バイオテクノロジー
2023年のバイオテクノロジー – アルツハイマー病、鎌状赤血球症、肥満
バイオテクノロジー産業は近年大きな成長を遂げており、セクターの研究は疾病と闘い、生活の質を向上させ、人間の寿命を延ばす医療治療を強化する貴重な洞察を提供しています。
バイオテクは、生物を利用して医療関連製品を生産する応用科学の分野です。科学、生物学、物理学、化学、数学、技術など、複数の学問を組み合わせています。
Eli Lilly、Merck、Pfizer、Amgen、Gilead Sciences、Biogen、Modena、Regeneron Pharmaceuticals、Johnson & Johnson、Roche、Idec、Celgene、AbbVie などの企業は、医療、医薬、ゲノミクス、食品生産、バイオ燃料、環境安全の分野でソリューションの研究開発に何百万ドルも投資しています。
規模が8600億ドルのこの産業は、今十年の終わりまでに市場価値がほぼ倍になる見込みです。今年は、継続的な研究開発により、アルツハイマー病、鎌状赤血球症、肥満と闘うための顕著な発見と最も先進的な進歩が多数実現しました。では、それらを見てみましょう！
アルツハイマー病の新しい治療法
アルツハイマー病（AD）は急速に増加しており、米国では推定620万人、世界全体で推定5500万人がAD認知症と診断されています。
進行性の障害であるアルツハイマー病は、最も一般的な認知症のタイプで、軽度の記憶喪失から始まります。この病気は思考、記憶、言語を制御する脳神経細胞を損傷・破壊します。時間が経つにつれ、記憶、推論、言語使用、環境への反応能力が徐々に失われます。アルツハイマー病による行動変化が現れることもあります。
しかし、2023年はAD治療において大きなマイルストーンとなりました。科学者や研究者はアルツハイマー病の複雑さを解明し続け、病気の理解と治療だけでなく、完全な予防にも取り組んでいます。
今年初めに、米国食品医薬品局（FDA）は、画期的な治療薬であるLEQEMBI（レカネマブ-irmb）に加速承認を与えました。Biogen と Eisai が開発したこの治療薬は、早期段階のAD患者において病気の進行を遅らせ、認知機能低下を中程度に減少させる高い有効性を示しました。これは実際にアルツハイマー病の経過に影響を与えることが証明された初の治療薬です。
この薬は2週間ごとに静脈内注入（直接血管に）で投与されます。この薬の作用機序は、アルツハイマー病の進行に関与すると考えられる脳内の粘着性タンパク質アミロイドを除去することです。
「これは非常にエキサイティングです。なぜなら、私たちの歴史上初めてアルツハイマー病の進行を明確に遅らせる治療法だからです。」
– イェール大学アルツハイマー病研究ユニットのディレクターであり、研究を主導したクリストファー・ヴァン・ダイク博士（Eisai の有償コンサルタント）
この治療の臨床試験には、早期症状性アルツハイマー患者1,795名が参加しました。New England Journal of Medicine に掲載された第III相臨床試験の結果、1年半の治療後、プラセボ群と比較して臨床的低下が27％遅くなったことが明らかになりました。この治療は、脳細胞に最も毒性が高いと考えられるアミロイドタンパク質の形態を選択的に標的とし、投与された患者は画像検査でタンパク質が有意に減少したことが示されました。
研究参加者は、日常生活機能の低下が37％、二次的な認知機能指標の低下が26％遅くなるという効果もプラセボ群と比較して示しました。同時に、レカネマブは、認知は正常だが脳内アミロイドレベルが高く症状リスクが高い個人を対象としたグローバルなAHEAD研究でもテストされています。
ヴァン・ダイク博士によれば、これはまだ始まりに過ぎず、データは次のことを示唆しています：
「治療期間が長くなるほど効果は高まります。重大な脳損傷が起こる前に介入すれば、より大きな利益が得られる可能性があります。」
副作用としては、通常、ほてり、寒気、発熱、発疹、身体の痛みが見られ、ほとんどが軽度から中等度で、最初の投与直後に起こります。さらに、アミロイドに関連する画像異常の可能性があり、脳出血、浮腫、または脳内の液体形成が含まれることがあります。
この治療はブランド名 Leqembi™ で販売され、Eisai は年間26,500ドルの価格を設定しています。ただし、連邦医療保険プログラムであるメディケアが臨床試験への参加を条件とせずに費用の80％をカバーすると発表したため、価格は変動する可能性があります。米国医療保険・医療補助サービスセンター（CMS）は今年後半にこれを確認しました。
7月には、FDA がこの薬に対し、過去20年で初めて完全な従来承認を付与しました。ただし、脳の腫れや出血に関する安全性懸念から、最も強い警告である「ブラックボックス」警告が付いています。
