Aplicacions clíniques actuals de la teràpia gènica in vivo amb AAV Part 3

GAN

El GAN ​​és un trastorn neurodegeneratiu autosòmic recessiu del sistema nerviós central i perifèric que normalment presenta debilitat progressiva i atàxia. Les persones també pateixen pèrdua sensorial i pèrdua de la deambulació i sucumben a una insuficiència respiratòria.62

L'herència recessiva i la memòria són dos temes que sembla que no tenen connexió directa, però que hi ha una estreta relació entre ells. L'herència recessiva fa referència al fenomen d'herència genètica que existeix al genoma però que no provoca canvis fenotípics evidents. La memòria fa referència a la capacitat dels humans per adquirir, emmagatzemar i recuperar informació durant els processos cognitius. Aleshores, com estan connectats aquests dos temes?

En primer lloc, l'herència recessiva i la memòria són tots dos productes del sistema nerviós. Hi ha desenes de milers de milions de neurones al nostre cervell, que transmeten informació a través de la substància negra preganglionar i les sinapsis. La connexió entre les neurones i l'eficiència de transmissió de les sinapsis es veuen afectades pels gens. Per tant, podem dir que el desenvolupament i la funció del sistema nerviós és un pont entre l'herència recessiva i la memòria.

En segon lloc, l'herència recessiva i la memòria també tenen una relació d'influència mútua. Alguns estudis han demostrat que la variació gènica pot afectar el rendiment de la memòria. Per exemple, la pèrdua o la mutació de certs gens pot afectar la formació i l'estabilitat de les sinapsis del cervell, afectant així la memòria de les persones. Al mateix temps, l'entrenament de la memòria també pot afectar l'herència recessiva. Alguns experiments han demostrat que, en determinades circumstàncies, la plasticitat de la memòria pot afectar l'expressió i la mutació de gens específics, canviant així les característiques fenotípiques de la descendència individual.

Finalment, tant l'herència recessiva com la memòria es poden canviar i millorar. Encara que no podem canviar el nostre genoma, podem millorar la nostra memòria creant un entorn i pràctica favorables. Per exemple, un estil de vida saludable, un bon son i un entrenament cognitiu poden millorar la memòria. De la mateixa manera, algunes tecnologies i tractaments nous, com ara l'edició gènica i la teràpia gènica, també es poden utilitzar per tractar i millorar condicions relacionades amb l'herència recessiva.

En resum, hi ha una estreta relació entre l'herència recessiva i la memòria. Encara que no podem controlar completament la nostra herència genètica, podem canviar i millorar la nostra memòria creant un entorn i una pràctica favorables, que també és una cosa sobre la qual hem de ser positius. Es pot veure que hem de millorar la nostra memòria, i Cistanche pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche també pot regular l'equilibri de neurotransmissors, com l'augment dels nivells d'acetilcolina i factors de creixement, que són molt importants per a la memòria i l'aprenentatge. A més, Cistanche també pot millorar el flux sanguini i promoure el lliurament d'oxigen, cosa que pot garantir que el cervell obtingui una nutrició i energia adequades, millorant així la vitalitat i la resistència del cervell.

Feu clic a Coneix suplements per millorar la memòria

A partir d'estudis neuropatològics, hi ha una pèrdua d'expressió de gigatones que afecta l'escorça cerebel·losa, el tronc cerebral i les columnes posteriors de la medul·la espinal, el que la converteix en un trastorn candidat ideal per al lliurament intratecal de la transferència del gen AAV9 (revisat per Bailey et al.63).

La gigaxonina és necessària per organitzar i degradar filaments intermedis i condueix a axons augmentats amb filaments intermedis densament agrupats (revisat per Bailey et al.63).

S'està duent a terme un estudi d'escalada de dosis de fase 1 d'AAV9/GAN intratecal als National Institutes of Health (NIH; ClinicalTrials.gov: NCT02362438).

Perspectives de futur

Gairebé dues dècades després dels assaigs inicials de transferència de gens intracerebrals amb AAV2, els mètodes de transferència de gens al SNC s'han expandit molt. Quan es desitja una transferència focal de gens, com per exemple per a la PD i l'AADC, es pot aconseguir una transferència de gens més precisa a un volum més gran de teixit cerebral amb vectors AAV2 mitjançant mètodes com el lliurament millorat per convecció guiat per ressonància magnètica.64–66.

