倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成■受領№1380

がん原遺伝子 KRAS に対するテーラーメイド治療のための siRNA 開発

代表研究者

程 久美子

東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻

1．研究⽬的准教授

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10203040siRNA（small interfering RNA）を⽤いたRNA
⼲渉（RNAi）法は、⽬的とする遺伝⼦を特異的に50tc

Substitutions抑制できる優れた⼿法として広く利⽤されている。

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しかしながら、哺乳類細胞で有効なsiRNAの塩基0配列は極めて限定的であり、主要な遺伝⼦の中に5’-AUGACUGAAUAUAAACUUGUGGUAGUUGGAGCUGUUGGCGUAGGCAAGAG---3’|||||||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||
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Mは既存の⽅法で抑制することが困難なものが多い。

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がんの原因遺伝⼦の１つであるKRASはさまざまながん原遺伝⼦の中でも最も主要な遺伝⼦の１つ

図1

変異型 KRAS における特異的塩基置換とされており、膵臓がんの95％、⼤腸がんでは45％、と正常型 KRAS とコドン 12 の 2 塩基目

肺がんでは35％がKRASの変異によるものである。に変異がある変異型 KRAS 遺伝子の配しかし、KRASは従来のRNAi法では抑制すること

列比較が難しい塩基配列をもつ。また、がん細胞では極数の遺伝⼦を同時に調べ（がん遺伝⼦パネル検査）、めて限られた３ヶ所の部位にそれぞれ1塩基置換変異をもつ遺伝⼦を特定して⼀⼈⼀⼈の体質や病が⾒られアミノ酸に変異が⽣じる（図１）。その塩状にあわせた治療を⾏う医療である。しかしなが基置換のパターンは個々⼈によって異なっている。

ら、遺伝⼦パネル検査の臨床試験報告によると、

本研究は、このような技術的困難に挑戦し、申請検査を実施した全患者のうち、有効な治療法が選者らのRNAi研究の基盤的知⾒に基づいて、KRAS定できた患者は全体の10％程度にとどまる。このを例として１塩基の変異を識別して特異的に抑制

ことは、がんゲノムの解析により、疾患の原因がするテーラーメイド型siRNAを開発することを⽬遺伝⼦レベルで理解できる段階に到達したにも関的とする。

わらず、多くの場合、その治療法は存在しない、という⽭盾した状況であることを意味する。本研

2．研究内容究は、そのような状況を打破すべく、がん原遺伝

近年の次世代シークエンス技術の進展により、⼦を対象とし、塩基変異（塩基置換、遺伝⼦融合医療の中で遺伝⼦解析を実施することが可能とななど）をもつがん原遺伝⼦であればどのような遺り、2019年6⽉には⽇本国内において「がんゲノ伝⼦であっても、正常遺伝⼦と区別して特異的にム医療」の遺伝⼦検査が保険収載となった。がん抑制するという⾼精度のパーソナライズド技術をゲノム医療とは、がん患者のがん組織を⽤いて多開発する研究である。

倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成
2−1 代表的ながん原遺伝⼦である KRAS を例と本研究で開発したsiRNAのように、正常遺伝⼦して、それらの点突然変異遺伝⼦を正常型と区には影響をあたえず、変異がある遺伝⼦のみを標別して抑制する siRNA を開発した。

的とする医薬品は、従来の⼿法では開発困難であ研究代表者らは、先⾏研究において、哺乳類細った。⼀⽅で、塩基変異によるアミノ酸置換をも胞で有効なsiRNAは⼀定の配列規則性をもつこと

