自己増幅RNA

自己増幅RNA（saRNA）は自己複製RNA（srRNA）とも呼ばれ、宿主細胞内で自己複製するように設計されたmRNA分子の一種で、タンパク質発現を高めて免疫反応を増強するため、ワクチンやその他の治療用途に有望なツールとなっています。「次世代」mRNAであるsaRNAは、従来のmRNAと比較して、より少ない用量でより多くのタンパク質発現を達成するように設計されています。^{[1] [2] [3]}半減期が短く、長時間タンパク質を発現する能力が限られている従来のmRNAとは異なり、saRNAはより長い期間タンパク質発現を維持できます。saRNAは、ベネズエラ馬脳炎ウイルスなどのアルファウイルスが最も一般的に使用されるプラス一本鎖RNAウイルスに基づいています。

従来のメッセンジャーRNA（mRNA）ワクチンは、mRNAの半減期が短いため、限られた量のタンパク質しか生成しません。saRNAは、自身の複製に必要なタンパク質機構をコードする2番目のORFによって発現の速度を延長します。この自己複製により、RNAの量と発現時間の両方が劇的に増加します。その結果、最初の投与量から生成されるタンパク質の量は、従来のmRNAと比較して減少します。^{[1] [2]}

saRNAの構造には2つの主要な要素が含まれています: ^[4]

saRNA は、オープン リーディング フレーム(オレンジ色で表示)内の mRNA を複製および増幅する機構をコード化します。これは、ウイルスのRNA 依存性 RNA ポリメラーゼ(RdRp) です。これは、ウイルスの非構造タンパク質の単一ポリペプチドであり、RNA 依存性 RNA ポリメラーゼの 4 つのタンパク質成分 (nsp1、nsp2、nsp3、nsp4) に処理されます。

この配列は、ワクチンの場合やタンパク質補充療法の抗原として使用される、目的のタンパク質をコードします。目的の遺伝子は、ウイルスの構造タンパク質を置き換えます。非構造タンパク質によってコードされる RNA ポリメラーゼは、特定のプロモーター (サブゲノムプロモーター) から目的の遺伝子を転写します。目的の遺伝子をコードするこのサブゲノム mRNA は高レベルで生成され、非構造タンパク質のタンパク質成分によって キャップされます。

saRNA の自己複製および増幅特性により、少量でもタンパク質発現レベルが高まり、免疫反応が大幅に強化されます。さらに、saRNA ワクチンは従来のワクチンに比べてより迅速かつ低コストで製造できます。saRNA は長期にわたる免疫反応を誘導することで安定性も提供し、より長期にわたる保護を提供できる可能性があります。さらに、この多用途の技術は、感染症、がん免疫療法、遺伝性疾患など、幅広い用途に適応できます。

COVID-19パンデミックは、saRNAを含むRNAベースの技術の研究を加速させました。例えば、SARS-CoV-2を標的とするsaRNAワクチンは前臨床研究で有望な結果を示しており、副作用が最小限で強力かつ持続的な免疫反応を示しています。^{[5] [6] [7]}最近、Arcturus社が開発したsaRNA COVIDブースターワクチン（ARCT-154）が、日本の厚生労働省から成人への使用が全面的に承認されました。^[8]

saRNAは遺伝子治療にも応用が検討されています。治療用タンパク質を高レベルで生成する能力があるため、タンパク質の補充が必要な遺伝性疾患の治療に有望な候補となっています。^[9]

saRNA技術は大きな可能性を秘めているが、いくつかの課題にも直面している。saRNAを標的細胞に効率的かつ安全に送達することは依然として重大なハードルであり、現在、この問題に対処するために脂質ナノ粒子（LNP）やその他の送達システムが最適化されている。saRNAの長期的な安全性を確保することも重要であり、進行中の研究は潜在的な副作用と免疫反応を最小限に抑えることに焦点を当てている。臨床試験では、抗体産生に役立つ炎症を促進するために、LIONカチオンナノキャリア製剤などの他の送達媒体が使用されている。 ^[10]これは、saRNAがLIONナノ脂質エマルジョンの表面に吸着されたGEMCOVAC-19ワクチンで使用されており、インドで緊急認可を受けている。^[11]

saRNAを治療薬として使用する場合の課題は、自然免疫反応によるインターフェロン産生である。^[12] 修飾ヌクレオシドはsaRNAの複製と互換性がないと主張されている。^{[13]しかし、自然免疫反応の誘導を回避するために、} 5-メチルシトシン、5-メチルウリジン、 N1-メチルシュードウリジン（モデルナ社およびファイザー/ビオンテック社のCOVID mRNAワクチンで使用されているのと同じヌクレオシド）などの修飾ヌクレオシド置換を組み込んだ、有効性の程度が異なる新しいsaRNA形式が開発されている。^{[12] [14] [15]}ある研究では、低用量（10 ng/マウス）で、5-メチルシトシンヌクレオシドを合成に使用すると、未修飾saRNAよりも5倍高いタンパク質発現を示し、さらにN1-メチルシュードウリジン置換saRNAよりも100倍高い発現を示した。^[12]同時に、この研究では、修飾された未修飾saRNAの使用により、6時間後にIFNαおよびIFNβの発現が有意に増加したことが判明した。^[12]対照的に、修飾saRNAはインターフェロンの発現を減少させた。具体的には、5-メチルシトシンおよび5-ヒドロキシメチルシチジンで修飾されたsaRNAは、IFNα1の発現をそれぞれ8.5倍、IFNβ1の発現を3倍減少させた。

• mRNAワクチンのより良いコンセプト：自己増幅。Forbes 2024年4月