Leqembi に加えて、今年はアルツハイマーワクチンの進展も見られました。米国の Vaxxinity 社は、脳内の有害なアミロイドベータ形態を標的とする UB-311 の第2相試験に成功したと報告しました。このワクチンは免疫応答を誘導しただけでなく、安全性も示しました。合成ペプチドベースのこの活性免疫療法は、標的特異的抗体応答を誘導することで、現在の治療法に代わるより持続的でコスト効果の高い代替手段への道を開く可能性があります。
これらのバイオテクノロジーのブレークスルーは、確かにアルツハイマー研究に新たな扉を開き、将来のイノベーションの基盤を提供し、より標的的で効果的な治療法をもたらすでしょう。
新しい鎌状赤血球症遺伝子治療が登場
稀で痛みを伴う遺伝性血液疾患である鎌状赤血球症（SCD）は、米国で10万人以上、世界で約2000万人が罹患しています。これは生涯にわたる生命を脅かす病気で、早死ににつながることもあります。
この疾患では、酸素を運搬する赤血球中のタンパク質、すなわちヘモグロビンに変異が生じます。この変異により、通常は円盤状の赤血球が「鎌」形状に変わり、互いにくっつきやすくなります。変異した細胞は血管内の血流を妨げ、全身組織への酸素供給を制限し、激しい疼痛、脳卒中、感染症、臓器不全を引き起こします。
現在、骨髄移植が唯一の根治療法ですが、適合ドナーの探索や免疫系による拒絶リスクが伴います。その結果、遺伝子治療がこの致命的な疾患の潜在的な治療法として浮上しています。
2023年、SCD治療のための遺伝子・細胞治療が市場投入にこれまで以上に近づきました。米国保健福祉省は、12歳以上の患者を対象とした初の細胞ベース遺伝子治療を承認しました。これらの治療には、ボストン拠点の CRISPR Therapeutics と Vertex Pharmaceuticals が開発した Casgevy と、Bluebird Bio Inc. が開発した Lyfgenia が含まれます。
このうち、Casgevy は CRISPR-Cas9 ゲノム編集技術を用いて開発された初の FDA 承認治療薬で、Vertex によれば、特定の部位で永続的かつ正確な編集が可能であり、「オフターゲット効果の証拠がない」ことが選択された理由です。
CRISPR-Cas9 では、患者の DNA を標的領域で切断し、正確に編集して DNA を追加、除去、または変更し、修正された細胞を患者に移植します。移植された細胞は骨髄内で定着・増殖し、胎児ヘモグロビン（HbF）産生を増加させ、赤血球の鎌状化を防止します。Vertex は次のように述べています：
「exa‑cel のデータの強さ、すなわち有効性、安全性、応答の持続性に非常に満足しています。そして、EHA で提示されたデータは SCD において差別化されたプロファイルを確立したと考えています。」
Lyfgenia は CRISPR を使用せず、代わりにレンチウイルスベクター（ウイルスの一種）を利用した従来型の遺伝子治療アプローチを採用しています。ここでは、SCD 患者の血液幹細胞を遺伝子改変し、特別なヘモグロビン HbAT87Q を産生させます。このヘモグロビンは通常の成人ヘモグロビンと同様に機能しますが、遺伝子治療由来で患者に投与されます。
細胞ベース遺伝子治療 Casgevy の試験では、合計44名の患者が参加しました。そのうち31名が十分な追跡期間を持ち評価された結果、29名が少なくとも1年間重度の VOC エピソードを解消し、全員が移植拒絶や失敗を経験しませんでした。同様に、Lyfgenia の試験では、32名中22名が VOE の完全解消を達成しました。
副作用としては、口内潰瘍、吐き気、嘔吐、頭痛、発熱、血小板や白血球の低下が最も一般的でした。Casgevy では筋骨格系の痛みや腹痛も報告され、Lyfgenia では血液悪性腫瘍（血液がん）が報告され、2名の試験患者が白血病の一形態で死亡したため、FDA からボックス警告が出されました。
しかしそれだけではありません。これらの新しい治療法は、現在の適応範囲を超えて他の疾患治療にも期待が持てます。例えば、CRISPR ベースの治療は SCD に限らず、ベータサラセミアなどの遺伝性血液疾患に対処する可能性があります。さらに、家族性高コレステロール血症や、まれな肝疾患であるアミロイドーシスにも有効である可能性が示唆されています。これらの領域での CRISPR の成功は、遺伝子編集が多くの従来治療不可能だった疾患に対する解決策を提供し、公共の健康を大幅に向上させる可能性を示しています。
これは大きな動きですが、まだ始まりに過ぎず、治療を広く利用可能にするには多くの課題が残っています。最大の障壁はコストで、これらの新療法は100万ドル以上の費用がかかります。そのため、他国だけでなく多くの米国人も手が届かない状況です。したがって、これらの遺伝子編集治療がよりアクセスしやすくなるまでには、まだ長い道のりがあります。
肥満問題に正面から取り組む
