製薬業界では創薬標的の枯渇が問題にされて久しい。そのなかで、核酸医薬（nucleic acid therapeutics）は、従来の低分子医薬や抗体医薬では標的にすることができない生体内の分子に対して作用させることができるため、次世代の医薬として大いに期待されている。
1980年代に始まった核酸医薬の開発研究は、これまでに何度も興隆と停滞を繰り返してきたが、現在、再び活発化の時期をむかえている。2013年には初の全身投与型アンチセンス医薬が承認され、これに続く核酸医薬品の上市が待たれている。国内外では、多くの製薬企業による核酸医薬の開発研究が活発に行われており、100を越える核酸誘導体が前臨床・臨床試験に進んでいる。我が国では、2015年4月に日本核酸医薬学会が新たに発足し、産官学が一体となった核酸医薬の創出に向けた新しい潮流が生まれつつある。とはいえ、これまでに上市された核酸医薬品は3品目に過ぎず、このことは核酸医薬の実用化の難しさを反映しているのも事実である。
本書の前身である「核酸医薬の最前線」が2009年に刊行されてからはや7年が経過した。本書は、前書同様、基礎研究に重点を置きつつも実用化を強く意識して応用展開に焦点をあてて企画された。
本書は、核酸医薬の設計・開発に関する最新かつ独創的な分子技術の紹介にはじまり、核酸医薬の産業化に不可欠な新しい大量合成・製造技術を詳細に紹介している。さらに、近年進展がめざましい核酸医薬のDDS技術も、斬新な基礎研究から実用的な応用研究にいたるまで幅広くとりあげた。応用の項目では、核酸医薬の臨床研究開発における課題を具体的に解説し、核酸医薬品の開発環境を整備するうえで重要なレギュラトリーサイエンス研究の最新動向を紹介している。
目次
【第Ⅰ編 設計・開発】
第1章 核酸医薬の新しいターゲット (杉本直己)
1 はじめに
2 核酸の二次構造の実測と予測
3 分子クラウディング
4 薬剤の新しいターゲットとしての四重鎖核酸
4.1 転写における四重鎖DNAの役割
4.2 翻訳における四重鎖RNAの役割
5 おわりに
第2章 ノンコーディングRNAの生体機能と医薬応用の現状 (程久美子 / 高橋朋子)
1 はじめに
2 siRNAの生体機能
3 哺乳類細胞で有効な遺伝子特異性の高いsiRNA配列
4 siRNAの化学修飾によるオフターゲット効果の回避
5 miRNAの生体機能
6 核酸医薬としての可能性
第3章 DNA/RNAヘテロ二本鎖核酸 (仁科一隆 / 横田隆徳)
1 はじめに
2 核酸医薬の最大の関門?臓器特異的なデリバリーについて
3 核酸のデリバリー担体としてのビタミンE
4 ビタミンE結合アンチセンス核酸
5 Toc結合DNA/RNAヘテロ二本鎖核酸の有効性
6 DNA/RNAヘテロ二本鎖核酸のメカニズム
7 おわりに
第4章 糖部架橋型核酸の新たな展開 (小比賀聡)
1 はじめに
2 糖部架橋型人工核酸の開発コンセプト
3 核酸医薬創成に向けて必要とされる化学
4 最新の糖部架橋型人工核酸
4.1 AmNA
4.2 GuNA
4.3 scpBNA
5 おわりに
第5章 ENAオリゴヌクレオチドを用いた創薬研究 (小泉誠)
1 はじめに
2 ENAの構造の特長とENAオリゴヌクレオチドの合成
3 相補的一本鎖RNAに対するENAオリゴヌクレオチドの結合能
4 二本鎖DNAに対するENAオリゴヌクレオチドの三本鎖形成能
5 ENAオリゴヌクレオチドのヌクレアーゼ耐性
6 ENAオリゴヌクレオチドによるRNase Hの活性化能
