Aplicații clinice curente ale terapiei genice in vivo cu AAV Partea 3

LÂNGĂ

GAN este o tulburare neurodegenerativă autosomal recesivă a sistemului nervos central și periferic, care prezintă de obicei slăbiciune progresivă și ataxie. Indivizii suferă, de asemenea, pierderi senzoriale și pierderi de deambulare și cedează la insuficiență respiratorie.62

Moștenirea recesivă și memoria sunt două subiecte care par să nu aibă o legătură directă, dar există o relație strânsă între ele. Moștenirea recesivă se referă la fenomenul de moștenire genetică care există în genom, dar nu provoacă modificări fenotipice evidente. Memoria se referă la capacitatea oamenilor de a dobândi, stoca și prelua informații în timpul proceselor cognitive. Deci, cum sunt conectate aceste două subiecte?

În primul rând, moștenirea recesivă și memoria sunt ambele produse ale sistemului nervos. Există zeci de miliarde de neuroni în creierul nostru, care transmit informații prin substanța neagră preganglionară și sinapse. Legătura dintre neuroni și eficiența de transmitere a sinapselor sunt toate afectate de gene. Prin urmare, putem spune că dezvoltarea și funcționarea sistemului nervos este o punte între moștenirea recesivă și memorie.

În al doilea rând, moștenirea recesivă și memoria au, de asemenea, o relație de influență reciprocă. Unele studii au arătat că variația genelor poate afecta performanța memoriei. De exemplu, pierderea sau mutația anumitor gene poate afecta formarea și stabilitatea sinapselor din creier, afectând astfel memoria oamenilor. În același timp, antrenamentul memoriei poate afecta și moștenirea recesivă. Unele experimente au arătat că, în anumite circumstanțe, plasticitatea memoriei poate afecta expresia și mutația unor gene specifice, modificând astfel caracteristicile fenotipice ale descendenților individuali.

În cele din urmă, atât moștenirea recesivă, cât și memoria pot fi modificate și îmbunătățite. Deși nu ne putem schimba genomul, ne putem îmbunătăți memoria creând un mediu și practică favorabile. De exemplu, un stil de viață sănătos, un somn bun și antrenamentul cognitiv pot îmbunătăți memoria. În mod similar, unele tehnologii și tratamente noi, cum ar fi editarea genelor și terapia genică, pot fi, de asemenea, utilizate pentru a trata și a îmbunătăți afecțiunile recesive legate de moștenire.

Pe scurt, există o relație strânsă între moștenirea recesivă și memorie. Deși nu ne putem controla complet moștenirea genetică, ne putem schimba și îmbunătăți memoria creând un mediu și o practică favorabilă, ceea ce ar trebui să fim pozitivi. Se poate observa că trebuie să ne îmbunătățim memoria, iar Cistanche poate îmbunătăți semnificativ memoria deoarece Cistanche poate regla și echilibrul neurotransmițătorilor, cum ar fi creșterea nivelului de acetilcolină și a factorilor de creștere, care sunt foarte importanți pentru memorie și învățare. În plus, Cistanche poate, de asemenea, să îmbunătățească fluxul sanguin și să promoveze livrarea de oxigen, ceea ce poate asigura că creierul obține o nutriție și energie adecvate, îmbunătățind astfel vitalitatea și rezistența creierului.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a îmbunătăți memoria

Pe baza studiilor neuropatologice, există o pierdere a expresiei gigatone care afectează cortexul cerebelos, trunchiul cerebral și coloanele posterioare ale măduvei spinării, făcându-l o afecțiune candidată ideală pentru livrarea intratecală a transferului genei AAV9 (revizuit de Bailey și colab.63).

Gigaxonina este necesară pentru a organiza și degrada filamentele intermediare și duce la axoni măriți cu filamente intermediare dens (revizuit de Bailey și colab.63).

Un studiu de escaladare a dozei de fază 1 a AAV9/GAN intratecal este în curs de desfășurare la National Institutes of Health (NIH; ClinicalTrials.gov: NCT02362438).

Perspectivele viitoare

La aproape 2 decenii de la studiile inițiale de transfer de gene intracerebrale folosind AAV2, metodele de transfer de gene la SNC s-au extins foarte mult. Când se dorește transferul focal de gene, cum ar fi pentru PD și AADC, se poate realiza un transfer mai precis de genă la un volum mai mare de țesut cerebral cu vectori AAV2 folosind metode precum livrarea îmbunătățită prin convecție ghidată de RMN64–66.

