遺伝子治療の品質管理とは？力価・エンプティ／フル比・増殖性ウイルスの見方

遺伝子治療の品質管理遺伝子治療製品の品質・安全性・有効性を保証するために製造・出荷の各段階で実施する試験・管理の総体。詳しく →とは、ウイルスベクター治療用の遺伝子を細胞へ運ぶために改変したウイルス。AAVやレンチウイルスが代表で、遺伝子・細胞治療に使う。詳しく →や遺伝子を入れた細胞について、力価・純度・安全性・効き目をロットごとに測り、規格と照らす仕組みです。資料に同じ「力価」と書いてあっても、ベクターのゲノムの数と、実際に感染できる粒子の数という、桁の大きく違う別の量を指すことがあります。

ただし、遺伝子治療の品質管理原料・資材・中間体・製品を規格に照らして試験し、使ってよいか、出荷してよいかの合否を決める仕事です。GMPでは製造部門から独立させます。詳しく →では、測った数字そのものより、その数字がどの方法で出たかで意味が決まるため、他社の値や文献の値をそのまま自社の規格に持ち込めません。

この記事では、力価の三つの数え方、空カプシドの測り方、増殖性ウイルスと工程由来の不純物、ベクターコピー数遺伝子・細胞治療で、細胞1個あたりに組み込まれたベクターの平均コピー数です。導入効率や安全性を見る指標です。詳しく →とポテンシー製品が示す生物学的な効力。細胞治療などで規格として測る品質指標。詳しく →、受託先の試験報告で確かめる点を順に説明します。

1. 「力価」は、カプシド・ゲノム・感染できる粒子のどれを数えた値なのか？

力価は、何を数えるかで三通りに分かれます。

ベクターゲノム力価AAVベクター液1mLあたりに含まれるベクターゲノムの数です。投与量を決める基本となる力価の指標です。詳しく →は、液の中にベクターのゲノムが何本あるかを示し、単位は vg/mL です。qPCRかデジタルPCRで測ります。

デジタルPCRは標準曲線既知濃度の標準物質を段階希釈して得た濃度とシグナルの関係曲線で、未知試料の濃度を逆算するために用いる。詳しく →なしで絶対定量標準曲線を参照せずに、試料中のターゲット分子の実際のコピー数を直接算出する定量方法。詳しく →できるため、この分野の主力になりました（ddPCRによるAAVゲノム力価測定）。装置には、Bio-Rad や Stilla Technologies などのものが使われます。

感染価ベクターが実際に細胞へ入り遺伝子を発現させられる、機能を持つ粒子の数を測る指標。ゲノム力価との比が質の目安になる。詳しく →は、実際に細胞へ入って働く粒子が何個あるかを示します。培養細胞に感染させ、遺伝子の発現やゲノムの取り込みから算出し、単位は IU/mL や TU/mL です（AAVの力価と感染性アッセイ）。

もう一つがカプシドの数で、AAVはELISA、レンチウイルス分裂していない細胞にも遺伝子を組み込めるレトロウイルスベクター。CAR-Tで広く使われる。詳しく →はp24のELISA抗原と抗体の結合を酵素反応による発色などで検出し、目的の物質の有無や量を測る手法です。不純物や力価の測定に広く使われます。詳しく →で測ります（p24 ELISA）。カプシドの数に対して、ゲノムの入ったカプシドがどれだけあるかが、次の節のエンプティ／フル比です。

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三つの数字の比は、製造の質を表します。ゲノムはあるのに感染しない粒子が多ければ、ゲノムと感染価の比は開きます。だから工程の各段でこの比を取っておくと、どこで壊れたかを特定できます。

力価という一語で会話すると、桁の違う数字が混ざります。

2. 重要：フル／エンプティの値は、測り方でどこまで変わるのか？

AAV遺伝子治療で遺伝子を運ぶウイルスベクター。血清型によって集まりやすい組織が異なる。詳しく →に固有の論点が、ゲノムを積んでいないカプシド（空カプシド）の割合です。

空カプシドは治療効果に寄与しない一方、免疫系には認識されます。投与する粒子の総数が増えればそのぶん負荷も増えるため、フルカプシドの割合が規格に入ります（なぜ問題になるかはAAVの空カプシドで解説しています）。

空と実を分ける測り方には、次のものがあります。

• 分析超遠心遠心中の試料の沈み方を光で測り、分子の大きさや会合状態を調べる分析装置です。純度や凝集の評価に使います。詳しく →（AUC）：沈む速さの差で空と実を分け、基準法として使われます（AUCの使いどころ）。
• 陰イオン交換のHPLC⁠：ゲノムの負の電荷による保持の差で分けます。
• 電荷検出質量分析個々のイオンの質量と電荷を同時に測る質量分析法です。ウイルスベクターのような大きく不均一な粒子の分析に向きます。詳しく →⁠：粒子1個ずつの質量を直接読みます。
• 透過型電子顕微鏡電子線を試料に透過させ、ウイルス粒子やカプシドの形・中身を高倍率で観察する顕微鏡です。ネガティブ染色で輪郭を際立たせて見ます。詳しく →⁠：粒子を観察して数えます。

