Súčasné klinické aplikácie in vivo génovej terapie s AAV, časť 3

OD

GAN je autozomálne recesívne neurodegeneratívne ochorenie centrálneho a periférneho nervového systému, ktoré sa typicky prejavuje progresívnou slabosťou a ataxiou. Jednotlivci tiež trpia stratou zmyslov a stratou chôdze a podľahnú zlyhaniu dýchania.62

Recesívna dedičnosť a pamäť sú dve témy, ktoré zdanlivo nemajú priamu súvislosť, no existuje medzi nimi úzky vzťah. Recesívna dedičnosť sa týka fenoménu genetickej dedičnosti, ktorý existuje v genóme, ale nespôsobuje zjavné fenotypové zmeny. Pamäť označuje schopnosť ľudí získavať, uchovávať a získavať informácie počas kognitívnych procesov. Ako teda tieto dve témy súvisia?

Po prvé, recesívna dedičnosť a pamäť sú produkty nervového systému. V našom mozgu sú desiatky miliárd neurónov, ktoré prenášajú informácie cez pregangliovú substantia nigra a synapsie. Spojenie medzi neurónmi a účinnosť prenosu synapsií sú ovplyvnené génmi. Preto môžeme povedať, že vývoj a funkcia nervového systému je mostom medzi recesívnou dedičnosťou a pamäťou.

Po druhé, recesívna dedičnosť a pamäť majú tiež vzájomný vplyv. Niektoré štúdie ukázali, že génové variácie môžu ovplyvniť výkonnosť pamäte. Napríklad strata alebo mutácia určitých génov môže ovplyvniť tvorbu a stabilitu synapsií v mozgu, a tým ovplyvniť pamäť ľudí. Tréning pamäti môže zároveň ovplyvniť aj recesívnu dedičnosť. Niektoré experimenty ukázali, že za určitých okolností môže plasticita pamäte ovplyvniť expresiu a mutáciu špecifických génov, a tým zmeniť fenotypové vlastnosti jednotlivých potomkov.

Nakoniec je možné zmeniť a zlepšiť recesívnu dedičnosť aj pamäť. Hoci nemôžeme zmeniť náš genóm, môžeme si zlepšiť pamäť vytvorením priaznivého prostredia a cvičením. Pamäť môže zlepšiť napríklad zdravý životný štýl, dobrý spánok a kognitívny tréning. Podobne niektoré nové technológie a liečby, ako je úprava génov a génová terapia, sa môžu použiť aj na liečbu a zlepšenie stavov súvisiacich s recesívnou dedičnosťou.

Stručne povedané, existuje úzky vzťah medzi recesívnou dedičnosťou a pamäťou. Aj keď nemôžeme úplne kontrolovať svoje genetické dedičstvo, môžeme zmeniť a zlepšiť svoju pamäť vytvorením priaznivého prostredia a cvičením, čo je tiež niečo, čo by sme mali vnímať pozitívne. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť našu pamäť a Cistanche dokáže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche dokáže regulovať aj rovnováhu neurotransmiterov, ako je zvýšenie hladín acetylcholínu a rastových faktorov, ktoré sú veľmi dôležité pre pamäť a učenie. Okrem toho môže Cistanche tiež zlepšiť prietok krvi a podporiť dodávku kyslíka, čo môže zabezpečiť, aby mozog získal primeranú výživu a energiu, čím sa zlepší mozgová vitalita a vytrvalosť.

Kliknite na vedieť doplnky na zlepšenie pamäte

Na základe neuropatologických štúdií došlo k strate gigatonovej expresie, ktorá ovplyvňuje cerebelárny kortex, mozgový kmeň a zadné stĺpce miechy, čo z neho robí ideálneho kandidáta na poruchu intratekálneho prenosu génu AAV9 (prehľad Bailey et al.63).

Gigaxonín je potrebný na organizáciu a degradáciu intermediárnych filamentov a vedie k zväčšeným axónom s husto zviazanými intermediárnymi filamentami (prehľad Bailey et al.63).

