Microbe Atlas · ウイルス
Adeno-associated dependoparvovirus A
- 分類
- パルボウイルス / Parvoviruses
- 性状
- エンベロープなし NakedssDNA
- 科目
- Medical Microbiology
- トピック
- 3/17: Parvoviruses
🧠 全体像:アデノ随伴ウイルスadeno-associated virus (AAV)アデノ随伴ウイルス(adeno-associated virus (AAV))adeno-associated virus (AAV)(アデノ随伴ウイルス)は「病原体としてはほぼ無害、ベクターとしては最重要」という逆説的paradoxically逆説的(paradoxically)paradoxically(逆説的)な存在として読む。単独では複製すらできないほど弱い増殖能proliferation増殖能(proliferation)proliferation(増殖能)力の低さが、そのままヒト遺伝子治療の運び屋としての安全性の高さに直結している。Adeno-associated dependoparvovirus Aは、ヒトで最も広く研究・利用されている血清型(AAV2など)を含む、ICTV分類上の主要な種である。
構造・ゲノム型・複製様式
パルボウイルス科Parvoviridaeパルボウイルス科(Parvoviridae)Parvoviridae(パルボウイルス科)Dependoparvovirus属(依存性パルボウイルスparvovirusパルボウイルス(parvovirus)parvovirus(パルボウイルス)属)に属する。属名の“Dependo”が示す通り、単独では複製できずヘルパーウイルスhelper virusヘルパーウイルス(helper virus)helper virus(ヘルパーウイルス)の共感染coinfection共感染(coinfection)coinfection(共感染)を必要とするという点が、同じパルボウイルス科Parvoviridaeパルボウイルス科(Parvoviridae)Parvoviridae(パルボウイルス科)のヒトパルボウイルスB19human parvovirus B19ヒトパルボウイルスB19(human parvovirus B19)human parvovirus B19(ヒトパルボウイルスB19)との決定的な違いである。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| ゲノム | 線状一本鎖DNAsingle-stranded DNA一本鎖DNA(single-stranded DNA)single-stranded DNA(一本鎖DNA)(ssDNA)、約4.7kb。両端にITR(inverted terminal repeat、逆位inversion逆位(inversion)inversion(逆位)末端反復配列repetitive sequence反復配列(repetitive sequence)repetitive sequence(反復配列))を持つ |
| カプシドcapsidカプシド(capsid)capsid(カプシド) | エンベロープなし(naked)、正二十面体対称icosahedral symmetry正二十面体対称(icosahedral symmetry)icosahedral symmetry(正二十面体対称)、直径約20〜25nm |
| ヘルパー依存性 | アデノウイルスAdenovirusアデノウイルス(Adenovirus)Adenovirus(アデノウイルス)または単純ヘルペスウイルスherpes simplex virus, HSV単純ヘルペスウイルス(herpes simplex virus, HSV)herpes simplex virus, HSV(単純ヘルペスウイルス)などの共感染coinfection共感染(coinfection)coinfection(共感染)がないと増殖サイクルを完結できない |
| ヘルパー非存在下 | 溶解感染lytic infection溶解感染(lytic infection)lytic infection(溶解感染)を起こさず宿主細胞内で潜伏する(自然感染ではヒト第19染色体上の特定部位AAVS1特定部位(AAVS1)AAVS1(特定部位)近傍へ組み込まれることが知られる) |
| 種の構成 | ヒト・霊長類由来のAAV血清型のうちAAV5を除くほぼすべて(AAV1〜4、AAV6〜13など)が本種に分類される |
💡 ヘルパーウイルスhelper virusヘルパーウイルス(helper virus)helper virus(ヘルパーウイルス)なしでは「潜んで待つ」だけの存在。 アデノウイルスAdenovirusアデノウイルス(Adenovirus)Adenovirus(アデノウイルス)やHSVが同じ細胞に感染すると、そのウイルスが持つ複製・転写を促進する機能を借りてAAVは初めて自身のゲノムを複製し、子孫ウイルスを産生できる。ヘルパーが来なければAAVは病原性を発揮せず、静かに潜伏し続ける。
AAVが病原体としてほぼ無害である理由
ヒト集団の血清陽性率は非常に高く(多くの成人が幼少期に無症候性感染symptomless infection無症候性感染(symptomless infection)symptomless infection(無症候性感染)を経験している)にもかかわらず、AAV感染に起因すると確立された疾患は知られていない。単独で増殖できない性質そのものが病原性の低さの根拠であり、この「無害さ」こそがベクターとして選ばれる最大の理由になっている。
ベクターとしての意義
