バイオ医薬品に不純物として含まれるDNAや核酸など，がん原性のリスクはないのか [2025/03/20]

遺伝子治療で使用されるAAV製品などでは，断片化したDNAである不純物がある程度含まれる．この核酸の長さが一定以上あるとがん原性のリスクがあると一般的には言われている．以下，Copilotに聞いてみた．Copilotの以下の回答は妥当な回答になっている．

目次

• DNAや核酸にがん原性はあるか?
  • 1. 宿主細胞由来DNAに関する懸念
  • 2. 許容基準
  • 3. 核酸医薬品（例えばmRNAワクチン）の場合
  • 4. 不純物やプロセスの管理
  • 5. 規制当局の役割
• 核酸の長さは?
  • 理論的な背景
  • 実験的な証拠
  • 規制と安全対策
  • 結論
  • リスクが高まるとされるDNAの長さ
• 投与経路の違いによるリスク
  • 1. 静脈経路（Intravenous）
  • 2. 皮下注射（Subcutaneous Injection）
  • 3. 筋肉注射（Intramuscular Injection）
  • 4. 経口（Oral Ingestion）
  • 5. 皮膚経路（Topical or Dermal Absorption）
  • 6. 吸入（Inhalation）
  • 総括
  • 1. 静脈経路（Intravenous Injection）
  • 2. 皮下注射（Subcutaneous Injection）
  • 3. 筋肉注射（Intramuscular Injection）
  • 4. 経口摂取（Oral Ingestion）
  • 5. 皮膚経路（Topical or Dermal Absorption）
  • 6. 吸入経路（Inhalation）
  • 7. 脊髄投与（Intrathecal Injection）
  • 総括
• 参考文献
• 編集履歴

DNAや核酸にがん原性はあるか?

Q: DNAなど核酸が医薬品に含まれる場合，がん原性の懸念はあるか

Copilot : 医薬品にDNAやその他の核酸が含まれる場合、一般的にその量や形状、由来によって、がん原性の懸念が評価される必要があります。しかし、現在の科学的知見では、そのような懸念がある場合でも、厳格な基準や製造工程を通じて安全性が確保されています。

1. 宿主細胞由来DNAに関する懸念

• バイオ医薬品の製造では、細胞（宿主細胞）を使用することが一般的で、その結果として、微量の宿主細胞由来のDNAが最終製品に含まれる可能性があります。
• 発がん性のリスク: 宿主細胞由来のDNAが不活性で断片化された状態である場合、がん原性のリスクは極めて低いとされています。ただし、リスクを完全に排除するため、厳格な基準が設定されています。

2. 許容基準

• WHO（世界保健機関）ガイドライン: 宿主細胞由来DNAの濃度に関して、1回の投与あたり10ナノグラム以下とする基準が推奨されています。これは、がん原性の懸念を最小限にするための保守的な基準です。
• ICHガイドライン（例: Q5A）: バイオ医薬品製造におけるDNAの許容量に関する規定を記載し、安全性を担保する方法を示しています。

3. 核酸医薬品（例えばmRNAワクチン）の場合

• 核酸そのものが医薬品の有効成分である場合もあります（例: mRNAワクチン）。
• がん原性のリスク評価: 核酸医薬品では、がん原性のリスクは非常に低いとされています。特に、mRNAは細胞内で分解されやすく、DNAに組み込まれる可能性はほぼないため、がん原性の懸念は事実上ありません。

4. 不純物やプロセスの管理

• 不純物や核酸残存量は、製造工程中で除去・管理されます。
• 毒性試験や非臨床試験を通じて、リスク評価が実施されます。

5. 規制当局の役割

厚生労働省やPMDA（医薬品医療機器総合機構）を含む規制当局は、申請された医薬品の安全性データを審査し、がん原性のリスクが許容範囲内であることを確認しています。

総じて言えば、DNAや核酸の残存量が医薬品に含まれる場合でも、それらの管理が適切に行われることで、がん原性の懸念は最小化されています。

核酸の長さは?

Q : 核酸やDNAの不純物の長さがある程度長いとがん原性のリスクが高まるのは本当か．理論的な話と実験的な結果からそういわれているのか

Copilot : 核酸やDNAの不純物が長い場合、がん原性のリスクが高まる可能性については、理論的にも実験的にも議論されています。ただし、具体的なリスクの評価は不純物の由来、量、長さ、そして体内での挙動など、さまざまな要素に依存します。

理論的な背景

1. 長さと潜在的な生物活性:
   • 長いDNAフラグメントは、特定の条件下で宿主細胞のゲノムに取り込まれる可能性があると理論的に考えられています。この取り込みが細胞の遺伝子発現に影響を与える場合、発がん性につながる可能性がゼロではありません。
   • 特にプロモーターやエンハンサーなどの活性部位が含まれている場合、細胞内で異常な遺伝子活性化を引き起こす懸念があります。
2. エピジェネティック効果:
   • 長いDNAの断片が細胞内で異常なエピジェネティックな変化（例: DNAメチル化）を誘導する可能性も示唆されています。
3. 免疫応答の引き金:
   • 長い核酸フラグメントは、体内で免疫系を過剰に刺激することで、炎症やがんのリスクを間接的に増加させる可能性が理論的に考えられます。