V National Institutes of Health (NIH; ClinicalTrials.gov: NCT02362438) prebieha fáza 1 štúdie eskalácie dávky intratekálneho AAV9/GAN.

Výhľad do budúcnosti

Takmer 2 desaťročia po počiatočných štúdiách intracerebrálneho prenosu génov pomocou AAV2 sa metódy prenosu génov do CNS značne rozšírili. Keď je požadovaný fokálny prenos génov, ako napríklad pri PD a AADC, presnejší prenos génov do väčšieho objemu mozgového tkaniva sa dá dosiahnuť pomocou vektorov AAV2 s použitím metód, ako je dodávanie so zvýšenou konvekciou riadenou MRI.64–66

Väčšina porúch CNS by však v ideálnom prípade vyžadovala široký a účinný prenos génov do celého CNS. Objav novších AAV kapsidov, ako je AAV9, umožnil oveľa širší stupeň prenosu génov ako viacnásobné stereotaxické injekcie.9,10,67–69 Okrem mnohých štúdií na zvieracích modeloch bola aplikácia AAV9 preukázaná v klinických štúdiách po intratekálnej injekcii (ako pri GAN) alebo intravenóznou injekciou (ako pri SMA13).

Očakáva sa, že použitie AAV9 alebo podobných AAV kapsidov čoskoro rozšíri aplikáciu génovej terapie na viacero porúch CNS. Avšak zatiaľ čo AAV9 značne rozšíril schopnosť liečiť väčší počet porúch CNS, stále sa zameriava na menšinu buniek v celom mozgu.70

Pri pohľade do budúcnosti by novšia generácia AAV kapsidov s vyššou účinnosťou zacielenia na CNS zvýšila účinnosť liečby génovej terapie zameranej na CNS, ako aj rozšírila počet chorôb, ktoré by sa potenciálne mohli liečiť génovou terapiou.

Klinická in vivo génová terapia očných porúch

Génová terapia získala svoje miesto v bežnej lekárskej praxi po schválení Luxturna FDA, AAV{0}}liečby na dedičné ochorenie sietnice (IRD) retinálneho pigmentového epitelu (RPE)65-LCA (LCA2).

Tento úspech bol založený na desaťročiach práce viacerých skupín, z ktorých jedna pokračovala v komercializácii produktu.71–76 Liečení pacienti vykazovali zlepšenie citlivosti na svetlo a vizuálne vedené správanie, ktoré zmenilo život.

Podrobné súhrny biológie RPE65, predklinické štúdie na zvieracích modeloch a liečba LCA2 génovou terapiou viacerými skupinami sú už publikované.77,78

Dramatický úspech tohto programu katalyzoval akademickú obec aj priemysel na preukázanie koncepcie, že génová terapia by mohla obnoviť alebo zachovať videnie na zvieracích modeloch iných chorôb sietnice, vrátane, ale nie výlučne, AMD, choroiderémie, ACHM, retinitis pigmentosa a XLRS.79– 85

Je však zaujímavé, že tieto predklinické úspechy sa dôsledne nepremietli do takých silných klinických výsledkov, aké sa pozorovali u pacientov s LCA2.86–92 Zatiaľ čo dôvody tejto nezrovnalosti ešte neboli úplne objasnené, nedostatočná expresia transgénu sprostredkovaná AAV v cieľových bunkách a/alebo imunitná odpoveď pravdepodobne zohrávala úlohu.

Budúci úspech v oblasti génovej terapie sietnice a širšej oblasti génovej terapie bude závisieť od identifikácie realizovateľných rozsahov terapeutických dávok, ktoré sú založené na preukázanej schopnosti (1) zacieliť na vhodný typ bunky v sietnici primátov a (2) riadiť dostatočné úrovne expresie terapeutického transgénu. . Zatiaľ čo k tropizmu AAV, účinnosti transdukcie a súvisiacej imunitnej odpovedi v sietnici prispieva mnoho faktorov, spôsob podávania je obzvlášť kritický. Súhrn súčasných a rozvíjajúcich sa prístupov, ich výhody a nevýhody a relevantné klinické príklady sú uvedené nižšie.

