ナンセンス変異の抑制―リードスルーによるDuchenne型筋ジストロフィーの治療

Therapeutic Readthrough Strategy for Suppression of Nonsense Mutations in Duchenne Muscular Dystrophy

はじめに

　ナンセンス変異は塩基対が1つ置換し，アミノ酸コードが終止コドンに変化する点突然変異である。ナンセンス変異の結果，未熟終止コドン（premature termination codon）と呼ばれる異常な終止コドンが生じ，本来の翻訳終結部位より上流で蛋白質の生産が中断するため，適切な機能をもつ完全な蛋白質が合成されない。そのため，重篤かつ生命に関わる多くの遺伝性疾患を引き起こす。単一遺伝性疾患の3割を占めるナンセンス変異型遺伝性疾患の種類は，2,400種を超えることが明らかにされている。

　Duchenne型筋ジストロフィー（Duchenne muscular dystrophy：DMD）のナンセンス変異症例は，本邦において患者数の19％を占めており，機能的な全長ジストロフィン蛋白質が合成されないために遺伝子欠損症状を呈し，進行性の筋力低下と筋萎縮を示している。この未熟終止コドンを薬物により抑制して翻訳を進行させ，正常機能を有する蛋白質分子の発現を回復させることで症状の改善を目指す治療法がリードスルー療法である。リードスルー療法では，薬物によって翻訳機構に干渉し，生得のジストロフィン遺伝子を活かして正常機能蛋白質の発現を回復させるため，遺伝情報を変更したり体内に遺伝物質を導入することがない。ジストロフィン蛋白質の発現自体が正常に制御されることで，その治療効果は大きくかつ副作用は少ないことが考えられるため，ナンセンス変異型筋疾患治療の有効かつ迅速な選択肢としてリードスルー療法は注目されている。本稿では，国外の研究動向ならびに筆者らの最新の研究成果をもとに，DMDに対するリードスルー療法について記述する。

Abstract

　Effective treatment for Duchenne muscular dystrophy (DMD) is currently unavailable. Readthrough of disease-causing premature termination codons might alleviate the symptoms of genetic diseases caused by nonsense mutations. Several ribosome-binding compounds, including selective antibiotics and synthetic novel small molecules, induce translational readthrough, restoring full-length functional proteins. Here in this innovative therapeutic strategy has been summarized with a focus on DMD.

　We have previously reported that negamycin restored dystrophin expression with less toxicity than gentamicin in mdx mice. To explore more potent readthrough inducers,we established the transgenic mouse called READ (readthrough evaluation and assessment by dural receptor) for readthrough-specific detection. Using READ mice,we discovered drug candidates,including sterically negamycin-like small molecules and aminoglycoside derivatives. The newly developed small molecules induced dose-dependent readthrough with greater potency than ataluren in vitro and promoted the expression of dystrophin and reduction in serum creatine kinase activity in mdx mice. Moreover,the aminoglycoside derivative restored both dystrophin protein and contractile function of mdx skeletal muscles with appreciably higher readthrough activity and lower toxicity than that of gentamicin. Furthermore,we confirmed the efficacy of a thioglycolate-based depilatory agent to enhance the topical delivery of skin-impermeable drugs,including aminoglycosides. These promising new chemotherapeutic agents with beneficial effects on readthrough action,lower toxicity,and transdermal delivery may have significant value in treating or preventing genetic diseases caused by nonsense mutations.