越しください。
（ 野上）

さったメンバーのみなさんには心より御礼申し上げます。なお、本冊子の内容は、それぞれのメンバーが所属する
会社の活動とは一切関係がありません。

本冊子の編集過程で皆様の原稿に一通り目を通させて頂きました。皆様お忙しい中、非常に完成度の高い原稿を御作成くださり、感謝致します。私はサイエンスカフェに途中から参加したため、前半の演題につい湘南アイパークサイエンスカフェ・代表 野上 真宏

湘南アイパークサイエンスカフェの取り組みが1つの冊子にまとまった事、大変うれしく思います。本取り組みは、多岐に渡るライフサイエンス分野の進捗をまとめている事に加え、湘南アイパークに所属する各テナント企業の研究員が「どういうバックグラウンドで何に関心を持っているのか」を見える形にしたという点で、大変意義深いものだと感じています。いかなる場合においても、良いパートナーシップを築くためには「互いをよく知ること」が欠かせません。本冊子が、専門性や所属団体の異なる研究員間の 相互理解 を深め、新たなライフサイエンス
領域の発展そして患者さんを救う革新的な創薬・医療創出の一助になる事を期待しております。
湘南アイパークサイエンスカフェ・副代表 小笠原 彬ては十分内容を把握できておりませんでした。また、特に専門分野外の事だと、発表を伺っても頭がついて行けていないこともしばしばございました・・・。そうした点についても、この冊子の編集過程を通して理解を深めることができ、1枚ものとして形に残す事の意義を改めて強く実感している所です。また、本冊子に記載されている新名さんのレビューは非常に楽しく拝読させて頂きました。普段身近でない分野を知るきっかけの1つとして、こうしたレビュー記事は非常に有用だと感じております。iParkには、様々な専門性を有する一流の研究者の方々が多く在籍されているため、これから出てくるレビュー記事も楽しみにしています。末筆ではございますが、お忙しい中原稿を執筆してくださった皆様ならびに日比野さんをはじめとするiPark の皆様へ、この場

昨年5月、湘南アイパーク1周年記念フォーラムで開催されたピッチ大会で、武田薬品の研究者・野上真宏さんが、サイエンスカフェの開催を提案されました。ひとりの研究者が600人の聴衆を前に呼びかけて始まったこの定例で改めて御礼申し上げます。第 2 号以降も引き続きよろし
くお願い致します。
（ 小笠原）「アイパークが掲げる会は、次々と輪を広げ、現在では9社38人のメンバーを擁するコミュニティとなっています。
『響き合え、科学。』という言葉に共感して、思い切って提案しました」とうかがい、サイエンスの響き合う場が実現したことを、あらためて嬉しく思いました。週に1度、企業を超えて集い、サイエンスを愉しむ研究者のエネルギー
が、きっといつか、ヘルスイノベーションを世界に送り出す原動力になると信じて、アイパークはこれからも、研究者の皆様のサイエンスを応援していきたいと思います。
湘南アイパーク 日比野 はるか

iPark Science Caféにて撮影

湘南アイパークサイエンスカフェの様子

Shonan iPark Science Journal

Contents

目次
はじめに
1.「ご挨拶」湘南アイパークサイエンスカフェ・代表 野上 真宏
2.「ご挨拶」湘南アイパークサイエンスカフェ・副代表 小笠原 彬
3.「ご挨拶」湘南アイパーク 日比野 はるか

サイエンティフィック・レビュー
1.「Geroscienceの視点から見た創薬と予防医療の展望」小笠原 彬
2.「Digital Therapeuticsを用いた疾患治療介入における最近の潮流」新名 芳有

第1期 発表内容
1.「核内TDP-43の消失は、LINEレトロトランスポゾンコードクロマチンの脱凝集と関連する」
2.「シングル核RNAシークエンスから明らかとなった変異モザイクを持つレット症候群患者の脳組織の特徴」
3.「高密度CMOS-MEAおよび多電極brain machine interface（BMI）の進捗とその応用」
4.「iPS細胞を用いたヒトのニューロンの動態およびダウン症候群のin vivoモデルの確立」
5.「脳オルガノイドによるヒト大脳皮質と同一の細胞多様性の再現」
6.「神経回路の非侵襲的制御のための音響標的化学遺伝学」
7.「In vivoで分子認識能を有するDNAナノロボットによるドラッグキャリアとしての可能性」
8.「遺伝子に潜在的にコードされるmodifier geneで、筋ジスが根治される可能性」
9.「小児注意欠陥・多動性障害又は成人多発性硬化症に対するデジタル治療介入の概念実証研究」
10.「オフターゲット毒性は、臨床試験中の抗がん剤に共通した作用メカニズムである」
11.「レーバー先天黒内障10型の視力喪失を改善するためのin vivo ゲノム編集治療」
12.「ヒト脳皮質オルガノイドの機能を測定する」
13.「まばたきするヒトの眼表面モデルによって示されたドライアイ治療薬開発の可能性」
14.「老化に伴うミクログリアの貪食機能低下は、CD22の抑制で改善する」
15.「血液脳関門透過性ナノ免疫複合体は神経膠腫治療のための局所的免疫応答を誘発する」
16.「PCDH15およびRELNのコピー数変異を伴う患者由来の人工多能性幹細胞を使用した
双極性障害および統合失調症のin vitro モデリング」

17.「CRISPRiに基づくヒトiPSC由来ニューロンにおけるマルチモーダル遺伝的スクリーニング」
18.「なぜ遺伝子操作モデル動物で期待した表現型が得られないのか?」

編集後記

01

Scientific Review

Geroscienceの視点から見た
創薬と予防医療の展望小笠原 彬（田辺三菱製薬株式会社）
ogasawara.akira@ma.mt-pharma.co.jp

No.

1

問わずマウス寿命を延長させる事および複数の加齢疾患を遅延させる事は、注目に値する。免疫抑制作用やインスリン抵抗性などの副作用懸念から、ヒトへの使用については慎重を要す声もあるが「①既に認知機能低下などが起き病態が進行したアルツハイマー病モデルマウスでも症状の改善報告が複数出ている事」「、②高齢者に投与した場合でも比較的軽微な副作用しか報告されていない事」「、③アルツハイマー病と関連が深い老化を遅延させる働きがある事」を踏まえ、Rapamycinを用いて軽度〜中程度のアルツハイマー病患者への臨床試験実施を強く提言する報告が出されている 6)。また、市民科学者（citizen scientists）と連携し、研究室ではなくヒトと同じ生活
環境内において、
Rapamycinによるイヌの寿命延長効果を検証するDog Aging Projectが米国で進行中である。

1-2. Sirtuin-activating compounds（STACs）

はじめに
加齢に伴い、多くの疾患・死亡のリスクは指数関数的に上昇する事が示されている。こうした事実に基づき、老化自体を種々の疾患に共通する主要な危険因子と見なし、老化現象へ介入する事で複数の慢性疾患の発症を予防・遅延させようという Geroscience仮説 が提唱されている 1)。老化という現象は非常に複雑であるものの、特に重要と考えられる特徴が The hallmarks of aging としてまとめられ 2)、体系的な理解が進みつつある。また、老化研究の知見に基づき疾患治療を試みる例も複数出てきている 3)。
そこで本稿では、「老化研究が、どのように疾患治療・予防へ応用されようとしているのか」という視点で現況を概説したい。

老化研究に基づく疾患治療アプローチ
老化現象への介入手段には大きく分けて「1. カロリー制限に関するPathwayへの介入」、「2. 血中老化促進因
子/抑制因子への介入」、「3. 老化細胞への介入」の3つの方法が知られている。各介入手段についてそれぞれ以下に紹介する。

1．カロリー制限に関するPathwayへの介入
初期の老化研究における重要な発見として、
1939年にMcCayらによって報告されたカロリー制限という現象が挙げられる。栄養不良にならない程度に摂取カロリーを制限する事で寿命が延長するというこの現象は、齧歯類・酵母・線虫などの様々な生物種で共通して確認されている 3)。
霊長類（アカゲザル）についてはWisconsin大学と米国国立研究所（National Institute on Ageing : NIA）で相反する結果が得られていたものの、再解析により「中高年からのカロリー制限により寿命が延びる」という統一見解が2017年に出された 4)。注目すべき事に、カロ
リー制限は寿命を延長させるだけではなく老化関連疾患の発症を抑え 3)、健康寿命延長にも貢献する。実際、アカゲザルでは、カロリー制限群でがん発生率が15-20％ほど低く、糖尿病や脳卒中などの老化関連疾患の発症も遅い 4)。1980年代後半以降、突然変異体などの解析を通してカロリー制限に関わるPathway・因子の解析が急速に進み、Insulin/Insulin様経路・mTOR 経路・Sirtuinなどが主要なものとして同定されてきた。特にmTOR阻害剤

RapamycinやSirtuin-activating compounds（STACs）は、カロリー制限模倣化合物として、健康寿命の延長効果
が種々の生物モデルにおいて報告されている 3)。

1-1. Rapamycin
Rapamycinによる寿命延長効果は、遺伝的背景の異なるマウスの寿命延長効果を指標にNIAが実施した介入試験プログラム（Interventions Testing Program : ITP）
で見出された 5)。
Rapamycnが中年期からの介入でも雌雄

02

Nicotinamide adenine dinucleotide（NAD+）依存型脱アセチル化酵素であるSirtuinにはSIRT1-7の7種類があり、酵母で寿命延長効果を持つ事が見いだされたSir2と最も相同性の高いSIRT1が特に精力的に研究されている。赤ワイン中のポリフェノールであるレスベラトロールのSIRT1活性化作用が報告されて以降、発見者であるDavid Sinclairらが設立したSirtris Pharmaceutical（2008年GlaxoSmithKlineに買収、2013年に閉鎖）により、種々のSIRT1活性化剤（STACs）が報告された。
Pfizer からスクリーニングアッセイ系の妥当性について疑問を呈する声も出たものの「SIRT1にアロステリックに作用して、基質への親和性を上げる」というSTACsの詳細なSIRT1
活性化機構が解明されたことで 7)、
偽陽性への懸念は払拭されたように思われる。
最も有望とされていた化合物

SRT2104は14の臨床試験が行われ、2000mgまで忍容性があり、血中のコレステロール・LDL・トリグリセリド値を下げる事などが報告されている。一方で種々の臨床試験結果から、この化合物は経口投与時に薬物動態上の課題があり、暴露量の低さとそれに伴う患者間でのバラツキの大きさが課題として認識されるようになった。
例えば
Ⅱ型糖尿病患者に対して行われた臨床試験では、
脂質パラメーターの改善は認められたものの、
薬物動態上の課
題により血糖及びインスリンコントロールの改善までは確認できていない。
また中程度~重篤な乾癬患者を対象にした臨床試験では、
薬剤応答性のある患者において乾癬関連遺伝子の発現変動が認められたものの、薬物動態上の課題が同様に示されている。
薬物動態パラメーターの改善または局所投与に適した物理化学パラメーターの改善による次世代型STACsの開発が期待されるところである 8)。

2. 血中老化促進因子/抑制因子への介入
1950年代後半から1960年代にかけて、2匹の齧歯類の腹部を切開し皮下レベルで手術的に縫合する事で、両個体の循環体液を混合して共有させるparabiosis（並体結合）という実験が盛んに行われた。例えばob/obマウス（肥満マウス）と正常マウスをparabiosisで繋げる事でob/obマウスの食欲がほぼ正常化された事を受け、「ob/ob
マウスは食欲を低下させる血中因子が欠けているのではないか」という事が示唆された。
現在、その血中因子はレプチンとして知られている。老齢動物と若齢動物をparabiosisで結合する実験も1950年代に行われていたものの、
20世紀の後半では一部の地域を除き研究が盛んに行われているとは言い難い状況であった。しかし、2005年にStanford大学のThomas A. Randoらが「老齢マウスにおける筋肉・肝臓の前駆細胞の活性は、若齢マウスとのparabiosisで改善する」と報告して以降 9)、老化関連液性因子の同定を求めてparabiosisを用いた研究が活発化した。
例えば Tony Wyss-Corayらのグループは、
CCL11やβ2-microglobulinが中枢神経の再生能低下に関わる血中老化促進因子である事を報告している 10),11)。
Tony Wyss-Coray氏が共同設立したAlkahest社は、加齢に伴い血中で変動する因子をchronokinesと称し、それに関する臨床開発を実施している。2019年12月現在、加齢に伴い増加するEotaxinのreceptorであるCCR3の阻害剤を用いた滲出型加齢黄斑変性症治療や、加齢に伴い減少する

chronokineを血漿の特定画分で補う認知症治療が、臨床試験中である。

03

Scientific Review

3. 老化細胞への介入

No.