困るのは、同じ試料でも方法によって値が一致しないことです。原理が違えば、ゲノムが部分的にしか入っていないカプシドの扱いも違います。AUCで中間の画分として見えるものが、陰イオン交換ではフルの側に入ることもあります。

そのため規格には方法を明記し、「フルカプシドの割合」とだけ書かず、「分析超遠心高速回転で粒子を沈めて濃縮する方法。濃縮力と純度に優れるが、扱える体積が限られスケールに壁がある。詳しく →で測ったフルカプシドの割合」と書きます。

エンプティ／フル比は製品の性質ではなく、方法と製品の組み合わせに対して決まる値です。

3. 増殖性ウイルスと工程由来の不純物は、何を測り、日程にどう効くのか？

安全性でいちばん重い試験が、増殖性ウイルスの否定です。増殖性ウイルスとは、ベクターと細胞株の配列が組み換わって、増える力を取り戻したウイルスです。呼び名はベクターで分かれ、アデノウイルスはRCA、レトロウイルスはRCR、レンチウイルスはRCLです（増殖性ウイルス試験）。

試験は、増やせる細胞で増幅してから検出する構成が一般的で、結果が出るまで数週間かかります。外注されることも多く、検体の受け渡しと結果の返却を含めたリードタイムが、そのまま出荷の日程に影響します。

FDAが2020年1月にまとめたレトロウイルスベクター宿主ゲノムに組み込まれる遺伝子導入ウイルス。初期の治療で挿入変異による白血病が報告された。詳しく →の指針では、粗上清の試験量に上限が置かれています。製造の規模が大きくなっても試験量は増え続けないため、規模が大きいほど、製造量あたりの試験の負担は軽くなります。

患者本人の細胞を使う製品のように、有効期間医薬品が規定の品質を保てると保証される期間。安定性データの経時変化から設定する。詳しく →が短い製品では、この試験が出荷前に終わるかどうかが、製品設計に跳ね返ります（細胞治療の出荷試験と迅速法）。

工程由来の不純物は、ほかのバイオ医薬品と同じ枠組みで見ます。残存DNAは、宿主細胞のゲノムDNAと、一過性のトランスフェクション培養細胞に外来の核酸を導入する操作。ウイルスベクターの一過性の産生などに用いられる。詳しく →で使ったプラスミド大腸菌の中で複製・増幅させる環状DNA。核酸医薬やベクター製造の伝統的な出発材料。詳しく →DNAの両方が対象で、量に加えて断片の長さも評価し、qPCRかデジタルPCRで測ります。

残存DNAの上限は製品と投与量を踏まえて当局と決めるもので、ほかのバイオ医薬品抗体や組換えタンパク質など、生きた細胞や微生物に作らせる医薬品の総称です。細胞治療・遺伝子治療の製品を含めて呼ぶこともあります。化学合成で作る核酸医薬やペプチドは、ふつう含めません。詳しく →で使われてきたWHOの目安が参考にされます（AAV製造における残存DNA）。

宿主細胞タンパク質はELISAで測ります。産生に使った細胞株ごとに抗体を用意する必要があり、HEK293ヒト胎児腎由来の細胞株。アデノウイルスのE1機能を持ち、AAV産生の三重トランスフェクションで広く使われる。詳しく →用の系が一般的です。

工程で使った試薬（ヌクレアーゼ、トランスフェクション試薬、血清成分）も残るため、それぞれに定量法と規格が要ります。無菌性、マイコプラズマ、エンドトキシングラム陰性菌の外膜由来の発熱性物質（LPS）で、注射剤では厳しく管理し、LAL試験などで測定します。詳しく →も、ほかのモダリティ抗体・低分子・核酸・細胞治療など、医薬品の種類・創薬手法の区分。詳しく →と共通です。

不純物の項目は共通で、違うのは、測る相手がウイルス粒子と混ざっている点です。

4. ベクターが製品か細胞が製品かで、規格の主語はどう変わるのか？

遺伝子治療では、投与の仕方によって、品質管理で中心に見る項目が変わります。

• in vivoin vivo（インビボ）とは、ラテン語で「生体内で」という意味で、生きた動物やヒトの体の中で調べたり作用させたりすることです。試験では、物質が吸収・代謝を受けた実際の状態での影響を見られます。詳しく → 製品（多くはAAV）：体内に直接入れる製品で、量と純度が中心です。投与量が体重あたりで決まり、必要な総量が大きいため、ゲノム力価、感染価、エンプティ／フル比、残存DNAの各段階の値が、そのまま製造の歩留まり製造工程で投入した原料や中間体に対し、最終的に規格に合った製品として回収できた割合を指し、低いほどコスト増につながる。詳しく →に結びつきます（AAVの製造工程）。
• ex vivo患者やドナーから取り出した細胞を体外（生体外）で操作すること。編集や加工の後に体内へ戻す。詳しく → 製品（CAR-T患者や健常ドナーのT細胞にCAR（キメラ抗原受容体）を導入し、がん細胞を攻撃させる細胞治療。詳しく →や造血幹細胞血液細胞のもとになる幹細胞。採取して体外で遺伝子を編集し、体内に戻す治療に使う。詳しく →）：体外で細胞を改変する製品で、ベクターは原材料の位置づけになり、最終製品は細胞です。規格の主語が細胞に変わり、ベクターコピー数、導入効率、増殖性ウイルスの否定が並びます（細胞治療のCQA）。

