第53回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成15年9月19日 東京 有楽町朝日ホール

インターフェロンと遺伝子治療

名古屋大学大学院医学系研究科教授

吉田純

今日は私と岡野先生の講演会に、たくさん

命的進歩が加わり、21世紀の生命科学はバイの皆様方においでいただきましてありがとう

オテクノロジーとコンピュータテクノロジー

ございます。また、この科学講演会を企画し、の上に開発される高度先端医療の時代といわ私どもに講演をする機会を与えていただきまれています。遺伝子診断、遺伝子治療を中心した東レ科学振興会に感謝申し上げます。

とする遺伝子医療、細胞、組織、臓器再生を

私の本職は脳神経外科医であります。脳卒

目指す再生医療、ロボテックサージャリー、中あるいは脳腫瘍の外科手術を専門にしておモレキュラーサージャリー、ナノサージャリ

ります。また同時に、昨年名古屋大学にトラーなど、医療情報工学医療が次々と登場し、ンスレーショナルリサーチセンターとして遺実践されていくものと思われます。

伝子・再生医療センターが発足し、私はその最近の研究により、癌に代表される悪性腫センター長をしています。その関係で、先端瘍は、遺伝子の異常によって発生することが医療の開発にも積極的に取り組んでおります。

わかってきました。これにより発生原因とな

本日の講演会のテーマは、遺伝子あるいは細っている異常遺伝子を修復することで、悪性胞そのものを使った新しい医療、遺伝子治療

腫瘍を根本から治すことができる可能性が出と再生医療がテーマです。そこで私からは、てきました。これを実現しようとする治療がインターフェロンと遺伝子治療をテーマにお遺伝子治療です。

話をさせていただきます。
では講演を始めるにあたりまして、短いビデオをまずお見せします。

（ビデオ終了）
図１はインターフェロン蛋白とその遺伝子を構成しているDNAの立体構造を示してい（ビデオ開始）

ます。インターフェロンとDNAは20世紀の20世紀後半は生命科学の時代といわれ、半ば、いまから約50年前に発見されました。

1953年のワトソンとクリックのDNA二重ら

その後、多くの研究者によりインターフェロ

せん構造の解明に始まり、遺伝子組換え技術

ンとDNAの働き、生命の神秘に迫る働きがの確立、臨床応用可能な遺伝子導入用ベクタ

次々に明らかにされ、同時にこうした研究成ーの開発など、次々に新しい技術が誕生して果を臨床に応用するための橋渡し的研究、トきました。その後ヒトゲノムプロジェクトにランスレーショナルリサーチが進められましより30億塩基対からなるヒトゲノムが解明さた。その結果、インターフェロン蛋白は今かれ、神経幹細胞の分離、同定、さらにはそのら約20年前に、また、遺伝子は今から約10

分化誘導技術の開発など、加速度的に技術の年前にそれぞれ臨床で使われるようになりま

向上が続いています。

した。私は本日このインターフェロン蛋白を一方ではコンピュータ工学や情報工学の革使った医療の現状と、遺伝子治療の基礎研究、
1

が、そうしたサイトカインが産生、分泌され、臓器細胞の防御あるいは修復を促し、そして臓器あるいは個体のホメオスタ
シス、生命機能が守られています。
こうした生体防御を担うサイトカインはこれまで数多く発見され、その一部は分離・精製され治療に用いられています。

図１ 蛋白から遺伝子へ

サイトカインは図２に示

そして臨床研究、将来展望について、私が現しますように機能と分泌する細胞によりリン在開発を進めていますインターフェロン遺伝

フォカイン、モノカイン、ケモカイン、増殖子治療を中心にお話をさせていただきます。

因子、コロニー刺激因子、抗ウイルス物質にヒトの体は約60兆個の細胞からなっていま分類されています。この中で最も古く発見さす。その一つひとつの細胞は全く別々に働いれたのが抗ウイルス物質であるインターフェているわけではなく、生命を維持するため、ロンです。

お互いに情報交換を行っています。そして病

インターフェロンを世界に先駆けて発見し気にかかった場合、これらの細胞は鋭敏に反たのは日本人であります。当時の伝染病研究応します。感染症あるいは外傷などでは外部所、いまの東大医科研で研究されていた長野から、癌や高血圧、糖尿病などの生活習慣病

泰一博士（図３）が1954年に、ウィルス感

では内部から異常シグナルが発生します。そ染から生体を守る、ウイルス抑制因子virusの異常シグナルに対してまずは炎症細胞、免inhibitive factorを発見いたしました。同じ

疫細胞が動員され、また場合によっては血管ような研究は海外でも行われています。イギ

内皮細胞が反応し、これらの細胞からたくさ

リスではIsaacs、Lindenmanのお２人が抗体

んの生理活性物質、生体防御を担う物質、わではなくウイルスの増殖を抑制する、ウイル

れわれはこれをサイトカインと呼んでいます

ス干渉物質を1957年に発見しました。それ以後、世界中でこれらの物質がインターフェロンという名前で呼ばれるようになりました。
インターフェロンは主に３種類に分類されています。
一つは白血球にウイルスを感染した時に産生されるα型、線維芽細胞にウイルス、あるいはpoly I:Cで刺激したときに産生されるβ型、そしてリンパ球や血管内皮細図２ サイトカインの分類