Tanmateix, la majoria dels trastorns del SNC requeririen idealment una transferència de gens àmplia i eficient a tot el SNC. El descobriment de càpsides AAV més noves, com AAV9, ha permès un grau molt més ampli de transferència de gens que les injeccions estereotàxiques múltiples.9,10,67–69. A part de nombrosos estudis en models animals, s'ha demostrat l'aplicació d'AAV9 en assaigs clínics després d'una injecció intratecal. (com per a GAN) o per injecció intravenosa (com per a SMA13).

Es preveu que l'ús d'AAV9 o càpsides similars d'AAV ampliarà l'aplicació de la teràpia gènica a més trastorns del SNC en breu. Tanmateix, mentre que l'AAV9 ha ampliat molt la capacitat de tractar un nombre més gran de trastorns del SNC, encara apunta a una minoria de cèl·lules del cervell.70

De cara al futur, una nova generació de càpsides AAV amb una major eficiència en l'orientació del SNC augmentaria l'eficàcia dels tractaments de teràpia gènica dirigida pel SNC, així com ampliaria el nombre de malalties que es podrien tractar potencialment amb teràpia gènica.

Teràpia gènica clínica in vivo per als trastorns oculars

La teràpia gènica va guanyar el seu lloc a la pràctica mèdica general després de l'aprovació de Luxturna per la FDA, un tractament basat en AAV2-per a l'epiteli pigmentari retinià (RPE)65-LCA (LCA2) de la malaltia hereditària de la retina (IRD).

Aquest èxit es va basar en dècades de treball de diversos grups, un dels quals va comercialitzar el producte.71–76 Els pacients tractats van mostrar millores que van canviar la vida en la sensibilitat a la llum i en el comportament guiat visualment.

Ja s'han publicat resums detallats de la biologia RPE65, estudis preclínics en models animals i el tractament de LCA2 amb teràpia gènica per múltiples grups.77,78.

L'èxit espectacular d'aquest programa va catalitzar tant l'acadèmia com la indústria per establir una prova de concepte que la teràpia gènica podria restaurar o preservar la visió en models animals d'altres malalties de la retina, incloent, entre d'altres, DMAE, coroidèmia, ACHM, retinitis pigmentosa i XLRS.79– 85

No obstant això, curiosament, aquests èxits preclínics no s'han traduït de manera consistent en resultats clínics tan robustos com els observats en pacients amb LCA2.86–92 Mentre que els motius d'aquesta discrepància encara no s'han dilucidat del tot, l'expressió transgènica insuficient mediada per AAV a les cèl·lules diana i/o la resposta immune probablement van tenir un paper important.

L'èxit futur en l'espai de la teràpia gènica de la retina i el camp més ampli de la teràpia gènica dependrà de la identificació de rangs de dosis terapèutics factibles que es basen en la capacitat provada per (1) orientar-se al tipus de cèl·lula adequat en una retina de primats i (2) impulsar nivells suficients d'expressió transgènica terapèutica. . Mentre que molts factors contribueixen al tropisme de l'AAV, l'eficiència de la transducció i la resposta immune associada a la retina, la ruta de lliurament és especialment crítica. A continuació es comenten un resum dels enfocaments actuals i en desenvolupament, els seus avantatges i desavantatges i exemples clínics rellevants.

Injecció subretinal (SRI)

L'SRI s'utilitza en la majoria dels assaigs clínics perquè permet la col·locació de la terapèutica in situ (en un espai creat quirúrgicament entre els fotoreceptors (PR) i l'RPE denominat "ampolla") subretinal.

La majoria dels IRD són causats per mutacions en gens específics de PR. A més de la seva proximitat a les cèl·lules diana clíniques més comunes (és a dir, RPE i PR), l'SRI és atractiu pel privilegi immune d'aquest compartiment. A diferència de l'AAV distribuït de manera sistèmica, els vectors lliurats subretinalment provoquen una resposta immune relativament reduïda a la desviació immune associada a la cambra anterior (ACAID).93,94.