組換えAAV(rAAV)ベクターは、ウイルス遺伝子をすべて除去しITRだけを残した骨格に治療用遺伝子を組み込んで作製する。ウイルス遺伝子が存在しないため患者体内でヘルパー非存在下の自然な複製サイクルreplication cycle複製サイクル(replication cycle)replication cycle(複製サイクル)すら起こらず、エピソームepisomeエピソーム(episome)episome(エピソーム)(染色体外DNA)として細胞核内に留まる——レトロウイルスベクターRetrovirus vectorsレトロウイルスベクター(Retrovirus vectors)Retrovirus vectors(レトロウイルスベクター)のようにゲノムへランダムに組み込まれる挿入変異insertional mutagenesis挿入変異(insertional mutagenesis)insertional mutagenesis(挿入変異)のリスクが低い。
| 血清型 | 主な組織指向性tissue tropism組織指向性(tissue tropism)tissue tropism(組織指向性) | 代表的な利用例 |
|---|---|---|
| AAV2 | 肝臓・網膜 | 網膜疾患への遺伝子治療 |
| AAV8 | 肝臓 | 血友病の第VIII/IX因子遺伝子導入gene transfer遺伝子導入(gene transfer)gene transfer(遺伝子導入) |
| AAV9 | 中枢神経・骨格筋(血液脳関門を通過) | オナセムノゲン・アベパルボベックonasemnogene-abeparvovecオナセムノゲン・アベパルボベック(onasemnogene-abeparvovec)onasemnogene-abeparvovec(オナセムノゲン・アベパルボベック)(ゾルゲンスマZolgensmaゾルゲンスマ(Zolgensma)Zolgensma(ゾルゲンスマ))によるSMN1遺伝子SMN1 geneSMN1遺伝子(SMN1 gene)SMN1 gene(SMN1遺伝子)導入 |
⭐ 同じ種に属する血清型でも組織指向性tissue tropism組織指向性(tissue tropism)tissue tropism(組織指向性)はまったく異なる。 カプシドcapsidカプシド(capsid)capsid(カプシド)表面のタンパク質構造protein structureタンパク質構造(protein structure)protein structure(タンパク質構造)の違いが細胞受容体との結合特異性を決め、AAV9のように血液脳関門を通過して神経・筋へ届くもの、AAV8のように肝臓に集積するものなど、狙う臓器によって血清型を選ぶ。Adeno-associated dependoparvovirus Aにはこの主要な治療用血清型の大半が含まれる。
⚠️ 既存の中和抗体neutralizing antibodies中和抗体(neutralizing antibodies)neutralizing antibodies(中和抗体)が最大の制約Limitations制約(Limitations)Limitations(制約)。 自然感染で獲得した抗AAV抗体を持つ患者では、同じ血清型のベクターを投与しても中和されて効果が出ない。投与前の抗体価antibody titer抗体価(antibody titer)antibody titer(抗体価)スクリーニングと、一度投与すると再投与できない(カプシドcapsidカプシド(capsid)capsid(カプシド)に対する免疫応答が生じるため)という制約Limitations制約(Limitations)Limitations(制約)は、オナセムノゲン・アベパルボベックonasemnogene-abeparvovecオナセムノゲン・アベパルボベック(onasemnogene-abeparvovec)onasemnogene-abeparvovec(オナセムノゲン・アベパルボベック)(ゾルゲンスマZolgensmaゾルゲンスマ(Zolgensma)Zolgensma(ゾルゲンスマ))自身のノートでも治療上の重要な注意点として扱われている。
まとめ
- Dependoparvovirus属は単独で複製できずヘルパーウイルスhelper virusヘルパーウイルス(helper virus)helper virus(ヘルパーウイルス)(アデノウイルスAdenovirusアデノウイルス(Adenovirus)Adenovirus(アデノウイルス)・HSVなど)の共感染coinfection共感染(coinfection)coinfection(共感染)を要する——ヒトパルボウイルスB19human parvovirus B19ヒトパルボウイルスB19(human parvovirus B19)human parvovirus B19(ヒトパルボウイルスB19)との最大の違い。
- Adeno-associated dependoparvovirus AはAAV2・AAV8・AAV9など、ヒト遺伝子治療で最も使われる血清型の大半を含む種。
- 病原性がほぼ無いことと、エピソームepisomeエピソーム(episome)episome(エピソーム)に留まりゲノムへ組み込まれにくいことが、遺伝子治療ベクターとして選ばれる根拠。
- 血清型ごとに組織指向性tissue tropism組織指向性(tissue tropism)tissue tropism(組織指向性)が異なり(AAV9は中枢神経、AAV8は肝臓など)、狙う臓器で使い分ける。
- 既存の中和抗体neutralizing antibodies中和抗体(neutralizing antibodies)neutralizing antibodies(中和抗体)があると投与できず、投与後の再投与も基本的にできない。