2

胞に抗原を結合させた場合

炎ではたくさんの患者さんがインターフェロ
ン治療の恩恵に預かっています。また最近自己免疫疾患であり、脳の難病のひとつである
多発性硬化症にもインターフェロンが効くことがわかり、臨床に応用されてきました。
たとえば慢性骨髄性白血病に対するインターフェロン治療は10年前に開始されています。インターフェロンを使うことによって患者の白血球数、血小板数、あるいは脾臓の肥
図３ インターフェロンの発見者

大が正常化します。こうした血液学的な寛解

1954年 ウィルス抑制因子（virus inhibiting factor）

が、インターフェロン治療を行った患者さんの80％ないし90％に得られています。またに産生されるγ型です。インターフェロンの同時に慢性骨髄性白血病の場合には原因遺伝

生物活性はこれまでたくさん知られています

子が解明されています。９番の染色体と22番が、代表的な活性はまず抗ウイルス作用、その染色体が転座し形成されますフィラデルフ

して細胞増殖抑制作用、つまり抗癌剤として

ィア染色体です。このフィラデルフィア染色の作用、またリンパ球、白血球、マクロファ

体が慢性骨髄性白血病に関与することは古く

ージ、血管内皮などを介する免疫調整作用、からわかっていましたが、実際の原因遺伝子

大きく分けてこの三つがあります。

は22番染色体のBCR遺伝子と９番染色体のインターフェロンはいまから20年前に臨床

ABL遺伝子です。この二つの遺伝子が融合応用がされ、これまで多くの難治性疾患の治することによって形成されるキメラ遺伝子が、療でその有効性が確立されてきました。代表

白血病の原因であることがわかってきました。

的な疾患を図４に挙げています。癌の中ではそしてこの異常遺伝子をインターフェロン治

慢性骨髄性白血病、腎細胞癌、悪性黒色腫、療によって完全に消失させたり、あるいは減私が専門にしています脳腫瘍の治療、そして少させる効果、これを細胞遺伝学的寛解と呼肝癌の予防治療にも有効であることがわかっびますが、治療した患者さんの30％ないしてきました。さらに、インターフェロン治療

50％に得られることもわかってきました。

で最も注目を集め、その有効性が確認されているのは肝炎であります。B型肝炎、C型肝このことは臨床上、非常に重要な反応で、遺伝学的寛解の有無は予後に大きく関与します。インターフェロン治療によってフィラデ
ルフィア染色体陽性細胞が消失した場合には10年生存率が70％、反応がない場合には22％と、この間に格段の差があると報告されています（図５）。インターフェロン治療が慢性骨髄性白血病に非常によく効くことは、
このデータからもわかると思います。
C型肝炎の病態はウイルス感染による急性
炎症、そしてウイルスの持続感染により肝臓の線維化が進行し、慢性肝炎に移行します。
さらに慢性肝炎が20年、30年たって肝硬変になり、肝硬変になりますと、今度は毎年

図４ インターフェロンの臨床応用

７％ぐらいの割合で肝癌が発症するといわれ
3

長期発現型インターフェロン製剤、インター
フェロンをポリエチレングリコールで包んだ、
PEGインターフェロンを使うことによって、
あるいはリバビリンという薬剤と併用することによってウイルスを排除する率が格段に上がっています。60％の患者でC型肝炎ウイルスを排除できることが報告されています。
さて、これまで用いられてきたインターフ
図５ 慢性骨髄性白血病（CML）に対するI FNα療法−細胞遺伝学的効果別生存率−

ェロンの治療薬は、すべて蛋白製剤です。ヒ
トの細胞から抽出したインターフェロンと、
インターフェロン遺伝子を大腸菌に組み込んで、大腸菌に作らせた遺伝子組換え製剤、この二つが臨床に用いられています。最近になって生命科学、特に分子生物学と遺伝子工学の進歩により20世紀末より遺伝子製剤を使った新しい医療が登場してきました。治療遺伝
子をヒトの細胞に安全かつ効率よく導入発現させる遺伝子導入用ベクターが開発されました。すなわち生体内に遺伝子導入ベクターを

図６ 肝癌発症に関するI FNα療法の効果直接注入することによって、治療薬を自らの細胞内で合成し、病気を治す医療が遺伝子治療であります。
ここで遺伝子治療の歴史を少し振り返ってみたいと思います（図８）。病気の治療を目的とした遺伝子治療は今から十数年前の1990年にアメリカのNIHで始まりました。
ADA、アデノシンディアミナーゼという酵素の遺伝子異常があり、そのために重症複合性免疫不全症をきたす遺伝病に初めて遺伝子治療が実施されました。治療遺伝子の発現が

