mRNA-LNPResearch × Nonclinical
mRNA-LNPの研究・非臨床マップ
配列・キャップ設計とLNP送達、発現持続と自然免疫の見方。 探索・設計から安全性・非臨床まで、そのモダリティのやり方で通しで追えます。
15トピック164装置・試薬の代表例4ワークストリーム
探索・設計
狙う疾患メカニズムと標的を決め、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 →を選び、分子・ベクター・細胞を設計して候補を絞り込みます。ここでの選択が、後段の評価の仕方をすべて規定します。
- やること（手法・実験）欠損/不足するタンパクを発現による補充（酵素・機能タンパクの発現）で狙う、またはワクチン抗原を発現させる。標的は「発現させたい配列」。LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。が到達する組織（肝など）と一致するかを評価読み出し・指標機能欠損の分子的裏づけ（変異・酵素活性低下）、目的タンパクの発現・機能回復、送達ゲノム編集ツールや核酸医薬などを標的細胞・組織まで安全かつ効率よく運ぶための技術・方法論の総称。詳しく →組織との整合留意点多くの静注LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。は肝指向性が強く、標的組織と送達ゲノム編集ツールや核酸医薬などを標的細胞・組織まで安全かつ効率よく運ぶための技術・方法論の総称。詳しく →先の整合が要件深掘り標的選定と疾患仮説
モダリティ選択
標的と適応に対して、どのモダリティ抗体・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 →が最も適しているか
やること（手法・実験）目的タンパクをコードするmRNAを脂質ナノ粒子（LNP）mRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。で送達ゲノム編集ツールや核酸医薬などを標的細胞・組織まで安全かつ効率よく運ぶための技術・方法論の総称。詳しく →し、一過性に発現させます。ワクチン抗原の発現や、欠損タンパクの一時的な補充に用います読み出し・指標投与後の一過性のタンパク発現、反復投与による用量調整のしやすさ留意点発現は一過性で、持続効果を得るには反復投与が必要です。到達組織はLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。の生体内分布投与した薬が体内のどこにどれだけ届き、どれだけ留まるかを測る評価のこと。詳しく →（静注では主に肝、筋注では投与局所）に依存します深掘りモダリティ選択ガイド分子・ベクター・細胞設計
配列・抗原・LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。・ベクター・細胞をどう設計するか（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 →別の設計変数と目標）
やること（手法・実験）コドン最適化アミノ酸配列を変えずにDNAのコドンの並べ方だけを組み替え、発現量を高める設計操作。詳しく →、5'/3'UTR設計、修飾ヌクレオシド（N1-メチルシュードウリジン治療用mRNAでウリジンの代わりに全置換して使う改変ヌクレオシドで、免疫回避と翻訳量向上を担う。詳しく →）による自然免疫応答の抑制、キャップ（Cap1）付加、そしてイオン化脂質脂質ナノ粒子(LNP)の主要材料で、pHによって電荷が変わる脂質です。核酸を包み込み、細胞の中へ送り込む役割を担います。詳しく →・ヘルパー脂質LNPを構成するリン脂質で、粒子の構造を補助する。詳しく →・コレステロール・PEG脂質LNP表面を覆い、安定性や体内動態を調整する脂質。詳しく →からなるLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。組成の最適化読み出し・指標タンパク発現量・持続、自然免疫応答（I型IFN等）の抑制、LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。粒子径・PDI粒子径分布の広がりを表す指標。DLSで会合や凝集の傾向を早期に捉えるのに使う。詳しく →・封入率、標的組織への送達ゲノム編集ツールや核酸医薬などを標的細胞・組織まで安全かつ効率よく運ぶための技術・方法論の総称。詳しく →効率留意点イオン化脂質脂質ナノ粒子(LNP)の主要材料で、pHによって電荷が変わる脂質です。核酸を包み込み、細胞の中へ送り込む役割を担います。詳しく →のpKa・PEG脂質LNP表面を覆い、安定性や体内動態を調整する脂質。詳しく →の割合が生体内分布投与した薬が体内のどこにどれだけ届き、どれだけ留まるかを測る評価のこと。詳しく →と忍容性を左右。修飾ヌクレオシドと精製（dsRNA除去）で免疫原性薬そのものが患者の免疫応答を誘発しやすい性質。凝集体や不純物、投与経路、患者背景などが要因になる。詳しく →を抑える。全身投与では肝集積が生じやすい点を送達ゲノム編集ツールや核酸医薬などを標的細胞・組織まで安全かつ効率よく運ぶための技術・方法論の総称。詳しく →設計で考慮深掘り分子・ベクター・細胞設計候補スクリーニング
候補分子・ベクター・細胞をどう絞り込むか（一次スクリーニングの設計）