Tanmateix, la SRI és una tècnica difícil, descrita com "gairebé una subespecialitat en si mateixa".95 Requereix una vitrectomia (eliminació de l'humor vitri) i una retinotomia (pas de l'agulla a través de la retina), que es poden associar a complicacions, com ara llàgrimes de la retina. , progressió de la cataracta o hemorratge retinià/coroidal.96

La creació de l'ampolla subretinal requereix separar la retina del RPE subjacent. La fòvea exclusiva del con és especialment sensible al despreniment. La SRI del vector sota la fòvea d'alguns pacients amb LCA2 va provocar un aprimament central de la retina i una pèrdua d'agudesa visual.75

Es van observar disminucions similars en el gruix de la retina en pacients amb coroidèmia.96 La tècnica quirúrgica de la teràpia gènica subretiniana es basa en procediments subretinals establerts, com la injecció d'activador de plasminogen tissular subretinal (tPA) per a l'hemorràgia subretiniana associada a la DMAE neovascular.96

Tanmateix, s'han de fer consideracions específiques per adaptar la tècnica a les característiques particulars de l'estructura de la retina present en els IRD. Els cirurgians vitreoretinals ben versats en la teràpia gènica subretinal han informat de la utilitat de la tomografia de coherència òptica (OCT) intraoperatòria, que permet una retroalimentació in vivo en temps real durant els casos quirúrgics.97

La creació del subretinalb amb una microagulla (normalment un calibre 38- a 41-, amb punta de tefló, extensible o no extensible, una cànula que es col·loca a través d'un trocar d'apars plana) és un repte i crític pas en el procediment.98

El pas de penetració de l'agulla té un marge d'error estret: una penetració excessivament profunda de la punta de l'agulla pot provocar hemorràgia, obstrucció de la punta de la cànula, lliurament supracoroidal no intencionat del vector o lesió permanent de l'EPR; tanmateix, la penetració de l'agulla massa poc profunda pot crear retinosquisis per hidratació intraretinal durant la formació d'ampolla.97

Alguns cirurgians creen una "pre-ampolla" feta amb una solució salina equilibrada (BSS) abans de la injecció del vector en aquest espai, que pot evitar la pèrdua del vector a la cavitat vítrea durant la creació de la ampolla.

Una altra consideració quirúrgica és la dificultat inherent d'un lliurament de volum uniforme i precís associada amb el mètode de lliurament subretinal transversal actual.

El volum del vector es pot veure afectat per l'ús d'un BSS pre-ampolla, la pèrdua de vector de la sortida vítria del lloc de la retinotomia i el lliurament incomplet del volum del vector objectiu a causa de la discreció del cirurgià (preocupació per l'estirament foveal o la formació de forats maculars o altres consideracions de seguretat).

En els assaigs clínics on es prenen decisions sobre l'escalada de la dosi amb un nombre reduït de subjectes, pot ser un repte prendre decisions de seguretat o eficàcia adequadament, tret que es pugui aconseguir la confirmació d'un lliurament de volum de vector precís i uniforme en tots els pacients dosificats.

També és important assenyalar que, malgrat el seu privilegi immune relatiu, els vectors AAV encara són capaços d'assolir un nivell d'efectes adversos i provocar respostes de la cèl·lula hoste a l'espai subretinal.

En assaigs clínics de fase I/II per a RPE65-LCA a la University College London (ClinicalTrials.gov: NCT00643747), es va observar inflamació ocular després d'un SRI d'1.1012 vg d'AAV2-RPE65,71,99

No es va observar cap inflamació a l'assaig de la Universitat de Pennsilvània/Universitat de Florida (ClinicalTrials.gov: NCT00481546). A l'assaig de l'Hospital de la Universitat de Nantes (ClinicalTrials.gov: NCT01496040), que va utilitzar sobretot una càpsida AAV diferent (AAV4), la inflamació es va observar a 4,8 1010 vg.100 A l'assaig de fase III de Spark Therapeutics (ClinicalTrials.gov: NCT609099d9): observadat 1,5 1011 vg.76,101 També es va observar una inflamació significativa a1 1011 vg en assaigs clínics de coroidèmia.90,102.

Les diferents dosis a les quals s'ha observat clínicament la inflamació es poden atribuir a diferències en la producció i caracterització del vector, la càpsida de l'AAV i l'estat subjacent de la malaltia de la retina.

Com que l'enfocament s'ha desplaçat ara a avaluar les teràpies gèniques per a IRD on les cèl·lules diana són PR, val la pena considerar la relació entre l'abundància del producte de substitució gènica i la dosificació del vector.

