Dom > Vijesti > Sadržaj

Nova nada genetske terapije: Virus neuronskog ciljanja spašava dojenčad

Nov 21, 2017

Ništa neuobičajeno skače na sastanak Evelyn, šampanjac skoro 3-godišnjeg s crvenim kovrčama - osim što ne bi trebala biti ovdje, razgovarati s posjetiteljem u dnevnoj sobi svoje obitelji, twirlinga u njezinim suknjama na pjesmu Pharrell Williams "Happy „.

Evelynova starija sestra Josephine imala je spinalnu mišićnu atrofiju tipa 1 (SMA1), genetsku bolest koja postupno paralizira bebe. Umrla je u 15 mjeseci. Evelyn je bila neočekivana trudnoća, ali njezini su roditelji odlučili imati dijete, unatoč jednoj-u-četiri izgledi druge tragedije.

Ubrzo nakon što je Evelyn rođena u prosincu 2014., bili su devastirani kako bi naučili od genetskog testiranja da je i ona imala SMA1. "Znali smo o čemu se bavimo: voljet ćemo je za nas koliko god možemo", kaže njezin otac Milan Villarreal. No te iste noći, mahnito tražeći internet, saznali su o kliničkom ispitivanju u državi Ohio i poslali e-mail. U dobi od 8 tjedana, Evelyn je primio terapiju genskom terapijom koja joj je tijelo donijelo ključan protein koji nedostaje.

A sada je ovdje, nije tako drugačija od bilo kojeg zdravog djeteta. Iako ima slabe bedra i ne može normalno trčati ili skočiti, može brzo krenuti, plesati, prepisivati ​​slova, bacati pjenaste blokove, nositi malu stolicu i penjati se na njezinu majku Eleninu krilu. Nakon srčanog udara gubljenja prve bebe, Villarrealovi su zapanjeni promatrali kako je Evelyn puzala, hodala i razgovarala. "To je samo čudo. Svaki prekretnica bila je poput slavlja. Otvorili smo bocu vina za svaku malu stvar koju je učinila ", kaže Milan.

image.png

MIKE SHANAHAN


Rezultati suđenja koja je sudjelovala u Evelynu također su istjerali istraživače genske terapije, što je još jedan od najdramatičnijih uspjeha jednog od najzanimljivijih terena. Sve 15 beba tretirane za SMA1, koje se očekuju da će umrijeti u dobi od 2 godine, žive u dobi od 20 mjeseci ili više, a većina ih može sjediti, navodi se u izvješću ovog tjedna u The New England Journal of Medicine (NEJM). Poput Evelyn, jedan dječak hoda. Iako je lijek nedavno odobren za SMA1 postigao slične učinke, mora se ubrizgavati u kralježnicu svaka 4 mjeseca. Genska terapija je namijenjena jednokratnom tretmanu i jednostavno se unosi u venu. "Nikad nisam vidio učinak [genske terapije] koji je dobar u smrtonosnoj bolesti", kaže neurolog Jerry Mendell iz Nationwide Children's Hospital u Columbusu, koji je vodio nedavni pokus.

Ova vijest dodaje rastućoj sudbini genske terapije. Liječenje genetskog oblika sljepoće, koju je prošli mjesec odobrio savjetodavna komisija američke agencije za hranu i lijekove (FDA), je na putu da bude prva genska terapija u Sjedinjenim Američkim Državama odobrena za nasljednu bolest. Prošlog mjeseca, tim je izvijestio u NEJM da davanje dječaka transplantaciju vlastitih genetski modificiranih matičnih stanica može zaustaviti razorne bolesti mozga. Genska terapija na tržištu u Europi izliječila je djecu imunološkim smetnjama koje ugrožavaju život, a drugi u razvoju pomažu hemofilijama da nestanu s lijekova koji krvlju zgrušavaju.

No, studija SMA1 razbija tlo jer pokazuje snagu novog vektora, virus koji nosi terapeutski gen koji, unosi u venu, može nositi svoj teret u središnji živčani sustav, preko tzv. Barijere krvotoka. U prošlosti, napori za liječenje neuroloških bolesti genskom terapijom često su imali slabije rezultate, a isporukom vektora ponekad su potrebne bušotine u pacijentovoj lubanji. Sada znanstvenici imaju nesporni uspjeh u pružanju genske terapije u središnji živčani sustav. Rezultati također smanjuju strahove da poplave krvotokom virusom mogu dovesti do još jedne tragedije poput smrti tinejdžera u pokusu genske terapije prije 18 godina, što je polje bacalo u nered.