Subretinálna injekcia (SRI)

SRI sa používa vo väčšine klinických štúdií, pretože umožňuje umiestnenie terapeutika in situ (v chirurgicky vytvorenom priestore medzi fotoreceptormi (PR) a RPE, ktorý sa označuje ako subretinálny "bleb").

Väčšina IRD je spôsobená mutáciami v PR-špecifických génoch. Okrem blízkosti k najbežnejším klinickým cieľovým bunkám (tj RPE a PR) je SRI atraktívna vďaka imunitnému privilégiu tohto kompartmentu. Na rozdiel od systémovo podávaných AAV, subretinálne podávané vektory vyvolávajú relatívne zníženú imunitnú reakciu na imunitnú odchýlku spojenú s prednou komorou (ACAID).93,94

SRI je však náročná technika, opísaná ako „takmer subšpecializácia sama o sebe“.95 Vyžaduje si vitrektómiu (odstránenie sklovca) a retinotómiu (prechod ihly cez sietnicu), čo môže byť spojené s komplikáciami, ako sú trhliny sietnice , progresia katarakty alebo krvácanie do sietnice / cievovky.96

Vytvorenie subretinálnej bubliny vyžaduje oddelenie sietnice od základnej RPE. Fovea výhradne kužeľa je obzvlášť citlivá na oddelenie. SRI vektora pod foveou niektorých pacientov s LCA2 viedla k stenčovaniu centrálnej sietnice a strate zrakovej ostrosti.75

Podobné zníženia hrúbky sietnice boli pozorované u pacientov s choroiderémiou.96 Chirurgická technika subretinálnej génovej terapie je podmienená zavedenými subretinálnymi postupmi, ako je injekcia aktivátora plazminogénu do subretinálneho tkaniva (tPA) na subretinálne krvácanie spojené s neovaskulárnou AMD.96

Na prispôsobenie techniky konkrétnym charakteristikám štruktúry sietnice prítomnej v IRD je však potrebné vziať do úvahy špecifické úvahy. Vitreoretinálni chirurgovia dobre oboznámení so subretinálnou génovou terapiou uviedli užitočnosť intraoperačnej optickej koherentnej tomografie (OCT), ktorá umožňuje in vivo spätnú väzbu v reálnom čase počas chirurgických prípadov.97

Vytvorenie subretinálnej blany pomocou mikroihly (zvyčajne 38- až 41-kalibr, s teflónovou špičkou, buď vysúvateľnou alebo neroztiahnuteľnou, kanylou, ktorá je umiestnená cez apars plana trokar) je náročná a kritická krok v postupe.98

Krok penetrácie ihly má úzku hranicu chýb: príliš hlboká penetrácia hrotu ihly môže viesť ku krvácaniu, obštrukcii hrotu kanyly, neúmyselnému suprachoroidálnemu dodaniu vektora alebo trvalému poraneniu RPE; príliš plytký prienik ihly však môže spôsobiť retinoschízu intraretinálnou hydratáciou počas tvorby bublín.97

Niektorí chirurgovia vytvoria pred injekciou vektora do tohto priestoru "predbubienok" vyrobený s vyváženým soľným roztokom (BSS), čo môže zabrániť strate vektora do sklovca počas tvorby pľuzgierov.

Ďalšou chirurgickou úvahou je inherentná obtiažnosť rovnomerného a presného podávania objemu spojeného so súčasným spôsobom transverzálneho subretinálneho podávania.

Objem vektora môže byť ovplyvnený použitím predblebu BSS, stratou vektora z výtoku sklovca z miesta retinotómie a neúplným dodaním objemu cieľového vektora v dôsledku uváženia chirurga (obavy o natiahnutie foveálnej kosti alebo vytvorenie makulárnej diery alebo iné bezpečnostné hľadiská).