Perquè qualsevol teràpia gènica tingui èxit, s'han d'aconseguir nivells suficients de transgènics terapèutics (per exemple, proteïnes) a dosis que no causin inflamació incontrolable. Idealment, hauria d'existir un rang suficient entre la dosi mínima efectiva en models animals i el NOAEL (nivell d'efectes adversos no observables) de manera que es pugui realitzar un estudi d'escalada de dosi de fase I/II.

La lògica dicta que les IRD causades per defectes en les proteïnes de la retina expressades a nivells relativament baixos potser s'aborden més fàcilment amb la teràpia gènica.

Una comparació de les troballes preclíniques en models animals grans d'IRD versus resultats clínics dóna suport a aquest concepte, tot i que els resultats clínics publicats encara són escassos. Estudis preclínics patrocinats per AGTC van avaluar AAVRPGR (regulador de la retinitis pigmentosa GTPase) en el model caní malalt de la retinitis pigmentosa lligada a X (XLRP) de RPGR.103 L'eficàcia (millores en l'autofluorescència del fons) es va informar a dosis tan baixes com 1,8 109 vg,103 i inflamació. no es va observar fins que es van presentar a la reunió de l'ASGCT d'enguany una dosi de 4,5 1011 vg.103 6-mesos dels resultats de l'assaig clínic AAV-RPGR fase I/II de Biogen.

Va informar de millores en els camps visuals en sis pacients tractats amb XLRP, "millora visual excepcional" i "evidència de possible regeneració del segment exterior" en un pacient tractat a dosis altes (5 1011 vg). Només es va observar una inflamació manejable en aquest grup de dosis altes.

Tot i que encara no s'ha presentat/publicat, el comunicat de premsa de l'AGTC104 (data d'accés 6-12-20) afirma que 9 de cada 17 pacients tractats van experimentar millores en la visió, mesurades per microperimetria i/o agudesa visual millor corregida (BCVA) als 3 mesos posteriors a la injecció. Només els pacients amb injeccions submaculars van mostrar aquesta millora.

Als 6 mesos després de la injecció, les millores en aquests nou pacients eren estables. En quatre d'aquests pacients (4/8 provats), hi va haver millores en la sensibilitat visual (és a dir, la microperimetria).

L'anàlisi proteòmica revela que hi ha aproximadament 2,000 molècules de RPGR per PR cili sensorial (PSC), cosa que la converteix en la 1.087a proteïna més enriquida en bastons.105 En canvi, els estudis preclínics que avaluen la subunitat beta 3 del canal de nucleòtids cíclics AAV (CNGB3) en el model adog de CNGB3 ACHM només va revelar millores modestes en la funció de la retina a 5 1010 vg i la inflamació a 5 1011 vg.

Els assaigs de fase I/II de CNGB3 ACHM es van iniciar el 2016 tant per AGTC com per MeiraGTx, però els resultats clínics encara no s'han presentat ni publicat. Els canals cíclics controlats per nucleòtids estan molt expressats (61,000 molècules per PSC), cosa que els fa molt més abundants que RPGR.105.

Els estudis preclínics en un model d'ovella d'ACHM de la subunitat alfa 3 del canal controlat per nucleòtids cíclics (CNGA3) van revelar millores sòlides en la funció de la retina a 1,8 1011 vg (dosi més baixa provada) i inflamació a 6,0 1011 vg.

Els assaigs clínics de fase I/II realitzats a l'Hospital Universitari de Tuebingen i a la Universitat Ludwig Maximilian de Munic (ClinicalTrials.gov: NCT02610582) van tractar pacients amb les dosis següents: 1 1010 vg, 5 1010 vg o 1 1011 vg.91

No es va registrar cap inflamació incontrolable i es van observar millores modestes en l'agudesa visual, la sensibilitat al contrast i els llindars de discriminació cromàtica a totes les dosis, d'acord amb l'activitat biològica mediada pel vector92.

Les dosis necessàries per conferir teràpia en estudis preclínics eren més altes en CNGA3-ACHM que en RPGR-XLRP, tot i que els resultats clínics de CNGA3-ACHM suggereixen que les IRD causades per defectes en gens altament expressats encara poden tenir èxit.

Algunes IRD, com la síndrome d'Usher associada a MYO7A i la malaltia de Stargardt associada a ABCA4-, són causades per mutacions gèniques per a les quals les seqüències de codificació són massa grans per cabre dins d'un vector AAV estàndard (capacitat d'envasament de 5 kb).

