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鎌状赤血球病の治療における新しい発見

研究者たちは鎌状赤血球症の治療を改善する可能性のある化合物を発見した。

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鎌状赤血球研究の進展鎌状赤血球研究の進展かもしれない。新しい化合物が鎌状赤血球症の治療を変える
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鎌状赤血球症(SCD)は血液に影響を与える病気で、親から子へと受け継がれるんだ。これは、ヘモグロビンっていう血液中の特定のタンパク質の変化によって引き起こされる。この病気では、このタンパク質のアミノ酸の一つが別のものに置き換わるんだ。その変化によって、集まってしまう形のヘモグロビンが作られ、赤血球が変形しちゃう。こうなると、鎌形の細胞が血管に引っかかって、痛みや他の深刻な問題を引き起こすことがある。アメリカでは約100,000人がSCDにかかっていて、世界中では何百万もの人々が影響を受けてるんだ。

最初は赤ちゃんは胎児型ヘモグロビン(HbF)っていうタイプを持って生まれてくるんだけど、これが初期の生活に役立つんだ。生まれた後は、大人型ヘモグロビン(HbA)がその役割を引き継ぐ。SCDの人は変異型ヘモグロビンを作るせいで、赤血球が早く死んじゃったり、血流を妨げたりすることがある。これが痛みを伴う危機を引き起こして、時間が経つにつれて臓器にダメージを与えちゃうんだ。残念ながら、今のところSCDのための治療法はあまりないんだよ。

現在の治療法と課題

研究者たちは、患者の胎児型ヘモグロビンのレベルを上げることでSCDの症状を軽減できるんじゃないかと考えてる。ハイドロキシウレア(HU)は、現在FDAに承認されている唯一の治療法で、SCD患者の胎児型ヘモグロビンを増やす手助けをしてくれる。HUは一部の患者には長生きしたり健康的な生活を送る手助けになるけど、全員に効果があるわけじゃない。一部の患者は副作用を経験することもあって、特に長期間服用しているときにそうなることが多い。だから、安全に胎児型ヘモグロビンのレベルを上げられる新しい治療法が必要なんだ。

新しいドラッグを探すのは、適切な細胞株やテスト方法が不足しているせいで制限されてきた。これまでの研究は、普通の赤血球の機能を正確に反映しない修飾された細胞株を主に使ってきた。それに、胎児型ヘモグロビンを測定するための一般的な技術は複雑で高価なプロセスが必要だから、大きなドラッグ発見の研究で使うのが難しいんだ。

新しい発見のアプローチ

SCDのためのより良い治療法を見つけるために、新しいテストシステムが開発された。このシステムでは、CRISPR-Cas9っていう方法を使って、臍帯血から得られた特別なタイプの細胞株を作ってる。研究者たちは、胎児型ヘモグロビンを作る遺伝子にタグを挿入して、その発現を簡単に測れるようにした。この新しい細胞株は成熟した赤血球に分化できて、胎児型ヘモグロビンが低いレベルだから、新しい化合物のテストには最適なんだ。

研究者たちは、高スループットスクリーニング技術を設置して、たくさんの異なる小さな分子を一度にテストできるようにした。承認された薬と可能性のある新しい化合物の小さなライブラリを作って、胎児型ヘモグロビンの生産を刺激できるかどうかを調べた。その結果、胎児型ヘモグロビンのレベルをうまく上げる化合物を特定できたんだ。

新しい化合物のテスト

研究では、この新しい細胞株を使って、胎児型ヘモグロビンのレベルを上げられる化合物を探したんだ。いくつかの化合物が胎児型ヘモグロビンを増やすことができて、人間の幹細胞でテストしたときに有望な結果を得たんだ。特に、いくつかの有望な化合物を特定したんだけど、その中にはこれまで胎児型ヘモグロビンの発現に影響を与えることが知られていなかったものも含まれていた。

この中の三つの化合物、ポマリドミド、アバドミド、イドキウリジンは特に効果的だった。CD34+細胞でテストしたとき、すべてが胎児型ヘモグロビンを生産する細胞の数を増やすことができたんだ。興味深いことに、イドキウリジンは毒性を引き起こさずに胎児型ヘモグロビンを強力に増やす能力を示したんだ。

