AAVを介在させた遺伝子治療により、ウイルスグリコーゲン貯蔵病Ⅳ型の全身的な改善を行った

Systemic Correction of Murine Glycogen Storage Disease Type IV by an AAV-Mediated Gene Therapy.

• Haiqing Yi
• Quan Zhang
• Elizabeth D Brooks
• Chunyu Yang
• Beth L Thurberg
• Priya S Kishnani
• Baodong Sun

抄録

グリコーゲン分岐酵素（GBE）の欠乏は，グリコーゲン貯蔵疾患 IV 型（GSD IV）を引き起こすが，これはポリグルコサン（PG）と呼ばれるグリコーゲンの分岐が少なく，溶解性の低い形態のグリコーゲンが複数の組織に蓄積することを特徴とする．本研究では、成人型GSD IV（Gbe1）のマウスモデルを用いて、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いた遺伝子治療の有効性を評価した。ヒトGBE発現カセット（AAV-GBE）を含むAAV血清型9（AAV9）ベクターを、14日齢のGbe1マウスに、1マウスあたり5×10ベクターゲノムの用量で静脈内注射した。マウスは生後3ヶ月と9ヶ月で安楽死させた。生後3ヶ月のAAV処理マウスでは、心臓でGBE酵素活性が高く、これは検出されたウイルスベクターゲノムのコピー数の高さと一致する。また、GBE活性は骨格筋と脳で有意に上昇したが、肝臓では上昇しなかった。グリコーゲン含量は、筋肉では野生型レベルまで減少し、肝臓と脳では有意に減少した。生後9ヶ月では、GBE活性は心臓でのみ有意に上昇したが、AAV処理マウスの肝臓、脳、骨格筋ではグリコーゲン量が有意に減少した。さらに、AAV投与により、アラニン・トランスアミナーゼ、アスパラギン酸トランスアミナーゼ、クレアチンキナーゼの血漿中の活性が全体的に低下し、生後9ヶ月の空腹時血糖濃度が有意に上昇した。このことから、AAV治療による肝臓や筋肉の損傷の軽減と機能改善が示唆されました。本研究では、Gbe1マウスにAAV-GBEベクターを全身注射することで、長期的な効果が得られることが示された。

Deficiency of glycogen branching enzyme (GBE) causes glycogen storage disease type IV (GSD IV), which is characterized by the accumulation of a less branched, poorly soluble form of glycogen called polyglucosan (PG) in multiple tissues. This study evaluates the efficacy of gene therapy with an adeno-associated viral (AAV) vector in a mouse model of adult form of GSD IV (Gbe1). An AAV serotype 9 (AAV9) vector containing a human GBE expression cassette (AAV-GBE) was intravenously injected into 14-day-old Gbe1 mice at a dose of 5 × 10 vector genomes per mouse. Mice were euthanized at 3 and 9 months of age. In the AAV-treated mice at 3 months of age, GBE enzyme activity was highly elevated in heart, which is consistent with the high copy number of the viral vector genome detected. GBE activity also increased significantly in skeletal muscles and the brain, but not in the liver. The glycogen content was reduced to wild-type levels in muscles and significantly reduced in the liver and brain. At 9 months of age, though GBE activity was only significantly elevated in the heart, glycogen levels were significantly reduced in the liver, brain, and skeletal muscles of the AAV-treated mice. In addition, the AAV treatment resulted in an overall decrease in plasma activities of alanine transaminase, aspartate transaminase, and creatine kinase, and a significant increase in fasting plasma glucose concentration at 9 months of age. This suggests an alleviation of damage and improvement of function in the liver and muscles by the AAV treatment. This study demonstrated a long-term benefit of a systemic injection of an AAV-GBE vector in Gbe1 mice.