Cu toate acestea, cele mai multe tulburări ale SNC ar necesita, în mod ideal, un transfer larg și eficient de genă în întregul SNC. Descoperirea capsidelor AAV mai noi, cum ar fi AAV9, a permis un grad mult mai larg de transfer de gene decât injecțiile stereotaxice multiple.9,10,67–69 În afară de numeroase studii pe modele animale, aplicarea AAV9 a fost demonstrată în studii clinice după o injecție intratecală. (ca și pentru GAN) sau prin injecție intravenoasă (ca și pentru SMA13).

Se anticipează că utilizarea AAV9 sau a capsidelor AAV similare va extinde în scurt timp aplicarea terapiei genice la mai multe tulburări ale SNC. Cu toate acestea, în timp ce AAV9 și-a extins foarte mult capacitatea de a trata un număr mai mare de tulburări ale SNC, încă vizează o minoritate de celule din creier.70

Privind cu nerăbdare, o nouă generație de capside AAV cu o eficiență mai mare de direcționare a SNC ar crește eficacitatea tratamentelor de terapie genetică direcționată pe SNC, precum și ar extinde numărul de boli care ar putea fi tratate cu terapie genică.

Terapie genetică clinică in vivo pentru tulburări oculare

Terapia genică și-a câștigat locul în practica medicală obișnuită, în urma aprobării FDA a Luxturna, un tratament bazat pe AAV2-pentru epiteliul pigmentar retinian (RPE)65-LCA (LCA2) a bolii retiniene moștenite (IRD).

Acest succes s-a bazat pe decenii de muncă a mai multor grupuri, dintre care unul a continuat să comercializeze produsul.71–76 Pacienții tratați au prezentat îmbunătățiri care le-au schimbat viața în sensibilitatea la lumină și în comportamentul ghidat vizual.

Sunt deja publicate rezumate detaliate despre biologia RPE65, studii preclinice pe modele animale și tratamentul LCA2 cu terapie genică de către mai multe grupuri.77,78

Succesul dramatic al acestui program a catalizat atât mediul academic, cât și industria pentru a stabili o dovadă a conceptului că terapia genică ar putea restabili sau păstra vederea în modelele animale ale altor boli retiniene, inclusiv, dar fără a se limita la, AMD, coroideremia, ACHM, retinita pigmentară și XLRS.79– 85

Cu toate acestea, este interesant că aceste succese preclinice nu s-au tradus în mod constant în rezultate clinice la fel de robuste precum cele observate la pacienții cu LCA2.86–92 În timp ce motivele acestei discrepanțe nu au fost încă pe deplin elucidate, expresia transgenă insuficientă mediată de AAV în celulele țintă. și/sau răspunsul imun a jucat probabil un rol.

Succesul viitor în spațiul terapiei genice retiniene și în domeniul terapiei genice mai larg va depinde de identificarea intervalelor de doze terapeutice fezabile care se bazează pe capacitatea dovedită de a (1) viza tipul de celulă adecvat într-o retina de primate și (2) de a determina niveluri suficiente de exprimare a transgenelor terapeutice. . În timp ce mulți factori contribuie la tropismul AAV, la eficiența transducției și la răspunsul imun asociat în retină, calea de livrare este deosebit de critică. Rezumatul abordărilor actuale și în curs de dezvoltare, avantajele și dezavantajele acestora și exemplele clinice relevante sunt discutate mai jos.

Injecție subretiniană (SRI)

SRI este utilizat în majoritatea studiilor clinice, deoarece permite plasarea in situ a agentului terapeutic (într-un spațiu creat chirurgical între fotoreceptori (PR) și RPE, denumit „bleb” subretinian).

Majoritatea IRD sunt cauzate de mutații ale genelor specifice PR. În plus față de apropierea de cele mai comune celule țintă clinice (adică, RPE și PR), SRI este atractiv datorită privilegiului imunitar al acestui compartiment. Spre deosebire de AAV administrat sistemic, vectorii eliberați subretinian provoacă un răspuns imun relativ redus similar la deviația imună asociată camerei anterioare (ACAID).93,94.