ベクターコピー数（VCN）は、遺伝子を入れた細胞1個のゲノムに、ベクターが何コピー入っているかを示します。少なすぎれば効かず、多すぎれば挿入変異ベクターがゲノムに組み込まれる際、近くの遺伝子の働きを乱し発がんなどを招くリスク。詳しく →（ゲノムの中で入る場所による悪影響）のリスクが上がります。

VCNは効果と安全性の両方に効く珍しい指標です。CAR-Tでは細胞1個あたり5コピーが上限の目安として、規制当局の資料に示されています。上限だけでなく下限も意味を持つため、規格は片側ではなく両側で置きます（CAR-TのVCN測定）。

ポテンシー（効き目）の考え方も変わりつつあります。FDAは2023年12月28日、細胞治療と遺伝子治療のポテンシーに関する指針案 Potency Assurance for Cellular and Gene Therapy Products を公表しました。この指針案は、2011年のポテンシー試験の指針を置き換える方針を示しています。

指針案が示すのは、出荷試験の1本で担保するのではなく、製造工程の設計、原材料の管理、工程内試験、出荷試験を組み合わせて、ポテンシー保証戦略を組む考え方です。作用機序が多面的な製品では、一つの試験が効果を代表しにくいためです。

その結果、ポテンシーは分析部門だけの課題ではなくなり、工程設計と原材料管理にまたがります（細胞治療の力価試験）。

5. 受託先と自社では、明日から何を確かめられるのか？

試験の準備は、承認の日程も左右します。

2024年4月、FDAはAbeona Therapeuticsの遺伝子治療 pz-cel の承認申請に、審査完了通知（CRL）を出しました。pz-cel は、患者本人の細胞に遺伝子を入れ、培養してシート状にして使う、劣性栄養障害型表皮水疱症の治療です。理由は臨床データではなく、製造と出荷試験の一部の方法のバリデーション（試験法が目的に合うことの確認）で、事前の製造施設の査察で指摘された点も含まれていました。

試験の面では、増殖性レトロウイルスの試験を同社のベクター製造の条件で確かめること、培養中の皮膚細胞の同一性を確かめる試験を取り入れることが求められました。同社は8月にFDAと協議して10月に再申請し、pz-cel（製品名 Zevaskyn）は2025年4月に承認されています。

遺伝子治療では、出荷試験の分析法が整うかどうかが、承認の時期を決めることがあります。受託先や開発元には、次の点を確かめておくと抜けが出にくくなります。

• 力価の種類⁠：資料の「力価」がベクターゲノム、感染価、カプシド数のどれか、測定法と単位は何か。
• エンプティ／フル比の測定法⁠：エンプティ／フル比の規格に測定法が書かれているか。測定法を変えた履歴があれば、同じ試料を両方で測った突き合わせのデータがあるかも見る。
• 増殖性ウイルス試験の日程⁠：どこで、何日かけて行うか、検体の輸送と結果の返却を日程に入れてあるか。
• 不純物とベクターコピー数⁠：残存DNAと宿主細胞タンパク質の試験が、使う細胞株とプラスミドに合っているか。細胞が製品なら、ベクターコピー数の上限と下限が両側で置かれているかも見る。
• ポテンシーと分析法のバリデーション⁠：ポテンシーを、出荷試験の1本だけでなく工程と原材料の管理と合わせて組んでいるか。出荷試験の分析法を、いつ、どの範囲でバリデーションするか、同一性や増殖性ウイルスのような試験も入っているかも見る。

試験や受託先を探すときは、ウイルスベクターCDMOの選び方が確認点をまとめています。ベクターを体内に入れるか、体外で使うかの違いはex vivoとin vivoの遺伝子治療で読めます。測定の装置と試験サービスは、製品データベースのAAV力価・感染価測定とベクターコピー数（VCN）測定で比べられます。

参考文献

• FDA, Potency Assurance for Cellular and Gene Therapy Products（Draft Guidance, 2023年12月28日）
• FDA, Testing of Retroviral Vector-Based Human Gene Therapy Products for Replication Competent Retrovirus During Product Manufacture and Patient Follow-up（2020年1月）
• EMA, Guideline on the quality, non-clinical and clinical aspects of gene therapy medicinal products
• Abeona Therapeutics, Abeona Therapeutics Provides Regulatory Update on Pz-cel（2024年4月のCRL。製造と出荷試験の方法のバリデーションが論点で、臨床上の指摘はなかった）
• FDA, Summary Basis for Regulatory Action（ZEVASKYN）, 2025年4月28日（再申請の受領日、承認に向けた審査の要約）