図７ インターフェロンによるC型肝炎ウイルスの排除率

生体内で確認され、臨床的にも遺伝子治療が安全かつ有効であると報告されました。このています。今から10年前にC型肝炎に対する情報が世界中に広がったのを契機に、多くのインターフェロン治療が始まりました。その国で遺伝子治療の基礎研究、臨床研究が開始

後の肝癌の発生率を調べているデータがありされました。

ます（図６）。インターフェロン治療をした

日本におきましても1994年に厚生省、文患者さんの肝癌発生率は、治療していない患

部省より遺伝子治療臨床研究に関するガイド

者さんに比べて約半数、明らかにインターフラインあるいは指針が発表され、その翌年にェロン治療が肝炎に有効であり、かつ肝癌のは北海道大学で、アメリカと同じアデノシン発生を抑制しています。

ディアミナーゼ欠損症の患者に我が国第１例

図７は海外のデータです。インターフェロ目の遺伝子治療が行われました。また、それン治療を48週間連続して行う場合、あるいはに続き癌に対する遺伝子治療が始まっており

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図８ 遺伝子治療の歴史ます。GM-CSF遺伝子を腎臓癌、p53遺伝子

遺伝子治療が行われています。国別、疾患別

を肺癌、そして私どもは2000年にインターの遺伝子治療の現状を見てみますと、ほとん

フェロン遺伝子を脳腫瘍の治療に用いていまどがアメリカで行われています。プロトコー

す。その後さらに、食道癌や乳癌、あるいはル数にして約80％、患者数にして60％がア

肝癌、前立腺癌など、あらゆる癌腫に対するメリカです。ヨーロッパでも多くの遺伝子治

遺伝子治療が始まっています。最近では癌以療開発が行われています。イギリス、フラン外の疾患、特に血管性病変、末梢性の閉塞性スをはじめ、たくさんのヨーロッパの国で遺血管障害に対してHGFという遺伝子を使っ伝子治療が精力的に行われています。日本でて治す臨床研究も始まっています。

は明らかに欧米と比べ遅れていますが、それ

ただ、遺伝子治療の安全面では、いろいろでも現在までには17のプロトコールが実施さと問題点が指摘されています。1999年にアれ、約100人の患者さんが遺伝子治療を受けメリカのペンシルバニア大学で、誤ってアデています。

ノウイルスベクターを大量に投与したことでその対象疾患の３分の２は癌です。それ以死亡例が出ました。また、昨年にはフランス

外に単一遺伝子性疾患、先ほどお話ししたよでレトロウイルスベクターを用い骨髄幹細胞

うなADA欠損症や難治性の代謝性遺伝病なに治療遺伝子を導入する遺伝子治療で、２人どの疾患に対して行われています。また感染の患者に白血病が発生しました。その後の調症ではエイズに対する遺伝子治療、最近では

査で遺伝子が骨髄幹細胞の癌遺伝子を活発化

閉塞性動脈硬化症、あるいは心臓病に対するさせることによる癌化であると報告されてい遺伝子治療も始まっています。

ます。重篤な合併症の頻度は多くないですが、こうした遺伝子治療ができるようになった

遺伝子治療も全く安全ではなく、たえずそののは、遺伝子を細胞の中に効率よく入れるベ

科学的、倫理的妥当性を検証しながら慎重にクターを開発できたことによります。遺伝子開発する必要があります。

を導入するベクターにはウイルスベクターとただ、今年になりまして世界中で600以上

非ウイルスベクターがあります（図９）。ウのプロトコール、4,000人以上の患者さんにイルスベクターとしては、レトロウイルス、
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リポソームの表面にポジティブチャージ（正電荷）を付加することによって導入率は有意に上昇しました。
N-（α-trimethylammonioacetyl）didodecyl-D-glutamate chloride（TMAG）
はポジティブなチャージを持った脂質で、これとdilanroyl phosphatidyl-choline（DLPC）、
dioleoyl phospatidyl ethanolamine（DOPE）
をそれぞれモル比１：２：２で構成したリポ
図９ 遺伝子治療用ベクターの種類

ソームは細胞毒性が低く、かつ導入効率が高アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルいことがわかりました。直径１μm多重膜リ

ペスウイルス、センダイウイルス等に治療遺ポソーム（図10）を用いていますが、DNA伝子を組み入れたベクターが臨床研究に使わの包埋率が90％、多くはエンドサイトーシス

れています。一方、私どもはウイルスベクタ

で細胞内に入り、発現効率は試験管内ではーではなく、非ウイルスベクターのリポソー

10％ないし60％です。図11は、DNA／リポ

ムを使った遺伝子治療を行いました。また、

ソーム、すなわち、プラスミドを包埋したリベクターを使わない、プラスミドだけの裸のポソームによる遺伝子導入および遺伝子発現

遺伝子を用いる方法も考えられています。私を見たものです。リポソームの表面をR18とどもは直径約1,000nmのリポソーム（脂質のいう色素でラベルし、試験管内にこのリポソ二重層膜にて構成されるマイクロカプセル）ームを添加しています。そうしますとリポソの表面に遺伝子をつけたり、あるいはカプセ