やること（手法・実験）配列・UTR・修飾ヌクレオシドの設計違いをレポーター／目的タンパク発現で比較し、並行してLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。脂質組成・N/P比・処方をスクリーニング。in vitro生きた動物の体外で、試験管やシャーレなどを用いて細胞・組織・分子レベルで行う実験を指す用語。詳しく →発現量と、必要に応じて簡易in vivo発現で絞り込み。読み出し・指標タンパク発現量・発現持続、翻訳効率mRNAがリボソームによりタンパク質に翻訳される際の効率を示す指標。詳しく →、LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。の粒子径・多分散度（PDI粒子径分布の広がりを表す指標。DLSで会合や凝集の傾向を早期に捉えるのに使う。詳しく →）・封入率、細胞・組織での取り込み／発現、自然免疫応答の程度留意点配列側とLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。処方側は相互作用するため、どちらか一方に固定して他方を振る設計にすると寄与を切り分けやすくなります。
薬効・作用機序
標的に結合し・細胞に入り・狙った作用が出るかを、細胞から動物モデルまでで確かめます。「効くか」の中身はモダリティ抗体・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 →ごとに大きく変わります。
結合・取り込み・発現評価
標的に結合し、細胞に入り、意図した分子効果（発現・ノックダウン）まで到達するか
やること（手法・実験）標識LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。（蛍光脂質やレポーターmRNA）で細胞取り込みを定量し、コードするタンパク質の発現量を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 →・ウエスタンブロット・フローで測定。ルシフェラーゼ等のレポーターで発現の経時推移を評価。読み出し・指標細胞取り込み量、タンパク発現量（絶対量・陽性率）、発現の経時プロファイル- やること（手法・実験）標的細胞へ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 →し、翻訳された目的タンパク質の量だけでなく機能（酵素活性・受容体結合など）を評価。抗原提示型ワクチンでは、発現抗原に対するT細胞/B細胞応答の惹起で機能を確認読み出し・指標発現タンパク質の機能活性（酵素活性・レポーター）、発現量あたりの活性、時間推移深掘り中和・機能アッセイ
- やること（手法・実験）in vitro生きた動物の体外で、試験管やシャーレなどを用いて細胞・組織・分子レベルで行う実験を指す用語。詳しく →で発現量・機能（コードするタンパク質の活性）を確認し、in vivoは投与経路（筋注・静注等）ごとの発現分布・持続と機能効果を評価します。ワクチン用途では免疫原性薬そのものが患者の免疫応答を誘発しやすい性質。凝集体や不純物、投与経路、患者背景などが要因になる。詳しく →（抗体価・T細胞応答）を見ます。自然免疫応答（センサー活性化）に種差があり、ヒトとげっ歯類で反応が異なりうる点に留意します。読み出し・指標標的組織でのタンパク発現量・持続、機能的薬効、（ワクチンでは）抗体価・中和・T細胞応答深掘り薬効モデル評価
バイオマーカー・PD評価
作用が体内で起きているか（薬効・作用機序薬が効果を発揮する仕組み。抗体医薬ではADCCやCDCなどが該当し、アッセイで裏づける。詳しく →の発現）を、どのマーカーと測定法で読むか
やること（手法・実験）導入mRNAから翻訳された産物（タンパク）の発現を評価。組織/血中の産物タンパクを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 →・LC-MS液体クロマトグラフで成分を分離したうえで質量分析計にかけ、分子量を測って物質の同定や定量を行う手法です。詳しく →で定量し、必要に応じてmRNA量をRT-qPCRで測定。機能的マーカー（例：ワクチンなら抗原に対する免疫応答）も併用読み出し・指標発現タンパク濃度（血中・組織）、導入mRNA量、機能的PD応答留意点内因性タンパクと区別できるアッセイ（配列特異的検出やタグ）が必要な場合があります。発現は一過性で、投与後の時間経過（発現ピークと消失）を踏まえた採取設計が要ります深掘りバイオマーカー・PD評価
PK/PD・曝露評価
血中濃度・半減期・作用持続を、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 →ごとにどの分析物・どの手法で見るか
やること（手法・実験）一過性の分布・発現を評価します。LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。構成脂質・mRNAはLC-MS液体クロマトグラフで成分を分離したうえで質量分析計にかけ、分子量を測って物質の同定や定量を行う手法です。詳しく →／qPCR等で、発現産物（コード蛋白）はリガンド結合アッセイで測定し、分布は肝を中心とする組織移行を確認します読み出し・指標mRNA・脂質の血中／組織中濃度と消失、発現蛋白の産生量とその持続（一過性）留意点「薬」がその場で作られる産物であるため、投与分子の血中濃度だけでなく発現の時間経過を見る必要があります。分布は肝優位になりがちです組織分布・biodistribution
目的の組織・細胞に届いているか、そして不要な臓器（特に肝・脾や生殖腺）へ過度に集まっていないかを、組織別にどう定量するか。
