MPS Gene Therapy Study, Gene Technology Unit Department of

MPS Gene Therapy Study,
Gene Technology Unit
Department of Genetic Medicine
Women s and Children s Hospital
North Adelaide,
South Australia, 5006
Unit Head;
Associate Professor Donald S Anson
Staff;
Dr Julie Bielicki, Senior Researcher, MPS VII project
Ms Chantelle McIntyre, PhD student, MPS IIIA project
Lentiviral Mediated Gene Therapy for MPS IIIA
Summary of the study
The MPS IIIA study is evaluating and comparing two different approaches to gene therapy for MPS IIIA. Both
approaches use a lentiviral vector to deliver a functional copy of the gene that is defective in MPS IIIA (the
sulphamidase gene). The vector we use has been developed in house (1-3) and we have developed the capability to
produce and purify the vector on large scales (3).
本研究は MPS3 における遺伝子治療を２通りの方法で評価比較するものである。二つのアプローチに共通してい
るのは、MPS ３患者に欠損している遺伝子複製の導入にレンチウイルス触媒を用いている点である。この触媒は
house(1-3) で開発され、我々はこの触媒の純粋なものを大量生産する方法に改善を重ねてきた (3)。
As neurological dysfunction is a hallmark of MPS IIIA the project is especially focussed on assessing the effect of
gene therapy on the central nervous system (CNS) pathology associated with the disease. The work is being done in
the MPS IIIA mouse model (4), which demonstrates measurable neurological dysfunction (5).
神経学的機能異常が MPS3 の最も重要な症状であることから、本研究は、遺伝子治療の本疾患に対する中枢神経系異
常の症状改善効果にフォーカスを当てる。作業は、MPS3 に罹患し、神経学的機能異常を有為に認めたマウスモデル (4)
を用いて行われた (5)。
The principle goal of the study is to see if either of the vector delivery approaches outlined below results in
signiﬁcant and widespread enzyme delivery to the brain, the organ most signiﬁcantly affected in MPS IIIA, and in
turn, whether this results in the improvement of pathology and biochemistry in the brain. This involves behavioural
studies of the mice and histological, enzymatic and biochemical analyses of brain tissue. In addition, the effect of our
gene therapy approaches on non CNS tissues is also being carefully evaluated.
この研究の主要な目的は、もしも、両方の触媒導入方法で、重要で多様な酵素が、( 最も MPS3 による重大な影響を
被る臓器である ) 脳に届くのなら、それを交互に試行し、結果的にどちらの方法がより効率よく脳の障害に因る症状
の改善と生化学的改善を認めるかを評価する事である。また、マウスの動態調査を行うとともに、脳組織を組織学的
に調べ、酵素を主体とした生化学的分析も行っていく。
In the ﬁrst approach to gene delivery our lentiviral vector is intravenously injected into the mouse (6). This is a very
simple approach to vector delivery and primarily results in gene delivery to the liver and spleen. These organs can
then secrete replacement enzyme into the circulation allowing widespread distribution to different tissues.
一つ目のアプローチは、静脈注射による触媒投与である (6)。これは遺伝子を導入する最も簡単な方法であるが、結
果として主に肝臓や脾臓で遺伝子は導入される事となる。これらの臓器は、置き換えられた酵素を循環系へと分泌し、
広範で多様な組織へと分配させる事が可能である。
In the second approach the vector is delivered directly into the brain ventricles via sterotaxic injection. This mode
of delivery is much more technically demanding but has the advantage of specifically targeting gene delivery to
the brain. The question is whether this results in improved efﬁcacy of correction of CNS pathology, and if so, if this
improvement is sufﬁcient to justify the invasiveness of the technique.