つタンパク質を原因とする疾患はがんを含めて⾮を明らかにした。応募者らの⽅法は現在、世界的常に多く、本研究⼿法でターゲットとできるがんに最もスタンダードな⽅法の１つとして広く利⽤原遺伝⼦は数100種類存在する。また、ヒトの疾患されている。しかし、KRASをはじめとする多くのに関連している遺伝⼦異常は60,000以上存在し、疾患関連遺伝⼦においては、１塩基変異がみられそのうち約半数は１塩基変異によって引き起こさる部位は限定されており、従来法によるsiRNAのれる。さらに、１塩基変異を区別できれば、融合設計は難しい。そこで、RNAiの分⼦メカニズムを遺伝⼦を正常遺伝⼦と区別して抑制する⼿法の構念頭に、全く新しい発想に基づいた次世代型築も可能であり、数10種類の疾患の原因となる融siRNA設計法を構築し、「正常型KRASには影響を合遺伝⼦を特異的に抑制する⼿法としても利⽤可与えず、１塩基しか違いがない変異型KRASのみを能である。したがって、当⼿法は、がんに限らず特異的に抑制できるsiRNAの配列設計」を完成さ様々な遺伝性疾患をターゲットとすることが可能せた。

なRNAのプラットフォーム技術としての展開可能性があり、本研究の有⽤性は極めて⾼い。First in2−2 変異型 KRAS のみを特異的に抑制する siRNAclass（画期的医薬品）とは、新規性・有⽤性が⾼の効果を、変異型 KRAS を発現する膵臓がんく、化学構造も従来の医薬品と基本⾻格から異な由来培養細胞を⽤いて解析した。

り、従来の治療体系を⼤幅に変えるような独創的

ヒ ト 膵 が ん 由 来 の AsPC-1 （ 35G>A ホ モ ），医薬品を指し⽰す⾔葉であるが、本⼿法は、将来PANC-1（35G>Aヘテロ）細胞はKRAS遺伝⼦の的に、まさにFirst in classとなりえる⼿法の開発とコドン12の2塩基⽬に変異をもつ細胞株である。こいえる。

れらを⽤いて設計した当該変異特異的siRNAの有効性を検討した。野⽣型のKRASをもつBxPC-3細３．発表（研究成果の発表）

胞は、変異型KRASに対するsiRNAを導⼊しても、Takahashi T, Ui-Tei K. Mutual regulation of RNA

細胞増殖の速度に異常は認められなかった。⼀⽅

silencing and the IFN response as an antiviral defense

で、AsPC-1およびPANC-1細胞は変異型KRASにsystem in mammalian cells. Int. J. Mol. Sci. 21, E1348.

対するsiRNAを導⼊すると細胞増殖がきれいに抑2020.

制された。このことから、AsPC-1およびPANC-1

Komori C, Takahashi T, Nakano Y, Ui-Tei K.

細胞はKRAS遺伝⼦が変異したことによってがん

TRBP-Dicer interaction enhances HIV-1 TAR RNA化しており、異常な細胞増殖が起こっているが、translation via TAR microRNA processing, repressing

変異型KRASに対する特異的siRNAによって変異

host-cell apoptosis. Biol. Open. 9, bio050435, 2020.

型KRASの発現のみを抑制すると異常な増殖が停

Takahashi T, Nakano Y, Onomoto K, Yoneyama M,⽌すると考えられた。このことから、今回開発しUi-Tei K. LGP2 virus sensor enhances apoptosis by

た変異型KRAS特異的なsiRNAは内在性の変異にupregulating apoptosis regulatory genes through対しても有効であると考えられた。

TRBP-bound miRNAs during viral infection. Nucleic

Acids Res. 48, 1494–1507, 2020.

倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成
Tian S, Terai G, Kobayashi Y, Kimura Y, Abe H, Asai K,
Ui-Tei K. A robust model for quantitative prediction ofthe silencing efficacy of wild-type and A-to-I edited
miRNAs. RNA Biology 17, 264-280. 2020.
Takahashi T*, Nakano Y*, Onomoto K, Murakami F,Komori C, Suzuki Y, Yoneyama M, Ui-Tei K. *same
contribution LGP2 virus sensor regulates gene
expression

network

mediatedby

TRBP-boundmicroRNAs. Nucleic Acids Res. 46, 9134-9147.
Yoshiaki Kobayashi, Kanji Shiga, Shen Tian, Kumiko
Ui-Tei Systematic 2'-O-methyl modification revealed
that siRNA seed region consists of two functionallydifferent regions. ⽇本核酸医薬学会第5回年会 （⼤阪2019）