やること（手法・実験）標識脂質・標識mRNA、またはRT-qPCRによるmRNA組織量測定と、レポーター／標的タンパク発現の組織別評価。静脈内投与では肝、筋注では投与部位と所属リンパ節・脾の集積を評価します。読み出し・指標組織別のmRNA量・発現タンパク量、LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。（脂質）の組織集積留意点全身投与LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。は肝・脾集積が支配的になりやすく、投与経路とイオン化（ionizable）脂質の組成で分布が変わります。深掘り組織分布評価発現持続・用量反応
投与した作用はどのくらい続くのか、そして用量を変えると反応はどう変わるのか
やること（手法・実験）投与後のタンパク質発現を経時的に追跡します（ワクチンでは免疫原性薬そのものが患者の免疫応答を誘発しやすい性質。凝集体や不純物、投与経路、患者背景などが要因になる。詳しく →、タンパク質補充では標的タンパク量）。発現は一過性のため反復投与を前提に、用量-免疫応答/発現の関係を評価します。読み出し・指標発現/抗体価の時間推移とピーク・減衰、用量-応答曲線（数日オーダーの一過性発現遺伝子をゲノムに組み込まず一時的に発現させる方式。短期間で少量の抗体を得るのに向く。詳しく →、反復投与での応答）留意点発現は通常数日で減衰し蓄積しにくいと考えられます。抗PEG抗体など反復投与に伴う応答変化にも留意します。深掘り発現持続・用量反応
免疫原性・ADA
抗薬物抗体（ADA）投与した薬に対して患者の体内でできる抗体。効果や安全性に影響しうるため監視される。や免疫反応をどのモダリティ抗体・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 →でどう捉えるか
やること（手法・実験）自然免疫の活性化（サイトカイン細胞が放出する免疫の情報伝達物質。細胞治療では効果と安全性のリードアウトになる。詳しく →誘導、I型IFN応答）を評価し、PEG化ポリエチレングリコールを結合させ見かけの分子サイズを大きくし、血中半減期を延ばす手法。脂質に対する抗PEG抗体（IgM／IgG）を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 →等で測定します。反復投与での加速血中クリアランス（ABC現象）の観点も含めます読み出し・指標サイトカイン細胞が放出する免疫の情報伝達物質。細胞治療では効果と安全性のリードアウトになる。詳しく →／IFNプロファイル、抗PEG抗体価、反復投与時のLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。クリアランス・発現量の変化留意点液性ADAより自然免疫・補体・抗PEGが主な論点になります。過敏症・補体活性化関連反応（CARPA）にも留意します深掘り免疫原性・ADAオフターゲット・交差反応性
意図しない標的・組織・配列への作用を、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 →ごとに適した方法で評価できているか
やること（手法・実験）意図しない組織での発現（異所性発現）と生体内分布投与した薬が体内のどこにどれだけ届き、どれだけ留まるかを測る評価のこと。詳しく →を評価します。IVIS等による発現分布、RT-qPCR/バイオアッセイでの組織別mRNA量・タンパク発現、投与部位外（特に肝への集積）を確認します。LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。構成脂質の反復投与毒性・炎症性も併せて評価します。読み出し・指標組織別の発現量・分布、肝など非標的組織での発現、局所/全身の炎症反応留意点LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。は肝指向性が強く、発現分布は投与経路・製剤で変わります。深掘り組織交差反応性- やること（手法・実験）齧歯類等でLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。製剤としての反復投与毒性。自然免疫応答・注射部位反応・肝（LNP分布）を重点評価し、補体・サイトカインをモニタリング。安全性薬理心血管・中枢神経・呼吸への急な影響を、臓器毒性とは別枠で見る評価(コア・バッテリー)。詳しく →を組み込む。深掘り毒性・安全性薬理
初回投与量設計
ヒト初回投与量（FIH）をどの根拠から設計するか
やること（手法・実験）発現産物の薬理とLNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。由来の自然免疫・炎症反応の両面を考慮。反復投与毒性のNOAEL無毒性量。毒性試験で有害な影響が認められなかった最大の用量。PDE算出の出発点になる。詳しく →からHEDを求めつつ、過度の免疫活性化を避ける観点で開始用量を保守的に設定。ワクチン用途では免疫原性薬そのものが患者の免疫応答を誘発しやすい性質。凝集体や不純物、投与経路、患者背景などが要因になる。詳しく →・反応原性が主眼で、適用ガイダンスも異なる。読み出し・指標NOAEL無毒性量。毒性試験で有害な影響が認められなかった最大の用量。PDE算出の出発点になる。詳しく →/HED、発現量・薬理、反応原性（サイトカイン・炎症）留意点製品の目的（ワクチンか治療か）で基準が変わる。予防ワクチンや化学合成オリゴはICH S12遺伝子治療製品の非臨床の組織分布評価の考え方を示すICHガイドライン。詳しく →の適用範囲外である点にも注意し、適用ガイダンスを個別に確認。深掘り初回投与量設計