Vývoj terapie pre spinálnu svalovú atrofiu: Perspektívy pre svalové dystrofie a neurodegeneratívne poruchy, časť 10

ASO liečba svalových dystrofií

Duchennova svalová dystrofia (DMD) a Beckerova svalová dystrofia (BMD), dve formy X-viazanej svalovej dystrofie sú spôsobené mutáciami v géne pre dystrofín. DMD sa vyskytuje s incidenciou približne 1:5000, zatiaľ čo BMD postihuje deti s incidenciou 1:30 000 [155].

Duchennova svalová dystrofia je zriedkavé genetické ochorenie, ktoré spôsobuje svalovú slabosť, únavu, stuhnutosť a ďalšie príznaky. Väčšina pacientov si však stále dokáže udržať svoje životy a cvičebné schopnosti prostredníctvom protidrogovej liečby a rehabilitačného tréningu a ich vzťah k pamäti nemusí byť výrazne ovplyvnený.

Mnoho ľudí s Duchennovou svalovou dystrofiou môže preukázať vynikajúce pamäťové schopnosti v škole, práci a živote. Výskum ukazuje, že to má veľa spoločného s ich schopnosťami sebariadenia a stratégiami zvládania. Keďže choroba spôsobuje svalovú únavu a slabosť, pacienti si často potrebujú lepšie zorganizovať svoj čas a aktivity, aby čo najlepšie využili svoje najaktívnejšie hodiny. Táto schopnosť tiež precvičuje ich schopnosti sebaovládania a sebariadenia, čo následne pomáha zlepšovať ich pamäť a schopnosti učiť sa.

Preto, hoci Duchennova svalová dystrofia bude mať určitý vplyv na fyzické zdravie ľudí, neznamená to, že pacienti budú nevyhnutne zaostávať za bežnými ľuďmi, pokiaľ ide o pamäť a schopnosti učenia. Naopak, majú tendenciu mať silnejšie výhody v sebariadení a stratégiách zvládania, čo im tiež pomáha dosahovať lepšie výsledky v štúdiu a konkurencii na pracovisku. Preto by sme sa k tejto chorobe a pacientom mali správať pozitívne a viac ich podporovať a povzbudzovať, aby mali zdravší a plnohodnotnejší život. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola má antioxidačné, protizápalové účinky a účinky proti starnutiu, čo môže pomôcť znížiť oxidačné a zápalové reakcie v mozgu, a tým chrániť zdravie nervového systému. Okrem toho môže Cistanche deserticola tiež podporovať rast a opravu nervových buniek, čím zvyšuje konektivitu a funkciu neurónových sietí. Tieto účinky môžu pomôcť zlepšiť pamäť, rýchlosť učenia a myslenia a môžu tiež zabrániť rozvoju kognitívnej dysfunkcie a neurodegeneratívnych ochorení.

Kliknite na Know, aby ste zlepšili krátkodobú pamäť

Ťažká forma, DMD, zvyčajne začína pred 4 rokmi. Postihnutí chlapci vo veku okolo 12 rokov strácajú schopnosť chôdze a ventiláciu dostanú do 18 rokov [119]. Priemerná dĺžka života je dnes 20–30 rokov v dôsledku pokroku v starostlivosti o srdce a dýchanie.

Na rozdiel od SMA je spektrum mutácií pri DMD široké a siaha od bodových mutácií po delécie, ako aj malé inzercie až po veľké duplikácie [24]. Gén dystrofínu je jedným z najväčších ľudských génov obsahujúcich 79 exónov a približne 2,4 milióna párov báz [2, 24, 41]. Primárnou úlohou dystrofínového proteínu je spojiť aktín-cytoskelet s extracelulárnou matricou v srdcových a kostrových svaloch vytváraním interakcií so subsarkolemmalaktínom a veľkým oligomérnym dystrofín-glykoproteínovým komplexom (DPG).

To reguluje správne fungovanie svalových vlákien. Defekty DPG vedú k svalovej slabosti v dôsledku poškodenia vyvolaného kontrakciou, nekróze a zápalu a nahradeniu funkčných svalových vlákien fibróznym a tukovým spojivovým tkanivom [29].