12．Artificial Intelligence（AI）

正常なヒト線維芽細胞が、一定期間培養されると老化細胞になり増殖能を失う事は「ヘイフリックの成長限

Bioage社やInsilico Medicine社など、ゲノミクスや AI、ビッグデータ解析を統合して老化バイオマーカーを探索界」として世に広く知られている。長年、細胞老化と個体老化の関連は不透明であったが、老化細胞による炎症性する企業が複数出つつある。
Insilico Medicine社は既に血中パラメーター・人種・喫煙歴から個々人の生物学的年

サイトカインや細胞外マトリックス分解酵素などの分泌現象（senescence-associated secretory phenotype :齢を予測するAging AIツールを作成し、公開している。同社が出した文献では、血液パラメーターに加えて画像

SASP）が高齢者の慢性炎症状態や老年疾患発症に関与している可能性などを受け、両者が関連していると考え

データやトランスクリプトーム、プロテオーム、DNAメチロームなども統合的に踏まえて薬剤の介入効果を測定すられるようになってきた 12)。
この考えを決定付けたのが、Jan M. van Deursenらによる「老化細胞を選択的に除去

る将来像が描かれており、その実現へ向けて研究が進展していくと考えられる 18)。

する事でマウスの健康寿命が延びた」という報告である 13),14)。
彼らは細胞老化マーカーであるp16INK4aプロモーターの下流にFK506-binding-protein-caspase 8（FKBP-Casp8）を組み込んだマウスを作製した。このマウスに

FKBPのリガンドである合成化合物AP20187を投与する事で、p16INK4a陽性の老化細胞でのみCasp8を二量化させ、細胞死を引き起こしている。
初期に出た早老症マウスでの報告とその続報である野生型マウスでの報告は、共にScience誌におけるブレークスルー・オブ・ザ・イヤーのRunners Upに選ばれており、これら一連の研究がいかに画期的であるかを物語っている。
こうした研究を受け、老化細胞を選択的に排除する薬剤（Senolytics）の探索が近年盛んである。老化細胞が一般的にアポトーシス耐性である事からその耐性解除が期待できる化合物の探索が進められ、dasatinibとquercetinの発見に始まり、Bcl-2 阻害剤などがSenolyticsとして挙げられた 15) 。

Senolyticsを用いた臨床試験も行われ、例えばdasatinibとquercetinを糖尿病性腎症患者に投与した試験では、脂肪組織における老化細胞の除去やIL-6などのSASP減少が確認されている 16)。
さらにUnity Biotechnology社は変形性関節症患者に対してMDM2/p53のタンパク質間相互作用を抑制する Senolytics の臨床試験を実施中で
ある。

おわりに
老化現象そのものは疾患と見なされていないものの、老化研究に基づく様々な知見がヒトの疾患治療に活用されつつある。
またTAME試験においては、
試験成功時に複合的な老化関連疾患の予防に関して適応取得が認められるようFDAと協議が進められており、老化関連疾患の予防を目的とした新たなFDA適応への道が開ける可能性がある。
将来的に研究が進み老齢疾患バイオマーカー（群）が同定され、
それらを指標に、製薬企業が未病に対する 予防医療 に本腰を入れ、Productive Agingな社会の実現が期待される。

引用文献
1) Cell, 2014, 159, 709-13
2) Cell, 2013, 153, 1194-217
3) Nature, 2019, 571, 183-192
4) Nat Commun, 2017, 8, doi: 10.1038/ncomms14063.

老化研究における課題
寿命が2年程度のモデルマウスであれば、生存寿命や健康寿命をアウトプットとして老化への介入効果を検証する事も不可能ではないが、マウスに比べて数十倍長い寿命を持つヒトで同様の指標を採用する事は非現実的である。すなわち、老化に対するバイオマーカーの欠如が老化研究における大きな課題の1つであると考えられるが、近年こうした課題に向けていくつかの取り組みが進行中である。バイオマーカー探索に関する近年のトピック

5) EBioMedicine, 2017, 21, 3-4
6) Sci Transl Med, 2019, 11, doi: 10.1126/scitranslmed.aar4289.
7) Science, 2013, 8, 339, 1216-9
8) Pharmacol Ther, 2018, 188, 140-154
9) Nature, 2005, 433, 760-4
10) Nature, 2011, 477, 90-94
11) Nat Med, 2015, 21, 932-937
12) J Cell Biol, 2011, 192, 547-56

を以下に2つ紹介する。

13) Nature, 2011, 479, 232-6

1．Targeting Aging With Metformin（TAME）試験

15) J Am Geriatr Soc, 2017, 65, 2297-2301

Geroscience仮説を検証するために、モデル動物で寿命延長効果が確認されヒトでも糖尿病薬として使用実績のあるメトホルミンを用いた介入試験（TAME試験）が提唱されている。
この試験では老齢疾患（心筋梗塞/脳卒

14) Nature, 2016, 530, 184-9
16) EBioMedicine, 2019, 47, 446-456.
17) Geroscience, 2018, 40, 419-436
18) Ageing Res Rev, 2019, 49, 49-66

中/うっ血性心不全/認知症/癌）発症または死亡までの期間を主要評価項目、広範な文献調査に基づき選抜されたバイオマーカー候補因子の測定を副次評価項目に置いている。バイオマーカー候補の選抜には、堅牢性、再現性、アッセイの簡便さ、老化現象を反映しているか、ヒトでの介入効果が確認されているか、などの指標が用いられており、こうした選抜過程は今後のバイオマーカー探索においても大いに参考になる 17)。

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05

Scientific Review

Digital Therapeuticsを用いた疾患治療介入における最近の潮流
新名 芳有（武田薬品工業株式会社）yoshiari.shimmyo@takeda.com

No.

2

1．物質依存症
Pear Therapeutics社 : reSET®、reSET-O®
オピオイド及びアルコール等の物質依存症に対する行動変容治療である。
User Interface（UI）はChat Bot型と日常生活習慣記録型の組み合わせであり、疾患の特徴である依存対象への日々の渇望を制御することに主眼を置いて設計されている 10),11)。このうちreSET®に関してはアルコールを含む物質依存症治療を適応とし、世界初のF

DA承認を得たDTxとして注目を浴びた。続くreSET-O®に関してもオピオイド依存症に特化し、同じく承認を獲得している。
治療セッション期間はreSET®で一律90日間、
reSET-O®で84日間であり、その適応症の特徴から治療対
象年齢は18歳以上との制限がかけられている。
当社に関しては2018年前半にNovartis Pharmaが提携を発表し、
現在治験段階にあるその他のアセットに関して

序論

も開発及び販売提携権を有するパートナリングを締結している。

最近Digital Therapeutics（DTx）と呼ばれる疾患治療手段が注目を浴びている 1)。これらはInternal Medicine（IM）以外の治療介入方法の一つとして分類され、医療用機器の枠組みに包含されているがそれだけにとどまらない。米国では2年前の2017年にDigital Therapeutics Alliance（DTA）が組織され、業界横断的に知見を積み重ねている 。
一般的にデジタル医療介入としてイメージされるようなChat bot型
（自動対話型）の服薬管理アプリなど
2)とは一線を画し、DTxは「積極的な治療手段の提供」が目的である。当然そこには医師による処方と厳格な規制が存在し、医薬品と同様のビジネスモデルが存在する。
本稿では 規制当局からの承認を経て市場導入することを目的としたDTx、即ちPrescription DTxの概観、具体例、応用例、適応範囲とビジネスモデル、そして従来型の医薬品との異同、そして今後の課題について総説したい。

2．糖尿病
Virta Health社 : Virta®
Ⅱ型糖尿病を適応としたDTxであり、空腹時血糖とHBA1cを減少させる効果を示した 12)。また10週間の治療継続
で7% 、1年間の継続で12%の体重減少も認めている 13)。また記録データを基に、全米の糖尿病治療拠点での問診対応を予約制で実施可能な点も興味深い。
UIはChat Bot型であり月額課金制（約250$）を特徴とする 14)。

3．喘息・COPD
Propeller Health社 : Propeller for Asthma & Propeller for COPD
DTx単体で治療する上記2種と異なり、吸入ステロイドとの組み合わせで使用する 15)。
毎日の外気温、室内気温、湿度やベースの体調を自身で記録し、使用した吸入剤の用量と回数が自動的にデータ背景転送される吸入デバイスを接続して利用する 16)。
発作頻度が可視化され、特徴を患者自身が把握することによりス

DTxの応用は広い疾患領域で試みられている 3)。例として、高血圧症や糖尿病といった循環代謝領域 4)、禁煙 5)、

テロイド吸入回数を減少させることを意図している。基本的にはかかりつけ医が処方し、蓄積データも医師が観喘息 6)、
大うつ病 7)、
脳梗塞 8)や睡眠関連疾患を含む精神疾患領域など 9)多岐に渡る。
この内いわゆる中枢神経疾

察することで処方薬の増減を円滑に実施する製品であるため厳密にはDTxには分類されないがデジタル治療薬

患に対する適応症としては物質依存症、大うつ病、
統合失調症、
注意欠陥多動性障害（ADHD）
等の精神疾患群やとして一定のポジショニングを築いている。

多発性硬化症といった神経変性疾患などが挙げられる。これらの疾患はIMによる介入効果が限定的で、いわゆ4．小児 ADHD

る副作用課題が大きいことが知られている。

Akili Interactive社 : AKL-T01 Revo®

一方、
日米欧医薬品規制当局の承認要件
（基準）
は明確で、
一次エンドポイントとして設定する各種臨床的スコ

アドベンチャーゲーム様のUIをベースとする子供向けADHD治療用DTx。継続性を担保しつつ「楽しく治療する」

DTx介入の承認要を得る
アリングの統計学的有意な改善を確認できれば一義的に承認を獲得出来ると考えられ、

フォーマットを有することが特徴である。一群170症例をエンロールした28日間、一日一回使用の治験において、ための各種治験が実施されている 。またDTxの研究開発企業群は製薬企業と同様、社内に基礎研究所や臨床他のゲーミングソフト（Active control）と比較し統計学的有意な臨床スコア（T.O.V.A）改善を認めた。Metadox

開発部門等のR&D組織を有していることが多く、一般的なアプリ開発企業とは一線を画していることが多い。まine錠といったADHD適応を狙う医薬品候補と比較した際、遜色ない改善効果を導いている（T.O.V.A スコア＝M

たこれらの企業の創業者や従業員の多数は製薬企業経験者であり、後述するグローバルメガファーマとの提携

etadoxine 2.4pt改善、AKL-T01 3.1pt改善）17),18)。また、他のDTx群とは異なりChat bot型でも服薬管理/記録型で件数が多いことにも繋がっている。

もないタイプで、日本においては塩野義製薬との共同治験が実施されている。

3)

以下、治験段階や研究段階、そして既に承認を取得した代表的なDTx群について概観し、その特徴とアプロー
チの新規性、
課題について論じたい。

各適応症に対するDTx開発企業の代表例と製品（候補）群
市場導入された製品もしくは治験中のDTxにおける代表例を列挙する。
このうち既存医薬品と比較した試験結果、または治験における 治療効果 が英文査読誌上にて公開されているものについて、その詳細を紹介する 。

5．多発性硬化症
Akili Interactive社 : AKL-T01 Revo®
上記と同じDTxであるが神経変性疾患の一種である多発性硬化症を適応として臨床研究が進められている。治験時に汎用される臨床スコアであるBICAMSにおける、視覚性処理速度と作業記憶を想定するサブグループ

SDMTにおいて治療開始前（ベースライン）群と比較し統計学的有意な改善を認めた 19)。一方、言語性処理能力では有意な差が確認されないなど、MOAとしては病態の本質を修飾するものではなく脳のある部位特異的な賦活作用が示唆されるものである。

06

07

Scientific Review

No.

2

6．禁煙

ス推進研究会」が組成された 7)。製薬企業、開発ベンダー、アライアンスコーディネーターなどが参画し、DTxの研CureApp社 : CureApp禁煙®

究開発推進と振興を目指すとしている。科学的及び医学的なエビデンスを訴求し、他のデジタル製品群との差別

日本発のDTx研究開発企業であるCureApp社により市場導入が図られている製品。禁煙外来との協働が基本と化及びプレシジョン化を企図し、塩野義製薬、田辺三菱製薬、アステラス製薬、帝人ファーマ、デジタルガレージ、なり、体調やニコチン渇望を患者自身が記録する 20)。心理的依存の治療を目指し慶應義塾大学医学部呼吸器内アイリス、
サスメドからなる連合組織体として活動を実施している。
米国と同様、DTxを研究開発するベンチャー企

科と共同開発中である。医療現場への浸透を図るとともに、一般企業の禁煙プロモーションに展開している。な

業が従来型製薬企業と提携を結び、治験費用の分担と市販後の製品浸透、安全性調査、
製品アップデート及び新おCureApp社は、誰でも使用できる一般用アプリの形態を有するascure®卒煙モバイルプログラムなどのライン

製品開発に資する患者使用データ群の収集と解析を共同で実施するスキームを煮詰めていく方向であろう。

ナップを揃え、
医療用DTxと一般市場普及型アプリの両面の製品群を有するという企業特徴がある。

課題

開発プラットフォームの整備と標準化

DTxの最大課題は製品の排他性及び独占性にある。そのUIの特徴から競合の参入が容易に想定され、いかに

Prescription-DTx開発において特筆は、既にFDAから一種のお墨付きを得た企業（開発ベンダー）が複数指定製品の特長と優位性を確保するかが重要である。
基本的には「有するUI及び操作性、示す薬効」
までを包含した特され、彼らが治験に導入する製品候補に関してはpre-certificateプログラム（Pre Cert）
が適応されることにある。

許によって権利保護しているが、場合によっては著作権による排他性確保も視野に入る。また地域特性、例えば現在までに9 社（Apple、Fitbit、Johnson & Johnson、Pear Therapeutics、Phosphorus、Roche、Samsung、国々によってバラエティに富む生活習慣やUIへの親和性、疾患の理解の観点から、薬物とは異なったregionalな

