図１

　ヒト胚性幹細胞(ES細胞)は、無限の増殖能を持つばかりでなく身体を構成するすべての細胞に分化する能力を持っているため、難病に対する再生医療への応用ならびに創薬のための薬剤スクリーニングに用いる細胞のソースとして注目されている。しかし、マウスES細胞等に比べると、遺伝子導入、特に相同組換えによるノックアウト、ノックインが困難であり、基礎研究や応用研究を進める上での障害となっている。そこで、ヒトES細胞を用いて、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス等のベクターを用いた遺伝子発現法ならびに相同組換え法の高効率化を検討している。その結果、一過性の遺伝子発現については、細胞の未分化性を失うことなくこれまでに報告のない100%に近い細胞で達成した。また、HPRT遺伝子座を標的としたモデル実験により、従来の非ウイルス法によるDNA導入では相同組換えが非常に稀にしか得られないことに対し、ウイルスベクターを用いることによって、より少ない細胞数から２桁以上高い頻度で相同組換えに成功し、今後のヒトES細胞の多様な応用への道を切り開いた。最近報告された人工多能性幹細胞（iPS細胞）はヒトES細胞と性質が酷似するとされているので、ES細胞を用いて至適化した技術のiPS細胞への応用も開始している。また、上記の研究の過程で、私達が開発したヘルパー依存型アデノウイルスベクターを用いた場合に相同組換えの頻度が特に高いことが明らかになったので、その機構について解明し、遺伝病の遺伝子治療や多種多様な細胞への応用を目指している。
http://www.saitama-med.ac.jp/medlinks/esc/esc.html

　ヨーロッパで行われた重症複合免疫不全症に対するレトロウイルスベクターを用いた遺伝子治療において、治療効果の見られた患者の一部にベクターの癌遺伝子への挿入変異を原因とする白血病が発症し、大きな問題となった。造血幹細胞を標的として相同組換えにより病因遺伝子を修復する技術が開発されれば、安全で安定した治療効果が期待される。私達はファンコニ貧血をモデルとして、各種ウイルスベクターを利用したヒト造血細胞における効率の高い相同組換え法の開発を試みている。

　ヒトアデノウイルスは現在50種以上の血清型が同定され、塩基配列の類似性や臨床症状によって6つのグループに分類される。その中では5型ウイルスが主な研究対象でベクターとしても利用されているが、その他の血清型についての研究は遅れている。例えば、培養細胞レベルにおいても血清型及びグループ間でウイルスの増殖性は大きく異なるが、その特異性を規定する因子については解明されていない。そこで、主に眼疾患患者より単離されたウイルス株を対象として、培養細胞におけるウイルス増殖機構の特性の解明を目指している。

Suzuki K, Mitsui K, Aizawa E, Hasegawa K, Kawase E, Yamagishi T, Shimizu Y, Suemori H, Nakatsuji N, Mitani K. Highly efficient transient gene expression and gene targeting in primate embryonic stem cells with helper-dependent adenoviral vectors. Proc Natl Acad Sci USA 105: 13781-13786, (2008).
[PMID: 18768795]

Ohbayashi F, Balamotis MA, Kishimoto A Aizawa E, Diaz A, Hasty P, Graham FL, Caskey CT, Mitani K. Correction of chromosomal mutation and random integration in embryonic stem cells with helper-dependent adenoviral vectors. Proc Natl Acad Sci USA 102: 13628-13633, (2005).
[PMID: 16174752]

Balamotis MA, Huang K, Mitani K. Efficient delivery and stable gene expression in a hematopoietic cell line using a chimeric serotype 35 fiber pseudotyped helper-dependent adenoviral vector. Virology 324: 229-237, (2004).
[PMID: 15183069]