Vidljiva sigurnost i uspjeh novog liječenja potiču druge istraživače da koriste gensku terapiju koja se isporučuje u venu ili kralježnicu za liječenje rijetkih neuroloških i mišićnih bolesti u djetinjstvu, pa čak i uobičajenih poremećaja kod odraslih kao što je Parkinsonova bolest. "To otvara cijeli novi koncept na polje koje je bilo vrlo oprezno", kaže Federico Mingozzi, koji je nedavno napustio francuski neprofitni Généthon da postane glavni znanstveni časnik tvrtke za gensku terapiju Spark Therapeutics u Philadelphiji u Pennsylvaniji.

"Ljudi će se osvrnuti i vidjeti ovo kao prekretnicu u novom tipu medicine koja će imati široke implikacije za puno i puno bolesti", dodaje istraživačica genske terapije Steven Gray s University of North Carolina (UNC) u kapeli Brdo.

U početku, kada su životinje bile pacijenti, liječenje neuroloških bolesti genskom terapijom bilo je lako. Tijekom devedesetih godina, istraživači su ubrizgali mozgove novorođenčadih miševa koji su imali određene metaboličke poremećaje s virusnim vektorima koji nose gen koji nedostaje. Ishod je bio "šokantan, bio je tako dobar", prisjeća se Mark Sands s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Washington u St. Louisu u Missouriju. Ali mozak miša je malen, dodaje. "Izazov je bio kako se povećavate od mišjeg mozga koji teži pola gram do djetetovog mozga koji utezi 1000 grama. To je dvostruko veća razlika u ljestvici. Kako to radiš? "

Ispostavilo se da istraživači nisu mogli. Godine 1996. tim je ubrizgavao masne čestice koje sadrže ljekoviti gen u lubanjama dvoje djece koja su imala poremećaj mozga zove Canavanova bolest. Istraživanje je bilo kontroverzno i ​​nije pomoglo pacijentima. Neki od istih istraživača kasnije su liječili još 13 kanavana pacijenata dosadom šest rupa u njihove lubanje i injektiranjem vektora načinjenog iz naizgled bezopasnog virusa poznatog kao adeno-povezani virus (AAV); sličan AAV ispitivanje dogodilo se za još jedan teški poremećaj genetskog mozga u djetinjstvu, Battenova bolest.

Niti jedan tretman nije znao mnogo usporiti bolest. Istraživači u jednom pokusu s tajvanskom djecom koja su bili ozbiljno onesposobljeni zbog nedostatka dvaju kemikalija u mozgu, izvijestili su o značajnim prednostima. No rezultati za druge bolesti bili su neodgovarajući. Studije majmuna sugeriraju da AAV vektor nije raspršio daleko od mjesta ubrizgavanja, tako da nije dovoljno stanica mozga vjerojatno primila novi gen. "Bili su herojski napori na mnogo načina, ali tehnologija nije bila idealna", kaže Gray.

Potpuno drugačiji pristup donio je jedine solidne uspjehe u neurološkim bolestima. Istraživači su uzeli krvne matične stanice od pacijenata, koristili modificirani HIV za ubacivanje novog gena i vratili stanice natrag u pacijente. Neke od tih stanica su zatim migrirale u mozak i formirale stanice koje podrzavaju neuronske stanice zvane glia koje su proizveli potrebni protein. U 15 dječaka, prema istraživanju objavljenom prošlog mjeseca u NEJM, ova "ex vivo" genska terapija zaustavila je fatalnu bolest nazvanu adrenoleukodistrofiju (ALD), koja uništava mijelinski omot oko neurona. Talijanski istraživači genske terapije objavili su usporedive rezultate za sličan tretman davanima mladim pacijentima s metakromatske leukodistrofije mozga.

Ali ex vivo genska terapija djeluje najbolje za bolesti mozga uzrokovane nedostatkom izlučenih proteina: Transplantirane stanice mogu ga zamijeniti izbacivanjem molekule za druge neuronske stanice. Za mnoge poremećaje, protein koji nedostaje djeluje unutar stanica, pa sve stanice koje su mu potrebne moraju primiti vektor.


image.png

(SOURCE) CLINICALTRIALS.GOV

Priča o virusnom vektoru koji izgleda kao da odgovara na ovu potrebu započinje smrću. Početkom 2000-ih godina voditelj polja, genetičar James Wilson s University of Pennsylvania (UPenn), bio je prisiljen preusmjeriti svoje istraživanje. Wilson je vodio suđenje 1999. godine u kojem je 18-godišnji Jesse Gelsinger umro od masivne imunološke reakcije na snažan vektor adenovirusa koji je primio za liječenje njegove bolesti jetre. Wilson, koji je imao financijski interes u suđenju, suočio se s obitelji i istraživanjem FDA, a na kraju se složio s petogodišnjom zabranom vodećih kliničkih ispitivanja. Tako se okrenuo pronalaženju novih tipova AAV-ova, koji su bili sigurniji od adenovirusa i postao je popularan vektor.