Tidepool、Google傘下のVerily）がFDAから本認定を受けており、これらの開発企業群から生まれる新たなDTx

製品展開、
即ちUI変更や治療期間の変更が求められることも課題である。

は、その開発環境、製品の信頼性が既に規制当局から担保されているという大きなアドバンテージを有する。
このまた当局からの規制を受けない、いわゆる健康管理アプリや健康増進ウェブサイトとの区別化、患者及び消費認証基準は「quality and organizational excellence（CQOE）principles」
として定義され、下記に示す一連の基準者への浸透も課題である。現在では治験を経ない、もしくは治験にて効果を実証するとのスキーム自体を有さなをクリアした研究開発体制を構築していることが必要とされる 。それらは製品品質、患者安全性、治験責任、サい製品群の方が多数派の状況である。
スマートフォンやタブレット端末を利用し、一見同一にみえるUIアプリとのイバーセキュリティ責任、
積極的文化の5項目である。
これらの観点をFDAが多方面から審査し、その承認を与える

区別が十分でなければ、医療従事者はもとより使用者（患者）に混乱を惹起するであろう。一方、開発難易度及びフローとなっている。2019年に本格化した本Pre-Certプログラムに準拠し、前述のPear Therapeuticsが不眠症

ビジネス展開の容易さは後者に軍配が上がり、承認を得たDTxとそれ以外との垣根は益々あやふやになり、規制及び大うつ病治療 DTxの治験を開始した。基本的にはFDAの医療機器承認審査基準である510（ k ）product

当局側にとっても、また使用する患者にとっても悩ましい状況が続くと想定される。

21)

submissionのgeneral controlを基準として治験が進められるが、既に製品群を有し、Pre-Certを獲得している企業にとっては極めて迅速かつ高信頼度で開発を推し進めることが可能となっている。即ちこの Pre-Cert承認を得ることが、
少なくとも米国開発を進める上では必須となるであろう。

認知行動療法を基盤としたセッション内容

IM以外の治療介入手段としてのDTxは、根源的な安全性と従来型薬物と比肩する効果の両面から、医療現場及び患者にとり魅力的な手法である。
標準化され信頼性の高い開発プラットフォームから生まれ、入念にデザインされた治験を経て規制当局の承認基準を満たし市場導入されたDTxは、今後の治療手法として一定のパイと存在

いくつかのDTxの科学的及び医学的信頼性を担保するものとして、長らく医療現場にて実施されてきた豊富な感、そしてビジネス規模を組成するであろう。IMを含む現行の治療手段では難治に転帰し困難を抱える患者に実績を有する認知行動療法（CBT）を基盤としている点が挙げられる。
特にChat Bot型製品群において、このCBTとっては、一つでも多くの介入オプションが必要であることは論を待たない。今後のDTxの隆盛によりこれらの患をアプリ上で実施することが特徴となっている。
CBTの歴史は長く、生活習慣病や依存症、大うつ病等の精神神経者に多くのvalueがもたらされることが期待される。

疾患の分野においては、統一基準が作成され汎用されている治療手法である。
一部のDTxはモバイルもしくはテレ

CBTとも言い替えられ 、古典的に対人的セッションにて実施されてきた本治療方法を手軽にかつ継続的に、そして参考文献

安価に実施できる手段として移行されたものだとも捉えられうる。
今後の開発及び市場導入製品のうち、少なくな

1) Nature. 2019 Sep;573(7775):S106-S109.

12) Front Endocrinol (Lausanne). 2019 Jun 5;10:348.

2) https://dtxalliance.org/

13) Diabetes Ther. 2018 Apr;9(2):583-612.

3) Clin Pharmacol Ther. 2018 Jul;104(1):72-80.

14) JMIR Diabetes. 2017 Mar 7;2(1):e5.

い品目数がこのCBTをベースとしたDTxとなりうる。
一方この潮流はCBT普及率の高い地域
（北米、
欧州）
でのDTx
開発
（UI 実装）と密接に関係するため、医薬品と異なり製造処方の程度はあれ「剤そのものが基本的にグローバル製品」
であることとは異なる。
即ちCBT 親和性の低い地域においては開発UIの選択が重要となるため、
開発品目
（DTx）
を展開する地域及び国民性の観点を研究段階の初期から十分に認識する事が必須となるであろう 。

本邦におけるDTxの潮流
日本におけるDTx開発環境の整備及び普及を目指し、
2019年にDTAの日本版である「デジタルセラピューティク08

将来4) J Med Internet Res. 2019 Oct 9;21(10):e15814.

15) Ann Allergy Asthma Immunol. 2017 Nov;119(5):415-421.e1. 15

5) Health Psychol Rev. 2018 Dec;12(4):333-356.

16) J Allergy Clin Immunol Pract. 2019 Mar;7(3):1088-1090. 16

6) Chronic Obstr Pulm Dis. 2019 Jul 24;6(3):210-220.

17) J Clin Psychiatry. 2012 Dec;73(12):1517-23.

7) Int J Med Inform. 2019 Dec 23;135:104056.

18) PLoS One. 2018 Jan 11;13(1):e0189749.

8) J Stroke. 2019 Sep;21(3):242-258.

19) Neurol Ther. 2019 Jun; 8(1): 135-145.

9) J Clin Sleep Med. 2019 Jan 15;15(1):11-13.

20) JMIR Mhealth Uhealth. 2019 Feb 19;7(2):e12694.

10) reSET Clinician directions for use. Pear Therapeutics, Inc; 2019.

21) https://www.fda.gov/media/119722/download11) reSET-O Clinician directions for use. Pear Therapeutics, Inc.; 2019.

09

Presentation Phase 1

核内 TDP-43の消失は、LINEレトロトランスポゾン
コードクロマチンの脱凝集と関連する

No.

1

Presentation Phase 1

シングル核 RN A シーク
エンスから明らかとなった変 異モザイクを持 つ
レット症候 群患者の脳
組織の特徴

背景
筋萎縮性側索硬化症（ ALS ）と前頭側頭型認知症（ FTD ）は、臨床的に、遺伝学的に、そして病理学的にオーバーラッ
プしている。2つの疾患に共通した病理学的マイルストーン
として、RNA 結合蛋白質 TDP-43の核内からの消失と細胞質凝集が知られている。このTDP-43 病理は神経変性と強く関連するにもかかわらず、
動物モデルや細胞モデルではレット症候群はX 染色体連鎖性神経発達障害であり、その原因遺伝子はMecp2である。脳内は神経細胞種の多様性

X染色体不活性を有して複雑であるが、レット症候群では、により、野生型 / 変異型細胞がランダムに混在して更に複雑であり、
これまで詳細な細胞レベルでの特徴については不明だった。
そこで、本研究では、「シングルセルRNAseq

解析/シングル核RNAseq解析」と「SNPs解析」
を組み合わ用いた解析が疾患解析として重要である。そこで本研究でMecp2ヘテロマウスとレット症候群患者死後せる事により、Renthal et al., 2019, Nat Neurosci, 21,
1670-1679

は、F TD を伴うAL S（ F TD-AL S ）患者死後 脳を利用し、脳における野生型/変異型神経細胞での発現変動遺伝子

TDP-43病理を次世代シーケンス（NGS）解析した。

キーワード
■
■

神経変性疾患前頭側頭型認知症を伴う筋萎縮性側索硬化症（FTD-ALS）

TDP-43■ LINEレトロトランスポジション■

要旨
核局在 TDP-43を欠いた核を、前頭側頭型認知症を伴う筋萎縮性側索硬化症患者の死後脳から回収。

核内TDP-43の消失は、広範囲にわたるトランスクリプトーム変化と関連した。

核内 TDP-43 の消失は、LINE をコードする
クロマチン領域の脱凝縮と関連した。

核内TDP-43の消失は、in vitroにおけるLINE
レトロトランスポジションを促進した。

とその転写領域におけるDNAメチル化状態を解析した。

TDP-43病理を示す

神経細胞核の単離とNGS解析

FTD-ALS患者死後脳の凍結新皮質から細胞核を抽出し、さらに抗NeuN（ニューロンマーカー蛋白質のRBFOX3）抗体、および抗 TDP-43抗体を用いてTDP-43陽性神経細胞核と、TDP-43陰性核に分離した。これらの核からDNA および RNAを抽出し、RNA-seqおよびATAC-seqを実施し、2群間比較した。

核内TDP-43消失によりRNAスプライシング
反応がグローバルに変化し、LINEをコードする
ゲノム領域の脱凝集が惹起されていた

Mecp2ヘテロマウス/レット症候群患者でのシングルセル/シングル核RNAseq解析とDNAメチル化解析

キーワード
■
■

レット症候群患者

Mecp2（methyl-CpG-binding protein2）

Mecp2ヘテロマウス（exon 3、4欠損の大部分を欠損）脳/レット

ヘテロマウス■■症候群患者（R255X 変異：stopコドン）死後脳からシングルセル

シングルセル/核RNAseq解析

seq 解析/シングル核 seq 解析とアレル特異的な SNPs 解析を実施して興奮性神経における野生型 / 変異型神経細胞を分離し、変動遺伝子を解析した。更に、その転写領域におけるDNA

DNAメチル化解析

メチル化状態との関連を解析した。

要旨

有位 な 変 化 が 認 めら れ た 。また 、す で に 報 告されてい るMecp2ヘテロマウス /レット症候群患者におけるシングルセル/シングル核RNAseq解析とDNAメチル化解析を実施した。

グローバルなスプライシング 変化 が 認 められた 。さらに 、

興奮性神経において、野生型に比して、変異するゲノム領域のクロマチン脱凝集が認められた。

数が増加した。

R N A 発 現 変 動 する遺 伝 子 群 を G O 解 析したところ 、D N A
damage and repair, proteostasis, RNA processing経路のTDP-43 mRNA 3 UTR の選択的スプライシング変化など、
ATAC-seq 解析の結果、TDP-43 陰性核においてLINEをコード

TDP-43消失によるLINEレトロトランスポジション活性化

実際、アクティブな LINE にコードされている ORF2 遺伝子のDNA量を定量すると、TDP-43陰性核における上昇が認められた

2

背景十分に再現することができないため、臨床病理サンプルを
Liu et al., 2019, Cell Rep, 27, 1409-1421

No.

型神経細胞で異常な制御変化を示す遺伝子

変異型神経細胞における異常な制御変化を示す遺伝子数の増加

Mecp2ヘテロマウスにおいて、野生型神経細胞に比して、変異型神経細胞ではMecp2 遺伝子発現の減少が見られた。レット症候群患者死後脳（3 検体）では、全て約50%が変異型であった
事から、半数の変異型神経細胞ではMecp2の機能が失われている事が示唆された。こうした条件下において、Mecp2ヘテロ
マウス/レット症候群患者共に、野生型神経細胞に比して、変異型神経細胞で変動遺伝子数（ =異常な制御変化を示す遺伝子

異常な制御変化を示す遺伝子の内、遺伝子数）が増加していた。

認められた。

遺伝子発現量増加とDNA高メチル化状態の相関

発現量増加とDNA高メチル化状態の相関が（p=0.0262）ことから、TDP-43の核内消失によって、LINEレトロ

Mecp2ヘテロマウス/レット症候群患者共に、異常な制御変化を示す遺伝子の内、遺伝子発現量増加とDNA 高メチル化状態の相関が示された。同時に、Mecp2変異を持つ神経細胞種特異的なDNAメチル化状態から発現増加した遺伝子の程度を予測

トランスポジションの促進が示唆された。そこで、in vitro 細胞

モデルを用いて、LINEレトロトランスポジション効率に対するTDP-43 発現量の影響について解析した。HeLa 細胞を用いた解析から、TDP-43 発現を抑制することによりLINEレトロトラ

できる可能性も示唆された。

ンスポジションが増加し、Lamivudine（ 抗レトロトランスポジ
ション抑制剤）によって抑制されることが示された。

10

担当者

野上真宏

一言

関連する最新論文をサーチする際、PubMedを利用されることが多いかと思いますが、ホットな最新論文を探す方法としては
PubMedトップページに表示される「Trending Articles」の項を参照するのがおすすめです。この項には、以前のある期間と比較して最近 2日間での閲覧が急増したトレンドな文献を見つけることができます。今回紹介した文献は、当時のトレンドであった910
文献の中から、3つのキーワード「RNA」、「Neuron」、および「Disease」と関連した6文献のうちの1つでした。臨床サンプル解析の新しい方法論を提示する素晴らしい報告でした。

所属

武田薬品工業株式会社

masahiro.nogami@takeda.com

専門

RNA生物学、核酸医薬、神経変性疾患

担当者

荒川佑一

一言

最近、中枢性疾患患者の死後脳組織におけるシングル核の transcriptomeの解析結果がNature誌等に報告されています。シング
ル核解析の特徴は、シングルセル解析では不可能な凍結サンプルを用いた解析が可能な点等にあります。今後、本解析技術手法を用いて細胞種（神経、グリア等）毎により深い疾患理解がなされ、その結果を基に臨床応用される事が期待されます。今回は、その一例として、レット症候群患者の死後脳サンプルを用いたシングル核RNAseqの解析結果をご紹介させて頂きました。神経細胞
種と変異神経細胞を弁別して解析する方法を考案して、transcriptome解析とDNAメチル化解析が実施されました。

所属

Axcelead Inc.

yuuichi.arakawa@axcelead.com

専門in vivo 薬理、精神疾患、bioinformatics

11

Presentation Phase 1

高密度CMOS-MEAおよび多電極brain machineinterface（ BMI ）の進捗
とその応用

No.