ームは100％細胞の表面にくっつきます。細

ルの中に遺伝子を包埋したりして、これを生胞表面がネガティブチャージ（負電荷）を有体の中に投与する方法をとっています。
私どもが癌治療に最初に選んだ治療遺伝子はβ型インターフェロン遺伝子です。β型インターフェ
ロン遺伝子は東京大学の谷口維紹先生がクローニングした、日本発の遺伝子です。この遺伝子にRSV
プロモーターを組み込んだプラス

図10 DNA/リポソーム

ミドを構築し、これをリポソームに包埋した製剤を臨床に用いています。
ここで私どもの基礎研究を少しご紹介したいと思います。まず最初に行いましたのは遺伝子導入効率の高いリポソームを開発することです。約15年前になりますが、それまでのリポソームでは、遺伝子を細胞内に導入することはほと
んどできませんでした。ところが
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図11 DNA/リポソームによる遺伝子導入及び発現効率しているからです。このリポソー
ムは続いて細胞内に主としてエンドサイトーシスにて取り込まれ、次第に核の周辺に移動します。グリーンに発色する遺伝子、EGFPというマーカー遺伝子をリポソー
ムに包み、発現効率を見てみますと、約30％の細胞が陽性になっています。次にDNAがどのようなか

図12 I FN-β遺伝子包埋リポソームで治療された
ヌードマウスの脳腫瘍

たちで核内に移行するかを調べています。その結果、分裂細胞ではリポソーム

伝子の入ったリポソームを腫瘍内に打ち込みにDNAが包埋されたまま染色体に結合しまます。そして４週間後にマウスを解剖し、脳す。非分裂細胞では、核周辺でリポソームよ腫瘍を観察します。

りDNAが分離され、フリーになったDNAが無処置群では腫瘍は直径５mm以上に増大

核内に移行すると思われます。癌細胞は分裂、し、ヌードマウスは100％腫瘍死します。と増殖しますので、主として分裂細胞で発現さころがインターフェロン遺伝子で治療したヌれます。一部、非分裂細胞でも発現すると思ードマウスは、腫瘍が完全に消失、100％完

われますが、この発現メカニズムが明らかに治しました（図12）。動物実験では予想以上

なると、もっと導入効率のいい、DNA／リに強い抗腫瘍効果が得られています。その作

ポソームが作れるのではないかと研究を進め

用機序を調べてみました。少なくとも三つのています。

作用機序があることがわかりました（図13）。

次に、動物実験をしました。ヒトの脳腫瘍

第１は、遺伝子が導入された腫瘍細胞がア細胞をヌードマウス脳内に移植し、実験的脳ポトーシスで死にます。第２は、そのアポト腫瘍を造ります。この実験モデルでは移植約ーシスを起こす前に遺伝子が導入された細胞

１週間後、腫瘍は直径２mm大の大きさに成から多種類のサイトカイン（IFN-β、TNF-

長します。この時点で、インターフェロン遺α、IL-１β、IL-６）が産生・分泌されます。

図13 I FN-β遺伝子治療の抗腫瘍メカニズム

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図14

これらのサイトカインカクテルが細胞増殖を

フェロン遺伝子が導入され、遺伝子が発現す

強く抑制します。第３は、β型インターフェ

ると、その細胞はアポトーシスで死ぬことがロンの遺伝子治療で最も重要な作用機序です。

証明されました。これは腎癌細胞で同じ実験

抗腫瘍免疫、特に細胞障害性T細胞（CTL）

を行いましたが、やはり核、細胞質の凝集かが誘導されます。

らアポトーティックボディの形成までの同様

次に、この三つの作用機序についてさらにの変化を観察しました。膵臓細胞、悪性黒色詳細に説明します。最初にアポトーシスです

腫細胞でも同じように遺伝子が導入された細が、ヒトの脳腫瘍の細胞を試験管内で培養し胞がアポトーシスで死ぬことがわかってきまます。その中に空のリポソームを加えてみたした。

場合、あるいは１mLあたり2,000単位のイン

どうしてアポトーシスを起こすか、さらにターフェロン蛋白を加えてみた場合、いずれ

詳しく調べてみました。そうしますとアポト

も細胞増殖には変化はありません。ところがーシスに関するメカニズムも少なくとも三つ

インターフェロン遺伝子の入ったリポソームあることがわかってきました（図15）。

を加えますと、遺伝子が導入された細胞はア

第一はインターフェロンβの抗腫瘍効果にポトーシスで死にます。
アポトーシスをビデオ強化型微分干渉型顕微鏡で生きたまま観察
しますと（図14）、遺伝子導入細胞が６〜12時間後突然以下の変化
を 示 し ま す 。 核 が 凝 集 し （ B ）、それに続いて細胞表面での小胞形成（ブレビング）（D）、その後にアポトーティックボディ（断片化した核）を含む細胞小片形成（E）へと変化します。アポトーシスに典型的な形態学的変化が観察されます。すなわち癌細胞にインター
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図15 メカニズム１ アポトーシス