Závažnosť ochorenia veľmi závisí od zvyškových funkcií skráteného dystrofínového proteínu, ktorý je odvodený od mutantného génu. Je zaujímavé, že mierne formy ochorenia sa nezistili len u pacientov s bodovými mutáciami, ktoré majú len malé dôsledky na štruktúru a funkciu proteínu, ale aj u pacientov s BMD, u ktorých nie sú transkribované viaceré domény kódované exónmi, výsledkom čoho je vysoko skrátená mRNA dystrofínu iba 8,8. kb[79].

Toto pozorovanie pripravilo cestu k definovaniu základných subdomén v rámci dystrofínového proteínu a exónov v rámci transkriptov, ktoré sú funkčne dôležité a musia byť prítomné na zmiernenie závažnosti ochorenia. Podobne sú tieto zistenia základom pre návrh umelých génov mini-dystrofínu, ktoré by sa mohli použiť na génovú terapiu prostredníctvom vírusových vektorov, ktoré môžu niesť iba cDNA s obmedzenou dĺžkou [52].

Preskočenie exónu

Zachovanie alebo zachovanie otvoreného čítacieho rámca (ORF) je možnosťou na obmedzenie fyziologických následkov straty dystrofínu u pacientov s DMD s nezmyselnými mutáciami. Zachovanie ORF môže byť sprostredkované doručením ASO.

Väzba ASO na transkript dystrofínovej pre-mRNA indukuje deléciu/preskočenie určitého exónu (exónov) a môže tak obnoviť ORF [72]. Výsledný kratší ORF vytvára fenotyp podobný fenotypu opísanému pre miernejšiu formu DMD – BMD. Stromové ASO s fosforodiamidátovou morfolinooligomérnou (PMO) kostrou, ktoré sa používajú na preskočenie-elegizáciu exónu (exón 51), Goodison (exón 53) a viltolarsen (exón 53) - boli schválené FDA.

ASO však vykazujú aj určité obmedzenia [75 306] [1]. Keďže pacienti s DMD majú varianty v mnohých rôznych exónoch, ktoré spôsobujú viacnásobné narušenie čítacieho rámca, takéto jednoexónové liečby sú použiteľné len pre podskupinu pacientov s DMD.

Preskočenie viacerých exónov bolo navrhnuté na prekonanie obmedzeného rozsahu preskočenia jedného exónu zameraním sa na pacientov s DMD s variantnými exónmi[16]. Koktejl ASO zameraných na variantné hotspoty exónov 45–55 môže tieto exóny efektívne preskočiť v imortalizovaných svalových bunkách pacientov s DMD aj v myšacích modeloch [73, 167].

Avšak zmes niekoľkých ASO má aj vyššie riziko mimocieľových účinkov. Toto je potrebné otestovať v klinických štúdiách. Ak sa tieto prostriedky úspešne prevedú na kliniku, môžu byť potenciálne užitočné pre viac ako 65 % pacientov s DMD [74].

Úprava genómu

Editovanie genómu pomocou CRISPR-Cas9 sa javí ako atraktívna možnosť na obnovenie ORF génu dystrofínu. Aplikácia CRISPR-Cas9 nevyžaduje opakované injekcie, pretože sa zameriava na DNA namiesto pre-mRNA. Tento prístup by mohol byť užitočný aj pri liečbe pacientov s duplikáciami v určitých exónoch génu DMD, pretože umožňuje odstránenie extra exónov a iných génových inzercií.

Ukázalo sa, že použitie multiplexnej vodiacej RNA (gRNA) zacielenej na exóny 45–55 alebo 47–58 náchylné k variantom obnovuje expresiu dystrofínu [306] v kultivovaných myoblastoch získaných od pacienta. Keď boli tieto myoblasty implantované do myší, expresia bola zachovaná [226].
Pretože však Cas9 cieleným spôsobom indukuje dvojvláknové zlomy (DSB) gRNA, problémom zostáva rezanie cieľovej DNA. V súčasnosti neexistujú žiadne klinické štúdie využívajúce prístupy k úprave genómu pre DMD [75].

