2026-11-12 東京科学大学
図1. 本研究の概要（Created with BioRender.com）
＜関連情報＞
ヘテロ二本鎖オリゴヌクレオチド技術による心筋および骨格筋での遺伝子ノックダウン効果の増強（Heteroduplex oligonucleotide technology boosts gene knockdown in cardiac and skeletal muscles）
Sakino Matsuda-Kawabata, Tetsuya Nagata, Mitsugu Yanagidaira, Kensuke Ihara, Masaki Ohyagi, Hidetoshi Kaburagi, Kie Yoshida-Tanaka, Asuka Sasaki, Aya Abe, Satoe Ebihara, Juri Hasegawa, Nozomi Toide, Masahiro Ohara, Mitsuru Naito, Kanjiro Miyata, Kazuko Toh, Fumika Sakaue, Takanori Yokota
Nucleic Acids Research, 54(3), gkag007 2026-01-28
DOI：10.1093/nar/gkag007
アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）は、標的RNAに結合して遺伝子発現を抑制する核酸医薬として、肝臓や中枢神経系を中心に臨床応用が進んでいる。一方、心筋や骨格筋への送達効率は低く、筋疾患への応用に向けた課題となっている。本研究では、ASOと相補鎖からなるDNA/RNAヘテロ二本鎖オリゴヌクレオチド（HDO）に脂質を結合させ、筋組織での遺伝子抑制効果を検証した。マウスに投与した結果、コレステロール結合型HDO（Chol-HDO）は、心臓、横隔膜、大腿四頭筋、傍脊柱筋などで高い遺伝子ノックダウン効果を示し、非結合ASOやコレステロール結合型ASOを上回った。Malat1やDmpkなど複数の標的遺伝子で効果が確認され、DMPKタンパク質量も低下した。作用機序の解析から、Chol-HDOは低密度リポタンパク質受容体を介した細胞取り込みと、二本鎖構造による核内移行の促進によって高い活性を発揮することが示された。さらに、コレステロール結合型ASOで認められた血小板減少や血小板活性化が、Chol-HDOでは軽減された。本研究は、筋組織への核酸送達と安全性を改善する技術を提示し、筋ジストロフィーなどの筋疾患を対象とした核酸医薬の開発に新たな可能性を開く成果である。
Antisense oligonucleotides (ASOs) are nucleic acid therapeutics that suppress gene expression by binding to target RNA and have been clinically developed primarily for liver and central nervous system disorders. However, their delivery to cardiac and skeletal muscles remains challenging. In this study, researchers investigated lipid-conjugated DNA/RNA heteroduplex oligonucleotides (HDOs), consisting of a gapmer ASO paired with a complementary strand, to improve gene silencing in muscle tissues. In mice, cholesterol-conjugated HDO (Chol-HDO) achieved more effective gene knockdown in the heart, diaphragm, quadriceps, and paraspinal muscles than unconjugated ASOs or cholesterol-conjugated ASOs. The enhanced activity was demonstrated against multiple target genes, including Malat1 and Dmpk, and was accompanied by a reduction in DMPK protein levels. Mechanistic analyses indicated that Chol-HDO promotes cellular uptake through low-density lipoprotein receptor-mediated pathways and enhances nuclear delivery through its double-stranded structure. Importantly, unlike cholesterol-conjugated ASOs, which induced thrombocytopenia and platelet activation, Chol-HDO substantially reduced these adverse effects. These findings establish HDO technology as a promising strategy for improving the delivery, efficacy, and safety of nucleic acid therapeutics in muscle tissues, potentially advancing the development of treatments for muscular disorders.