Cu toate acestea, SRI este o tehnică provocatoare, descrisă ca „aproape o subspecialitate în sine.”95 Necesită vitrectomie (înlăturarea umorii vitroase) și retinotomie (trecerea acului prin retină), care pot fi asociate cu complicații, cum ar fi rupturile retinei. , progresia cataractei sau hemorage retinian/coroidian.96

Crearea bolii subretiniene necesită detașarea retinei de RPE subiacent. Fovea exclusivă a conului este deosebit de sensibilă la detașare. SRI al vectorului sub foveea unor pacienți cu LCA2 a dus la subțierea centrală a retinei și pierderea acuității vizuale.75

Scăderi similare ale grosimii retinei au fost observate la pacienții cu coroideremie.96 Tehnica chirurgicală a terapiei genice subretiniene se bazează pe procedurile subretiniene stabilite, cum ar fi injectarea de activator al plasminogenului tisular subretinian (tPA) pentru hemoragia subretiniană asociată cu DMLA neovasculară.96

Cu toate acestea, trebuie făcute considerații specifice pentru a adapta tehnica la caracteristicile particulare ale structurii retiniene prezente în IRD. Chirurgii vitreoretiniani, care folosesc terapia genică subretiniană, au raportat utilitatea tomografiei intraoperatorii cu coerență optică (OCT), permițând feedback in vivo în timp real în timpul cazurilor chirurgicale.97

Crearea subretinei cu un microac (de obicei, un calibre 38- până la 41-, cu vârf de teflon, fie extensibil, fie neextensibil, o canulă care este plasată prin trocarul apars plana) este o provocare și critică. pas în procedură.98

Etapa de penetrare a acului are o marjă de eroare îngustă: penetrarea excesivă în adâncime a vârfului acului poate duce la hemoragie, obstrucția vârfului canulei, livrarea supracoroidală neintenționată a vectorului sau leziunea permanentă a RPE; totuși, pătrunderea prea mică a acului poate crea retinoschizis prin hidratarea intraretinală în timpul formării blebului.97

Unii chirurgi creează o „pre-bleb” făcută cu soluție de sare echilibrată (BSS) înainte de injectarea vectorului în acest spațiu, ceea ce poate preveni pierderea vectorului în cavitatea vitroasă în timpul creării bolei.

O altă considerație chirurgicală este dificultatea inerentă de livrare uniformă și precisă a volumului asociată cu metoda actuală de livrare subretiniană transversală.

Volumul vectorului poate fi afectat de utilizarea unui pre-bleb BSS, pierderea vectorului de la ieșirea vitroasă din locul retinotomiei și livrarea incompletă a volumului vector-țintă din cauza la discreția chirurgului (preocuparea pentru întinderea foveal sau formarea găurilor maculare sau alte considerente de siguranță).

În studiile clinice în care se iau decizii de creștere a dozei cu un număr mic de subiecți, poate fi dificil să se ia decizii adecvate de siguranță sau eficacitate, cu excepția cazului în care se poate obține confirmarea unei eliberări precise și uniforme a volumului vectorului la toți pacienții dozați.

De asemenea, este important de remarcat faptul că, în ciuda privilegiului său imunitar relativ, vectorii AAV sunt încă capabili să atingă un nivel de efect advers și să provoace răspunsuri ale celulei gazdă în spațiul subretinian.

În studiile clinice de fază I/II pentru RPE65-LCA de la University College London (ClinicalTrials.gov: NCT00643747), a fost observată inflamația oculară după SRI de 1 1012 vg de AAV2-RPE65,71,99

Nu a fost observată nicio inflamație în studiul de la Universitatea din Pennsylvania/Universitatea din Florida (ClinicalTrials.gov: NCT00481546). În studiul Spitalului Universitar din Nantes (ClinicalTrials.gov: NCT01496040), care a folosit în special o capsidă AAV diferită (AAV4), inflamația a fost observată la 4,8 1010 vg.100 În studiul de fază III al Spark Therapeutics (ClinicalTrials.gov: NCT09099: inflamația a fost observat 1.5 1011 vg.76,101 Inflamație semnificativă a fost observată și la 1 1011 vg în studiile clinice pentru coroideremie.90,102

Dozele diferite la care inflamația a fost observată clinic pot fi atribuite diferențelor în producția și caracterizarea vectorului, capside AAV și starea de bază a bolii retiniene.

Deoarece accentul s-a mutat acum pe evaluarea terapiilor genetice pentru IRD în care celulele țintă sunt PR, merită să se ia în considerare relația dintre abundența produsului de înlocuire a genelor și dozarea vectorului.

