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Azacitidine is a potential therapeutic drug for pyridoxine-refractory female X-linked sideroblastic anemia

Omune(Morimoto), Yuki 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k23777

2022.03.23

概要

X 連鎖性鉄芽球性貧血 (XLSA) は、赤血球型δアミノレブリン酸合成酵素 (ALAS2) 遺伝子が変異することによって赤血球分化障害をきたす遺伝性疾患であり、約半数の患者ではピリドキシン投与が有効である。ピリドキシン投与が無効である患者には輸血や造血幹細胞移植以外に有効な治療法がなく、新規治療薬の開発が期待されている。XLSA は男性に発症することが多いが、ヘテロにALAS2 変異を有する女性でも壮年期に重度の貧血で発症することがあり、加齢等によるX 染色体不活性化の偏りが原因と考えられている。

本研究においては、ALAS 変異 (R227C) によりピリドキシン不応性のXLSA を発症した一家系のうち、貧血症状を発症した母親と2 人の娘の末梢血単核球細胞から、野生型ALAS2が活性化しているiPS細胞と変異型ALAS2が活性化しているiPS細胞の2種類を作製することに成功した。作製したiPS 細胞株の大部分では変異型ALAS2 が活性化しており、患者の造血細胞のX 染色体不活性化の偏りを反映していた。

野生型iPS 細胞では健常人由来iPS 細胞と同程度の赤血球分化能、赤血球系コロニー形成能を認めたが、変異型iPS 細胞では著しく障害されていた。また変異型iPS 細胞由来の赤芽球は、大部分が患者と同様な未熟な形態を呈し、一部には核辺縁不整や核崩壊などの異形成、環状鉄芽球が見られた。変異型 iPS 細胞由来の赤芽球ペレットは白色で o-ジアニシジン染色でも殆ど染色されず、ヘム合成能の著明な障害が示唆された。変異型 iPS細胞由来の赤芽球では、ヘム分解酵素である HO-1 に加えてグロビンの発現も、野生型に比べて著しく低下していた。さらに赤血球分化過程における遺伝子発現を比較するために、野生型及び変異型iPS 細胞、分化8 日目のCD34 陽性細胞、分化15 日目のCD43 陽性CD34陽性CD38陰性Lin陰性造血前駆細胞、および分化34日目のCD235a陽性赤芽球のRNAsequence を行った。iPS 細胞、CD34 陽性細胞及び造血前駆細胞の段階では野生型と変異型の間に相違は見られなかったが、赤芽球の段階ではヒエラルキークラスタリングで変異型と野生型の2 つのクラスターに分けられた。また赤芽球の成熟やヘム代謝に関連する遺伝子は、変異型 iPS 細胞由来の赤芽球で著しく発現が低下しており元のXLSA 患者でみられた赤血球成熟障害を再現していた。

ALAS2 遺伝子変異により産生が著しく低下するALA (δ-アミノレブリン酸) を赤血球分化の際に投与すると、変異型iPS 細胞由来造血前駆細胞の赤血球分化能とヘモグロビン産生能は健常人由来の iPS 細胞と同程度まで改善されたことから、この iPS 細胞を用いたXLSA モデルが薬効評価試験に適していることが示された。DNA 脱メチル化剤であるアザシチジン投与により、変異型 iPS 細胞由来造血前駆細胞において野生型 ALAS2 が再活性化され、赤血球分化能、赤血球系コロニー形成能及びヘム合成能の改善を認めた。このことからアザシチジンが女性XLSA の新規治療薬となる可能性が示唆された。

本研究では、患者iPS 細胞を用いて、不活性化状態の野生型ALAS2 がアザシチジン投与により再活性化されることで、ALAS2 の高度機能喪失変異により引き起こされる赤血球成熟障害が改善することを証明した。アザシチジンが既に骨髄異形成症候群などの治療に用いられており毒性が許容可能であることからも、DNA 脱メチル化剤が現在有効な治療法のないピリドキシン不応性のXLSA に対して、有効な治療薬となることが期待される。

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