7 アンチセンス核酸としてのENAオリゴヌクレオチドの応用
7.1 血管内皮増殖因子(VEGF) AON
7.2 有機アニオン輸送ポリペプチド(OATP)AON
7.3 タンパク質チロシンホスファターゼ1B(PTP1B)AON
7.4 DMDエクソンスキッピング
8 他の機能性核酸へのENAオリゴヌクレオチドの応用
9 結論
第6章 インテリジェント人工核酸―クロスリンク核酸・官能基転移核酸― (佐々木茂貴)
1 はじめに
2 クロスリンク核酸
2.1 分子設計
2.2 クロスリンク剤(T-ビニル)の合成
2.3 RNA標的クロスリンク反応
2.4 3本鎖形成クロスリンク反応
2.5 分子内クロスリンク形成によるシトシン4本鎖(i-motif)の安定化
3 官能基転移核酸
3.1 分子設計
3.2 転移基の合成と人工核酸への搭載
3.3 RNAシトシンの特異的アルキル化
3.4 NiCl2による転移反応活性化機構
3.5 ピリジニルケトビニル転移基のアデニン選択的アルキル化への展開
4 インテリジェント人工核酸の核酸医薬としての展望
第7章 立体化学的に純粋なリン原子修飾核酸医薬の創製 (額賀陽平 / 和田猛)
1 はじめに
2 オキサザホスホリジン法によるホスホロチオエートDNAの立体選択的合成
3 オキサザホスホリジン法によるホスホロチオエートRNAの立体選択的合成
4 オキサザホスホリジン法によるボラノホスフェートDNAの立体選択的合成
5 オキサザホスホリジン法によるボラノホスフェートRNAの立体選択的合成
6 今後の展望
第8章 生物学的等価性を指向した化学修飾DNAによる核酸創薬研究
(田良島典子 / 南川典昭)
1 はじめに
2 4’-チオDNAを用いるRNAi創薬のコンセプト
3 4’-チオDNAの酵素合成
4 intelligent shRNA expression device (iRed) の構築とRNAi効果
5 iRedの自然免疫応答回避能
6 おわりに
第9章 非環状骨格型人工核酸:aTNA,SNA
(神谷由紀子 / 村山恵司 / 樫田啓 / 浅沼浩之)
1 はじめに
2 C3骨格を持つ非環状型人工核酸の発展:D-aTNA, L-aTNA, SNA
3 完全人工核酸型モレキュラービーコンによるRNAの超高感度検出
4 非環状型人工核酸を末端に導入したsiRNAによる酵素耐性と活性の向上
5 最後に
第10章 遺伝情報の拡張技術(人工塩基対)による機能性核酸の創出 (平尾一郎)
1 はじめに
2 複製で機能する人工塩基対の開発
3 それぞれの人工塩基対の性能
4 DNAアプタマーへの応用
5 おわりに
第11章 細胞内環境応答性ペプチドリボ核酸(PRNA) (和田健彦)
1 はじめに
2 ハイポキシア特異的核酸医薬
第12章 オリゴヌクレオチドの合成後の化学修飾 (小松康雄)
1 オリゴヌクレオチドの合成後修飾
2 オリゴ合成後修飾に利用されるリンカー
3 カルバメート構造を有するアミノリンカー
4 2本鎖核酸の架橋化反応に用いるリンカー
5 おわりに
第13章 アプタマーの創製と医薬開発 (藤原将寿 / 中村義一)
1 はじめに
2 SELEX法の基本原理
2.1 Fully OMe SELEX法
2.2 SpiegelmersⓇ法
2.3 Primer-free SELEX法
2.4 Cell SELEX法
3 医薬品への応用
3.1 アプタマー医薬品の開発
4 おわりに
【第Ⅱ編 合成・製造】
