高分子ミセルを介した rAAV の治療的デリバリーは、ヒト関節軟骨細胞における変形性関節症関連炎症性サイトカインの影響を打ち消す

Therapeutic Delivery of rAAV via Polymeric Micelles Counteracts the Effects of Osteoarthritis-Associated Inflammatory Cytokines in Human Articular Chondrocytes.

• Jonas Urich
• Magali Cucchiarini
• Ana Rey-Rico

抄録

変形性関節症（ＯＡ）は、組織の恒常性の低下に起因する細胞外軟骨マトリックス（ＥＣＭ）成分（プロテオグリカン、Ⅱ型コラーゲン）のタンパク質分解酵素による不可逆的な分解に関連して流行している関節疾患であり、ＯＡに関連した炎症性サイトカイン（インターロイキン１β、すなわち、ＩＬ-１；ｘ３Ｂ２；および腫瘍壊死因子α、すなわち、ＴＮＦ；ｘ３Ｂ１；）が重要な関与をしています。IL-1β、および腫瘍壊死因子α、すなわちTNF-α）が重要に関与しています。)遺伝子治療は、関節軟骨に遍在する特異的な細胞集団である関節軟骨細胞の変化したOA表現型を若返らせることにより、このような分解されたECM化合物を再構築するための有効な手段を提供する。特に、組換えアデノ随伴ウイルス（rAAV）ベクターを用いた高度に特殊化されたSOX9転写因子の過剰発現は、OAの代謝バランスを再調整する能力があることが報告されており、特に、患者の関節内に存在する抗体によるベクターの中和を防ぐために、高分子ミセルをキャリアとして用いた制御されたrAAV送達が行われています。このような自然発生的なOA関連の炎症性サイトカインが、このようなrAAV/ポリメリック遺伝子導入に及ぼす影響については、ほとんど知られていないため、我々は、IL-1βおよびTNF-αの存在下で、ヒトOA軟骨細胞に候補のrAAV-FLAG-h構築物を送達するためのポリエチレンオキサイド（PEO）およびポリプロピレンオキサイド（PPO）ベースのポリメリックミセルの能力を調査しました。本研究では、ミセル誘導型のrAAVを過剰発現させることで、ECM成分の沈着と細胞生存率が向上し、OAサイトカインによるこれらのプロセスへの悪影響を逆転させることができたことを報告する。これらの知見は、OA関連の炎症性サイトカインの特異的な寄与を相殺するための効果的なデリバリーシステムとしての高分子ミセルの可能性を強調しており、OAのような慢性炎症性疾患の治療にこのようなシステムを使用するという概念を支持しています。

Osteoarthritis (OA) is a prevalent joint disease linked to the irreversible degradation of key extracellular cartilage matrix (ECM) components (proteoglycans, type-II collagen) by proteolytic enzymes due to an impaired tissue homeostasis, with the critical involvement of OA-associated pro-inflammatory cytokines (interleukin 1 beta, i.e., IL-1β, and tumor necrosis factor alpha, i.e., TNF-α). Gene therapy provides effective means to re-establish such degraded ECM compounds by rejuvenating the altered OA phenotype of the articular chondrocytes, the unique cell population ubiquitous in the articular cartilage. In particular, overexpression of the highly specialized SOX9 transcription factor via recombinant adeno-associated viral (rAAV) vectors has been reported for its ability to readjust the metabolic balance in OA, in particular via controlled rAAV delivery using polymeric micelles as carriers to prevent a possible vector neutralization by antibodies present in the joints of patients. As little is known on the challenging effects of such naturally occurring OA-associated pro-inflammatory cytokines on such rAAV/polymeric gene transfer, we explored the capacity of polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO)-based polymeric micelles to deliver a candidate rAAV-FLAG-h construct in human OA chondrocytes in the presence of IL-1β and TNF-α. We report that effective, micelle-guided rAAV overexpression enhanced the deposition of ECM components and the levels of cell survival, while advantageously reversing the deleterious effects afforded by the OA cytokines on these processes. These findings highlight the potentiality of polymeric micelles as effective rAAV controlled delivery systems to counterbalance the specific contribution of major OA-associated inflammatory cytokines, supporting the concept of using such systems for the treatment for chronic inflammatory diseases like OA.