対する感受性の増強です。インターフェロン

ることにより、脂質シグナルがセラミドを介β蛋白に対する感受性を腫瘍細胞株間で比較してDNaseγを活性することがわかりました。

しますと、インターフェロンβのmRNAの私共の基礎研究の結果よりDNAあるいはリ量が多いほどインターフェロンβによる抗腫

ポソーム複合体が細胞表面のToll-like

瘍効果が高いことがわかりました。インター

receptorに結合することで、NFκ-B、IRF-3

フェロンのmRNAの量が多く、インターフが活性化され、同時にIRF-3とCREB bindingェロンβにアポトーシスが誘導される感受性

proteinの複合体ができます。この複合体が株で、インターフェロンβのmRNAに特異

インターフェロン遺伝子の転写を活性化し、的に反応するsiRNAを加えインターフェロン

インターフェロンが産生し、分泌される。そβのmRNAを減少させます。その後インタの分泌されたインターフェロンがオートクリーフェロンβ蛋白を加えてみますと、今度はンあるいはパラクリンにインターフェロンのアポトーシスが起こらない。これらの現象にレセプターと結合、ISGF-3、IRF-1を介してより遺伝子の導入でインターフェロンβのインターフェロン遺伝子の転写を活性化する。

mRNAを増加することで、インターフェロ

こういうオートクリンサーキットは谷口維紹

ンβ蛋白に対する感受性が高くなることが推先生が報告していますようにreviving状態

察されます。

（車のエンジンのアイドリング状態）で細胞

二つ目の作用機序は、細胞内でのシグナルにはほとんど変化はありません。ところが、伝達の増強です。インターフェロンβの細胞

インターフェロンの遺伝子を導入し、強制的内シグナルはJAK-STAT系伝達経路がメイにインターフェロンのmRNAの量を上げまンパスウェイです。このJAK-STAT経路のすと、このパスウェイが数倍にも活性化され、シグナルの増強が見られました。細胞培養液

その結果p53パスウェイが活性化され、アポ中にインターフェロン蛋白を加えますと、こトーシスを誘導することが推察されました。

の場合はSTAT-1に注目して調べたのですが、さらに、リポソームはおそらく他のToll-like

投与してから10分ないし30分後にSTAT-1のreceptorを介し、XIAP（X linked inhibitor

リン酸化、活性化が起こってきます。ただ、

apoptotic protein）を抑制します。XIAPは

これは一過性です。ところがインターフェロ

脳腫瘍細胞にたくさん発現されていますが、ンの遺伝子を培養液中に加えてみますと、これがアポトーシスを誘導するパスウェイのSTAT-1の活性が、蛋白に比べて数倍高くな

caspase経路を抑制しています。リポソーム

ります。またその活性化が長期持続、３日あを介してこのXIAPを抑制することによってるいは４日後にもSTAT-1のリン酸化が観察

caspase伝達系が活性化されPARPそしてされます。さらにSTAT-1のリン酸化を促進

DNaseγが活性化され、そしてアポトーシス

する、脱リン酸化酵素阻害剤（DMHV）をが誘導されます。以上、インターフェロン遺加えてみます。DMHVを加えないと、細胞伝子とリポソームが組み合わさって腫瘍細胞は何ら変化がありませんが、DMHVを加え、にアポトーシスを誘導するメカニズムが、いSTAT-1のリン酸化を増強、延長いたします

くつかの研究の成果から少しずつ明らかにさと、フローサイトメトリー上で、サブG1がれつつあります（図16）。

増え、いわゆるアポトーシスが誘導されます。

二つ目が遺伝子非導入細胞の増殖抑制効果

すなわち遺伝子導入により誘導されるです。腫瘍組織内にリポソーム製剤を直接注

STAT-1のリン酸化の増強、延長がアポトー

入しますと、遺伝子が導入されるのは構成細シスの誘導に関与していると推察されます。

胞の５％以下です。ところが動物実験で腫瘍もう一つ、DNaseγの活性化があります。
リポソームが細胞表面のリセプターと結合すは完全に消失します。そのメカニズムはアポトーシスが引き金になりますが、それ以外の
9

インターフェロンの遺伝子をリポソームに包んで注入しますと、腫瘍の増殖は完全に抑制され、これを長期間観察しますと治療したマ
ウスの40％で、腫瘍は消失し、１回の投与で40％の完全寛解が得られています。
このモデルでどのようなことが起こっているか。特に免疫がどのように誘導されているか検討して
図16 I FN-β遺伝子導入による感受性の増強メカニズム

みました。マウスの脳腫瘍内にマ
ウスインターフェロン遺伝子製剤

作用機序が大きく働きます。その一つがサイを導入して７日後の脳腫瘍組織内にはCD3、トカインカクテルです。腫瘍細胞に遺伝子がCD8、CD4のT細胞の浸潤が確認されていま導入され、アポトーシスが誘導される前に各す。さらにこの浸潤したリンパ球を取り出し、種のProinflammatoryサイトカイン（IFNβ、各種の癌種に対する細胞障害活性を見ており