第1章 核酸医薬品の製造と物性評価 (佐藤秀昭)
1 はじめに
2 核酸医薬品の分類と構造
3 DNA核酸合成法
4 RNAの合成
5 精製から凍結乾燥品まで
6 大量合成法の開発
7 合成困難な核酸の合成法の開発―長鎖RNA化学合成―
8 核酸-非核酸結合体合成手法の開発
9 核酸医薬品の物性評価
10 おわりに
第2章 新規RNA医薬品の創製と開発 (大木忠明)
1 はじめに
2 ボナック核酸の固相合成
2.1 背景
2.2 ボナックアミダイト(EMMアミダイト)を用いたボナック核酸の高収率固相合成
3 ボナック核酸の構造上の特徴
4 ボナック核酸の動物モデルでの治療効果
5 ボナック核酸による自然免疫反応の回避
6 組織分布の評価手法の開発
7 おわりに
第3章 新規液相合成法AJIPHASE®を用いたオリゴ核酸合成 (高橋大輔)
1 はじめに
2 AJIPHASE®について
3 AJIPHASE®技術のオリゴ核酸への応用
4 AJIPHASE®技術によるモルフォリノ核酸合成大量製造
5 おわりに
第4章 有機化学的アプローチによる新規核酸合成法 (関根光雄)
1 核酸合成の現状
2 塩基部無保護法によるDNA/RNAの化学合成法
3 RNAの化学合成の新展開
4 2’-O-MCE-RNAの合成法
【第Ⅲ編 DDS】
第1章 核酸のナノ構造化を基盤とする核酸医薬の高機能化とDDS (西川元也 / 高倉喜信)
1 はじめに
2 DNAナノテクノロジーを利用したDNAナノ構造体の開発
3 DNAナノ構造体を利用したCpG DNAの免疫細胞へのデリバリー
4 自己ゲル化核酸技術を利用したデンドリマー型DNA・徐放性DDS開発
5 おわりに
第2章 高分子集合体に基づく核酸デリバリーシステム (宮田完二郎 / 片岡一則)
1 はじめに
2 核酸デリバリーシステムに求められる性質・機能
3 核酸デリバリーのプラットフォームとなる高分子ミセル
4 ジレンマの克服に向けたPICミセルの機能化
4.1 細胞外での安定化と細胞内での核酸放出に向けて
4.2 標的細胞特異的な細胞内侵入に向けて
4.3 エンドソーム膜選択的な膜傷害に向けて
5 おわりに
第3章 エクソソームによる核酸医薬デリバリー (竹下文隆 / 落谷孝広)
1 はじめに
2 エクソソームの歴史
3 エクソソームの生合成経路
4 エクソソームの機能
5 エクソソームによるsiRNAデリバリー研究
6 エクソソームによるデリバリー方法の課題
7 おわりに
第4章 シクロデキストリンを基盤分子とした核酸医薬デリバリー (有馬英俊 / 本山敬一/ 東大志)
1 はじめに
2 ラクトシル化 α-CDE(Lac-α-CDE (G3))
3 マンノシル化α-CDE(Man-S-α-CDE (G3))
4 フコシル化 α-CDE(Fuc-S-α-CDE (G3))
5 PEG化葉酸修飾α-CDE (Fol-PαC (G4))
第5章 多糖核酸複合体による核酸医薬デリバリー (伊藤大貴 / 宮本寛子 / 望月慎一/櫻井和朗)
1 はじめに
2 シゾフィラン(SPG)/核酸複合体
3 SPGによる核酸医薬デリバリー
3.1 AS-ODN/SPG複合体を用いた腫瘍懐死因子(TNF-α)発現抑制への応用
3.2 PEG修飾SPGを用いたAS-ODN/PEG-SPG複合体によるエンドソーム膜脱出
4 おわりに
第6章 新規ペプチドによるsiRNAの無毒性細胞導入 (藤井政幸)