V klinických štúdiách, kde sa rozhodnutia o eskalácii dávky prijímajú na malom počte subjektov, môže byť náročné prijať vhodné rozhodnutia o bezpečnosti alebo účinnosti, pokiaľ sa nepotvrdí presné a rovnomerné dodanie objemu vektora u všetkých pacientov, ktorým bola dávka podávaná.

Je tiež dôležité poznamenať, že napriek svojej relatívnej imunitnej výsade sú vektory AAV stále schopné dosiahnuť úroveň nepriaznivého účinku a vyvolať reakcie hostiteľských buniek v subretinálnom priestore.

Vo fáze I/II klinických skúšok pre RPE65-LCA na University College London (ClinicalTrials.gov: NCT00643747) bol zistený zápal oka po SRI 1 1012 vg AAV2-RPE65.71,99

V štúdii University of Pennsylvania/University of Florida nebol zaznamenaný žiadny zápal (ClinicalTrials.gov: NCT00481546). V štúdii NantesUniversity Hospital (ClinicalTrials.gov: NCT01496040), ktorá používala najmä inú kapsid AAV (AAV4), bol zápal zaznamenaný pri 4,8 1010 vg.100 V štúdii Spark Therapeutics fázy III (ClinicalTrials.gov) bol zápal 99900 mierny pozorovaný pri 1,5 1011 vg.76,101 Významný zápal bol tiež pozorovaný pri 1 1011 vg v klinických štúdiách choroiderémie.90,102

Rôzne dávky, pri ktorých sa klinicky pozoroval zápal, môžu byť pripísané rozdielom v produkcii a charakterizácii vektora, AAV kapside a základného stavu ochorenia sietnice.

Keďže sa zameranie teraz presunulo na hodnotenie génových terapií pre IRD, kde cieľovými bunkami sú PR, stojí za to zvážiť vzťah medzi množstvom produktu na nahradenie génu a dávkovaním vektora.

Aby bola akákoľvek génová terapia úspešná, musia sa dosiahnuť dostatočné hladiny terapeutickej transgénovej expresie (napr. proteínu) v dávkach, ktoré nespôsobujú nezvládnuteľný zápal. V ideálnom prípade by mal existovať dostatočný rozsah medzi minimálnou účinnou dávkou na zvieracích modeloch a NOAEL (hladina bez pozorovateľného nepriaznivého účinku), aby bolo možné vykonať štúdiu fázy I/II so eskaláciou dávky.

Logika diktuje, že IRD spôsobené defektmi v sietnicových proteínoch exprimovaných na relatívne nízkych úrovniach možno ľahšie riešiť génovou terapiou.

Porovnanie predklinických zistení na veľkých zvieracích modeloch IRD v porovnaní s klinickými výsledkami podporuje tento koncept, hoci publikované klinické výsledky sú zatiaľ nedostatočné. Predklinické štúdie sponzorované AGTC hodnotili AAVRPGR (regulátor GTPázy retinitis pigmentosa) v modeli chorého psa RPGR X-linked retinitis pigmentosa (XLRP).103 Účinnosť (zlepšenie autofluorescencie fundusu) bola hlásená pri dávkach tak nízkych, ako je 1,8 109 vg,103 a zápal nebol pozorovaný, kým sa pri dávke 4,5 1011 vg.103 Biogen's 6-mesiac AAV-RPGR fázy I/II klinického skúšania neprezentovali výsledky na tohtoročnom stretnutí ASGCT.

Uvádza zlepšenie zorných polí u šiestich liečených pacientov s XLRP, „výnimočné zlepšenie zraku“ a „dôkaz možnej regenerácie vonkajšieho segmentu“ u jedného pacienta liečeného vysokou dávkou (5 1011 vg). Zvládnuteľný zápal bol pozorovaný len v tejto skupine s vysokou dávkou.