U 2004, Guangping Gao i drugi u Wilsonovom laboratoriju izvijestili su da su češljali kroz ljudska i prvenstvena tkiva i pronašli više od 100 novih AAV-a s "tropizmom" ili sklonostima za zarazu specifičnih vrsta stanica. Jedna vrsta, AAV9, bila je "za razliku od bilo kojeg drugog AAV-a. Kad ste ga ubrizgali u krv na visokoj dozi, to je bilo posvuda "- srce, mišić, tkivo mozga - prisjeća se Wilson. Većina tantalizira sve je bila njegova sposobnost da se vrati u neurone, koji su ključni za liječenje mnogih bolesti mozga i kralježnice.

Drugi su se istraživači potrudili potvrditi AAV9ovu ljubav prema živčanom sustavu. U 2009. godini francuski tim i laboratorij Brian Kaspar u Nationwide objavili su zasebne radove koji su galvanizirali polje: Intravenski primijenjenim novorođenim miševima, AAV9 je prešao krvno-moždanu barijeru - tijesnu mrežu stanica koje štite središnji živčani sustav od patogena i toksina i zaraženih neurona tijekom kičmene moždine i mozga.

Kada je tim Nationwide bio spreman probati AAV9 kod ljudi, odlučio je ciljati SMA1, najčešći genetički uzrok smrti kod beba. Dojenčad s njim nedostaje funkcionirajući SMN1 gen, koji kodira protein koji se naziva motorički neuronski opstanak (SMN) koji održava kičmene neurone tijekom cijelog života. Većina ljudi ima više kopija rezervnog gena, SMN2, koji može proizvesti male količine SMN, ograničavajući ozbiljnost bolesti. Ali oni s SMA1 imaju samo dva od tih rezervnih gena, i premalo od ključnog proteina.

Djeca rođena s SMA1 su floppy i ne mogu dobro sisati niti podići glavu; jer nedostaju kralješnični neuroni, njihovi mišići oslabljuju i na nekom mjestu više ne mogu disati i umrijeti. Tim koji je vodio Kaspar krenuo je na razvoj postupka inženjeringa AAV9 da nosi gen SMN. Planiraju ubrizgati intravenozno, nakon što pokazuju da novorođenče miševi s SMA1 koji su tretirani na taj način imali normalnu funkciju motora i životni vijek.

Ali to bi vjerojatno zahtijevalo ogromne količine virusnog vektora. Budući da su stanice jetre također omiljeni meta AAV-a, jetra uklanja većinu AAV9 injektiranih u krv; mnogo od onoga što ostaje odlazi u druga tkiva. Kao rezultat toga, manje od 1% izvorne doze prelazi krvno-moždanu barijeru, Gray je procijenjen dok je bio postdoc s UNC-em Jude Samulski. Na temelju količine potrebne za liječenje SMA1 miševa, tim Nationwide predložio je terapeutsku dozu vektora 100 puta veći nego što je ikada ubrizgano u pacijentovu krv u pokusu genske terapije.

Ipak, testovi s majmunima sugeriraju da će doza biti sigurna. FDA i Recombinant DNA savjetodavni odbor, NIH (National Institutes of Health) tijelo koje pregledava većinu američkih pokusa za gensku terapiju, odobrilo je studiju, koju je Nationwide i zaklada dogovorila financirati. (Nova tvrtka koju je osnovao Kaspar, tvrtka AveXis, financirala je kasnije faze suđenja nakon što je licencirala terapiju iz Nationwidea.)

Ipak, mnogi istraživači genske terapije zadržali su dah, bojeći se još jedne katastrofe slične Gelsingeru. "Brojni su ljudi bili nervozni. Bilo je to ogromno virusno opterećenje za vrlo mlade bolesnike ", kaže Samulski.