IL-1β、TNF-α、IL-6）が産生され、このサます。そうしますと、もともとマウスに植えイトカインのカクテルが腫瘍細胞の増殖抑制つけたGL261細胞だけに対して特異的な細胞に働くことがわかりました。腫瘍の培養細胞障害活性が見られました。すなわちインターの増殖がインターフェロン単独では60％、４フェロンの遺伝子治療により、腫瘍特異的な種類のサイトカインカクテルでは10％まで抑細胞障害性Tリンパ球、CTLが誘導されたこ制されます。

とが証明されました。

三番目の作用機序、これがインターフェロ

以上をまとめますと、マウスの脳腫瘍モデン遺伝子治療の作用機序としては最も重要だ

ルの実験系ではインターフェロン遺伝子を包と思われます。これまでお話いたしましたア

埋したリポソームを脳腫瘍の中に直接注入しポトーシスあるいはサイトカインカクテルのますと、この脳腫瘍細胞の一部はアポトーシ

増殖抑制と同時に、遺伝子が導入された腫瘍スを誘導します。あるいは炎症性のサイトカ細胞からは多量のMCP-1、IP-10等のケモカ

インを産生します。ケモカインを産生します。

インが産生分泌されます。また同時にheat

マクロファージが浸潤します。同時に細胞障

shock proteinのストレス蛋白が発現し、こうした反応がT細胞の活性化、CTLの誘導に関与す
ることがわかってきました。
動物実験です。マウスの脳腫
瘍、GL261細胞を同系のマウスの脳内に移植しますと腫瘍が形成されます。その脳内腫瘍に対して空のリポソーム、裸のプラ
スミドあるいはマウスインター
フェロンβを局注しても未処理の脳腫瘍と比べ、大きな変化を認めません。ところがマウスの
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図17 I FN-β遺伝子治療による抗腫瘍免疫の賦活化

害性リンパ球が浸潤してきます。一般に脳というのはほかの臓器に比べて免疫学的に隔絶名大病院 独自技術で遺伝子治療
脳腫瘍患者に国内初の手術終了された特殊な臓器です。免疫が誘導できにくい場所と報告されていますが、今回の動物実
験では脳の中にCTLが誘導されました。そこでこのCTL誘導メカニズムを検討するためさらに動物実験を進め、その結果、以下の推論を考えています。
私どもは腫瘍組織で感作にしたリンパ球を色素でマーキングし頸部皮下に注入いたしま
した。すると感作リンパ球は脳の中、脳腫瘍
組織内に移行するということを観察しています。逆に脳の中に、マーキングした樹状細胞を注入いたしますと、この樹状細胞が頸部のリンパ節に移行することも確認しました。
インターフェロンの遺伝子治療によって抗腫瘍性細胞性免疫が誘導できるメカニズムとして、私どもは図17のように考えています。
インターフェロン遺伝子で脳腫瘍を治療いた
しますと、ミエロイドDC様の機能を有する細胞が産生される。これはまだ同定はされていませんが、マクロファージであるか、あるいは抗原に感作されたDC前駆細胞か、何らかのミエロイドDC様の細胞が脳の中から頸部リンパ節のほうに移行し、抗原の情報を
plasmacytoid DCに 伝 え る 。 こ こ で
Plasmacytoid DCがTリンパ球とクラスターを作り、CTLを誘導する。そのCTLがMCP1、IP-10等のケモカインに誘導され、脳の中に移行する。こういうメカニズムが起こっているのではないかと考えています。ヒトで同図18 平成12年４月４日の読売新聞の記事

じようなことが起こるかどうかは、今後臨床サンプルを用い検討していきたいと思ってい製室を整備しました。この調製室はGMP対ます。

応の施設でありまして、WHOグレードC、

次に臨床研究について話を進めます。私ど清潔度クラス1000を満足し、最終生産物はもは純国産技術を用いた日本独自の遺伝子治

GMPの品質保証をされるものとなっていま

療、DNA／リポソームを用いる悪性脳腫瘍す。図19は私どもの遺伝子治療薬と製剤調に対するインターフェロンβ遺伝子治療臨床製室です。無菌着を着てリポソーム製剤、遺研究を2000年４月より開始しています（図伝子治療製剤を造っています。さらに、私ど18）。この臨床研究を進めるにあたり臨床用

もは製薬企業と共同にて治療薬の改良も進め

遺伝子治療薬を調製するため、私どもは名古ました。最初に造った遺伝子治療薬は液剤で屋大学内に製薬メーカーと同じような製剤調あります。この製剤により確かにインターフ11予後が悪い（図20）。悪性星細胞腫の場合でも腫瘍摘出手術と術後の放射線療法、化学療法をしても再発した症例では確立した治療法が全くないのが現状です。これま
でも新しい治療法の開発を検討しました。放射線外科治療法、各種
サイトカイン療法等、いろいろ新しい治療法を試みましたが、結果はほとんど半年以内で患者は死亡
図19 臨床研究用 DNA/リポソームの大量調製いたしました。そうした悪性の神経膠腫の再発例に対して今回、遺ェロンの遺伝子が腫瘍細胞内に導入されて発伝子治療を試みました。図21は手術室の顕現しますが、液剤では安定性が良くない。約