実験的な証拠

1. 動物モデルでの研究:
   • 実験的には、マウスモデルで高濃度の長い宿主細胞由来DNAを投与した場合、一部で腫瘍形成のリスクが増加する可能性が報告されています。ただし、これらの研究は極端な条件下で行われており、通常の医薬品の状況とは異なります。
2. 体外試験（in vitro）:
   • 宿主細胞由来DNAの長さが増えると、細胞への取り込みや遺伝子再編成のリスクが高まることを示す研究があります。ただし、これも非常に高濃度のDNA断片に依存する結果が多いです。
3. 臨床的な関連性:
   • 実際のバイオ医薬品の製造プロセスにおいて、宿主細胞由来のDNA断片は非常に低いレベルにコントロールされており、これまでに臨床試験や市場で重大な発がん性の問題が発生した報告はほとんどありません。

規制と安全対策

• WHOガイドライン: 宿主細胞由来のDNA断片の長さと濃度を厳しく管理することが推奨されています。通常、10ナノグラム以下の濃度が基準として設定され、さらに断片化され短くなるような製造プロセスが採用されています。
• プロセスによるリスク低減: 製造工程でDNA分解酵素を使用し、長いDNA断片の分解を確保しています。

結論

理論的には、DNAや核酸の長さがある程度長いとがん原性のリスクが高まる可能性が示唆されていますが、製造および品質管理の段階でこれらのリスクは非常に低減されています。実験的なデータも主に極端な条件下での結果が多いため、現実的なリスクは限られていると考えられます。

リスクが高まるとされるDNAの長さ

• 一般的な目安: 100～200塩基対以上のDNA断片は、ゲノムへの組み込みリスクがわずかに高まる可能性があるとされています。
• 許容基準: WHOやICHガイドラインでは、DNAの長さだけでなく、濃度（例えば1回投与あたり10ng以下）も重要視されています。

投与経路の違いによるリスク

Q : がん原性が懸念されるDNAや核酸のヒトへの混入経路として皮膚や経口，静脈経由，皮下注射，筋肉注射など考えられるが，経路別のリスクについて教えて

Copilot : DNAや核酸の不純物がヒトに混入する経路別のがん原性リスクについて、以下のように整理します。各経路での体内吸収効率や生物学的バリアの有無に応じてリスクが変わります。

1. 静脈経路（Intravenous）

• 特徴: DNAや核酸が直接血流に入るため、細胞との接触が広範囲に及ぶ。
• リスク:
  • 高リスク: 長いDNA断片が直接血液中に運ばれるため、細胞に取り込まれゲノムに組み込まれる理論的リスクが最も高い。
  • 免疫応答: 免疫系が異物として認識することで、炎症や副作用を引き起こす可能性。
• バリアの有無: 血液循環がバリアを持たないため、DNA断片が広範囲に移動。
• リスク軽減: 厳格な精製工程とDNA濃度管理（WHO基準10ng以下）。

2. 皮下注射（Subcutaneous Injection）

• 特徴: DNAや核酸が皮下組織に留まり、局所的な吸収が起きる。
• リスク:
  • 中リスク: 局所細胞との接触があるため、免疫反応や炎症を誘発する可能性。
  • 遺伝子組み込みのリスクは静脈経路ほど高くないが、細胞吸収が完全に否定できない。
• バリアの有無: 局所に限られるが、全身への移行が起きる場合も。
• リスク軽減: 精製プロセスの改善と投与量の管理。

3. 筋肉注射（Intramuscular Injection）

• 特徴: DNAや核酸が筋肉組織に注入される。
• リスク:
  • 中～低リスク: 局所細胞への影響は皮下注射に類似するが、筋肉内での吸収速度が遅いため、リスクはやや低減。
  • 局所炎症や免疫応答の可能性。
• バリアの有無: 筋肉内の代謝速度に依存。
• リスク軽減: 皮下注射同様の対応策。

4. 経口（Oral Ingestion）

• 特徴: 消化管を通じて体内に入るDNAや核酸。
• リスク:
  • 低リスク: 酵素（DNAse、RNAse）や酸性環境によって大部分が分解される。
  • 未分解のDNAが腸管上皮細胞に吸収される可能性は極めて低い。
• バリアの有無: 酵素分解と酸性環境がバリアとして機能。
• リスク軽減: 消化プロセスがリスクを大幅に低減。