Pentru ca orice terapie genică să aibă succes, trebuie atinse niveluri suficiente de expresie terapeutică a transgenei (de exemplu, proteine) la doze care să nu provoace inflamație de necontrolat. În mod ideal, ar trebui să existe un interval suficient între doza minimă eficientă la modelele animale și NOAEL (nivel fără efect advers observabil), astfel încât să poată fi efectuat un studiu de escaladare a dozei de fază I/II.

Logica dictează că IRD-urile cauzate de defecte ale proteinelor retiniene exprimate la niveluri relativ scăzute pot fi abordate mai ușor prin terapia genică.

O comparație a constatărilor preclinice la modelele animale mari ale IRD față de rezultatele clinice susține acest concept, deși rezultatele clinice publicate rămân la zi. Studiile preclinice sponsorizate de AGTC au evaluat AAVRPGR (regulator GTPazei retinitei pigmentare) în modelul canin bolnav al retinitei pigmentare X-linked RPGR (XLRP).103 Eficacitatea (îmbunătățiri ale autofluorescenței fundului de ochi) a fost raportată la doze mici de 1,8 109 vg,103 și inflamație. nu a fost observată până la o doză de 4,5 1011 vg.103 Biogen's 6-luni, rezultatele studiilor clinice de fază I/II AAV-RPGR au fost prezentate la reuniunea ASGCT din acest an.

S-a raportat îmbunătățiri ale câmpurilor vizuale la șase pacienți tratați cu XLRP, „îmbunătățire vizuală excepțională” și „dovezi de posibilă regenerare a segmentului exterior” la un pacient tratat la doze mari (5 1011 vg). Inflamația gestionabilă a fost observată numai în acest grup cu doze mari.

Deși nu a fost încă prezentat/publicat, comunicatul de presă al AGTC104 (data accesării 6-12-20) afirmă că 9 din 17 pacienți tratați au prezentat îmbunătățiri ale vederii, măsurate prin microperimetrie și/sau acuitatea vizuală cea mai bine corectată (BCVA) la 3 luni după injectare. Doar pacienții cu injecții submaculare au prezentat această îmbunătățire.

La 6 luni după injecție, îmbunătățirile la cei nouă pacienți au fost stabile. La patru dintre acești pacienți (4/8 testați), au existat îmbunătățiri ale sensibilității vizuale (adică, microperimetria).

Analiza proteomică dezvăluie că există aproximativ 2,000 molecule de RPGR per PR cilia senzorială (PSC), ceea ce o face pe locul 1087 cel mai îmbogățit proteină din bastonașe.105 În schimb, studiile preclinice care evaluează subunitatea beta 3 a canalului nucleotid ciclic AAV. (CNGB3) în modelul adog al CNGB3 ACHM a evidențiat doar îmbunătățiri modeste ale funcției retinei la 5 1010 vg și inflamație la 5 1011 vg.

Studiile de fază I/II pentru CNGB3 ACHM au fost inițiate în 2016 de către AGTC și MeiraGTx, dar rezultatele clinice nu au fost încă prezentate/publicate. Canalele ciclice dependente de nucleotide sunt foarte exprimate (61,000 molecule per PSC), ceea ce le face mult mai abundente decât RPGR.105

Studiile preclinice într-un model de oaie al subunității alfa 3 (CNGA3) ACHM de canal ciclicnucleotid-depend au evidențiat îmbunătățiri puternice ale funcției retinei la 1,8 1011 vg (doza cea mai mică testată) și inflamație la 6,0 1011 vg.

Studiile clinice de fază I/II efectuate la Spitalul Universitar Tuebingen și Universitatea Ludwig Maximilian din München (ClinicalTrials.gov: NCT02610582) au tratat pacienți în următoarele doze: 1 1010 vg, 5 1010 vg sau 1 1011 vg.91

Nu a fost raportată nicio inflamație imposibil de gestionat și au fost observate îmbunătățiri modeste ale acuității vizuale, sensibilității la contrast și ale pragurilor de discriminare cromatică la toate dozele, în concordanță cu activitatea biologică mediată de vector.92

Dozele necesare pentru a conferi terapie în studiile preclinice au fost mai mari în CNGA3-ACHM comparativ cu RPGR-XLRP, deși rezultatele clinice CNGA3-ACHM sugerează că IRD-urile cauzate de defecte ale genelor foarte exprimate pot avea în continuare succes.

Unele IRD, cum ar fi sindromul Usher asociat cu MYO7A și boala Stargardt asociată ABCA4-, sunt cauzate de mutații ale genelor pentru care secvențele de codare sunt prea mari pentru a se potrivi într-un vector AAV standard (capacitate de ambalare 5 kb).

