心臓および筋骨格への遺伝子導入に向けた肝指向性を低減したAAV9ベクターの作製

本研究では、肝指向性の選択的喪失を示し、心臓および筋骨格系への遺伝子導入応用への可能性を示す、アデノ随伴ウイルス血清型9（AAV9）由来ベクターの新規クラスの作製を報告する。主要AAV9カプシドタンパク質の表面露出領域内の残基に対するランダム変異導入により、正二十面体3回対称軸にクラスター化された変異を持つカプシドライブラリを作製した。配列解析、構造モデル、およびin vivoスクリーニングの組み合わせを用いて、機能的に多様な複数のAAV9変異体を同定した。後者は、親AAV9に対して以下を示す3つの機能的サブグループに分類された：(i) 複数の組織にわたる形質導入効率の低下、(ii) 肝臓における形質導入の選択的低下、または (iii) 同様の形質導入プロファイル。特に、変異体9.45および9.61（サブグループII）は、心筋および骨格筋にはAAV9と同等に効率的に導入される一方で、肝臓における遺伝子導入効率が10〜25倍低下していた。これらの結果は、ベクターゲノムコピー数の定量およびレポーター（tdTomato）遺伝子発現の組織学的解析によってさらに裏付けられた。本研究は、選択的に組織指向性を消失させたAAVベクターを作製する実現可能性を浮き彫りにしており、他の標的化戦略と組み合わせることで厳密に区別された遺伝子発現を可能にする可能性がある。本稿で報告する肝指向性を低減したAAV9変異体は、心疾患および筋骨格系疾患の動物モデルにおける前臨床評価のための優れた候補である。本研究では、肝指向性の選択的喪失を示し、心臓および筋骨格系への遺伝子導入応用への可能性を示す、アデノ随伴ウイルス血清型9（AAV9）由来ベクターの新規クラスの作製を報告する。主要AAV9カプシドタンパク質の表面露出領域内の残基に対するランダム変異導入により、正二十面体3回対称軸にクラスター化された変異を持つカプシドライブラリを作製した。配列解析、構造モデル、およびin vivoスクリーニングの組み合わせを用いて、機能的に多様な複数のAAV9変異体を同定した。後者は、親AAV9に対して以下を示す3つの機能的サブグループに分類された：(i) 複数の組織にわたる形質導入効率の低下、(ii) 肝臓における形質導入の選択的低下、または (iii) 同様の形質導入プロファイル。特に、変異体9.45および9.61（サブグループII）は、心筋および骨格筋にはAAV9と同等に効率的に導入される一方で、肝臓における遺伝子導入効率が10〜25倍低下していた。これらの結果は、ベクターゲノムコピー数の定量およびレポーター（tdTomato）遺伝子発現の組織学的解析によってさらに裏付けられた。本研究は、選択的に組織指向性を消失させたAAVベクターを作製する実現可能性を浮き彫りにしており、他の標的化戦略と組み合わせることで厳密に区別された遺伝子発現を可能にする可能性がある。本稿で報告する肝指向性を低減したAAV9変異体は、心疾患および筋骨格系疾患の動物モデルにおける前臨床評価のための優れた候補である。