3

Presentation Phase 1

iPS 細胞を用いたヒトの背景上の電極から記録を行うことが可能になった。一方、動物やヒトの脳とコンピューターを接続するBMIには非侵襲式

Hayder et al., 2017, Sci Rep, 7, 2460
https://www.cnet.com/news/elon-muskneuralink-works-monkeys-human-testbrain-computer-interface-in-2020/

これまでに開発されてきた、in vitroの分化誘導系で得られるほとんどのニューロンが妊娠初期から妊娠中期に相当することが示されており、新生児脳あるいは成人脳に相当する成熟したニューロンを得ることが非常に難しい状況である。そこで、本研究では、ヒトiPS細胞から誘導した大脳皮質ニューロンの興奮性神経細胞を成体の免疫不全マ

Real et al., 2018, Science, 362, eaau1810と侵襲式の2つの方式があり、すでに人工内耳などに応用

ウスの大脳体性感覚野に移植し、① 軸索の刈り込み、②されているが、神経活動記録における空間・時間分解能はシナプス形成、③ カルシウムイメージングによる神経ネッ

等のオーナーとして知られるイーロン・マスク氏が設立したから大脳皮質ニューロンを誘導し、異種移植によりどのよ

TESLA、SPACE-X
いまだ限定的である。
この分野において、

トワークの検出を行った。
また、ダウン症患者由来iPS細胞

Neuralink社が、近年、ブレイクスルーをもたらした。

うな表現型が検出できるかも検討した。

CMOS-MEAによる空間分解能の飛躍的改善

キーワード

MaxWell社のMaxONE/TWOを例にあげると、CMOSセンサー
上で神経を培養することにより、26,400電極から細胞外電位を記録することができる。64→26,400電極への空間分解能の飛CMOS-MEA (Multielectrode Array)■ HD (High density)-MEA■ Alzheimer's disease■ Elon Musk
■ Neuralink■ Brain machine interface (BMI)
■

キーワード
■
■

位の軸索伝播速度の算出をも可能にした。

高密度記録によって明らかにされたAβの神経障害様式

要旨
CMOS-MEAにより20,000個以上の電極からHayderらはCMOS-MEAを初代神経 Aβ毒性の解析に応用した。Conventional MEA (〜64電極)では神経集団全体の発火頻度しか捉えられないが、CMOS-MEAにより個々の神経の発火能となった。

火頻度神経からなるマイナーポピュレーションのみに Aβ毒性

培養神経の細胞外電位を記録することが可

頻度を分類することが可能となり、神経ネットワーク内の高発が影響することが明らかとなった。

空間分解能の飛躍的な改善は安定かつ詳細

Neuralink社による
BMIデバイスプラットフォームの発表

な神経活動の記録を可能にした。

2019年7月16日、Neuralink社が開発中のBMIデバイスプラット
フォームの詳細が明らかにされた。彼らが開発したN1 implantと呼ばれるデバイスは、髪の毛より細いワイヤー上に1024の電

一方 、N e u r a li n k 社は数千電 極 からなる

BMI デバイスプラットフォームを発表した。
2020 年に臨床試験を計画している。

極を有し、同時開発された手術ロボットを用いてヒト脳に埋め込むことにより最大10 implants, 10,240電極から神経活動を記録することができる。データはbluetoothを介して耳の後ろに

高密度神経記録の技術的ブレイクスルーは設置したN1 sensorに送られる。Neuralink社は、脊損四肢麻痺

神経科学に大きな進歩をもたらすだろう。

患者がこのデバイスを介しiPhoneを操作可能であることを示

すfirst-in human clinical studyを、2020年に予定している。

異種移植

二光子顕微鏡を用いたマウス生体蛍光
イメージング

躍的な改善は、安定した神経記録のみならず、個々の神経のプ
ロファイリング、詳細なネットワーク活動の記録、さらに活動電■■

武田薬品工業株式会社

スパインダイナミクス

ニューロンを異種移植し、二光子顕微鏡を用いたマウス脳のinvivoライブイメージングを行ったところ、移植後35日目で軸索のダウン症

刈り込みが起こっていることを確認した。

要旨
ヒトiPS 細胞から興奮性の大脳皮質ニューロンを誘導し、成体の免疫不全マウスの大脳体性感覚野に移植した。

二光子顕微鏡を用いたマウス生体蛍光イメー

ジングにより、
軸索の刈り込みと、樹状突起ス
パインのターンオーバーの観察に成功した。

移植したヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロ

12

ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンのスパインの形成および消失
樹状突起スパインは形成・消失のターンオーバーがあることが知られており、子供の脳では、スパインの消失が頻繁に見られる一方、成体脳ではスパインの消失が遅くなる。
異種移植してから4か月後においてもスパインの形成・消失が見られることから、本モデルではシナプス形成や刈込みを長期に渡り観察できる事が示された。

ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンのカルシウムイメージングによる神経活動の検出

異種移植してから3か月後に検出した神経活動のオシレーショ

ンの神経活動をカルシウムイメージングによ

ンパターンは、以前に報告された胎生期のヒト大脳皮質の神経

自閉症患者由来大脳皮質ニューロンでは、ス

自閉症患者から樹立したiPS細胞由来大脳皮質
ニューロンのスパインは可塑性が低く、神経活動は低下するり検出した。

パインの密度が増えている一方、神経活動は強く低下していることを明らかにした。

活動と類似していた。

ダウン症患者から樹立したiPS細胞由来ニューロンを異種移植して健常人由来ニューロンと比較から5か月後に見られたスパインは、

創薬の現場やBMIにおいて大きな進歩をもたらすと考えられる。

神経細胞集団全体の活動)は強く低下していることを明らかにした。

一言

入社以来15年以上GPCR 創薬（オーファンGPCR研究）に携わり、現在はiPS由来神経を用いた機能解析プラットフォーム開発・薬効評価を担当しています。サイエンスの理解、新たな発見を通じ、これまでに存在しない新たな価値を見出す、「ファーストペンギン」になりたいと思っています。好きな言葉：「Focus on out of focus」

minoru.maruyama@takeda.com

めに、不要となった軸索を速やかに取り除き、修復する「刈り込し、安定で刈り込みされにくいため可塑性が低く、スパインの密度丸山穣

専門

中枢神経の発生過程で、神経回路を正常な状態に維持するたみ」という現象が必要である。健常人 iPS 細胞由来大脳皮質が増えていることを発見した。
一方、
ニューロンの活動(神経発火と技術の進歩がもたらす高密度神経記録の破壊的イノベーションは、

所属

ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンの軸索の刈り込み

高密度神経記録がもたらすブレイクスルー

担当者

神経科学、シナプスバイオロジー、
GPCR創薬4

背景

ニューロンの動態およびダウン症候群のin vivo
モデルの確立In vitroにおけるハイスループット細胞外電位記録にはMED
64、Maestroといったconventional multielectrode array（MEA）が利用されているが、電極数は最大で64である。近年、CMOSを利用した高密度MEAが開発され、20,000個以

No.

担当者

石井聖二

一言

これまで幹細胞研究に関わってきた私にとって、
in vitroのニューロンの成熟度は、常に頭を悩ませる問題でありました。異種移植を用いた本研究は、世界で初めて二光子顕微鏡によるマウス生体蛍光イメージングを駆使し、画期的な疾患モデルを創出しています。
但し 、まだまだ 改 良の 余 地 がある技 術 でもあります 。今 後 、私は研 究 の 場 所を大 学に 移し 、がん領 域 で 使 用されている
patient-derived xenograft(患者腫瘍組織移植; PDX)モデルのような画期的な創薬研究手法になり得るのではないかと考え、この異種移植が生み出す可能性を追求していきたいと考えています。
In vitroでは表現型として検出することが難しい、神経回路形成異seiji@a7.keio.jp
常が想定される精神神経疾患領域において、大きなブレイクスルーになるのではないかと期待されます。

所属

株式会社ケイファーマ

専門

分子神経生物学、幹細胞生物学、再生医療

13

Presentation Phase 1

脳オルガノイドによるヒト大脳皮質と同一の細胞多様性の再現

No.

5

Presentation Phase 1

神経回路の非侵襲的制御のための音響標的化
学遺伝学

背景
3D脳オルガノイドとLarge-scale single cell profilingの技

術の融合は、これまで成し得なかったヒトの脳の発生および疾患のメカニズムの解明の強力なツールとして注目され

6

背景神経障害および精神障害は、脳の特定の領域における機能不全の神経回路によって引き起こされる。
薬物や埋め込み型脳刺激装置の使用を含む既存の治療戦略は、これらています。しかしながら、オルガノイド間でのバラツキが問の回路の活動を調節することを目的としている。しかし、題視されており、さらに発生過程を本当に再現しているか

Velasco et al., 2019, Nature, 570, 523-527

No.

それらは細胞型特異的ではない事に加え、空間的ターゲ

Szablowski et al., 2018, Nat Biomed Eng,475-484という点についても疑問が残っています。今回は、ひとつティングを欠いている、または侵襲的な手順が必要であるの答えとして、脳オルガノイドの第一人者であるHarvardという課題を有している。本研究では、特異性を有する神

University（Department of Stem Cell and Regenerative
Biology）のDr. Paola Arlottaのグループの論文を紹介さ

経回路の変調を可能にする超音波照射と化学遺伝学に基づく細胞型特異的かつ非侵襲的アプローチを報告する。

せていただきます。

本アプローチでは、超音波を使用して一時的に血液脳関門

AAVベクターにコードされたGタンパク質共役受容を開き、体を用いて脳内の特定の場所のニューロンを変換する。そHuman brain organoids hold unprecedented
promise for basic understanding of its
development and disease …

キーワード
■
■

ヒトiPS細胞

脳オルガノイド

背側前脳のオルガノイドモデル（分化プロトコールは下図参照）
は、ヒトの大脳皮質に類似した多様性に富む細胞タイプを確実要旨に作り出せることが示された。この分化プロトコールで作製さヒト脳の発生過程は胚形成の以外のin vitroて単一細胞 RNA 塩基配列解読解析が行われた。その結果、95％のオルガノイドにおいて体内で発生した脳と実質上区別のれた21個のオルガノイドから単離した16万6242個の細胞についで再現できるのか？答えは YES!

つかない細胞タイプの一群が生じたことが判明した。これらの細胞タイプは体内の脳と同様の発生軌跡をたどり、オルガノイ

背側前脳オルガノイドモデルにおいて、ヒト

ド間のばらつきの度合いは個々人の脳に認められるばらつきとの大脳皮質と類似した多様性に富む細胞タ同等であった。さらに、異なる幹細胞株に由来するオルガノイド

イプが作出できることが示された。

においても、生み出された細胞タイプに一貫した再現性が認め複雑な中枢神経系の発生に、胚という状況

キーワード
■
■
■
■

コンビネーションセラピー

要旨
超音波照射によりAAVベクターの脳Deliveryの向上。

超音波照射におけるAAVベクターの脳内分布

ネーションセラピーにより、脳の部位特異的な 神経活動の制御を行った 。

【この論文で用いられた脳オルガノイド分化方法の概略】
9,000 cells/well

Suspension
culture in dish
（70 rpm）

Suspension
culture in Spinner flask（56 rpm）

d0

d18

d35

●
●

IWR1
SB431542

DMEM/F-12
N2● Lipid concentrate●●

既報と特に異なる点はないことから、これまでの脳オルガノイド
でもヒトの大脳皮質に類似した細胞タイプが作り出されていたと考えられる。特殊な分化方法でないということが重要。

14

●

d70

DMEM/F-12
N2● B-27● Lipid concentrate● FBS● 2％ Matrigel● Heparin

AAVベクターの脳内分布の向上とtarget cellへの選択性向上
AAVベクターはtarget cellへの選択性が高いことが知られており、本研究ではその効果を用いて、CaMKIIa発現細胞への効率を比較した。比較には、mCherry 蛍光たんぱく質をコードした
AAV9ベクターを用いて蛍光強度での比較検討を行った。併せて、脳内分布を確認し、CaMKIIa発現細胞が多く局在する部位に多くのAAVベクターが分布しているかを確認した。

効モデルマウスを用いた薬効試験の細胞型特異性向上試みた。

●

一言

iPS細胞から心臓、肝臓、腎臓、腸管、膵臓などのへの3D分化誘導系は数多く報告されており、in vitroで各臓器の機能の一部も再幹細胞、神経変性疾患

現されている。脳はその構造、構成細胞の多様性および機能の複雑さから、臓器としての機能をオルガノイドによって再現することは他の臓器に比べて格段にハードルが高いと考えられる。今回紹介したレポートによってヒト脳の構成細胞レベルでの分化誘導の可能性は示された。次のステップとして如何にその機能が再現できているのかを検証することが課題である。ヒトの『脳』を用いた疾患研究および治療法開発が可能になる日は近い。

takayuki.kamei@takeda.com

Delivery効率が上昇している事を確認した。

AAVベクター導入神経細胞に対し、AAV で導入したdesigner
receptorの活性を制御する低分子化合物を投与することで、薬

●

亀井孝幸

専門

クターを脳内へ送達する事を試みた。AAVベクター単独と超音薬効モデルを用いた薬物の薬効試験

担当者

所属

武田薬品工業株式会社

DMEM/F-12
N2● Lipid concentrate● FBS● 1％ Matrigel● Heparin●とが知られている。その効果を用いてBBB透過性が低いAAVベ
波 群 で の 透 過 性を比 較し 、超 音 波 群 で A AV ベクター の 脳

さらにより高次の『脳』の機能を再現することが期待される。

（V96WP）

超音波照射によるAAVベクターの
脳Delivery効率
超音波照射によりBBBのtight-junctionを一時的に開放するこ

AAVベクター+small molecularによるコンビ

異常をこの脳オルガノイドで再現できるかが次の課題であり、とで、その後活性化または阻害させる。

超音波照射

証するとともに、最終的な細胞アイデンティティーの確立は、多過程であることを示している。患者のEEGやfMRIに認められる的に制御して、海馬内の興奮性ニューロンをmodifyするこ

アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの向上と共にtarget cellへのDeliveryも向上。

様な幹細胞起源や増殖環境からも生じ得る高度に拘束されたまたは阻害させる。In vivo試験では、個々の脳領域を選択

神経変性疾患られた。今回のデータは、中枢神経系が持つ複雑な細胞多様性の再現性のある発生には、胚という状況は必要でないことを実は必須ではないことが実証された。

の後、全身投与された薬物に応答して、その活動を活性化

その結果、本アプローチによって非侵襲的に海馬の興奮性ニューロンの活性を制御する事ができた。

担当者

村田直之

一言

DDS 技術を用いた研究は長年、世界中の研究者が行ってきた。しかしながらBBB 突破という大きな壁は越えることができていなかった。しかしながら、超音波やAAVといった技術を組み合わせることで面白いことが起き始めている。まだまだ、面白い取り組みをしている研究者は世界に入るはずで今後のDDSの発展は楽しみです。臨床上ではまだまだ、改善点を含めて、多くの壁が存在す
るかと思うが、今後もこのような研究をwatchしていきたいと思うような面白い研究でした。

所属

武田薬品工業株式会社

専門

DDS、製剤設計

naoyuki.murata@takeda.com
15

Presentation Phase 1

In vivoで分子認識能を有するDNAナノロボット

No.