微鏡手術の様子を示しています。まず、重篤１カ月後には活性が落ちて臨床に使えない状

な後遺症をきたしうる部位に位置する腫瘍を態になります。そこで私どもは液剤から長期残し、安全に摘出可能な部位の腫瘍を切除し安定型凍結剤、凍結乾燥剤へと改良していまます。残存腫瘍に顕微鏡下で遺伝子治療製剤

す。現在は凍結乾燥剤を使った治療を行ってを注入します。そして治療の安全性を確認し、いますが、凍結乾燥剤では１年以上、おそら

２週間後に、今度は追加治療として定位脳手く数年は活性を安定に保つことができます。

術で残存腫瘍に遺伝子治療製剤を注入いたし

現在大学の調製室内に大型の凍結乾燥機が設ます。この治療は通常計４回行います。実際

置してあります。この装置では、現在は50バに遺伝子治療を行っている現場の様子をビデ

イアルぐらいですが、将来は100バイアル以

オで皆様にお見せします。

上を一度に調製することが出来ると考えています。

（ビデオ開始）
第１回目の遺伝子治療は全身麻酔下で開頭

最初に私どもが選んだ遺伝子治療の対象疾手術が行われ、画像上腫瘍と考えられた部分

患は、最も治療に難渋している悪性神経膠腫

が本当に腫瘍であるか否かを確認し、手術でです。特にその中でも膠芽腫は最も予後が悪摘出可能な部分は顕微鏡下で摘出します。そい脳腫瘍です。平均生存期間が、発症してかの後、残存腫瘍部位に遺伝子治療製剤の注入ら１年です。２年になりますと約80％の患者が行われます。

さんが死亡し、５年生存率が10％以下で最も開頭術から２週間後、第２回目の遺伝子治療製剤の投与が行われます。投与は局所麻酔下で定位脳手術装置を用いて行われます。患者の頭に定位脳手術用のフレームが取り付けられます。その後、残存腫瘍の位置を正確に評価するために１ないし２mm間隔でMRIが撮影されます。このデータを遺伝子治療管理
室内のサーバーに院内LANを介して伝送し、３次元的に再構築し、手術をプランニングします。一方、手術室では定位脳手術の準備が

図20 原発性脳腫瘍の平均生存率（全国脳腫瘍登録委員会による）

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並行して行われます。遺伝子治療管理室で立てられた手術プランはリアルタイムに手術室

の腫瘍を残して頭頂葉を腫瘍を含めてロベクトミーしました。
そして約１cmの残存する腫瘍内に針を刺し遺伝子治療薬総量１mlを数箇所に分けゆっくりと注入しました。術後のMRIにて注入した部位に一致し腫瘍の壊死が観察されます。治療終了後、患者の一般状態は非常によくなりました。自立歩行可能、失語症も改善し通常の会話が可能になり、治療開始後３カ月で退院しました。ところが退院１カ月
して、この患者の腫瘍は再増殖

図21 I FN-β遺伝子治療のプロトコールしました。製剤の再調製が間にに伝送され、双方向的に意見交換を行います。
手術室では移動型CTスキャンで再度頭蓋合わず、再治療ができないまま腫瘍が増殖して６カ月で亡くなりました。

内病変をスキャンし、得られたデータをすぐ

この症例で多くの臨床データが得られましに遺伝子治療管理室に伝送します。遺伝子治た。腫瘍を摘出した腔内にチューブを入れ、療管理室では先ほど３次元構築したMRイメ

そこから内溶液を取りまして、その中に含まージに伝送されてきたCTイメージを融合されているインターフェロンβあるいはTNF-

せ、脳のずれなどを補正します。そして最終

α、IL-1βの活性を調べています。有意のイプランを手術室に伝送し、手術が開始されま

ンターフェロンβの他、TNF-α、IL-1βがす。遺伝子治療製剤が注入されたあと、もう基礎実験データと同様に検出されました。ま

一度移動型CTスキャンで頭蓋内をスキャンた、腫瘍の病理像を詳細に観察いたしますと、し、異常がないか否かをチェックし、手術を動物実験と同じように腫瘍細胞の一部はアポ終了します。患者から摘出された検体は、遺トーシスを起こしていました。また、腫瘍の伝子治療支援研究室で解析され、安全性と有中心部、遺伝子を注入した部位に一致して大効性の評価を行うためにデータを作ります。