第7章 カチオン性人工分子を用いる核酸医薬の安定化とデリバリー (原[岩田]倫太朗 / 前田雄介 / 和田猛)
1 はじめに
2 カチオン性人工オリゴ糖
2.1 A型二重鎖核酸を認識するための分子デザイン
2.2 オリゴジアミノ糖と,12量体核酸二重鎖との相互作用
2.3 融解温度解析
2.4 解離定数の評価
2.5 siRNAとオリゴジアミノ糖の相互作用
2.6 RNA結合分子とリガンド分子を組み合わせたsiRNAキャリアの開発
3 カチオン性人工ペプチド
3.1 A型二重鎖を認識するカチオン性ペプチドの分子デザイン
3.2 カチオン性ペプチドと,12量体核酸二重鎖との相互作用
3.3 カチオン性ペプチドと二本鎖RNAのヌクレアーゼ耐性
3.4 カチオン性ペプチドとsiRNAの相互作用
3.5 カチオン性ペプチドとヘテロ二本鎖核酸の相互作用
4 まとめと今後の展望
【第Ⅳ編 応用】
第1章 核酸医薬のレギュラトリーサイエンス (井上貴雄)
1 はじめに
2 レギュラトリーサイエンスとは
3 核酸医薬品の特徴
4 核酸医薬のレギュラトリーサイエンスに関連する動き
5 おわりに
第2章 核酸医薬の非臨床・臨床研究開発上の課題点 (玄番岳践)
1 はじめに
2 核酸医薬概論
3 非臨床開発において留意すべき核酸医薬のCMC特性
4 核酸医薬の非臨床安全性試験
4.1 配列依存的毒性
4.2 配列非依存的毒性
4.3 一般毒性試験
4.4 安全性薬理試験
4.5 遺伝毒性試験
4.6 がん原性試験
4.7 生殖発生毒性試験
4.8 免疫毒性試験
5 核酸医薬の臨床試験における留意点
6 おわりに
第3章 デュシェンヌ型筋ジストロフィーに対するアンチセンス核酸医薬の臨床試験
(齊藤崇 / 武田伸一)
1 アンチセンス医薬品について
2 DMDについて
3 エクソン51スキップ薬Drisapersen(2’-OMe製剤)
4 エクソン51スキップ薬Eteplirsen(PMO製剤)
5 エクソン51に続く薬剤の開発
6 おわりに
第4章 NF-κBデコイオリゴを用いたアトピー性皮膚炎治療薬の臨床試験 (森下竜一)
1 はじめに
2 NF-κBデコイオリゴ
2.1 NF-κB とは
2.2 NF-κBデコイオリゴの作用機序
2.3 NF-κBデコイオリゴのアトピー性皮膚炎治療薬としての開発
2.4 NF-κBデコイオリゴの有効性
3 デコイオリゴの開発薬理
3.1 核酸医薬の開発薬理の考え方
3.2 毒性試験/安全性薬理試験
3.3 NF-κBデコイオリゴの安全性
3.4 薬物動態試験
4 デコイ流出バルーンカテーテルの開発:デバイスとの結合
5 今後のデコイ核酸
5.1 デコイ含有PLGA粒子製剤による静脈投与および経口製剤の開発
5.2 DDSによるNF-κBデコイオリゴの抗炎症療法の進展
5.3 キメラデコイの開発
5.4 デコイの構造修飾
6 結語
第5章 高コレステロール血症に対する核酸医薬の開発 (和田郁人 / 山本剛史 / 斯波真理子)
1 はじめに
2 高コレステロール血症に対する核酸治験薬
3 高コレステロール血症に対する初めての成功例,mipomersenの現状
3.1 FHとapolipoprotein B
3.2 Mipomersenの現状
4 PCSK9を標的とする核酸医薬
4.1 FHとPCSK9
4.2 高コレステロール血症治療におけるスタチンの限界とPCSK9
4.3 PCSK9阻害薬
4.3.1 PCSK9標的型siRNA
4.3.2 PCSK9標的型アンチセンス医薬
5 おわりに
