BRAIN and NERVE－神経研究の進歩63巻11号

2011年11月発行

増大特集 筋疾患update

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

著者： 塩塚政孝¹ 松田良一¹

所属機関： ¹東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻生命環境科学系

ページ範囲：P.1253 - P.1260

文献概要

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。

参考文献

1) Palmer E, Willhelm JM, Sherman F: Phenotypic suppression of nonsense mutants in yeast by aminoglycoside antibiotics. Nature 277: 148-150, 1979

2) Burke JF, Mogg AE: Construction of a vector, pRSVcatamb38, for the rapid and sensitive assay of amber suppression in human and other mammalian cells. Nucleic Acids Res 13: 1317-1326, 1985

3) Howard M, Frizzell RA, Bedwell DM: Aminoglycoside antibiotics restore CFTR function by overcoming premature stop mutations. Nat Med 2: 467-469, 1996

4) Barton-Davis ER, Cordiner L, Shoturma DI, Leland SE, Sweeney HL: Aminoglycoside antibiotics restore dystrophin function to skeletal muscles of mdx mice. J Clin Invest 104: 375-381, 1999

5) Malik V, Rodino-Klapac LR, Viollet L, Wall C, King W, et al: Gentamicin-induced readthrough of stop codons in Duchenne muscular dystrophy. Ann Neurol 67: 771-780, 2010

6) Welch EM, Barton ER, Zhuo J, Tomizawa Y, Friesen WJ, et al: PTC124 targets genetic disorders caused by nonsense mutations. Nature 447: 87-91, 2007

7) Hirawat S, Welch EM, Elfring GL, Northcutt VJ, Paushkin S, et al: Safety, tolerability, and pharmacokinetics of PTC124, a nonaminoglycoside nonsense mutation suppressor, following single- and multiple-dose administration to healthy male and female adult volunteers. J Clin Pharmacol 47: 430-444, 2007

8) McDonald CM, Henricson EK, Han JJ, Abresch RT, Nicorici A, et al: The 6-minute walk test in Duchenne/Becker muscular dystrophy: longitudinal observations. Muscle Nerve 42: 966-974, 2010

9) Wang B, Yang Z, Brisson BK, Feng H, Zhang Z, et al: Membrane blebbing as an assessment of functional rescue of dysferlin-deficient human myotubes via nonsense suppression. J Appl Physiol 109: 901-905, 2010

10) Arakawa M, Nakayama Y, Hara T, Shiozuka M, Takeda S, et al: Negamycin can restore dystrophin in mdx skeletal muscle. Acta Myol 20: 154-158, 2001

11) Arakawa M, Shiozuka M, Nakayama Y, Hara T, Hamada M, et al: Negamycin restores dystrophin expression in skeletal and cardiac muscles of mdx mice. J Biochem 134: 751-758, 2003

12) Allamand V, Bidou L, Arakawa M, Floquet C, Shiozuka M, et al: Drug-induced readthrough of premature stop codons leads to the stabilization of laminin alpha2 chain mRNA in CMD myotubes. J Gene Med 10: 217-224, 2008

13) Shiozuka M, Wagatsuma A, Kawamoto T, Sasaki H, Shimada K, et al: Transdermal delivery of a readthrough-inducing drug: a new approach of gentamicin administration for the treatment of nonsense mutation-mediated disorders. J Biochem 147: 463-470, 2010

14) 松田良一, 塩塚政孝, MacKerell A: ナンセンス変異型遺伝性疾患の治療方法. PCT/JP2007/63436

15) Shiozuka M, MacKerell Jr AD, Zhong S, Wagatsuma A, Nonomura Y, et al: Novel chemotherapeutic agents for readthrough of nonsense mutations in muscular dystrophy. "Discovery of Serum Creatine Kinase as a Diagnostic Marker of Muscular Dystrophy" Takeda S. ed., National Center of Neurology and Psychiatry, in press

16) Hoffman EP, Kunkel LM, Angelini C, Clarke A, Johnson M, et al: Improved diagnosis of Becker muscular dystrophy by dystrophin testing. Neurology 39: 1011-1017, 1989

17) Hayashi Y, Regnier T, Nishiguchi S, Sydnes MO, Hashimoto D, et al: Efficient total synthesis of (＋)-negamycin, a potential chemotherapeutic agent for genetic diseases. Chem Comm (Camb) 20: 2379-2381, 2008

18) 林　良雄, 木曽良明, 西口茂信, 松田良一, 塩塚政孝: リードスルー活性を有する化合物及び該化合物を含む医薬組成物. 特願2008-317710

19) Du L, Damoiseaux R, Nahas S, Gao K, Hu H, et al: Nonaminoglycoside compounds induce readthrough of nonsense mutations. J Exp Med 206: 2285-2297, 2009

20) Nudelman I, Rebibo-Sabbah A, Cherniavivsky M, Bellakhov V, Hainrichson M, et al: Development of novel aminoglycoside (NB54) with reduced toxicity and enhanced suppression of disease-causing premature stop mutations. J Med Chem 52: 2836-2845, 2009

21) Nudelman I, Glikin D, Smolkin B, Hainrichson M, Belakhov V, et al: Repairing faulty genes by aminoglycosides: development of new derivatives of geneticin (G418) with enhanced suppression of diseases-causing nonsense mutations. Bioorg Med Chem 18: 3735-3746, 2010

22) Zilberberg A, Lahav L, Rosin-Arbesfeld R: Restoration of APC gene function in colorectal cancer cells by aminoglycoside- and macrolide-induced read-through of premature termination codons. Gut 59: 496-507, 2010

23) Bedwell DM, Kaenjak A, Benos DJ, Bebok Z, Bubien JK, et al: Suppression of a CFTR premature stop mutation in a bronchial epithelial cell line. Nat Med 3: 1280-1284, 1997

24) Martin R, Mogg AE, Heywood LA, Nitschke L, Burke JF: Aminoglycoside suppression at UAG, UAA and UGA codons in Escherichia coli and human tissue culture cells. Mol Gen Genet 217: 411-418, 1989

25) Howard MT, Shirts BH, Petros LM, Flanigan KM, Gesteland RF, et al: Sequence specificity of aminoglycoside-induced stop condon readthrough: potential implications for treatment of Duchenne muscular dystrophy. Ann Neurol 48: 164-169, 2000

26) Namy O, Hatin I, Rousset JP: Impact of the six nucleotides downstream of the stop codon on translation termination. EMBO Rep 2: 787-789, 2001