Ubrzo nakon što je prva beba primila testnu dozu AAV9 terapije, njezini enzimi jetre skočili su do 31 puta normalni, što je signaliziralo moguće oštećenje stanica. "Nisam dobro spavao te noći", kaže Mendell. Ali steroidi su brzo spustili razine, a FDA ga je savjetovao da nastavi, kaže on. Tri druge dojenčadi razvile su povišene jetrene enzime, ali nije bilo kliničkih znakova oštećenja jetre i suđenje je nastavljeno.

image.png


Iako je pokus bio uglavnom dizajniran za testiranje sigurnosti terapije, brzo je postalo jasno da je uvedeni gen usporio atrofiju dojenčadi. Umjesto da postanu floppier i bore se za disanje, oni su dobili jači. Ležeći na trbuhu, Evelyn je jednog dana počeo podići glavu, prisjeća se Elena Villarreal. "Bilo je kao, to je to, to je nemoguće s SMA1". Do sada, samo osam od 15 liječenih beba treba pomoć od maske za lice da disati. I 11 od 12 osoba koje su primile veće od dvije doze AAV9 - od kojih je jedan tretiran kasno, u roku od 6 mjeseci - može sjesti barem kratko bez pomoći, jesti i govoriti. Matteo, dječak u Miamiju, Florida, koji je dobio terapiju samo 27 dana nakon rođenja, može trčati i udarajući u normalne razvojne događaje, kaže njegov otac Derwin Almeida.

Rezultati suđenja su "izvanredni", kaže Charlotte Sumner, istraživačica SMA na Sveučilištu Johns Hopkins u Baltimoreu u Marylandu. Lijek nazvan nusinersen, koji se sastoji od crijeva RNA koja pomaže genu SMN2 da proizvode više proteina, imala je jednako impresivne učinke kod SMA1 dojenčadi u tekućoj studiji, a FDA ga je odobrila u prosincu prošle godine. No, genska terapija privlači zbog "one-and-done benefit", primjećuje Sumner.

Koliko dugo će liječenje djelovati nepoznato. Za razliku od HIV-a i drugih virusa koji se koriste za ex vivo gensku terapiju, AAV-ovi ne integriraju terapijski gen u genom stanice; oni ga pohranjuju kao slobodno plutajuću petlju DNK, što znači da se efekti mogu izgubiti dok se stanice kopiraju. Ali neuroni se ne dijele, tako da liječeno tkivo godinama mora proizvoditi SMN protein, kaže Kevin Flanigan, direktor Nationwideove gene terapijske centre.

Ako se prednosti genske terapije na kraju izblijede, pacijenti s SMA1 trebaju ponovno liječenje i sada imaju antitijela na AAV9 koji bi ga mogli ometati. No, istraživači na nacionalnoj razini rade na protumjerama, poput filtriranja protutijela iz krvi ili davanja nekih lijekova protiv imunosupresije, kaže Mendell.

Još jedna daljnja briga je rak. Studije Sands i drugi otkrili su da kada se IV daju u velikim dozama novorođenim miševima, neki AAV-i mogu integrirati njihovu DNK u genom i uzrokovati rak jetre. Sands primjećuje da znanstvenici još ne znaju jesu li ti rezultati relevantni za ljude. Neki genski terapeuti se uvjeravaju da se rak u karcinomu jetre ne pojavljuje u stotinama pacijenata koji su bili izloženi AAV-u u prošlim istraživanjima genske terapije.

AveXis je pokrenula drugu studiju SMA1, a također planira liječiti blaže oblike stanja. Ako pokuse podupru obećanje o terapiji, izazivanje dovoljne količine doza potrebnih za pacijente. No, glasnogovornik AveXisa kaže kako nova tvornica u blizini Chicaga u Illinoisu treba imati kapacitet za proizvodnju doza za 500 SMA1 rođenih svake godine u Sjedinjenim Državama i Europi. Tvrtka još nije stavila cjeniku na liječenje, ali vjerojatno će biti skupe genetske terapije na tržišnoj naredbi prema gore od 700.000 USD po tretmanu.

image.png

WEILL CORNELL MEDICINA KOŠARICA I CENTRA PLINA

Sada kada je visoka doza, sustavno isporučena terapija AAV genima sigurna, timovi na nacionalnoj i drugdje pokreću pokuse za druge neuromuskularne bolesti, koje će nastojati isporučiti novi gen u IV mišićnim stanicama umjesto neurona.

