遺伝子治療にウイルスが使われる理由

遺伝子治療とは、異常な遺伝子を補うため、あるいは有益なタンパク質を合成するために、外来遺伝物質を体細胞に導入することである。

目的の治療効果を得るためには、標的細胞に効率よく遺伝子を導入することが不可欠です。

遺伝子の導入を容易にするために、デリバリーシステムとしてウイルスベースのベクターまたは非ウイルスベースのベクターが使用されます。

ウイルスは、外来DNAを細胞内に導入するために広く利用されているベクターの一種である。

遺伝子導入に用いられる最も一般的なウイルスベクターは、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルスです。

ウイルスが細胞に感染する能力は、ウイルスを遺伝子治療におけるベクターとして使用することを可能にする重要な特徴である。

遺伝子治療とは

遺伝子治療とは、遺伝子の欠損を修正するために、正常なDNAを直接細胞に挿入することです。

遺伝子治療には、機能的なタンパク質をコードする遺伝子を導入する方法と、遺伝子の発現を変化させる物質をゲノムに導入する方法の2つが主に用いられます。

機能性遺伝子をゲノムに導入する場合、比較的大きな遺伝子断片（1kb以上）が、遺伝子発現を開始させるプロモーター配列とともに細胞内に導入される。また、RNAのプロセシングを指示するシグナル配列もタンパク質コード領域と一緒に導入される必要があります。
1. ゲノム中の内在性遺伝子の発現を変化させるために、欠損遺伝子のmRNAと相補的な比較的短い遺伝物質部分（20-50bp）を導入する。遺伝子発現の変化は、mRNAのプロセシング、翻訳開始を阻害したり、mRNAの破壊に導くことで達成される。

遺伝子治療の際、ベクターのような効率的な送達手段により、細胞内への遺伝子導入が容易になる。

遺伝子治療には、ウイルスベクターと非ウイルスベクターの2種類のベクターが使用されています。

非ウイルス性ベクターは、プラスミドや化学的に合成されたオリゴヌクレオチドを使用することができます。

最適なベクターの選択は、いくつかのパラメータに基づいて行われます。

ウイルスは、その感染性の高いライフサイクルから、遺伝子治療における遺伝子導入に広く利用されている。

一般に、ウイルスは宿主細胞に感染し、ウイルスDNAを宿主のゲノムに組み込むことで宿主細胞内で複製を行う。

そのため、ウイルス粒子内に興味のあるDNA断片を詰め込むことで、細胞内に導入することができる。

遺伝子治療に用いられるウイルスベクターは、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス（AAV）の3種類が主です。

また、単純ヘルペスウイルス-1（HSV-1）、バキュロウイルス、ワクチンウイルスもベクターとして使用されます。

アデノウイルスの遺伝子治療への利用を図1に示す。

図1：アデノウイルスの遺伝子治療への応用

遺伝子治療でウイルスをベクターとして使うには、ウイルスの病原性遺伝子を目的の遺伝子に置き換える。

ウイルスゲノムの残りの部分は同じままです。

感染したウイルスエレメントは、改変されたウイルスゲノムの宿主ゲノムへの相同組換えを支配する。

相同組換えの場所は、組換え要素の配列によって決定することができる。

一度ゲノムに組み込まれたDNAは安定に発現し、宿主のゲノムとともに複製される。

遺伝子治療は，ゲノム上の欠陥のある遺伝子を，新しい DNA を導入することで治療する技術です。

新しいDNAの細胞への導入は、ウイルスと非ウイルス性DNA導入システムの両方によって促進される。

ウイルス性の送達システムは、感染時に新しいDNAを宿主細胞内に導入する。

新しいDNAは、相同組換えによって宿主のゲノムに安定的に組み込まれ、ゲノムとともに発現・複製される。