7

Presentation Phase 1

遺伝子に潜在的にコードされるmodifier gene
で、筋ジスが根治される可能性

背景
核酸アプタマーはその熱力学的安定性を工夫することで、によるドラッグキャリアとしての可能性リガンドとの結合により高次構造を変化させることが可能である。筆者らは 鍵 となるアプタマー鎖/相補鎖の熱力

学的安定性を計算することで、鍵 とDNA origamiを組み合わせた分子応答性ドラッグキャリアを開発している。これまでにpHや温度といった環境因子応答性のキャリアは

Liu et al., 2018, Nat. Biotechnol, 27,
1409-1421

Kemaladewi et al., 2019, Nature, 7767,
125-130

数多く報告されているが、分子応答性にすることでさらなる選択的DDSが期待できる。現状ではコストがかかるといDNA origami■

分子認識トリガー■

ボットを構築している。DNAナノロボットには平均 4分子のトロンビンが固定されていることがAFM（原子間力顕微鏡）により■■■先天性筋ジストロフィー（MDC1A）
代償遺伝子（modifier gene）
切らないクリスパー（No-cut CRISPR method）

明らかにされた。ヌクレオリンの発現を抑制したHUVEC細胞存

要旨

在下では、本ロボットは 閉じた状態 のままであるが、ヌクレオリン高発現HUVEC 細胞の場合では、ロボットが 開いた状態に展開され、トロンビン露出に起因する血液凝固が生じること

み合わせた、分子応答性ドラッグキャリアを先 天 性 筋 ジ ストロフィー の 原 因 遺 伝 子に類 似の 機 能を有し 、発 現 が 低いが認められた。また本ナノロボットは細胞膜に局在化すること開発した。

も明らかにした。

がん細胞移植マウスに対するトロンビン内包DNAナノロボットの抗腫瘍効果

本キャリアはがん細胞で高発現しているヌク
レオリンを認識すると、 鍵 となっているアを代償的に増強させる事で、先天性筋ジストロフィーマウスモデルの運動機能が回復した。

ヒト乳がん細胞（MDA-MB-21）皮下移植マウスに本ロボットを3プタマーが解かれ、キャリア内に固定化されは日間計6回（1.5U/mouse/time）投与すると、効率的に腫瘍周辺たトロンビンが露呈される。

部位に集積することを示し、腫瘍組織周辺のみで血管内血液凝固作用による細胞壊死が生じ、腫瘍増殖が阻害されることをDNA origamiはヌクレアーゼによる分解を受実証している。また血管新生能が弱く比較的EPR効果が小さい

けず、がん集積性があることを示している。

のmodifier geneである。

遺伝子の発現増強に、
AAVベクターを用いたNo-cut CRISPR methodが活用された。

DNAナノロボットの安全性について

16

一言

DNA origamiがNatureに発表された当時、学生の私はナノサイズで正確に構築された構造物を見た瞬間に心が躍ったことを今でも覚えています。時が経つに連れ、「DNA origamiは結局何の役に立つのだろうか?」という疑問を感じていましたが、最近になって1分子観測用のプラットフォーム、そして本論文ではドラッグキャリアとしての可能性が示されています。高分子材料を使ったDDS 研
究を行う傍らで、実用化には遠いけど 純粋に面白い論文を探しながら 、ぴかりと光るDDSキャリアを生涯かけて探求・開発していければと思っています。

moriyama@ltt.co.jp

専門核酸化学、高分子化学、脂質修飾

それは原因遺伝子が巨大な遺伝子であり、AAVに組み込めないから（原因遺伝子自体にDruggabilityが無いから）
ターによるin vivo gene therapy が現時点では不可能である（AAVの限界が4.8kbp）。そこで、有して、発現が低い

遺伝子と類似の機能を遺伝子を増強させる戦略が、No-cut

CRISPR methodで試された。具体的にはnuclease活性を破壊

したCas9に転写促進ドメインとして機能するVP64（4 x VP16）を融合させた遺伝子と、の転写開始点にた。その 結果、眠っていた

遺伝子 発 現が活 性化し、以外の転写開能が改善した。本疾患は筋疾患であり、神経変性疾患とは異な的に安全であることを示唆している。

LTTバイオファーマ

Modifier geneを呼び起こす理由、運動機能が低下した後に治療が介入されたマウスでも、運動機認められなかった。これらの結果はDNAナノロボットが免疫学

所属

SMAの原因遺伝子はで、がmodifier gene。
X-ALDの原因遺伝子はで、がmodifier gene。
DMDの原因遺伝子はで、がmodifier gene。
それぞれのmodifier geneの活性化薬として、SPINRAZA®（承VK0214（Phase1）、SMT C1100（Phase1）があり、代償的な認）、治療戦略が臨床で始まっている。今回の報告で、MDC1Aの原因で、がmodifier geneと分かった。
遺伝子は発症後に治療を開始しても、運動機能が回復した

かった。また炎症性サイトカイン（IL-6、TNF-α、IP-10）の上昇も

森山塁

Modifier geneを活用した既存薬

RNA sequencingで示されており、作用の特異性が示された。

を上記と同量投与した場合、脳を含め微小血栓は確認されな担当者であることが示された。

始点近傍にリクルートされず、非特異な作用が生じない事もされることが示されている。また健常マウスにDNAナノロボット

果が示されている。

る。SMAのみならず、modifier geneを活用する治療戦略

タンパク質量が増加した。gRNA が本ナノロボットを投与すると、24時間以内に体内から排出・分解

血液凝固作用が起こり、結果として抗腫瘍効のmodifier geneと言え、ヒトに潜在的に備わって

Cas9-VP64をリクルートさせるgRNAをそれぞれ AAVで補充しれている。

と、腫瘍組織周辺部のみでトロンビンによるはいる代償機能を薬で呼び起こす素晴らしい治療戦略であ遺伝子の ORFは 9kbpと非常に大きいため、AAVベクとされるヒト卵巣腺腫皮下移植マウスでも同様の結果が得ら担がんマウスに本キャリアを静脈投与するを活性化する治療薬であり、極めて良好な臨床。
成績を上げている（SMA患者の致死を完全に回避）

geneを呼び起こす治療戦略がモデルマウスを用いて妥当

筆者らは標的をヌクレオリンとした、トロンビン内包DNAナノロ

筆者らは核酸アプタマーとDNA origamiを組子のではなく、発現が低く、類似の機能を示す遺伝幸いである。

ヌクレオリン高発現環境下のみで展開されるDNAロボット

要旨

脊髄性筋萎縮症/SMAの治療薬SPINRAZA®は、原因遺伝

子の文から、先天性筋ジストロフィー（ MDC1A ）でもmodifier

キーワード

抗腫瘍効果

眠っている遺伝子を活性化する薬が登場している。例えば（Duchenne muscular dystrophy）で始まっている。本論

キーワード
■

背景

ることで、高選択的なデリバリーやセンサーに応用できると私は期待している。是非本論文をご覧になって頂ければ核酸アプタマー

8は、X-ALD（ X-linke adrenleukodystrophy ）や DMD

う大きな欠点はあるが、 鍵 となるアプタマーを複数にす■

No.

り、発症後でも筋が増加する事で改善すると示された。
担当者

鈴木俊也

一言

約9年間武田薬品でアルツハイマー型認知症など神経変性疾患の創薬を担当し、現在SMAなどの神経変性疾患の治療薬を創出する会社に所属しております。ターゲット探索に興味があり、知恵を探しております。今回の論文から、ヒトには、潜在的に病気から治ろうとする、神秘的な能力が備わっていると感じました。その不思議な能力を発揮し創薬できるmodifier geneをどう見つけるかが、最も難しい課題と感じ、議論したいと思いました。また、modifier geneを活性化させる手段のAAV / No-cut CRISPR methodや翻訳促進 ASO、表現型スクリーニングによる低分子などについても、議論できればと思います。

所属

リボルナバイオサイエンス

shunya.suzuki@rebornabiosciences.com

専門

RNA バイオロジー、プロテイノパチー

17

Presentation Phase 1

小児注意欠陥・多動性障害又は成人多発性硬化症に対するデジタル治療
介入の概念実証研究

No.

9Presentation Phase 1

オフターゲット毒性は、臨床試験中の抗がん剤に共通した作用メカニズ
ムである

背景
小児の注意欠陥多動性障害（Child ADHD）と多発性硬化症（MS）は、それぞれ異なる器質的、機能的原因を有する疾患である。

一つは精神疾患に分類されうる小児期の発達障害であり、もう一つは 神経変性疾患である。相当に異なるこの2つの疾患に対し、同一の治療介入デバイスベースのアプリ

Davis et al., 2018, PLoS One, 13, e0189749
Bove et al., 2019, Neurol Ther, 8, 135-145(AKL-T01)を用いて介入研究をそれぞれ実施した。評価指標は、治験時に用いられFDA 承認に必須となるスコアを設定した。ADHD に関しては TOVA スコア、MS においては
BICAMSである。1日約30 分、一週間に5日を4週実施した

10

背景
ガンの分子標的薬として開発されている薬剤の中に、その標的ではなく、他の分子をターゲットとして作用してしまう
オフターゲットな薬効を示すものがあることを明らかにした論文です。

これまで多くの報告で探索されてきた薬剤標的分子候補

は、低分子やsiRNA スクリーニングによって見出されてきLin et al., 2019, Sci Transl Med, 509,
eaaw8412であるDigital Therapeutics（ DTx ）=videogaming app

No.

たが、その推定の標的分子がKOされていても抗腫瘍作用を示しました。この論文ではCRISPR/Cas システムを用いた正確な遺伝的評価を実施することで、臨床試験失敗の減少につながることを主張しています。

結果、各疾患におけるスコアは介入により有意に改善することが示された。

キーワード
Digital Therapeutics（DTx）■ 注意欠陥多・動性障害症（ADHD）■ 多発性硬化症（MS）■ Video game based treatment■

要旨Child ADHDに対する効果
ADHDと診断されている小児群と非 ADHD 小児群の双方に
AKL-T01を1か月間使用。非ADHD群は介入前後でADHD評価尺度であるTOVA（Test of Variables of Attention）スコアに変動は見られなかったがADHD群では3.1ptの改善を認めた。参考としてMetadoxineのPhase2における6週間後の経過は 2.4ptの改善であり、遜色ない結果であった。

小児 の A D H D 患 者又 は M S 患 者 群 に 対しvideogame app ベースの治療介入を実施し治験時に用いられるスコアの推移を観察。

ADHD 群と非 ADHD 群それぞれでAKL-T01（Evo™）を1か月使用した際、ADHD群において有意なTOVAスコアの改善を認めた。
成人MS 群において1か月間、同じくAKL-T01

MSに対する効果
MSと診断された患者群に、同じくAKL-T01を1か月使用。MS評
価尺度であるBICAMSで効果を判定。BICAMSにおける視覚性
処理速度・作業記憶を評価するSDMTスコアと精神運動機能を評価するDETが有意に改善した。一方、他の運動機能や言語機

■
■
■

がん治療薬

パク質 をノックアウトした 細 胞 株 の 増 殖 能 を 解 析した 。

CRISPR/Cas9システム

CRISPR/Cas9システムを用いて作製されたノックアウト株において増殖抑制が見られなかった。また軟寒天培地といった接着

非依存的な環境でもノックアウト株は増殖能の低下を示さな

要旨

かった。

特定のがん治療薬候補品の標的因子はがんの増殖に関わっていない。

オフターゲット効果によってがん治療薬候補
品が薬効を示していた。

Videogaming Therapyの将来と課題いた。

な iPadまたは iPhone を提供媒体としたデジタル治療である

prosessing speed指標であるSDMTと精神運動機能指標であるDETが有意に改善した。

善する訳ではないが、一定の効果が示唆され、既存薬との組み

オフターゲット作用によって抗腫瘍効果が起こっていた

がん治療薬候補品の標的タンパク質が増殖に影響しないことが示唆されたことから、候補品の作用機序に着目した解析を実施した。上記で使用されたノックアウト株に候補品を処理した候補品OTS964はCDK11の阻害剤であり、細親しみやすいuser interfaceであるゲームの形式を取り、身近