きな壊死を認めました。そして腫瘍の中心部（ビデオ終了）

および壊死周辺部にはCTLと思われるCD8

これまで５例の患者に遺伝子治療を行いま陽性の細胞が治療開始後２週目をピークに豊した。第１例目の初の治療は2000年４月３

富に浸潤していました。マクロファージも同日に施行いたしました。このときには製剤が様に２週目をピークに腫瘍内の浸潤が観察さ液剤で、１カ月しか保存がきかないというこれました。この反応は、動物実験と全く同じとで、遺伝子治療をするXデイをまず決めてです。その後、遺伝子治療を施行した５症例患者さんを選びました。最も遺伝子治療をすの患者さんを最長２年以上経過観察し、安全る必要があるという患者を選んで第１例目を性と有効性を確認しています（図22）。治療行いました。31歳の女性ですが、左の頭頂葉

例５例の３カ月目のMRIでの治療効果判定でに腫瘍がありました。治療直前に腫瘍は急激

は、部分寛解が２例、不変が３例でした。寛

に増大し、右半身麻痺と、失語症が急速に進解例の２例の患者では１年半、非常にいい状行しました。腫瘍は左頭頂葉に主座を持ち、態で、１例は家庭内に、１例は職場に復帰し運動野にも浸潤していました。そこで運動野

ています。
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図22 I FN-β遺伝子治療の評価結果

こうした５例の臨床実績を踏まえて、私ど屋大学との共同で厚生労働省に申請をし、今も名古屋大学では今後の展開として次のこと

年の７月１日付けで厚生労働省、文部科学省を考えています。一つは適用拡大、医師主導より承認を受けています。名古屋大学で調製型の臨床試験、新規ベクターの開発、遺伝子した製剤を信州大学に提供し遺伝子治療を実

治療ベクターの供給センター、産学連携によ施する予定です。さらにこれまでの実績を踏る実用化医療への展開です（図23）。今回は

まえ、プラスミドDNA、DNA／リポソーム

脳腫瘍を対象に遺伝子治療を行いましたが、を中心に他の大学からの依頼を受け、共同研

他の癌種、悪性黒色腫、腎細胞癌、肺癌、膵究として各種の臨床用遺伝子治療製剤を調製

臓癌に関しては動物実験を含め腫瘍細胞にア

し、品質及び安全性の評価を加え、治療薬をポトーシスを起こし、強い抗腫瘍効果が観察

他施設に提供するマテリアルセンターへと展され、今後順次こうした癌腫に対しても臨床開させていきたいと考えています。また現行研究を進めていきたいと考えています。

のベクターに比べ、さらに効率のいいベクタ

すでに、悪性黒色腫、腎細胞癌に対してはー、新規ベクターの開発を行っています。細

基礎研究、前臨床研究が終了し、そして悪性胞選択性のあるベクター、正常の細胞には影黒色腫の臨床研究を信州大学の皮膚科と名古響を及ぼさない、腫瘍細胞のみあるいは標的細胞だけに遺伝子導入できるもの。また遺伝
子導入効率、発現効率がよいベクター。しかも発現期間を自由に調節できるようなもの。
安全性の高い、大量調製が容易なベクターを開発したいと基礎研究を進めています。
プラスミドの周囲にフラーレンを結合させ、長期に発現する長期発現型の遺伝子治療製剤の開発。また、リポソームの表面に各種のリガンドを結合し、組織・細胞特異性を有する

図23

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リポソームの開発。また、安全性が高く、しかも効率の良いベクターとして、アデノ随伴ウイルスのベクタープラスミドを包埋したリ
ポソーム、リポソームにウイルスベクターを取り込んだハイブリッドベクターの開発を進めています。
また、名古屋大学ではプラスミド、リポソーム製剤、ウイルス製剤の遺伝子製剤調製室を現有している他、昨年にはトラスンスレー
ショナルリサーチセンターとして遺伝子・再生医療センターが大学附属病院内に新設され、さらに２年後には大学中央診療棟内に細胞プ
ロセッシングセンターを含めたマテリアルセ
ンターが新設される予定です。こうした施設を中心に遺伝子治療の他、細胞療法、再生医
療、特に分化誘導遺伝子を導入した幹細胞を利用した再生医療を開発していきたいと考えています。また、こうした開発型医療は、今後医師主導型治験を介し、実用化医療へと発展させていく必要があります。そのためには産官学の連携が最も重要でありますが、マテ
リアルセンターを中心にトラスンスレーショ
ナルリサーチ、医師主導型の治験を支援し、さらにベンチャーの育成を介し、大手製薬企
業での医薬品開発へとつながる高度先端医療開発体制を確立していきたい。そして将来はウィルス肝炎に対するインターフェロン治療
を蛋白製剤から、遺伝子治療製剤に切り替えるような開発研究を進めたいと思っています。
本研究は名古屋大学の脳神経外科学分野が中心となり遺伝子治療学分野、バイオ医療学講座、あるいは遺伝子・再生医療センター、中央検査部の学内施設の協力の下、また愛知
県がんセンターの高橋利忠研究所長、東京理科大学のゲノム創薬研究センター長の田沼靖
一教授、信州大学皮膚科の斉田俊明教授、京都府立医科大学泌尿器科三木桓治教授はじめ多くの共同研究者と共に開発を進めています。
これで私の講演を終わります。ご静聴ありがとうございました。

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