miRNA療法を市場に出すには何が必要でしょうか?

ノーベル医学賞は、マイクロRNA（miRNA）が標的mRNAに結合してその翻訳を阻害することにより、遺伝子発現においてどのように中心的な役割を果たしているかを発見したビクター・アンブロス氏とゲイリー・ルブクン氏に10月初旬に授与された。 1993 年の発見以来、miRNA は細胞の分化、増殖、生存における遺伝子発現経路に影響を与えることがわかってきました。遺伝経路が miRNA 結合によってどのように直接影響を受けるか、また miRNA 発現が異常になり疾患を引き起こすときにこれらの経路がどのように遮断されるかを理解するために、長年の研究が行われてきました。しかし、がんなどの疾患における正常な遺伝子発現パターンを回復するためにmiRNAを使用または標的とする治療法を開発することは困難でした。 miRNA がどのようにして、特に疾患状態において大量の経路を制御しているのかを理解することは、創薬にとって非常に望ましいことですが、現時点では、バイオテクノロジー企業は気を引き締めて miRNA の標的を探索する必要があります。

一部の企業¹ MiRNA を miRNA 模倣物や antimiR として治療薬として使用しようと試みてきました。 miRNA 模倣物は内因性 miRNA と同様に動作し、疾患で失われたりダウンレギュレートされたりする可能性のある miRNA の機能を回復または強化します。 antimiR はその逆、つまり過剰発現した内因性 miRNA に結合してサイレンシングするように設計されています。 miRNA mimic と antimiR はどちらも複数の遺伝子に結合し、特定のシグナル伝達経路の増強またはサイレンシングを増幅できます。これは、複雑な疾患における正常な表現型の回復を目的とした治療法にとって強みですが、結合部位の柔軟性により、オフターゲット効果を避けるのはほぼ不可能になります。

前臨床研究ではいくつかの有望な結果が得られており、臨床試験に移行したものもいくつかありますが、これまでのところ第3相試験に到達したり、米国食品医薬品局（FDA）によって承認されたものはありません。第 1 相臨床試験に移行した最初の miRNA ベースのがん治療は、2013 年に miR-34a 模倣物である MRX34 でした。miR-34a は腫瘍抑制因子として作用し、p53 タンパク質を選択的に標的とし、その発現は多くのがんで下方制御されています。 。ミルナ・セラピューティクスは、重篤な免疫介在毒性と患者死亡のため、3年後に治験を中止した。²。 Viridian Therapeutics (旧 miRagen Therapeutics) の miRNA-29b を模倣した miRNA は、線維症の治療法として有望に見えましたが、第 2 相試験の後、今年中止されました。³。 Regulus Therapeuticsによるアルパート症候群の治療を目的としたmiR-21のantimiRの第2相試験は2022年初めに終了した。C型肝炎感染の重要な宿主因子であるmiR-122を標的とする2つのantimiRも第2相で両方とも中止された。

この傾向は、多くの点で、低分子干渉 RNA (siRNA) の発見が (miRNA の数年後) 2006 年にノーベル賞を受賞した低分子干渉 RNA (siRNA) の治療方針とは逆です。現在、FDA によって承認されている二本鎖 siRNA 医薬品は 6 種類あります。 、そして過去数年間で、50を超えるsiRNAベースの医薬品が臨床試験に入っています。

miRNA 療法は、他の RNA ベースの療法に見られる大きな課題、主に非効率的な送達と免疫応答を引き起こす毒性に悩まされています。⁴。しかし、mRNA ワクチンと siRNA 薬はこれらの課題の一部を克服しましたが、miRNA は行き詰まっています。主な理由は、単一配列を標的とするように設計された siRNA に比べて miRNA の特異性が低く、機能検証には時間と費用がかかることです。

miRNA 治療薬を生成する最初のステップは、その標的を見つけることです。私たちは、miRNA と mRNA の結合相互作用を決定するためのアルゴリズム、大規模な配列決定データ、MiRBase 内の膨大なデータ リポジトリを改善しました。これらはすべて、治療薬が結合できる場所を決定するために必要です。しかし、MiRBase であっても、大部分の miRNA には十分なアノテーションが付けられておらず、検証が困難です。⁵。架橋および免疫沈降シーケンス (CLIP-seq) アッセイによって検証された miRNA とターゲットの結合は、必ずしも機能的に遺伝子制御に関連しているわけではありません。おそらく、より機能的に関連するのは、miRNA 過剰発現アッセイで同定された標的ですが、直接的な miRNA 標的と間接的な標的を区別することは困難です。インビトロで同定された標的は、多くの場合、インビボで見られるものとは大きく異なります。

欠損または過小発現した miRNA を置き換える miRNA 模倣品の場合、標的の特異性は主な問題ではありません。主なハードルは、目的の経路に直接影響を与える miRNA を見つけることと、活性の回復により表現型が軽減されることを証明することです。理想的には、この miRNA は、疾患やがんの複数の段階、または複数のがんに影響を及ぼし、それを標的とすることで持続的な効果が得られるはずです。研究者らは、配列データを使用して、がん遺伝子や腫瘍抑制因子に影響を与える特定の miRNA が特定のがんで過小発現されていることを示しましたが、単一の腫瘍内であっても miRNA 発現に大きな不均一性があることも確認しました。この不均一性は、低酸素の腫瘍微小環境と局所的な炎症によってさらに促進されます。さらに、これらの条件下では miRNA 生合成酵素がダウンレギュレートされ、多数の miRNA が異常発現します。がんやその他の疾患で共通の制御 miRNA 候補を見つけるには、疾患の進行過程にわたって複数の生検を行う必要があります。

antimiR をがん治療として使用する場合、標的特異性が重要です。antimiR は目的のがん遺伝子に結合する可能性がありますが、腫瘍抑制因子やがんに関与しない標的にも結合する可能性があります。 miRNA は mRNA に結合するだけでなく、他の miRNA や非コード RNA にも結合します。科学はまだ、影響を受けるすべての細胞経路、あるいは考えられる結合部位のすべてを予測することはできません。 miRNA療法では、正常細胞の恒常性に関与する遺伝子を標的にすることを避ける必要があり、そのためにはさまざまなmiRNAの「ターゲットトーム」をより完全に理解する必要がある。

miRNA 治療薬の送達と毒性に関する課題は、現在の方法を siRNA および mRNA 送達に適応させることで解決できます。最初の miRNA 臨床試験では、miR-34a の取り込みが高く、循環時間が長いものの、がん細胞を標的としていない脂質ナノ粒子が使用されました。現在、私たちは腫瘍送達だけでなく、リガンド結合 miRNA のパッケージフリー送達もターゲットにしています。⁶ およびエンドソーム隔離を回避する方法⁷。

現時点では、miRNA が診断ツールとして最も可能性を秘めています。 miRNA は細胞から体液に移動し、そこでエキソソームによる分解から保護されます。循環データから配列データを取得して、特定のがんや疾患でより高度に発現している miRNA、または治療反応と正または負に関連している miRNA を特定することは比較的簡単です。 miRNA パネルの診断ツールはすでに臨床医に利用可能です。

疾患における miRNA の生物学的役割を理解することは、異常な遺伝子制御を理解する方法に大きな変革をもたらし、miRNA バイオマーカーは臨床において前進する道を拓きます。しかし、研究者が miRNA 治療薬によるオフターゲット効果の問題に対処する方法を発見するまでは、siRNA または mRNA が治療選択肢としてはるかに先を行くままになるでしょう。