がん治療薬のターゲット分子は増殖に起因していない

著者らは開発段階にある10 種のがん治療薬候補品の標的タン

オフターゲット効果

能等を測定する尺度においては改善が見られなかった。

（ Evo™ ）を使用した場合、使用前ベースラインと 比 較して B I C A M S バッテリー 内 のキーワード

胞周期の停止を介して抗腫瘍効果を示してところ、標的タンパク質が欠損されているのにも関わらず抗腫瘍効果が示されたことから、オフターゲット作用による細胞の増殖抑制が主張された。

がん治療薬候補品OTS964の標的分子を同定した

AKL-T01は、本試験結果を基にFDA 承認を得るためのpivotal
試験をAHDHで実施中である。MSに関しても全てのスコアを改

最後に著者らはPBKタンパクの阻害により抗腫瘍効果を示すと言われていたOTS964の真の標的分子の特定に取り組んだ。高
濃 度の O T S 96 4 処 理によって選 択され た 耐 性クローンの合わせ治療での相加効果を訴求することも可能であろう。特許

whole-exome sequencingを行ったところ、全クローンにおいてCDK11b遺伝子にヘテロ変異が入っていることを確認した。この変異を導入した細胞株が高濃度のOTS964に抵抗性を示し、この薬剤の真のターゲットがCDK11であることが示唆された。

性を確保するとともに著作権などを駆使し、排他的に事業を進めるスキームは従来の薬ビジネスと比較した際、示唆に富む。
また既存治療薬と比較して遜色ない 薬効 を示していることは大きな注目に値する。一方、その治療継続性に関しては1セッ

ションに時間がかかることや飽きが生まれるであろうことから、1日一回の服用で済む既存薬と比してどのような結果が得られるかについても興味が持たれる。

18

担当者

新名芳有

一言

DTxは中枢神経系疾患に対する有力な治療介入手段として注目を集めつつある。米国では物質依存症を適応疾患とした製品が既にFDA 承認を受け、医師の処方のもとに使用が開始されている。一方、機能的疾患である発達障害や器質的障害である神経変性疾患に対してのDTx介入は未知の世界である。しかしながら本試験結果を見ると、対象疾患と対象患者群を合理的に設定し、優れたUIを有する手法によれば有用な介入となることが示唆され、今後この分野の飛躍が大きく期待され、UMNが高く有用な治療薬が存在しないアルツハイマー型認知症における周辺症状などへの応用にfocusしたDTxの登場などが待たれる。

所属

武田薬品工業株式会社

yoshiari.shimmyo@takeda.com

専門

神経変性疾患、小児希少疾患、精神神経薬理

担当者

市島ホセ

一言

非常にクリアな実験系でインパクトのある主張を支持している論文の紹介でした。がん治療薬候補の作用機序が考えられていたものではなく、オフターゲットによるものだったという創薬研究者にとても関係のある話です。この論文でも言われているように
CRISPR/Cas9システムが薬の作用機序を特定するのに重要なツールの一つとして使われていくことが期待されます。今回の論文は様々な媒体にも取り上げられ、広く話題となりました。
次回もライフサイエンス業界でホットなトピックスを紹介させていただきます。

所属

武田薬品工業株式会社

専門

RNA生物学、神経科学、iPS細胞

jose.ichishima@takeda.com
19

Presentation Phase 1

レーバー先天黒内障10型の視力喪失を改善す
ゲノム編
るための
集治療

No.

11

Presentation Phase 1

ヒト脳皮質オルガノイドの機能を測定する

背景
レーバー先天黒内障10型（LCA10）は希少眼科疾患であり、光受容体細胞で発現するCEP290 遺伝子の変異により正常なタンパク質が翻訳されず、光受容体細胞の変性によっ

26内に位置するアデニンからグアニンへの点変異（IVS26）であり、新規のスプライスドナーを形成し、その Cryptic
exonがStopコドンをつくり不活性な CEP290が産生され新る。
治療仮説として変異IVS26の前後にgRNAを設計し、
規スプライスドナーの除去を試みた。CRISPR-Cas9システ

Maeder et al., 2019, Nat Med, 25, 229-233

ヒト脳は、他の組織や動物モデルと異なり、サンプリングが困難なため、ヒト脳の発生や機能の研究は非常に難しかった。しかしながら、近年ヒト多能性幹細胞から脳組織を作製する技術が発達し、その産物であるヒト脳皮質オル
ガノイド（CO）は、三次元の発生初期を再現できるということがわかってきた。ただ、あるが、現時点では試行錯誤の段階である。今回紹介した論文のうち、一つ目はCOを三次元のまま電気生理学的な測定を、二つ目はCOを分散して二次元化した後にカルシウ

体細胞中のIVS26をノックアウトし、CEP290タンパク質のム応答の測定を試みた。

機能回復および光受容体の変性を改善することを目的とし

CRISPR/Cas9■ AAV■ LCA10■ Gene therapy
■

ている。

要旨
EDIT-101はAAV5ベクターにCRISPR-Cas9を搭載しており、網膜へ局所投与することで光受容体細胞の特定変異のKnock outを行う

レーバー先天黒内障10型（LCA10）のイントロ

ン26の変異をキーワード

AAV5-CRISPRを用いて網膜細胞のIVS26点変異をノックアウト

でKnock outすることにより、正常CEP290タンパク質の生成を誘導

CRISPR-Cas9を用いたゲノム編集治療薬であるEDIT-101の世界初の治験が開始。

EDIT-101はアデノ随伴ウイルス（AAV5）にCEP290遺伝子の変異を持つ配列の両側を認識するガイドRNAと光受容体特異的に発現するロドプシン遺伝子のプロモーター下流にSaCas9遺伝子を搭載している。ヒトCEP290 IVS26変異ノックインマウスモ
デルの網膜組織にEDIT-101を1x1013vg/mL 局所投与すると、2週6週目までに21.2％の編集効率に達目でCas9とgRNAが発現し、した。この遺伝子編集効率は9か月間維持された。特に送達によりCas9が発現している網膜組織では約80％の編集効率がみられた。またサルを用いてgRNAのサロゲートベクターを用いた試
験では、マウスの場合と同様の生体内活性が確認できた。

AAV5-CRISPRによるゲノム編集治療薬
EDIT-101の臨床試験がLCA10患者を対象として進行中

Allergan社と米Editas Medicine社は、2019年7月、LCA10患者にEDIT-101を投与するフェーズI/II用量漸増試験の患者登録を開始すると発表した。EDIT-101はLCA10患者のイントロン26の

c.2991+1655A>G変異をノックアウトし、正常CEPタンパク質の機能を回復することを目的としており、視力の低下や回復が期待されている。

なお LCA10 の Cr yptic exon 除去を目的とした核酸 治療 薬

モデルとして、ヒト脳のCOの機能を測定することは、脳モデルとして非常に重要でムを眼の網膜へ局所投与することで、網膜組織の光受容

キーワード

12

背景

Trujillo et al., 2019, Cell Stem Cell,
25, 558-569
Sakaguchi et al., 2019, Stem Cell Reports,
13, 1-16て失明に至る病気である。最も一般的な原因はイントロン

No.

■
■
■

多能性幹細胞からの脳皮質オルガノイドの作製

ヒトES細胞やiPS細胞から、Embryonic Body（EB）を作製し、脳皮質オルガノイド（CO）

dual SMAD inhibitionによって、脳皮質への分化を誘導した。
EB は分化誘導 2ヶ月後には、極性のある神経上皮様構造を示

シングルセルRNA-seq
振動性神経活性し、その後は神経細胞の層構造の一部が免疫染色で認められ（Oscillatory neural activity）■

るようになった。

興奮性、抑制性神経ネットワーク

COの経時的シングルセルRNAseqによる脳の発生モデルとしての検証

要旨

COを分散して、各細胞の遺伝子発現を網羅的、経時的に測定した。前駆細胞が経時的に減少し、それに伴って、興奮性神経と長期間のシングルセル RNA-seq で皮質オ

グリア細胞が増加し、最後に抑制性神経が生まれることが、ルガノイドの発生動態が明らかになった系で再現された。

COの電気生理を3Dで測定

MEA（Microelectrode Arrays）によって検出された脳皮質オルガノイド（ CO ）の Neuraloscillationにおいて、興奮性神経と抑制性神

MEA（Microelectrode Arrays）の電極上にCOを接着させて電位を測定すると、Mean firing rateやSynchrony Index、Burst
frequency等の様々な指標が、COの分化誘導に伴って増大する
ことが確かめられた。Synchony IndexはNMDAやAMPA受容体拮抗薬や GABA 受容体アゴニストによって抑制されたことか
ら、CO中で興奮性神経と抑制性神経が相互作用して機能していることがわかった。早産児の脳波（EEG）データを機械学習させて、そこにCOのLFP（Local Field Potential）データをあてはめると、25〜38週齢の胎児に相当した。2 次元培養神経ではこ経は異なる役割を果たした

COの神経ネットワークレベルはヒト早産児の脳波の特徴に似ていた。

COを分散させた細胞は、同期した、興奮性神
経依存的なカルシウム応答を起こした。

のような外挿性は認められなかったことから、生理的なモデル
として、オルガノイドの有用性を示すものと考えられる。

QR-110は既にPhaseI/IIが実施されており、硝子体内注射を4回投与した患者において、重篤な有害事象がみられずFST 試験において光覚の回復がみられている（Cideciyan et al., 2019, Nat
Med, 25, 225-228）。

CO分散細胞で同期したカルシウム応答を測定

COを分散して、2次元培養して、細胞内カルシウム濃度を測定したところ、AMPA受容体拮抗薬で抑制される、同期したカルシウ

ム変動が認められた。

担当者

西垣竜一

一言

入社以来ProteomicsやMetabolomicsといった分析化学に取り組んできましたが、ここ数年は大きく専門を変え、希少疾患の遺伝
子治療、特に新規モダリティ開発に取り組んでいます。この分野は非常に注目度が高く、新たな基盤技術の登場で状況が大きくひっくり返る世界です。紹介した論文ですが、CRISPR-Cas9という新たな技術の登場からわずか7年で臨床試験入りしようとしており、驚異的なスピードに驚いています。

所属

武田薬品工業T-CiRA Discovery

ryuuichi.nishigaki@takeda.com
20

専門

遺伝子治療、
DDS、Omics

担当者

松尾毅

一言

ヒト脳の研究は、サンプリングや神経培養の難しさから大きな制約を受けてきました。幹細胞研究の発達がもたらした脳オルガノイド作製技術は、ヒト脳のモデルとして切り札的な存在です。脳を構成する多種多様な細胞の中には、未同定の細胞が多く含まれていると考えられ、2次元培養は元より、神経細胞やグリア細胞等の既知の細胞だけを組み合わせた3次元培養と比べても、脳オルガノイドは現時点では最も生理的なモデルと思われます。ただし均質性や成熟度の低さから、まだまだ製薬業界ではなかなか実用化されていません。脳オルガノイドの持つ大きな可能性に期待して、今後の研究の発展に注目です。

所属

武田薬品工業株式会社

tsuyoshi.matsuo@takeda.com

専門

細胞生物学、細胞内情報伝達、神経変性疾患21

Presentation Phase 1

まばたきするヒトの眼表面モデルによって示されたドライアイ治療薬開発の可能性
Seo et al., 2019, Nat Med, 25, 1310-1318

No.

13

Presentation Phase 1

老化に伴うミクログリアの貪食 機能低下は、CD22の抑制で改善する

背景
ドライアイは、
様々な要因により涙が均等に行きわたらなくなる（涙液の不安定性）
疾患であり、目の表面に傷を伴うこ
ともある。
眼表面は、
黒目である角膜と白目である結膜から

No.