二つ目のアプローチは、定位注射によって直接脳室に注入する方法である。この方法は、より専門的な技術が必要と
なるが、標的遺伝子を脳に特異的に導入する事が可能である。問題は、この結果として中枢神経異常に起因する病状
に改善が認められるかどうか、また、改善が認められたとして、この効能が処置に付随する侵襲に正当性を与えるに
足るか否か、である。
Progress of ongoing study
An initial study of intravenous vector delivery in the MPS IIIA mouse model has been completed and successfully
published (6, 7). This has shown that this approach results in significant improvement of brain biochemistry as
well as of somatic (non-brain) tissues. We believe that this is because, with a steady state of circulating enzyme,
the capacity of the blood brain barrier to transport lysosomal enzymes into the brain, while extremely limited, is
sufﬁcient to result in signiﬁcant amounts of enzyme throughout the brain, especially given the pervasive nature of
the brains blood supply. However, the study also showed that correction of brain pathology was incomplete.
マウスへの触媒静脈注射の結果は上々であり、論文を発表した (6,7)。この結果は、静脈注射による遺伝子導入という
方法が、脳や他の組織においても同様に生化学的に効果がある事を示した。これは、安定した酵素循環が維持されて
いる状態に於いて、リソソーム酵素を脳へと輸送する血液脳関門の輸送能力が、脳全体 ( 言っても極度に限られた範
囲にではあるが ) に効果を及ぼすことのできる多量の酵素を行き渡らせるのに十分であり、とりわけ、脳血液供給が
元来持つ輸送能力も寄与しているから、と考えられる。しかし、この研究では脳障害に因る症状の改善は認められな
かった。
Accordingly, we have modified our vector by using a codon-optimised version of the sulphamidase gene and a
stronger promoter to control gene expression. In vitro testing shows that this results in signiﬁcantly higher levels of
sulphamidase expression.
この結果を受け、我々は、スルファミダーゼ遺伝子をコドン最適化したものと遺伝子発現をコントロールする為の強
力なプロモーターを用いて触媒を変化させた。この管内試験では、より高いレベルでのスルファミド発現が認められ
た。
We have used this modiﬁed vector in a second study of intravenous injection of the vector. This study is ongoing and
includes tests of neurological function (the MPS IIIA mouse shows cognitive defects in certain behavioural tests) as
well as biochemical and histological analyses to see if observed improvement in biochemical/histological parameters
results in the improvement of brain function.
二回目の静注によるアプローチでは、この変化させた触媒を使っている。この研究は神経機能テストを試行しながら
現在進行形で進んでおり、脳の生化学的、組織学的改善が脳機能の向上と相関しているかどうか試験中である。
In addition, we are assessing the affect of the direct injection of the vector into the brain. While this approach has
signiﬁcant disadvantages (being very invasive) it has previously been assumed to be necessary if the brain is to be
successfully treated. While the results of our intravenous injection of vector show that this is not absolutely true, we
are doing this study to see if it results in better efﬁcacy.
加えて、触媒の脳内直接注入における効果も評価中である。この手法は強度の侵襲を必要とするが、脳に対して有効
な治療を行う為には必要であると考えられる。静注による導入法の結果は、これが絶対的に有効であると言う事を示
すものでは無かったが、より良い結果が直接注入によってもたらせるかどうかの研究を行っている。
The cohorts of animals for this study have now been set up by Ms Chantelle McIntyre as part of her PhD studies, and
she will complete the experiment over the next 12 months.
Goal of the study
The goal of the ongoing study is to assess whether the improvements we have made in our vector design are
sufﬁcient to allow complete correction of central nervous system pathology in the MPS IIIA mouse. If so, we will
move to assess our approach in large animal models (the MPS IIIA dog) as a preclinical study. If not, we will further
modify our vector by adding tags to the sulphamidase protein that are designed to increase transport into the brain (8)
and re-assess its efﬁcacy.
本研究のゴールは、我々が改良をしてきた触媒による効果が、MPS3 罹患マウスの中枢神経系障害による症状の寛解
を導けるものかどうかの評価を行うことである。良好な結果が得られた場合、前臨床としてより大きな動物を使って
引き続き評価を行ってゆく予定である。そうでない場合は、スルファミダーゼ蛋白にタグを付ける事により脳への輸
送能力を増強させるように設計された触媒へと改良を行い、その再評価を行う。

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