2023年は、Novo Nordisk の Ozempic や Wegovy といった新しい体重減少・糖尿病薬が世界を席巻し、肥満対策においても変革の年となりました。これらの新薬は体重減少に極めて高い効果を示し、その人気を集めています。
GLP-1 アナログ薬に属するこれらの薬は、食事に応答して腸から分泌される重要なホルモン GLP-1 を活性化し、食欲抑制、胃排出の遅延、インスリン分泌の促進を通じて体重減少を助けます。
Ozempic と Wegovy の有効成分はセマグルチドで、Eli Lilly の糖尿病薬 Mounjaro の有効成分はティルゼパチドで、こちらも体重減少を誘発します。
革新的なアプローチや新しい治療法がこの分野に登場する中、遺伝子治療も入り口を開き、肥満に関与する特定の遺伝子を標的とすることで、長期的な体重管理の解決策を提供できる可能性があります。
肥満は米国成人の約42％に影響し、糖尿病、高血圧、がん、心疾患のリスクを高めます。この問題に対処する研究と投資は大幅に増加しています。新しい研究は、NIH、Novo Nordisk、国立科学財団、MIT 機械工学部、Schmidt Science Fellowship からの助成金に支えられ、行動変容の難しさと薬理療法の限界から代替手段の必要性を指摘しています。
「振動可能な経口バイオエレクトロニクス刺激装置が胃の伸展受容体を調節し、錯覚的な満腹感をもたらす」というタイトルの研究は、Science Advances に掲載され、効果的な治療には高い患者遵守または侵襲的外科的介入が必要であると指摘しました。したがって、VIBE と呼ばれる振動型経口バイオエレクトロニクス刺激装置が提案されました。
MIT のエンジニアは、私たちの体の通常機能を利用しています。大量の食事を摂ると胃が膨張し、機械受容体がそれを感知し、迷走神経を通じて脳に信号を送ります。これによりホルモンとインスリンが産生され、食物の消化、満腹感の獲得、摂食停止が促進され、食欲を促進するホルモン グレリン のレベルが低下します。
VIBE の場合、拡張の錯覚が作られ、食習慣を調整します。食事前に水を一杯飲む代わりに、ここでは錠剤を服用します。
この装置は経口摂取を前提に設計され、胃粘膜と接触し続け、胃液に浸ると作動し、一定時間胃内神経終末（IGLE）を刺激する振動を行い、消化管を安全に通過します。
この新しい装置は錠剤形状で、小型の酸化銀電池で駆動します。飲み込むと腸を通過し、胃液と接触します。この相互作用により約30分間胃が振動し、迷走神経を刺激します—胃バイパス手術と同様の効果—結果として満腹感が生じます。
この新発明は、Ozempic や Wegovy と同様に、カロリー摂取を管理し体重増加を防ぐのに役立ちます。
元 MIT 大学院生でハーバード大学バイオエンジニアリング助教授の Shriya Srinivasan 博士によれば、体重を減らすだけでなく食欲をコントロールしたい人は、各食事前にこの錠剤を服用できるとのことです。Srinivasan は新研究の第一著者で、次のように付け加えました：
「これは非常に興味深い可能性があります。なぜなら、他の薬理学的治療で見られる副作用を最小化できる選択肢を提供できるからです。」
VIBE の性能を評価するため、研究者は胃解剖が人間に似たヨークシャー豚（体重50〜80kg、年齢4〜6か月）を使用し、内視鏡で胃腔に錠剤を配置しました。ホルモンの分泌を刺激するだけでなく、食事の20分前に錠剤を投与した動物は、食事摂取量が大幅に減少しました。研究によれば、約40％の食事摂取量減少と体重増加率の低下が「一貫して見られました」。
研究のシニア著者である Brigham and Women’s Hospital の胃腸科医 Giovanni Traverso は次のように述べています：
「低コストで非侵襲的な介入が食事摂取とカロリー消費を減少させる効果を示しています。」
しかし、この装置は満腹感を効果的に誘発し、Traverso が指摘するように「肥満患者の治療オプションを革命的に変える可能性がある」と評価されているものの、患者に提供される前に装置の生理学的影響を「さらに研究し、探求する」必要があります。
全体として、肥満に対する理解が深まるにつれ、薬剤市場は急速に拡大しています。さらに、肥満が深刻な医療状態として認識されるにつれ、これらの薬への需要は指数関数的に増加しており、より効果的な治療法への期待も高まっています。
結論的考察
ご覧のとおり、バイオテクノロジーはアルツハイマー病、鎌状赤血球症、肥満の治療において多くのブレークスルーを達成しました。これらに加えて、精密ゲノム編集、合成生物学、腫瘍学、オルガン・オン・チップ、次世代シーケンシング、人工知能など、多くの分野でも進展が見られます。
業界が最も挑戦的な健康課題に取り組み続ける中、来年もさらなる進歩とトレンドが現れ、何十年にもわたって大きな波を起こし、私たちの生活を向上させるでしょう。