Znanstvenici također istražuju sljedeće pitanje za AAV9: Može li se nadi pomagati spinalnim neuronima i doprijeti duboko u mozak na razinama dovoljno visokima da zaustavi bolesti? Prvi rezultati mogli bi potjecati od tekućeg pokusa, pod pokroviteljstvom tvrtke Abeona Therapeutics i voditi Nationwide, koji koristi IV dostavu AAV9 genske terapije za Sanfilippo tip A sindroma. Djeca s tim bolestima nedostaju enzim koji je potreban za razgradnju heparanskog sulfata, molekule koja se nakuplja u mozgu i uzrokuje oštećenja koja su vidljiva u dobi od 2 do 6. Godinu dana nakon tretiranja troje djece, razine heparan sulfata u njihovoj leđnoj tekućini oštro su pali, njihova povećana jetra su se smanjila, a njihovi rezultati na neverbalnim kognitivnim testovima su se stabilizirali, izvijestio je Flanigan na sastancima.

Ostala ispitivanja oslanjaju se na svojstva AAV9-a koja se dominiraju neuronima, ali ih izravno primjenjuju u središnjem živčanom sustavu pacijenta injekcijom u spinalnu tekućinu ( vidi tablicu ). To zahtijeva manje virusa od IV dostave, tako da proizvodnja neće biti toliko prepreka; ona također može raditi bolje za starije pacijente čija je krvno-moždana barijera razvijena od dojenčadi. Spinalna isporuka bi trebala smanjiti imunološki odgovor.

U prvom testu ove strategije, pokus u NIH-u davao je osam pacijenata s bolestima zvanom divovska aksonalna neuropatija AAV9 vektor koji sadrži zamjenski gen za onog koji je u krivu, koji uništava živčane stanice aksona-živaca koji prenose impuls i utječu mozak. Siva, čija životinja u Samulskovom laboratoriju postavlja temelje za suđenje, kaže da je prerano izvijestiti o rezultatima. No, Lori Sames of Rexford, New York, čiji je ljubav Hannah's Hope fond poduprla Grayovo istraživanje, kaže da je njezina kćerka Hannah, koja je bila na kolicima, i koja je trpjela u srpnju 2016., vidjela nekoliko poboljšanja: gubitak vida stabilizirao se i ona se može hraniti i stajati uz podršku. "Vrlo smo sretni zbog onoga što vidimo", kaže Sames.

Za bolesnike s SMA1 i drugim progresivnim poremećajima, rano liječenje je kritično. "Kad neuroni nestanu, otišli su", kaže dječji neurolog Jonathan Mink s Medicinskog centra Sveučilišta Rochester u New Yorku. Za sada, braće i sestara djece koja su već imala te genetske bolesti najvjerojatnije će se identificirati dovoljno rano za preventivno liječenje. Međutim, pacijentice traže da se bolesti kao što su ALD i SMA dodaju novim testovima za screening, što bi moglo proširiti doseg terapije.

Neki istraživači i dalje su skeptični da će novi, manje invazivni načini isporuke AAV9 doseći dovoljno stanica mozga. "Imam sumnje da će to biti široko primjenjivo na druge poremećaje", posebice u starijoj djeci, kaže Ronald Crystal iz Weill Cornell Medicine u New Yorku, koji je koristio isporuku lubanje da bi liječio Battenovu bolest.

Drugi terapeuti gena podupiru svoje nade u pronalaženju novih AAV vektora koji su još bolji pri prelasku krvno-moždane barijere. Grupa na Kalifornijskom institutu za tehnologiju u Pasadeni identificirala je nekoliko, uključujući inačicu AAV koja prelazi barijeru 40 puta učinkovitije od AAV9 u miševa. Voyager Therapeutics u Cambridgeu, Massachusetts, kaže da ti vektori djeluju i kod majmuna, premda ti podaci ostaju neobjavljeni.

Kao što su oduševljeni genetskim terapeutima s SMA1 studijom koja je Evelyninim roditeljima rodila svoju plesnu djevojčicu, zabrinuto će promatrati hoće li istu strategiju spasiti više djece s teškim genetskim bolestima. Ako se to dogodi, mjesto genske terapije u arsenalu medicine bit će osigurano. Wilson kaže: "Ovo nije bio skroman napredak. Ovo je transformacijska promjena. To je ono što smo se uvijek nadao da će genska terapija biti. "


Vijesti iz znanosti, Jocelyn Kaiser, 1. siječnja 2017., 17:00

http://www.sciencemag.org/news/2017/11/gene-therapy-s-new-hope-neuron-targeting-virus-saving-infant-lives