化合物の作用メカニズムの調査

研究チームは、これらの化合物が分子レベルでどのように機能するかも調べた。特に、胎児型ヘモグロビンの生産を抑えるタンパク質に注目したんだ。具体的には、BCL11A、IKZF1、LRF/ZBTB7Aの三つの抑制因子を調べたんだ。ポマリドミドとアバドミドは、これらの二つの抑制因子であるBCL11AとIKZF1のレベルを下げることができたから、胎児型ヘモグロビンの生産がもっとできるようになった。イドキウリジンはこれらのタンパク質には影響を与えなかったから、三つの化合物は異なる作用メカニズムを持っていることが示されたんだ。

新しい発見の重要性

胎児型ヘモグロビンのレベルを上げることができれば、鎌状赤血球症を効果的に治療する可能性があるんだ。現在の治療法は役に立つけど、開発途上国の患者にはあまり広く利用できてないんだ。この研究で特定された新しい化合物は、より安全で効果的な治療の選択肢を提供できるかもしれない。

革新的なスクリーニングプラットフォームを活用して、研究者たちはもっと多くの化合物を特定できることを望んでいる。最終的な目標は、既存の治療法よりも効果的で、SCDに苦しむ患者の生活の質を向上させる新しい治療法を見つけることなんだ。

結論

鎌状赤血球症は多くの人にとって深刻な健康問題であることには変わりない。胎児型ヘモグロビンのレベルを上げる新しい薬の特定は、より良い治療法を探す上でエキサイティングな進展なんだ。先進的な細胞株と高スループットスクリーニングの方法の組み合わせは、将来への有望な道を示してる。さらに研究が進めば、これらの新しい化合物がSCD患者の生活に実際に違いをもたらす治療法につながるかもしれない。

このドラッグ発見への統合的アプローチは、鎌状赤血球症の治療方法を変える新しい治療戦略の扉を開くかもしれない。そして、患者の結果を改善することにつながるんだ。効果的な治療法を見つける旅は続いていて、研究者たちはこの重要な仕事の最前線にいるんだ。

オリジナルソース

タイトル: Identification of small molecule agonists of fetal hemoglobin expression for the treatment of sickle cell disease

概要: Induction of fetal hemoglobin (HbF) has been shown to be a viable therapeutic approach to treating sickle cell disease and potentially other {beta}-hemoglobinopathies. To identify targets and target-modulating small molecules that enhance HbF expression, we engineered a human umbilical-derived erythroid progenitor reporter cell line (HUDEP2_HBG1_HiBiT) by genetically tagging a HiBiT peptide to the carboxyl (C)-terminus of the endogenous HBG1 gene locus, which codes for {gamma}-globin protein, a component of HbF. Employing this reporter cell line, we performed a chemogenomic screen of approximately 5000 compounds annotated with known targets or mechanisms that have achieved clinical stage or approval by the US Food and Drug Administration (FDA). Among them, 10 compounds were confirmed for their ability to induce HbF in the HUDEP2 cell line. These include several known HbF inducers, such as pomalidomide, lenalidomide, decitabine, idoxuridine, and azacytidine, which validate the translational nature of this screening platform. We identified avadomide, autophinib, triciribine, and R574 as novel HbF inducers from these screens. We orthogonally confirmed HbF induction activities of the top hits in both parental HUDEP2 cells as well as in human primary CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). Further, we demonstrated that pomalidomide and avadomide, but not idoxuridine, induced HbF expression through downregulation of several transcriptional repressors such as BCL11A, ZBTB7A, and IKZF1. These studies demonstrate a robust phenotypic screening workflow that can be applied to large-scale small molecule profiling campaigns for the discovery of targets and pathways, as well as novel therapeutics of sickle cell disease and other {beta}-hemoglobinopathies. Key PointsO_LIEstablished a robust HbF luciferase reporter cell line to monitor endogenous {gamma}-globin expression for a chemogenomic screen of compounds for the treatment of sickle cell disease. C_LIO_LILead hit compounds were mechanistically confirmed for their ability to decrease expression of several transcriptional repressors such as BCL11A, ZBTB7A, and IKZF1. C_LI Visual Abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=194 SRC="FIGDIR/small/601536v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (40K): [email protected]@[email protected]@196472e_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG

著者: Shane Horman, J.-P. Yang, R. Toughiri, A. Gounder, D. Scheibe, M. Petrus, S. Fink, S. Vallee, S. Langston, J. Kenniston, N. Papaioannou, N. Gavva

最終更新: 2024-07-03 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601536

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601536.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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