Per tant, es va triar el lentivirus, que pot acollir una càrrega útil més gran (9,7 kb), per abordar aquests IRD en els assaigs clínics de fase I/II que van començar el 2011/2012. No s'han publicat informes d'activitat biològica fins ara per a cap dels dos assaigs.

Es creu que això s'atribueix al fet que el lentivirus transdueix malament els PR postmitòtics,106,107 la cèl·lula objectiu tant a USH1B com a Stargardt. Actualment, diversos grups estan duent a terme esforços per desenvolupar plataformes de vectors AAV duals que promoguin el lliurament de gens grans als PR108,109.

Més enllà de la malaltia monogènica, l'AAV també s'utilitza per vectoritzar reactius del factor de creixement endotelial antivascular (VEGF) a la retina viaSRI per servir com a tractament únic per a la forma neovascular d'AMD (AMD humida).

Això representa una millora potencial respecte a les injeccions intravítries mensuals (IVI) estàndard d'inhibidors de VEGF que poden patir un baix compliment. REGENXBIO va completar recentment un assaig de fase I/IIa en què els pacients de cinc cohorts van rebre dosis d'AAV8-anti VEGF fab entre 3 109 vg i 2,4 1011 vg per ull. Es van observar augments depenents de la dosi dels nivells d'expressió de proteïnes a 1 mes pi

No hi havia EA relacionats amb fàrmacs ni signes clínics de resposta immune o inflamació ocular relacionada amb fàrmacs. Mentre que no es van observar signes clars de millora a la cohort 1 (3 109 vg/ull) o a la cohort 2 (1 1010 vg/ull), els pacients de la cohort 3 (6 1010 vg/ull) van mostrar millores en el BCVA mitjà i el gruix central de la retina. El 50% dels pacients de la cohort 3 romanen sense injecció (és a dir, sense inhibidors del VEGF d'IVIs) durant un màxim de 2 anys després del tractament.

Més recentment, els resultats de la cohort 5 (2,5 1011 vg/ull) van mostrar que el 73% dels pacients es van mantenir sense injecció durant almenys 9 mesos després del tractament. REGENXBIO té previst modificar el seu enfocament de lliurament.

El seu objectiu és lliurar AAV a l'espai subretinià mitjançant una microcànula que accedeix posteriorment a la retina des de l'espai supracoroidal (vegeu l'apartat següent) i així augmentar l'accessibilitat al tractament (no requerirà vitrectomia/cirurgia total). Un altre tema d'interès dins del camp de la teràpia gènica IRD és l'evolució de l'anàlisi del risc a benefici de l'enfocament subretinià.

Un exemple és si és aconsellable el despreniment de la fòvea exclusiva del con mitjançant SRI. En determinades IRD caracteritzades per la presència de dèficits funcionals greus malgrat la preservació de la retina (p. ex., GUCY2DLCA1), la SRI de la màcula suposa una relació risc-benefici atractiva. potencial de guany, ja que la seva arquitectura laminar de la retina conservada els fa (1) més probable que toleren el despreniment foveal quirúrgic i (2) potencialment més receptius a la teràpia.

Això contrasta amb els pacients que mantenen la funció del con i tenen una retina activament degenerada (és a dir, retinitis pigmentosa). En aquest últim escenari, l'SRI dels AAV capaços d'estendre's lateralment més enllà del marge de despreniment pot mediar els nivells terapèutics d'expressió gènica en els cons foveals alhora que evita els riscos associats amb el despreniment foveal.

De fet, l'SRI extrafoveal d'aquests vectors (basat en AAV44.9) va promoure la transducció del 98% dels cons foveals en macac sense necessitat de separar la fòvea durant la cirurgia.112

A més, aquests nous vectors que s'estenen lateralment des de l'ampolla d'injecció també poden permetre millores funcionals a través d'una extensió més gran de la retina.112 Malgrat la complexitat quirúrgica, els molts avantatges que ofereix la SRI (expressió gènica robusta a les cèl·lules externes de la retina, lliurament a una zona relativament immune). lloc privilegiat, el seu èxit demostrat a l'hora d'abordar els IRD i les noves tecnologies de càpsida que s'estan explorant per augmentar encara més la seva seguretat) suggereixen que aquest enfocament de lliurament es continuarà utilitzant durant algun temps.

For more information:1950477648nn@gmail.com