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代謝工学は、細胞治療のためのトランスジェニックフリーの安全スイッチを生成する
Metabolic engineering generates a transgene-free safety switch for cell therapy.
PMID: 32661439 DOI: 10.1038/s41587-020-0580-6.
抄録
セーフガード機構は、細胞治療に関連する潜在的なリスクを軽減することができますが、現在のところ、トランスジェニック遺伝子の導入に依存しています。これは、免疫原性やトランスジェニックサイレンシングのために、その適用が制限されています。私たちは、トランスジェニック遺伝子を介在させないヒト細胞の制御機構の構築を目指しています。ゲノム編集法を用いて、細胞株、多能性細胞、ヒト初代T細胞のピリミジンデノボ合成経路にあるウリジン一リン酸合成酵素（UMPS）を破壊した。これにより、増殖が外部からのウリジンに依存するようになり、異種移植モデルにおける移植後のin vitroおよびin vivoの両方で、ウリジン供給を調節することで細胞増殖を制御できることを示しています。さらに、この経路を阻害することで、5-フルオロオロチン酸に対する抵抗性が得られ、UMPSノックアウト細胞を積極的に選択することが可能となる。このアプローチにより、細胞治療の安全性がさらに向上し、よりリスクの高いアプローチ、特に限られた治療期間での治療を目的としたアプローチの開発が可能になることを期待しています。
Safeguard mechanisms can ameliorate the potential risks associated with cell therapies but currently rely on the introduction of transgenes. This limits their application owing to immunogenicity or transgene silencing. We aimed to create a control mechanism for human cells that is not mediated by a transgene. Using genome editing methods, we disrupt uridine monophosphate synthetase (UMPS) in the pyrimidine de novo synthesis pathway in cell lines, pluripotent cells and primary human T cells. We show that this makes proliferation dependent on external uridine and enables us to control cell growth by modulating the uridine supply, both in vitro and in vivo after transplantation in xenograft models. Additionally, disrupting this pathway creates resistance to 5-fluoroorotic acid, which enables positive selection of UMPS-knockout cells. We envision that this approach will add an additional level of safety to cell therapies and therefore enable the development of approaches with higher risks, especially those that are intended for limited treatment durations.