Prin urmare, lentivirusul, care poate găzdui o sarcină utilă mai mare (9,7 kb), a fost ales pentru a aborda aceste IRD în studiile clinice de fază I/II care au început în 2011/2012. Niciun raport de activitate biologică nu a fost publicat până în prezent pentru niciunul dintre studii.

Se crede că acest lucru este atribuit faptului că lentivirusul transduce slab PR postmitotice,106,107 celula țintă atât în ​​USH1B, cât și în Stargardt. În prezent, mai multe grupuri depun eforturi pentru a dezvolta platforme duale de vectori AAV care vor promova livrarea de gene mari către PRs.108,109.

Dincolo de boala monogenă, AAV este, de asemenea, utilizat pentru a vectoriza reactivii factorului de creștere endotelial antivascular (VEGF) către retină prin SRI pentru a servi ca tratament unic pentru forma neovasculară a AMD (AMD umedă).

Aceasta reprezintă o îmbunătățire potențială față de injecțiile intravitreale lunare (IVI) standard ale inhibitorilor VEGF care pot suferi de complianță scăzută. REGENXBIO a finalizat recent un studiu de fază I/IIa în care pacienții din cinci cohorte au primit doze de AAV8-anti VEGF fab între 3 109 vg și 2,4 1011 vg per ochi. Creșteri dependente de doză ale nivelurilor de expresie a proteinelor au fost observate la 1 lună pi

Nu au existat EA legate de medicamente și nici semne clinice de răspuns imun sau inflamație oculară legată de medicamente. În timp ce nu au fost observate semne clare de îmbunătățire în cohorta 1 (3 109 vg/ochi) sau cohorta 2 (1 1010 vg/ochi), pacienții din cohorta 3 (6 1010 vg/ochi) au prezentat îmbunătățiri ale BCVA medie și grosimii centrale a retinei. 50% dintre pacienții din cohorta 3 rămân fără injecție (adică fără inhibitori IVI VEGF) timp de până la 2 ani după tratament.

Cel mai recent, rezultatele din cohorta 5 (2,5 1011 vg/ochi) au arătat că 73% dintre pacienți au rămas fără injecție timp de cel puțin 9 luni după tratament. REGENXBIO intenționează să își modifice abordarea de livrare.

Scopul său este să livreze AAV în spațiul subretinian printr-o microcanulă care accesează retină posterior din spațiul supracoroidian (vezi secțiunea de mai jos) și, astfel, să crească accesibilitatea la tratament (nu va necesita vitrectomie/chirurgie completă). Un alt subiect de interes în domeniul terapiei genice IRD este analiza în evoluție a riscului-beneficiu pentru abordarea subretiniană.

Un exemplu este dacă detașarea foveei exclusiv conului prin SRI este recomandabilă. În anumite IRD caracterizate prin prezența unor deficite funcționale severe în ciuda conservării retinei (de exemplu, GUCY2DLCA1), SRI al maculei prezintă un raport risc-beneficiu atractiv. potențial de câștig, deoarece arhitectura lor laminară retiniană conservată îi face (1) mai probabil să tolereze dezlipirea de foveală chirurgicală și (2) potențial mai receptivi la terapie.

Acest lucru este în contrast cu pacienții care păstrează funcția de con și au retina degenerată activ (adică, retinită pigmentară). În acest ultim scenariu, SRI al AAV-urilor capabile să se răspândească lateral dincolo de marginea detașării poate media nivelurile terapeutice de expresie genică în conurile foveale evitând în același timp riscurile asociate cu detașarea foveale.

Într-adevăr, SRI extra-foveal al unor astfel de vectori (pe baza AAV44.9) a promovat transducția de 98% a conurilor foveale la macac, fără a fi nevoie de detașarea foveei în timpul intervenției chirurgicale.112

În plus, acești noi vectori care se răspândesc lateral din bleba de injectare pot, de asemenea, să permită îmbunătățiri funcționale pe o întindere mai mare a retinei.112 În ciuda complexității chirurgicale, numeroasele avantaje pe care le oferă SRI (expresia robustă a genei în celulele exterioare ale retinei, livrarea către o suprafață relativ imună). site-ul privilegiat, succesul dovedit în abordarea IRD și tehnologii noi de capside care sunt explorate pentru a-și spori și mai mult siguranța) sugerează că această abordare de livrare va continua să fie utilizată o perioadă de timp.

For more information:1950477648nn@gmail.com