Zatiaľ čo ešte nebolo prezentované/zverejnené, tlačová správa AGTC104 (dátum prístupu 6-12-20) uvádza, že 9 zo 17 liečených pacientov zaznamenalo zlepšenie videnia merané mikroperimetriou a/alebo najlepšie korigovanou zrakovou ostrosťou (BCVA) 3 mesiace po injekcii. Toto zlepšenie vykazovali iba pacienti so submakulárnymi injekciami.

6 mesiacov po injekcii bolo zlepšenie u týchto deviatich pacientov stabilné. U štyroch z týchto pacientov (4/8 testovaných) došlo k zlepšeniu zrakovej citlivosti (tj mikroperimetria).

Proteomická analýza odhaľuje približne 2, 000 molekuly RPGR na PR senzorické cilium (PSC), čo z neho robí 1 087. najviac obohatený proteín v tyčinkách. (CNGB3) v adogovom modeli CNGB3 ACHM odhalila len mierne zlepšenie funkcie sietnice pri 5 1010 vg a zápalu pri 5 1011 vg.

Štúdie fázy I/II pre CNGB3 ACHM začali v roku 2016 AGTC aj MeiraGTx, ale klinické výsledky ešte neboli prezentované/publikované. Cyklické nukleotidové hradlové kanály sú vysoko exprimované (61, 000 molekúl na PSC), vďaka čomu sú oveľa hojnejšie ako RPGR.105

Predklinické štúdie na modeli ACHM s cyklickým nukleotidom riadeným kanálom podjednotky alfa 3 (CNGA3) ACHM odhalili výrazné zlepšenie funkcie sietnice pri 1,8 1 0 11 vg (najnižšia testovaná dávka) a zápalu pri 6,0 1011 vg.

Fáza I/II klinických štúdií uskutočnených v Univerzitnej nemocnici Tuebingen a Ludwig Maximilian University v Mníchove (ClinicalTrials.gov: NCT02610582) liečila pacientov v nasledujúcich dávkach: 1 1010 vg, 5 1010 vg alebo 1 1011 vg.91

Nebol hlásený žiadny nezvládnuteľný zápal a pri všetkých dávkach sa pozorovalo mierne zlepšenie zrakovej ostrosti, kontrastnej citlivosti a prahov chromatickej diskriminácie v súlade s biologickou aktivitou sprostredkovanou vektorom.92

Dávky potrebné na udelenie terapie v predklinických štúdiách boli vyššie pri CNGA3-ACHM v porovnaní s RPGR-XLRP, hoci klinické výsledky CNGA3-ACHM naznačujú, že IRD spôsobené defektmi vo vysoko exprimovaných génoch môžu byť stále úspešné.

Niektoré IRD, ako napríklad Usherov syndróm spojený s MYO7A a Stargardtova choroba spojená s ABCA{2}}, sú spôsobené mutáciami génov, pre ktoré sú kódujúce sekvencie príliš veľké na to, aby sa zmestili do štandardného vektora AAV (kapacita balenia 5 kb).

Lentivírus, ktorý dokáže pojať väčšie užitočné zaťaženie (9,7 kb), bol preto vybraný na riešenie týchto IRD v klinických štúdiách fázy I/II, ktoré sa začali v rokoch 2011/2012. Doteraz neboli publikované žiadne správy o biologickej aktivite pre žiadnu z týchto štúdií.

Predpokladá sa, že sa to pripisuje skutočnosti, že lentivírus zle transdukuje postmitotické PR,106,107 cieľovú bunku v USH1B aj Stargardt. V súčasnosti viaceré skupiny vyvíjajú úsilie o vývoj duálnych AAV vektorových platforiem, ktoré podporia dodávanie veľkých génov do PR.108,109

Okrem monogénneho ochorenia sa AAV používa aj na vektorizáciu činidiel antivaskulárneho endotelového rastového faktora (VEGF) na sietnicu prostredníctvom SRI, aby slúžil ako jednorazová liečba neovaskulárnej formy AMD (vlhká AMD).

