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Title ① 低ホスファターゼ症の遺伝子治療−硬組織石灰化不全
に対する新規治療法の開発−
Author(s) 髙橋, 有希
Journal 歯科学報, 122(3): 253‑254
URL http://hdl.handle.net/10130/5979 Right
Description
① 低ホスファターゼ症の遺伝子治療−硬組織 石灰化不全に対する新規治療法の開発−
薬理学講座 髙橋有希
緒 言
低ホスファターゼ症（hypophosphatasia, HPP）
は，組織非特異的アルカリホスファターゼ遺伝子
（tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNALP）
の変異が原因で生じる希少先天性疾患である１，２）。硬 組織の石灰化不全，病的骨折，呼吸困難，痙攣発 作，乳歯の早期脱落を主徴とする。発症時期および 症状により周産期重症型，周産期良性型，乳児型，
小児型，成人型，歯限局型の６病型に分類され，周 産期重症型および乳児型はしばし ば 致 死 性 で あ る３，４）。
HPP に 対 す る 治 療 法 と し て，現 在，骨 親 和 型 TNALP を補充する酵素補充療法が行われ，その生 存率は飛躍的に改善した５，６）。しかしながら，酵素の 半減期が短いことから週３回の皮下投与を継続して 行わなければならないこと，低身長や骨の低石灰化 に関しては治療効果が不明であることなどが問題点 である。
われわれは，ヒトに対し病原性がなく，安全性 が確認されているアデノ随伴ウイルス（adeno-asso- ciated virus, AAV）ベクターの単回投与が，重症 乳児型モデルマウス（Akp2−／−マウス）の生存率を 劇的に改善することを報告した７，８）。しかしながら，
延命効果の得られた治療マウスの大腿骨に関して解 析を行ったところ，形態不整，伸長不全および石灰 化不全，さらに軟骨細胞層の異常増殖などの治癒不 全が確認された８）。これらの問題は直接生命を脅か すものではないものの，患者の QOL を著しく低下 させる要因となるため，改善可能な治療法を検討す る課題が残された。
以上から本研究は，骨局所における ALP 濃度を 上昇させ，大腿骨の形態不整や石灰化不全を改善す るための至適 AAV ベクター投与量を検討し，治療
効果の確認を行うことを目的とした。
方 法
生後１日齢のAkp2−／−マウスの左右大腿四頭筋 に，TNALP を強発現するように構築した AAV ベ クターを１．５×１０１１，７．５×１０１１，１．５×１０１２，４．５×１０１２ vector genome（v. g．）/body の各用量を筋肉内投 与し，９０日齢の時点で解析を行った。解析項目は，
血中 ALP 活性，体重，行動量，大腿骨および下顎 骨の放射線学的解析および組織学的解析とした。
結 果
高 用 量 の AAV ベ ク タ ー（４．５×１０１２v.g/body）
は，Akp2−／−マウスにおける血中 ALP 活性の持続 的な維持と，それに続く延命効果に加えて，正常な 体重増加，大腿骨および下顎骨の形態不整や伸長不 全の改善が確認された９）。
マイクロ CT 解析により，皮質骨の厚径および骨 梁の正常配列が確認され，骨密度等の海綿骨解析の 各種パラメーターは正常マウスと比較して有意な差 がない程までに改善した。骨強度解析の結果から，
正常マウスと同程度までの力学的負荷に耐えること ができるという結果が得られた９）。
また HE 染色では，低用量で確認された皮質骨内 への線維組織の迷入が，高用量治療マウスでは治癒 しており，線維組織の迷入は確認されなかった。ア ルシアンブルー染色では，成長板軟骨細胞層の配列 不 整 の 改 善 が 確 認 で き た。さ ら に，ALP 染 色 を 行った結果，骨膜および骨梁表面に ALP 陽性領域 が確認された。
一方，骨の形態は改善したのに対して，行動量 の回復停滞および膝関節部に異常構造物の残存が認 められた９）。
考 察
今回の結果より，硬組織に十分な量の ALP を補 充することにより，その形態不整や伸長不全の改善 が可能であることが示唆された。このことから，重 症乳児 HPP 患者の QOL を高められることが期待 できる。今後，血中 ALP 濃度を増加させたことに よる全身および局所の安全性の評価を行うこと，発
研究成果報告
学長奨励研究助成成果報告
歯科学報 Vol．１２２，No．３（２０２２） ２５３
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現効率の向上による投与ベクターを用いることで，
ベクター量を減量しつつ，局所 ALP 濃度を増加さ せることを検討していく予定である。また，行動量 の回復停滞や膝関節部の異常構造物残存の原因を探 索するため，骨組織だけでなく，筋組織や関節軟骨 などの解析も行う予定である。
② タバコ煙刺激と歯周病原細菌感染が歯周病 の発症・進展に及ぼす影響
歯周病学講座 今村健太郎
緒 言
喫煙は歯周病の環境面にお け る 重 大 な リ ス ク ファクターであり，歯周治療の予後においても悪影 響を及ぼすことが知られている１）。また，喫煙者で は非喫煙者と比較して，歯周病原細菌の検出率が高 いという報告がある２）。そこで我々はこれまで，タ バコ煙抽出物（CSC）が遊走能に対し低濃度で促 進，高濃度で抑制という二相性の影響を与え，この ような CSC の作用はPorphyromonas gingivalis感染 によって修飾されることや，CSC がP. gingivalisの 上皮細胞への侵入を増加させることを明らかにし た３）。さらに，CSC とP. gingivalisによる宿主 細 胞 のシグナル伝達系への影響を明らかにする目的で，