14

背景
ミクログリアは、タンパク質の凝集体や細胞の残渣を貪食することで中枢神経系のホメオスタシスを維持している。
加齢や神経変性疾患が生じると、認知能低下と共にミクロ
グリアの貪食能も低下する事が知られているが、ミクログなり、その上には涙液層、さらにその上には涙液の蒸発を防ぐ油層が形成されている。
世界で14%の人がドライアイでリアの貪食能低下のメカニズムや、貪食能改善が認知能のPluvinage et al., 2019, Nature, 568,
187-192あると言われているものの、ヒトの目の複雑な生理をモデ

改善につながるかという点はわかっていない。そこで本研究では「CRISPR-Cas9を用いたフェノタイプスクリーニン

ル化するのは難しく、ドライアイの新しい治療薬の開発はグ」と「加齢に伴う遺伝子発現変動」を組み合わせ、加齢困難なのが現状である。そこで、本研究では、涙液層の調に関連するミクログリア貪食能の制御因子を探索した。

節に非常に重要な、人間のまばたきを行う人工の目を構築
し、さらに、
ドライアイモデルの作成およびそのモデルを用いたドライアイ治療薬の評価を行った。

キーワード
■
■
■
■
■

医療工学
まばたき

眼表面モデル

まばたきする人工の目の構築と、まばたきによる機械的な力がもたらす新規の生物学的現象の発見

薬剤スクリーニングプラットフォーム■

認知症

3Dプリントの技術を用いて、培地や人工涙液を流すためのデバ■

ミクログリア■CRISPR-Cas9

み合わせた。足場の中心部分にヒト角膜細胞、その周りにヒト

■

未病・加齢

■

CD22

イスと、細胞を播種するドーム型の多孔質の足場を作成し、組蒸発亢進型ドライアイ

キーワード

結膜細胞を播種し、人工の眼表面を作成した。さらに、ゲルで人工のまぶたを作成し、コンピュータの制御下で、人工の眼表面の目を構築した。

まばたきという機械的な力が、角膜の分化を促進するという新規の生物学的現象を見出した。

ばたきによって涙液層が形成されていることを確認した。さらに、まばたきによる機械的な力が、角膜の分化を促進するといで、ヒトの蒸発亢進型ドライアイに近いモデルの作成に成功した。

Lubricinという薬剤をこのモデルを用いて評価した。また、Lubricinが TLRの発現を抑制
し、NF-κBの核移行を抑えるという新規の薬理作用も見出した。

CD22はα2,6結合シアル酸を介して

要旨「 CRISPR-Cas9 を用いたフェノタイプスク

う新規の生物学的現象を見出した。

リーニング」＆「加齢に伴う遺伝子発現変蒸発亢進型ドライアイモデルの作成

ア貪食 機能低下に関わる候 補因子として蒸発亢進型ドライアイの原因として、コンピュータやスマートフォンを見続けてしまい、まばたきの回数が減少することがあげられる。それにより、涙液の蒸発が亢進し、涙液浸透圧の上

人 工の目のまばたきの回 数を減らすこと

加齢によりマウスミクログリアで発現変動する因子を選別した
食能抑制因子」として選抜した。

の目のまばたきの頻度が、ヒトのまばたきに近いこと、また、ま涙液層の調節に必要な、まばたきを行う人工

昇、眼表面の炎症や障害が起きることもある。本実験では、人動」により、CD22 を老化によるミクログリ
選別。

CD22はα2,6結合シアル酸を介して貪食能を抑制する。

において、涙液量の低下、涙液浸透圧の上昇、涙液の安定性の抗CD22抗体またはCD22のKOにより、myelin

Lubricinの評価および新規薬理作用の発見

維のクリアランスが向上した。

Lubricinという薬剤をこのモデルを用いて評価した。Lubricinに浸透圧ポンプを用いた抗CD22抗体のCNS長低下、眼表面の障害、炎症性マーカーの上昇を確認できた。

涙液を眼表面に保持するのを助け、また、眼表面を潤滑にする
よって、涙液の安定性の低下の改善、眼表面の障害の改善、炎症性マーカーの減少が見られることを確認した。また、ドライア

貪食能を抑制する

CD22は主にB細胞に発現し、α2,6結合シアル酸をリガンドとしてB細胞受容体を抑制する事が知られている。シアル酸合成に重要な CMAS KO 細胞とα2,6 結合シアル酸を持つ合成糖ポリマーを用いる事で、CD22の貪食能抑制にもα2,6結合シアル酸が関与している事が示された。

工の目のまばたきの回数をコントロール群の半分に減らすこと
によって、蒸発亢進型ドライアイモデルを作成した。このモデル

Cas9を発現させたマウス由来ミクログリア細胞株BV-2に膜貫通タンパク/ 既知 Drug target（ 約 3000 因子）を対象とした
sgRNAを導入し、単一因子をKOしたプール細胞を取得した。このプール細胞に、低pHになると蛍光を発するビーズを取り込ませ、貪食能関連因子を選抜した（①）。また、RNA-Seqを用いて、（②）。①②の指標により、CD22を「加齢に伴い発現上昇する貪

の上を動くようにし、まばたきを再現した。こうしてできた人工要旨

CD22の貪食能抑制因子としての選別

残渣・amyloid-βオリゴマー・α-synuclein線

期暴露により、認知能の改善が認められた。

CD22抑制による貪食能・認知能への影響

myelin 残渣と共に抗 CD22 抗体を脳の半球に投与する事で、IgG投与側よりもmyelin残渣クリアランスの上昇及びex vivoミ
クログリア貪食能の向上が確認された。同様のクリアランス向

上は、amyloid-βオリゴマーおよびα-synuclein線維においても確認された。また、浸透圧ポンプを用いて抗CD22抗体を老齢「①加齢・アルマウスの中枢神経系に1カ月間継続投与すると、ツハイマーモデルで変動する遺伝子シグネチャーの部分的な正常化」、「②短期記憶・恐怖記憶の向上」、「③神経活動マーカー（c-FOS, CREBリン酸化）の上昇」が認められた。

イで発現が亢進すると言われているTLRの発現亢進をlubricinが抑制し、その下流にあるNF-κBの核移行を抑制するという新規の薬理作用も見出した。

22

担当者

野田友人

一言

コンピュータやスマートフォンなど、現代は便利な世の中で、ついつい夢中になって見てしまいますが、それらはドライアイの原因になっています。
こんなにも身近な疾患なのに、様々な要因が絡み合う病態の複雑性から、ドライアイの新薬開発はなかなか困難なのが現状です。
弊社では、既承認薬を集めた独自のライブラリーを用いて、化合物をスクリーニングする、DRの戦略を推進しています。
既承認薬なので、ヒトでの安全性や体内動態などがよく分かっており、開発にかかる時間とコストを削減できるというのが特徴です。
このDRの技術を駆使し、いち早くドライアイに困っている人々に新薬を届けることが私の使命であると思って、日々研究しています。

所属

y.noda@ltt.co.jp

株式会社LTTバイオファーマ

専門

ドラッグリポジショニング（DR）、ドライアイ

担当者

小笠原彬

一言

老化を疾患のリスクファクターとみなし、老化を標的とすることで加齢に伴う疾患発症の予防・遅延を目指す「Geroscience（老化科学）仮説」が提唱されています。
もし仮に上記文献の知見がヒトでも成立するのであれば、ヒトの疾患治療に活かされる日が来るかもしれません。老化自体は疾患と見なされていませんが、Geroscience仮説をヒトで検証しようとするTAME 試験の実施がFDAに認められたり、
リアルワールドのデータをAIで解析し早期診断バイオマーカー探索を目指す企業が出現したりするなど、状況は目まぐるしく変わりつつあります。
個人的にこうした分野の論文に興味があり、今後の発展に期待しております。

所属

田辺三菱製薬株式会社

ogasawara.akira@ma.mt-pharma.co.jp

専門

HTS、核酸医薬、遺伝子治療

23

Presentation Phase 1

血液 脳関門透 過性ナノ免疫複合体は神経膠腫治療のための局所的免疫応答を誘発する
Galstyan et al., 2019, Nat Commun,
10, 3850

No.

15

Presentation Phase 1

PCDH15および RELNの

背景
多く、悪性度の高いことが知られている。免疫治療は多くのがんで効果を示しており急速に進んでいるアプローチであるが、BBBのためにグリオブラストーマ治療への応用は限られている。
筆者らは、天然のバイオポリマーであるpoly（β-L-malic acid）（PMLA）に免疫チェックポイント阻害抗体である抗 C T L A- 4 抗体と抗 PD -1 抗体を結 合させた

nanoscale immunoconjugate（ NIC ）を作製した。また、BBB通過のためには、トランスフェリン受容体を介したトラ

双極性障害（BP）と統合失調症（SCZ）は、主要な精神疾患であるが、病態の分子メカニズムは複雑でわかっていな

い。ただし2つの疾患は、臨床的にオーバーラップした症状を示すことが知られている。
これまでに患者の死後脳や動物モデルで解析がされていたが、遺伝的異質性や種差が原 因 で 解 析 に 限 界 が あ るとさ れて き た 。両 疾 患 は

Excitation/Inhibition（E/I）バランスの破綻が原因とされており、成熟したサブタイプ特異的な神経細胞が病態を再現するために重要とされる。そこで本論文では、それぞれIshii et al., 2019, eNeuro, 0403-18

ンスサイトーシスを用いた。

16

背景

コピー数 変 異を伴う患者由来の人工多能性幹細胞を使用した双極性障害および統合失調症
モデリングのグリオブラストーマは、脳腫瘍の中でも成人において最もNo.

転写因子を用い、サブタイプの患者由来iPS細胞を樹立し、特異的な神経細胞として興奮性 /抑制性神経細胞へと分化誘導することで、共通した分子病態を再現することに成

キーワード
■
■
■
■

グリオーマ、グリオブラストーマ
血液脳関門（BBB）

免疫チェックポイント阻害抗体

ドラッグデリバリーシステム（DDS）

要旨

NICの作製
PMLAを足場として、以下の分子をコバレントに結合させた。
– Trileucine（LLL）: 40％。PMLAの加水分解、疎水化、およびエンドソーム溶解性ドラッグデリバリーに対する安定化のため。

– mPEG5000 : 2%。溶解度向上と安定化のため。
– 抗マウストランスフェリン受容体抗体 : 0.2%。BBB通過のため。
– 抗CTLA-4抗体もしくは抗PD-1抗体 : 0.2%。

キーワード
■
■
■
■
■

双極性障害

コピー数変異チェックポイント阻害抗体をBBB通過のためのリガンドとともに結合させた、ナノ免疫複合体（nanoscale immunoconjugates, NICs）を作製した。

投与する際、アナフィラキシーショック様の影響を避けるため、
まず抗ヒスタミン剤と血小板活性因子アゴニストを投与した。

トーマを有するマウスの脳腫瘍部位において、CD8+T 細胞、NK 細胞、マクロファージが増加する一方、制御性T細胞は減少した。

NIC 投与により、GL261グリオブラストーマを有するマウスの生存期間が延長された。

の片側アレル欠失である患者由来のiPS細胞
パク（RELN Exon52）

グルタミン酸作動性神経を樹立して、
代表的な未分化能（OCT4/NANOG/SSEA4/TRA1-60）への分化能を確認した。
と三胚葉（βⅢTUBULIN/AFP/αSMA）

要旨

サブタイプ特異的な転写因子で興奮/抑制性神経へ分化誘導して樹状突起の異常を再現。

双極性障害患者（PCDH15の片側アレルが欠失）と統合失調症患者（RELNの片側アレルが各患者由来iPS細胞にNEUROG2あるいはASCL1/DLX2を含む

その上でマウスにNICを投与し、フローサイトメトリーおよび免欠失）のiPS細胞を樹立した。

プラスミドを導入して、Tet発現誘導システムでDoxによる遺伝子においてCD8+T 細胞、NK 細胞、マクロファージが増加した一方患者由来 iP S 細 胞を NE UR O G 2 あるいは動性神経へそれぞれ分化誘導した。MAP2とβⅢTUBULIN陽性

で局所的免疫応答を活性化させることが示唆された。

細胞は樹状突起が短く、神経情報を伝達す

疫染色により各種の免疫応答を解析した。その結果、腫瘍部位

NIC 投与により、頭蓋内 GL261グリオブラス

細胞接着分子（PCDH15 Exon1/9）
あるいは細胞外マトリックスタン

GABA作動性神経

応答を刺激する

頭蓋内GL261グリオブラストーマを保有するマウスにNICをi.v.

双極性障害と統合失調症患者からのiPS細胞樹立。

統合失調症

NICは腫瘍においてT細胞とマクロファージの天然のバイオポリマー分子を足場として、功した。

で、制御性T 細胞の減少が見られた。NICがBBBを通過し、脳内NICはGL261グリオブラストーマを有する
マウスの生存期間を延長させる

発現誘導することにより、グルタミン酸作動性神経とGABA作

ASCL1/DLX2で高効率に分化誘導した神経るシナプス数が減少した。

率はコントロール株と同等であった。しかし発現変動遺伝子（ DEGs ）をGOおよびパスウェイ解析すると、Cell adhesionとNeural functionがコントロール株と有意な差を示した。両患者
株では樹状突起長（ MAP2 ）の短縮とPre-synapticマーカー（SynapsinⅠ）、Post-synapticマーカー（HomerⅠ、Gephyrin）

各患者変異を有するゲノム編集Isogenic iPS細が減少していた。

害抗体よりも有意に生存の延長が見られた。更に、これら2種類

短縮やシナプス数の減少を部分的に示した。

PCDH15/RELNの特定exonを欠損させた
Isogenic iPS細胞由来神経も樹状突起に生 存 延 長 が 見 ら れ た 。ま た 、B B B 通 過 の た め に N I C に

各患者に共通する病態を抗CTLA-4もしくは抗PD-1のNICを、GL261グリオブラストーマを有するマウスにi.v.投与したところ、フリーのチェックポイント阻胞を神経細胞へ分化誘導すると樹状突起ののNICsの組み合わせを投与すると、単一のNICよりも更に長い

Angiopep-2を結合させて腫瘍血管をターゲットした場合でも、異常を示した。

で再現した。

PCDH15 Exon9あるいは RELN Exon52の両アレル欠失株を
CRISPR/Cas9で作製した。各Isogenic iPS細胞を転写因子でグ
ルタミン酸作動性神経とGABA作動性神経へそれぞれ分化誘導すると、樹状突起長やPre-synapticマーカー（SynapsinⅠ）がトランスフェリン受容体をターゲットした際と同様の結果が観察された。

部分的に減少傾向を示した。

24

担当者

長澤茉耶

一言

体内の病変部位に優先的に薬剤を届けるTargeted Drug Delivery 技術は、薬効を高めると同時に副作用を低減することができ、活発に研究・技術開発が行われています。中でも、薬剤を中枢神経系へ送達する試みは、神経疾患治療のために非常に重要である
一方で、血液脳関門（BBB）を通過させる必要があるためとてもチャレンジングなテーマの一つです。脂質、ポリマー、タンパク質、金属ベース等様々なマテリアルを活用した技術開発に加えて、投与経路の改良等あらゆるアプローチで研究が行われています。継続
して最新動向を追っていきたいです。

所属

田辺三菱製薬株式会社

nagasawa.maya@ma.mt-pharma.co.jp

専門

タンパク工学、ナノ粒子、DDS、抗体

担当者

吉田俊介

一言

ヒトiPS細胞の技術が活きる分野として創薬応用が挙げられます。患者サンプルからiPS細胞を樹立して病態を解析するアプロー
チが世界中で行われ、実際にALSのドラッグリポジショニングが臨床試験へと進んでいます。しかし、今回の精神疾患のように複雑な病態が再現できず、治療のための研究が技術的に進まない疾患もあります。今回の論文は双極性障害と統合失調症患者サンプルを用いていますが、未解明な部分が多く、技術的な課題がある印象です。精神疾患のように病態再現が難しい疾患に対して、患者由来iPS細胞を用いた創薬開発に興味があり、今後も研究が進むことを期待しています。

所属

株式会社ケイファーマ

shunsuke.yoshida@kpharma.co.jp

専門

細胞生物学、発生・分化、神経変性疾患25

Presentation Phase 1

CRISP Ri に基づくヒト
iPSC 由来ニューロンにおけるマルチモーダル遺伝的スクリーニング
Tian et al., 2019, Neuron, 104, 239-255

No.

