疾患特異的iPS細胞の創薬応用

ｈｈｃデータクリエーションセンターテクノロジークロスポイントラボ

伊藤 昌史

H31.1.11文部科学省第26回幹細胞・再生医学戦略作業部会

（本プレゼンテーション中のコメントは、個人的見解とご理解ください）

なぜ創薬に疾患特異的iPS細胞が必要か

• Human Biologyにもとづいた創薬– 神経細胞・心筋細胞など、アクセスが容易でないヒト細胞を検討可能

– 発症メカニズムの検討が可能

– スケールアップ・継続実験が可能

• 遺伝型と表現型の連関を追うことで、疾患特異的表現型を同定できる– 単一遺伝子疾患が適用しやすい

– 共通する発症メカニズムを孤発性疾患に展開

主な神経変性疾患:遺伝要因の明らかな家族性例を用いた病態解析が有用

パーキンソン病アルツハイマー病筋萎縮性側索硬化症(ALS)

網膜疾患難聴

10% 家族性

Known Target

Syn, Amyloid, SOD1, RP, etc.

90% 孤発性

Unknown Target

Complex genetics/low penetrance

Environment, Ageing

Courtesy of Clive Svendsen and Hideyuki Okano

疾患特異的iPS細胞が活躍する場面－１

3

細胞株数

化合物数

１ないし2株程度の細胞に対し、多数の化合物を評価して、リード化合物を探索する

Phenotypic screening 新規ターゲット同定・新規メカニズム解明

化合物１→化合物2→

化合物3→

・。。 ・・・

←化合物95

←化合物96

化合物97→

化合物98←

・・・

X疾患の患者A由来iPS細胞株No.Yを大量に神経分化

H24~28疾患特異的iPS細胞を活用した難病研究事業

• 共同研究拠点（文科省支援）・難病研究班（厚労省支援）・製薬企業がチームを結成

• 企業が創薬スクリーニングに供することを前提としたIC

– 患者由来細胞の活用機会

4https://www.jst.go.jp/saisei-nw/stemcellproject/jigyousetumeisiryou.pdf

http://www.lifescience.mext.go.jp/files/pdf/n1763_02.pdf

家族性パーキンソン病

• 慶應義塾大学で樹立された家族性PD（PARK2)-iPS細胞を活用し、効率的なドパミンニューロン誘導法を構築

• 慶應義塾大学が保有する既存薬ライブラリをスクリーニング

• ゲノム編集で変異（破壊）を導入したiPS細胞、および別の遺伝子変異（PARK6)を持つiPS細胞で、疾患表現型や化合物の作用を検証

5Imaizumi Y. et al. Molecular Brain 5:35 (2012)Tabata Y. et al. Stem Cell Reports 11:1171-1184 (2018)

PARK2

Control

Benidipine

ML218

PD-iPS細胞由来ドパミン神経の表現型を利用した化合物スクリーニング

6Tabata Y. et al. Stem Cell Reports 11:1171-1184 (2018)

PERK2変異依存的な細胞脆弱性の発見

FDA承認薬1165化合物のスクリーニング

T型Caチャネル阻害剤による表現型の改善

PARK6

PARK2

Compound Description Selectivity of Ca2+

channels

Benidipine a CCA L, N, T

Cinnarizine a CCA and antihistamine L, T

Amiodarone a CCA, antianginal and antiarrhythmic agent L, T

Suloctidil a CCA Non-selective

Proscillaridin a cardiac glycoside -

Tyrothricin an antibiotic -

Bacampicillin an antibiotic -

Ivermectin a antiparasite medication -

Chlorhexidine a disinfectant and topical anti-infective agent -

CCA, Ca2+

channel antagonist

RAS関連自己免疫性リンパ増殖症様疾患(RALD)

• リンパ球における KRAS もしくは NRAS の体細胞変異によりリンパ増殖をきたし、自己免疫症状を呈する疾患

• 同一患者から、KRAS変異ありなし だけが異なるisogenic iPS細胞株を樹

（2症例）

• ゲノム編集により、KRAS変異を修復した株を作製、表現型を検証

7Kubara K. et. al., Stem Cell Reports 11: 380–394 (2018)

Case #1 Case #2*

Sex Male Male

Mutation (KRAS) G13C (GGC > TGC) G13C (GGC > TGC)

Lymphoadenopathy Positive Negative

Hepatosplenomegaly Positive Negative

GM-CSF hypersensitivity Not assessed Negative

Autoantibody Positive Negative

White blood cells (/L) 4.6 × 109 8.4 × 109

Monocytes (/μL) 690 336

Blasts (/μL) 0 0

Platelets (/L) 48 × 109 22 × 109

Hemoglobin (g/dL) 9.9 8.5

IgG (mg/dL) 2749 1018

Medicationprednisolone,

mycophenolate mofetil

prednisolone, adalimumab,

colchicine, salazosulfapyridine

*(Moritake et al., 2016)

RALD-iPS細胞を用いた疾患表現型の探索

8Kubara K. et. al., Stem Cell Reports 11: 380–394 (2018)

KRAS変異依存的な表現型（bFGF非依存的自己複製）の発見

下流シグナルの解析 シグナル伝達阻害剤による表現型の改善

G13C/WT ゲノム編集

Δed/WT WT/WT G13C/WT(deleted）（editied) （non-edited）

疾患特異的iPS細胞の活用をさらに促進するには

• 分化誘導における負荷の軽減

– 機器・ロボティクスの開発・適用

– ユーザーが希望する手法で分化誘導し納品する機関の設置

– 凍結保存法・生細胞輸送等の周辺技術の進展

• Isogenic株の作製

– 変異細胞とセットでバンキングされることが理想

– ゲノム編集技術周辺の整理、得られた細胞の頒布

• 産官学のさらなる連携・共同研究開発

9

疾患特異的iPS細胞が活躍する場面－２

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他の評価で選ばれた少数の化合物を多くの細胞に対して評価する

有効患者の層別化 バイオマーカー探索

細胞株数

化合物数

化合物A→

化合物B

・・・

患者３

患者２

iPS

を神経分化：患者１

・・・

患者15

患者14

患者13

疾患特異的iPS細胞の活用をさらに促進するには

先にあげた課題に加えて

• 細胞株の均質化

– 培養・保存条件の統一、分化誘導情報の付与

– Naïve化技術の進展

• 非競争領域としての、疾患iPS細胞パネル評価システム

– 疾患ごとに、様々なGenotype・孤発性含むiPS細胞パネル

– iPS細胞パネルを維持・分化・分配する機関の設置

– 関連技術・機器の進展

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ご清聴ありがとうございました

（本プレゼンテーション中のコメントは、個人的見解とご理解ください）