様々な細胞活動に関与している mitogen-activated protein kinase（MAPK）について，PCR array を 用いて関連８４遺伝子の発現の 変 化，Extracellular signal-regulated kinase（ERK），p３８，c-Jun N-termi- nal kinase（JNK）のリン酸化に与える影響を，抑 制実験により細胞遊走能への関与を検討した。その 結 果，低 濃 度 CSC に よ る 遊 走 の 促 進 に 対 す る MAPK の関与が示唆され，さらにその影響はP. gin-
givalisによって変化することが明らかとなった４）。
これらの研究の成果を受け，さらに詳細なメカニズ ムを検討するために micro-RNA（miRNA）に着目 することとした。miRNA は，喫煙，薬物，発癌物 質などの曝露や，ストレスに応答して発現が変化 し５），歯 周 炎 局 所 に お い て も，炎 症 に 関 連 し た miRNA の発現プロファイルが変化することが報告 文 献
１）Whyte MP : Physiological role of alkaline phos- phatase explored in hypophosphatasia. Annals of the New York Academy of Sciences，１１９２：１９０−２００，
２０１０．
２）Mornet E : Hypophosphatasia. Orphanet Journal of Rare，４；２：４０，２００７．
３）Michigami T, Uchihashi T, Suzuki A, Tachikawa K, Nakajima S, Ozono K : Common mutations F３１０L and T１５５９del in the tissuenonspecific alkaline phosphatase gene are related to distinct phenotypes in Japanese patients with hypophosphatasia. Euro- pean Journal of Pediatrics，１６４⑸：２７７−２８２，２００５．
４）Whyte MP, Zhang F, Wenkert D, McAlister HW, Mack KE, Benigno MC, Coburn SP, Wagy S, Griffin DM, Ericson KL, Mumm S : Hypophosphatasia : vali- dation and expansion of the clinical nosology for children from ２５ years experience with １７３ pediat- ric patients. Bone，７５：２２９−２３９，２０１５．
５）Okazaki Y, Kitajima H, Mochizuki N, Kitaoka T, Michigami T, Ozono K : Lethal hypophosphatasia successfully treated with enzyme replacement from day １ after birth. European journal of pediatrics，
１７５⑶：４３３−４３７，２０１６．
６）Whyte MP, Rockman GC, Ozono K, Riese R, Moseley S, Melian A, Thompson DD, Bishop N, Hofmann C : Asfotase Alfa Treatment Improves Survival for Perinatal and Infantile Hypophosphatasia. The Jour- nal of clinical endocrinology and metabolism，１０１
⑴：３３４−３４２，２０１６．
７）Matsumoto T, Miyake K, Yamamoto S, Orimo H, Mi- yake N, Odagaki Y, Adachi K, Iijima O, Narisawa S, Millan JL, Fukunaga Y, Shimada T : Rescue of se- vere infantile hypophosphatasia mice by AAV-medi- ated sustained expression of soluble alkaline phos- phatase. Human gene therapy，２２⑾：１３５５−１３６４，
２０１１．
８）Takahashi AN, Miyake K, Watanabe A, Hirai Y, Ii- jima O, Miyake N, Adachi K, Kasahara YN, Ki- noshita H, Noguchi T, Abe S, Narisawa S, Millan JL, Shimada T, Okada T : Treatment of hypophosphata- sia by muscle-directed expression of bone-targeted alkaline phosphatase via self-complementary AAV８
vector. Molecular therapy Methods & clinical devel- opment，３：１５０５９，２０１６．
９）Takahashi AN, Tanase T, Matsunaga S, Shintani S, Abe S, Kasahara YN, Watanabe A, Hirai Y, Okada T, Yamaguchi A, Kasahara M : High-level expres- sion of alkaline phosphatase by adeno-associated vi- rus vector ameliorates pathological bone structure in a hypophosphatasia mouse model. Calcified Tis- sue International，１０６⑹：６６５−６７７，２０２０．
東京歯科大学口腔科学研究センターワークショップ ２５４
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