17

Presentation Phase 1

なぜ遺伝子操作モデル
動物で期待した表現型が得られないのか?

背景
CRISPRの開発により、遺伝疾患モデルの作製が簡便になっただけでなく、創薬などで遺伝子機能のスクリーニン

グも盛んに行われるようになった。ただしこれまでは、生物はある遺伝子が機能しなくなった時でも、同じような機能を持つ遺伝子を発現させるgenetic compensationと呼ばれるメカニズムを持っている。このメカニズムを解明することは、疾患の研究を効率的に進める重要なヒントになるだけではなく、生体が恒常性を維持する精緻な仕組み

El-Brolosy et al., 2019, Nature,
568, 193-197
Ma et al., 2019, Nature, 568, 259-263
Rosie et al., 2019, Lab Animal,
48, 282-284

この論文ではヒ化細胞でのCRISPR screenは少なかった。

（iNeuron）
におけるCRISPRi プラッ
トiPSC由来ニューロン

ルチモーダルなノックダウンスクリーニングを実現した。
著の解明につながる。しかしながら、genetic compensationの分子メカニズムはこれまでほとんど明らかになっていなかった。今回紹介する論文では、「なぜノックアウト動物で期待する表現型が出ないのだろう？」という疑問から、者らはPooledとArrayed CRISPRi screen両方を用いて、

genetic compensationを引き起こすメカニズムの解明にニューロンのサバイバル、トランスクリプトーム、及び形態迫った。

変化などを解析し、それぞれに対してニューロンの必須遺伝子を示した。

CRISPR Interference■ Pooled/Arrayed CRISPR screen■ CRISPR/Cas9■ iPSC derived neuron（iNeuron）■ High content screen■

要旨
ヒトiPSC 由来ニューロンにおけるCRISPRi
プラットフォームを構築した。

神経細胞の生存に重要な遺伝子はiPSCやがん細胞とは異なる。

Single-cell RNA-seq（scRNA-seq）を用いることで、ユビキチン化に関わる遺伝子につい細胞生存を指標とするプール型スクリーニング
キナーゼとドラッガブルなタンパク質をコードする2,325 遺伝子を標的とする1遺伝子あたり少なくとも5 種類の sgRNAsを含む sgRNAsのH1ライブラリーを利用し、500 種類コントロー

ル sgRNAs の結果を最大限解析に活かすMAGeCK-iNC で解析した。

iPSCsとiNeuronのスクリーニング結果を癌細胞株の遺伝的ス
iPCSs
クリーンで選定された必須遺伝子の標準セットと比較し、とiNeuronそれぞれに特異的な必須遺伝子セットと、共通な必要旨

mRNAを導入しても、transcriptional adaptationは惹起された。
一方で、CRISPRiによるmRNAの転写抑制ではtranscriptional
adaptationは惹起されなかった。

scRNA-seqをリードアウトとする
H1ライブラリーによるスクリーンから同定したiPSCsとiNeuronの生存に影 響を与える 27 遺伝 子を選 択し、1 遺伝 子あたり
2 s g R N A s でノックダウンし 、ディープシ ー ケン シングと
CROP-seqに準じたscRNA-seq解析を加えた。iPSCsとニューロンの間で、ほとんどの遺伝子のノックダウンが、両者のトランアレイ型ハイコンテンツスクリーンにより神共に必須である遺伝子の中にもそうした例（UBA1ユビキチン活出した。

フィッシュにおいてその遺伝子のパラログ、ファミリー遺伝子が増大し、変異による影響を補償する。

プール型スクリーンスクリプトームに異なる作用を及ぼした。iPSCsとニューロンに性化酵素E）が存在し、ハウスキーピング遺伝子が細胞型を問わずに遍在するとしても、細胞型によって異なる機能を担っていることが示唆された。

アレイ型ハイコンテントスクリーン
CROP-seq解析を加えた遺伝子の中から23遺伝子を選択し、そmRNAの分解がtranscriptional adaptationを引き起こす

Genetic compensation■ Transcriptional adaptation■ Adaptive gene
■ Nonsense mediated mRNA decay（NMD）■ mRNA surveillance machinery■

遺伝子にナンセンス変異が入ると類似遺伝て細胞型で異なる機能が判明した。

経細胞の形や生存に関与する遺伝子群を見キーワード

須遺伝子セットを同定した。ニューロンにおける必須遺伝子の発現レベルは、非必須遺伝子よりも有意に高いことを同定した。

18

背景

CRISPRを用いたスクリーニングは自己複製能のあるがん細胞や幹細胞で用いる研究が多く、神経細胞のような分

トフォームを構築し、iNeuronにおいて、CRISPRiによるマ

キーワード

No.

子（adaptive gene）および別alleleの転写量

この遺伝子発現量の増加は変異mRNAの分解により惹起され、そのmRNA がコードする

タンパク量によっては影響されない。

Transcriptional adaptation の惹起にはmRNA surveillance machinery関連遺伝子が必要である。

Adaptive geneの発現量の増加は転写開始点付近のヒストンH3K4のトリメチル化の亢進により起こる。

ナンセンスコドン変異を持つマウス繊維芽細胞およびゼブラ

mRNA発現が亢進していた（Transcriptional adaptation）。この現象はこれらの正常なmRNAの導入によってもキャンセルされなかった。さらに、より分解されやすいキャップ構造を持たない

NMDに関連するmRNA surveillance machineryがtranscriptional adaptationに必須である

この t r a n s c r i p t i o n a l a d a p t a t i o n は 、N M D に関 与する
NMD -ac tivating complex
遺伝 子、もしくは mRN A
surveillance machineryに必須な遺伝子の発現抑制により、著しく減弱した。

Adaptive gene転写開始点ではepigenetic remodelingが起きている

Adaptive geneのTSS近傍では、ヒストンH3のメチル化に関与ヒストするCOMPASS complexの構成タンパクWDR5が集積し、ンH3K4のトリメチル化が亢進していることが明らかとなった。
これらの 結 果 から 、変 異 m R N A 分 解 産 物 が 核に 移 行し 、
adaptive geneの遺伝子座にヒストン修飾因子を動員してこれら遺伝子の転写を促進するモデルが提唱された。

のノックダウンによるニューロンの生存性と形態の継時変化を観察したところ、必須遺伝子のノックダウンがニューロンの形態に対して異なる影響を与えることを同定した。

担当者

李紅梅（リサ）一言

CRISPR が開発されて以来、様々な分野で非常に有用なツールとして使われている。特に今回の論文のようなスクリーニング系では、これまで見えていなかったものが、ゲノムワイドなスクリーニングにより、見出される可能性が高くなっている。ただし、ライブラ
リーの選択とリードアウトによる偽陽性なものには十分注意すべきである。

所属

武田薬品工業株式会社

lisahongmei.li@takeda.com
26

専門ゲノム編集、疾患モデル、遺伝子治療

担当者

大儀和宏

一言

サイエンスの進歩はすさまじく、これまで知り得なかった新たな生体内現象が次々と見いだされ、そこに創薬ターゲットを見いだそうという動きが大きな流れとなっています。その中で、私たちはヒトを含む生物というものについて、全貌を説明するにはほど遠い、まだわずかな知識しかもっていません。新たな生命現象から見つかってきた創薬ターゲットに対し、その異なる働きについても十分注意を払いながら進めていく必要があると感じている今日この頃です。Science caféでは単なる新規論文紹介にとどまらず、
この様な内容を含めて、すぐに皆さんの研究に応用できるような研究およびその応用例の紹介をしていきたいと考えています。

所属

武田薬品工業株式会社

kazuhiro.ogi@takeda.com

専門

核酸医薬、再生医療、遺伝子治療

27

Memo

ご挨拶

編集後記

2019年7月、湘南アイパークに勤務する研究者によって設立された湘南アイパークサイエンスカフェは、2020年

みなさんと共に編集作業を進めて参りましたが、湘南アイパークサイエンスカフェの大変すばらしい小冊

1月現在、発表回数も20回を超え、発表者や参加者のみなさんのサイエンス上の成長や、会社間の垣根を超えた子、第 1号がついに完成しました！みなさんの各回のご発表に加えまして、小笠原さん、新名さんの最新レサイエンスコミュニティーの醸成に貢献して参りました。本冊子は、「湘南アイパークサイエンスカフェ」でメンバー

ヴューも加わり、読みごたえも十二分にあります。現在、参加を検討されているみなさんにとりまして、私共が発表した内容をそれぞれ1枚にまとめたものに、サイエンティフィックレヴューを合わせて創刊しました。まさにのサイエンスカフェの活動が「見える化」することで、本小冊子が参加の後押しとなってくれるものと期待し私共のボランティア活動をみえる「カタチ」にしたもので、湘南アイパークサイエンスのさらなる深化に本冊子がております。サイエンスカフェは湘南アイパークのオープンスペース（以下、写真）で実施していますので、い貢献することを切に願っています。創刊にあたり、多くのご負担をお掛けするにも関わらず快く引き受けてくだ

つでもお気軽にお越しください。
（ 野上）

さったメンバーのみなさんには心より御礼申し上げます。なお、本冊子の内容は、それぞれのメンバーが所属する
会社の活動とは一切関係がありません。

本冊子の編集過程で皆様の原稿に一通り目を通させて頂きました。皆様お忙しい中、非常に完成度の高い原稿を御作成くださり、感謝致します。私はサイエンスカフェに途中から参加したため、前半の演題につい湘南アイパークサイエンスカフェ・代表 野上 真宏

湘南アイパークサイエンスカフェの取り組みが1つの冊子にまとまった事、大変うれしく思います。本取り組みは、多岐に渡るライフサイエンス分野の進捗をまとめている事に加え、湘南アイパークに所属する各テナント企業の研究員が「どういうバックグラウンドで何に関心を持っているのか」を見える形にしたという点で、大変意義深いものだと感じています。いかなる場合においても、良いパートナーシップを築くためには「互いをよく知ること」が欠かせません。本冊子が、専門性や所属団体の異なる研究員間の 相互理解 を深め、新たなライフサイエンス
領域の発展そして患者さんを救う革新的な創薬・医療創出の一助になる事を期待しております。
湘南アイパークサイエンスカフェ・副代表 小笠原 彬ては十分内容を把握できておりませんでした。また、特に専門分野外の事だと、発表を伺っても頭がついて行けていないこともしばしばございました・・・。そうした点についても、この冊子の編集過程を通して理解を深めることができ、1枚ものとして形に残す事の意義を改めて強く実感している所です。また、本冊子に記載されている新名さんのレビューは非常に楽しく拝読させて頂きました。普段身近でない分野を知るきっかけの1つとして、こうしたレビュー記事は非常に有用だと感じております。iParkには、様々な専門性を有する一流の研究者の方々が多く在籍されているため、これから出てくるレビュー記事も楽しみにしています。末筆ではございますが、お忙しい中原稿を執筆してくださった皆様ならびに日比野さんをはじめとするiPark の皆様へ、この場

昨年5月、湘南アイパーク1周年記念フォーラムで開催されたピッチ大会で、武田薬品の研究者・野上真宏さんが、サイエンスカフェの開催を提案されました。ひとりの研究者が600人の聴衆を前に呼びかけて始まったこの定例で改めて御礼申し上げます。第 2 号以降も引き続きよろし
くお願い致します。
（ 小笠原）「アイパークが掲げる会は、次々と輪を広げ、現在では9社38人のメンバーを擁するコミュニティとなっています。
『響き合え、科学。』という言葉に共感して、思い切って提案しました」とうかがい、サイエンスの響き合う場が実現したことを、あらためて嬉しく思いました。週に1度、企業を超えて集い、サイエンスを愉しむ研究者のエネルギー
が、きっといつか、ヘルスイノベーションを世界に送り出す原動力になると信じて、アイパークはこれからも、研究者の皆様のサイエンスを応援していきたいと思います。
湘南アイパーク 日比野 はるか

iPark Science Caféにて撮影

湘南アイパークサイエンスカフェの様子