5. 皮膚経路（Topical or Dermal Absorption）

• 特徴: 外部からの接触、または傷口からの侵入。
• リスク:
  • 極めて低リスク: 健康な皮膚には角質層という強力な物理的バリアがある。
  • 傷がある場合、局所的な免疫応答や炎症の可能性がある。
• バリアの有無: 健全な皮膚はほぼ完璧なバリア。
• リスク軽減: 適切な防護措置（手袋、傷口保護）。

6. 吸入（Inhalation）

• 特徴: エアロゾルや粉塵の形で肺を通じて混入。
• リスク:
  • 低～中リスク: 肺の粘膜や免疫細胞による防御が働くが、一部吸収の可能性。
  • 長期暴露が続くと、炎症や細胞吸収のリスクが増加する可能性。
• バリアの有無: 粘膜と免疫系が効果的なバリア。
• リスク軽減: 作業環境の換気と防護具の使用。

総括

• 最も高いリスク: 静脈経路（血流に直接入り、全身に拡散）。
• 中程度のリスク: 皮下注射および筋肉注射（局所的な影響が中心）。
• 最も低いリスク: 経口および皮膚経路（強力なバリアがある）。
• リスク軽減策として、製造工程の改善、精製プロセスの高度化、適切な防護措置が不可欠です。

さらに具体的なケースや特定の医薬品に関連するリスクについて知りたい場合は教えてください！

がん原性が懸念されるDNAや核酸のヒトへの混入経路として皮膚や経口，静脈経由，皮下注射，筋肉注射，脊髄投与，など考えられるが，経路別のリスクについて教えて

DNAや核酸の不純物がヒトに混入する場合、経路別にリスクを評価すると以下のようになります。各経路は吸収効率、体内挙動、バリアの有無によってリスクが異なります。

1. 静脈経路（Intravenous Injection）

• 特徴: 血流に直接注入されるため、体内の広範囲に分布する。
• リスク:
  • 高リスク: 長いDNA断片が血液中に運ばれ、細胞に取り込まれゲノムへ組み込まれる可能性が高い。
  • 免疫反応: 外来DNAが免疫系で異物と認識され、炎症や免疫応答を誘発する可能性。
• バリアの有無: 血液循環にはほとんどバリアがない。

2. 皮下注射（Subcutaneous Injection）

• 特徴: 皮下組織に留まり、局所的に吸収される。
• リスク:
  • 中リスク: 局所細胞にDNA断片が取り込まれる可能性。免疫反応が主な懸念点。
  • 遺伝子組み込みのリスクは静脈経路より低いが、完全に除外はできない。
• バリアの有無: 局所的な影響に限定されるが、全身循環への移行が起きる場合もある。

3. 筋肉注射（Intramuscular Injection）

• 特徴: 筋肉組織に注入され、徐々に吸収される。
• リスク:
  • 中～低リスク: 局所炎症や免疫応答の可能性があるが、皮下注射より吸収速度が遅いためリスクはやや低い。
  • 遺伝子組み込みのリスクは限定的。
• バリアの有無: 筋組織が吸収速度を調整するため、影響は局所的にとどまることが多い。

4. 経口摂取（Oral Ingestion）

• 特徴: 消化管を通じて体内に入る。
• リスク:
  • 低リスク: 酸性環境や酵素（DNAse, RNAse）による分解が主な防御メカニズム。
  • 未分解のDNAが腸管細胞に吸収される可能性はほぼゼロ。
• バリアの有無: 酵素分解と酸性環境が強力なバリア。

5. 皮膚経路（Topical or Dermal Absorption）

• 特徴: 外部からの接触や傷口からの侵入。
• リスク:
  • 極めて低リスク: 健康な皮膚には角質層という強力な物理的バリアが存在。
  • 傷がある場合に限り局所的な免疫応答や炎症の可能性。
• バリアの有無: 健全な皮膚がほぼ完全なバリアとして機能。

6. 吸入経路（Inhalation）

• 特徴: エアロゾルや微粒子の形で吸入される。
• リスク:
  • 低～中リスク: 肺の粘膜や免疫細胞によるバリアが大部分を防御。
  • 長期暴露時には局所的な炎症や細胞取り込みのリスクがわずかに増加。
• バリアの有無: 呼吸器系の粘膜と免疫系が機能。

7. 脊髄投与（Intrathecal Injection）

• 特徴: 脊髄内に直接投与される。
• リスク:
  • 高リスク: バリアが存在しないため、DNAが中枢神経系（CNS）の細胞に直接接触する。
  • 遺伝子組み込みの可能性や局所炎症、中枢神経系への影響。
• バリアの有無: 血液脳関門を通さず、直接的な影響を及ぼすためリスクは高い。

総括

以下に各経路のリスクをまとめます：

各経路におけるリスク軽減には、製造工程での高度な精製と品質管理が不可欠です。

参考文献

1. Establishing Acceptable Limits of Residual DNA | PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology
2. Establishing_acceptable_limits_of_DNA.pdf
3. バイオ医薬品中の宿主細胞由来の残留DNAの定量

編集履歴

2025/03/20 Mrはりきり

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