To predstavuje potenciálne zlepšenie oproti štandardným mesačným intravitreálnym injekciám (IVI) inhibítorov VEGF, ktoré môžu trpieť nízkou poddajnosťou. REGENXBIO nedávno dokončilo štúdiu fázy I/IIa, v ktorej pacienti v piatich kohortách dostávali dávky AAV8-anti VEGF fab medzi 3 109 vg a 2,4 1 011 vg na oko. Zvýšenie hladín expresie proteínu závislé od dávky bolo pozorované po 1 mesiaci pi

Nezistili sa žiadne AE súvisiace s liekom a žiadne klinické príznaky imunitnej odpovede alebo zápalu oka súvisiaceho s liekom. Zatiaľ čo v kohorte 1 (3 109 vg/oko) alebo kohorte 2 (1 1010 vg/oko) neboli zaznamenané žiadne jasné známky zlepšenia, pacienti v kohorte 3 (6 1010 vg/oko) vykazovali zlepšenie priemernej BCVA a hrúbky centrálnej sietnice. 50 % pacientov v kohorte 3 zostáva bez injekcie (tj bez IVI inhibítorov VEGF) až 2 roky po liečbe.

Najnovšie výsledky z kohorty 5 (2,5 1011 vg/oko) ukázali, že 73 % pacientov zostalo bez injekcie aspoň 9 mesiacov po liečbe. REGENXBIO má v pláne zmeniť svoj prístup k doručovaniu.

Jeho cieľom je doručiť AAV do subretinálneho priestoru pomocou mikrokanyly, ktorá pristupuje k sietnici posteriórne zo suprachoroidálneho priestoru (pozri časť nižšie) a tým zvýšiť dostupnosť liečby (nevyžaduje si vitrektómiu/úplnú chirurgiu). Ďalšia téma záujmu v oblasti génovej terapie IRD je vyvíjajúca sa analýza rizika a prínosu pre subretinálny prístup.

Príkladom je, či je vhodné oddelenie fovey výlučne kužeľa prostredníctvom SRI. Pri určitých IRD charakterizovaných prítomnosťou závažných funkčných deficitov napriek zachovaniu sietnice (napr. GUCY2DLCA1) predstavuje SRI makuly atraktívny pomer rizika a prínosu. potenciál zisku, keďže vďaka ich zachovanej laminárnej architektúre sietnice (1) s väčšou pravdepodobnosťou tolerujú chirurgické odlúčenie fovey a (2) sú potenciálne náchylnejší na liečbu.

To je v kontraste s pacientmi, ktorí si zachovávajú funkciu kužeľa a majú aktívne degenerujúcu sietnicu (tj retinitis pigmentosa). V druhom scenári môže SRI AAV schopných laterálneho šírenia za okraj oddelenia sprostredkovať terapeutické hladiny génovej expresie vo foveálnych čapoch a zároveň sa vyhnúť rizikám spojeným s oddelením fovey.

V skutočnosti extrafoveálna SRI takýchto vektorov (na základe AAV44.9) podporovala 98 % transdukciu foveálnych kužeľov u makakov bez potreby oddeliť foveu počas operácie.112

Okrem toho tieto nové vektory, ktoré sa šíria laterálne od injekčných žliaz, môžu tiež umožniť funkčné zlepšenia na väčšom rozsahu sietnice.112 Napriek chirurgickej zložitosti ponúka SRI množstvo výhod (robustná génová expresia vo vonkajších bunkách sietnice, podanie do relatívne imunitného privilegované miesto, jeho preukázaný úspech pri riešení IRD a nové kapsidové technológie, ktoré sa skúmajú na ďalšie zvýšenie jeho bezpečnosti) naznačujú, že tento prístup k doručovaniu sa bude ešte nejaký čas používať.

For more information:1950477648nn@gmail.com