Perspektívy génových terapií založených na AAV nad rámec SMA

V prípade LOF založenom na mutácii je potrebné, aby príslušné terapeutické prístupy obnovili funkciu génu. V prípade SMA génová terapia scAAV9-SMN1 poskytla dôkaz, že tento prístup je uskutočniteľný na liečbu neurodegeneratívnych ochorení.

Dávka 1,1 x 1014 vg/kg telesnej hmotnosti sa javila ako dostatočná na transdukciu génu do klinicky relevantného počtu motoneurónov a na udržanie nežiaducich účinkov, ako je závažné akútne poškodenie pečene, na nízkej úrovni.

O zvýšení hladín pečeňových transamináz sa diskutovalo ako o dôsledku masívnej imunitnej odpovede proti vírusovým časticiam [195]. Bohužiaľ, v prípade inej neuromuskulárnej poruchy – myotubulárnej myopatie spojenej s X – bolo systémové podanie vysokej dávky častíc AAV8 obsahujúcich cDNA pre myotubularín-1 smrteľné. Dvaja zo šiestich pacientov, ktorí dostali dávku 2 x 1014 mg/kg alebo viac, zomreli na progresívnu dysfunkciu pečene, po ktorej nasledovala sepsa; predpokladá sa, že AAV priamo poškodzujú pečeňové bunky [117].

Tus, AAV sú na jednej strane účinnými nosičmi génového prenosu, ale na druhej strane nesú nevýhodu závažných zápalových reakcií, najmä pri systémovej liečbe vysokými dávkami. Boli navrhnuté stratégie na identifikáciu pacientov, u ktorých sú ohrozené závažné vedľajšie účinky [57, 58] a na prekonať tento problém moduláciou imunitnej reakcie smerom k tlmenej odpovedi.

To sa dá dosiahnuť buď depléciou imunoglobulínov plazmaferézou; alebo ešte konkrétnejšie, použitím IgG štiepiacich metaloproteáz IdeS alebo IdeZ [63]. Takéto prístupy na zníženie AAV-autoprotilátok by mohli pomôcť znížiť vedľajšie účinky génových terapií založených na AAV pre poruchy, ako je DMD, kde je potrebná systémová liečba vysokým počtom vírusových častíc.
Okrem toho môže byť prospešná pri terapiách porúch s nástupom v dospelosti, keď sa u pacientov očakáva vyvinutie vysokých titrov AAV protilátok v dôsledku viacnásobnej predchádzajúcej expozície takýmto vírusom. Ďalšou stratégiou môže byť lokálna injekcia, buď intratekálnou aplikáciou rekombinantných vírusov alebo injekciou do cisterny manga .

Tento prístup je v súčasnosti sledovaný štúdiou génovej terapie založenou na AAV{0}} na zvýšenie expresie progranulínu u pacientov s frontotemporálnou demenciou s granulínovými mutáciami [120] (Tlačová správa z 28. januára 2021: Passage Bio-Passage Bio získava klírens IND FDA Aplikácia pre génovú terapiu PBFT02 kandidáta na liečbu pacientov s frontotemporálnou demenciou s mutáciami granulínu).

Ukáže, ako imunitný systém reaguje, keď sú častice AAV vstreknuté do CSF, koľko mozgových buniek môže prijať vírusové častice na produkciu transgénu a aké úrovne expresie transgénu sú potrebné pre klinicky relevantný účinok.

V štúdii publikovanej Muellerom a kol. boli dvaja pacienti s ALS liečení jednou intratekálnou infúziou AAVrh10 obsahujúcej mikroRNA na zacielenie SOD1. Downregulácia SOD1 transkriptov a proteínu bola identifikovaná vo vzorkách z pitvy miechy prostredníctvom Western blotu u jedného z týchto pacientov.

Ten istý pacient vykazoval prechodné zlepšenie sily pravej nohy, ale žiadnu zmenu vitálnej kapacity, zatiaľ čo druhý pacient si udržiaval stabilnú vitálnu kapacitu počas 12-mesačného pozorovacieho obdobia [214].

Autori navrhli, že intratekálna infúzia mikroRNA dodaných AAV pre SOD1 môže mať potenciál pre trvalé priaznivé účinky, ale možno bude vyžadovať imunosupresiu.

For more information:1950477648nn@gmail.com