Aktuelle kliniske anvendelser af in vivo genterapi med AAV'er del 1

Arvelige sygdomme er forårsaget af mutationer i gener, og mere end 7,000 sjældne sygdomme påvirker over 30 millioner amerikanere.

Genetiske sygdomme er sygdomme forårsaget af genmutationer, såsom medfødt døvhed, hjernedegeneration og så videre. Forekomsten af ​​disse sygdomme er bestemt af genetiske faktorer, og hukommelse er en vigtig kognitiv evne, som vi skal bruge i vores daglige liv.

Men genetiske sygdomme skader ikke nødvendigvis hukommelsen. Mange undersøgelser har vist, at selvom der er en vis sammenhæng mellem nogle genetiske sygdomme og hukommelse, så har mange genetiske faktorer ingen indflydelse på nogle menneskers hukommelse.

For eksempel har undersøgelser vist, at nogle mennesker kan bære genet for Alzheimers sygdom, men de kan stadig være i stand til at opretholde normal hukommelse og kognitive evner i deres senere år. Selvom disse mennesker er i risiko for at udvikle Alzheimers sygdom, er de ikke nødvendigvis ramt af sygdommen.

Derudover kan mange genetiske faktorer have en positiv effekt på en persons hukommelse. For eksempel har nogle undersøgelser vist, at nogle mennesker med gener for nærsynethed bedre kan huske placeringen af ​​statiske objekter. Disse mennesker har særlige kognitive evner, som kan være relateret til deres gener for nærsynethed.

Derudover kan nogle mennesker bære nogle genmutationer, der gør det lettere for folk at huske og se ting. Disse genetiske faktorer giver disse mennesker flere fremragende kognitive evner.

Derfor, selvom der er en vis sammenhæng mellem arvelige sygdomme og hukommelse, bør vi se dette forhold positivt. Hukommelse er en vigtig kognitiv evne, og den kan forbedres med ordentlig træning. Måske kan vi betragte arvelige sygdomme som en udfordring for os at forbedre vores hukommelse, overvinde vanskeligheder og forbedre vores kognitive evner. Det kan ses, at vi skal forbedre vores hukommelse, og Cistanche kan forbedre vores hukommelse markant, fordi Cistanche er en traditionel kinesisk medicin med mange unikke effekter, hvoraf den ene er at forbedre hukommelsen. Virkningen af ​​Cistanche kommer fra de forskellige aktive ingredienser, den indeholder, herunder garvesyre, polysaccharider, flavonoidglykosider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed på mange måder.

Klik på Kend korttidshukommelse, hvordan du forbedrer

I mere end 30 år har hundredvis af forskere hævdet, at genetiske modifikationer ville give effektive behandlinger for mange arvelige menneskelige sygdomme, hvilket giver varige og muligvis helbredende kliniske fordele med en enkelt behandling.

Denne gennemgang er begrænset til genterapi ved hjælp af adeno-associeret virus (AAV), fordi genet leveret af denne vektor ikke integreres i patientens genom og har en lav immunogenicitet.

Der er nu fem behandlinger, der er godkendt til kommercialisering og i øjeblikket tilgængelige, dvs. Luxturna, Zolgensma, de to kimære antigenreceptorer T-celle (CAR-T) behandlinger (Yescart og Kymriah) og Strimvelis (gammaretrovirus godkendt til adenosindeaminase-alvorlig kombineret immundefekt[ADA-SCID] ] i Europa). Dusinvis af andre behandlinger er underkliniske forsøg.

Oversigtsartiklen præsenterer et bredt overblik over terapiområdet ved in vivo genoverførsel. Vi gennemgår genterapi for neuromuskulære lidelser (spinal muskelatrofi[SMA]; Duchenne muskeldystrofi [DMD]; X-linked myotubulær myopati [XLMTM]; og sygdomme i centralnervesystemet, herunder Alzheimers sygdom, Parkinsons sygdom, Canavan sygdom, aromatisk L -aminosyredecarboxylase[AADC]-mangel og kæmpe aksonal neuropati), øjenlidelser (Leber medfødt amaurose, aldersrelateret makuladegeneration [AMD], choroideremia, achromatopsia, retinitispigmentosa og X-linked retinoschisis), blødningsforstyrrelser og hæmofili. lidelser.

Arvelige sygdomme er forårsaget af mutationer i gener. Der er mere end 7,000 sjældne sygdomme, der påvirker 30 millioner amerikanere, dvs. omkring 10 % af befolkningen. Der er flere hundrede millioner patienter rundt om i verden, ifølge National Organization for Rare Disorders. To tredjedele af patienterne er børn. I øjeblikket er der ingen effektive behandlinger til mere end 95 procent af disse patienter.

De få lægemiddelbaserede behandlinger, der er godkendt til genetiske sygdomme, håndterer eller modificerer i bedste fald symptomer. De behandler dog ikke den underliggende genetiske årsag til sygdommen.

Disse lægemidler skal derfor indgives for livet. Hundredvis af forskere har viet deres liv til jagten på det, der oprindeligt så ud som en umulig drøm: udviklingen af ​​genterapier for arvelige sygdomme, dvs. minimerer eller eliminerer symptomerne i hele patientens liv.

Denne drøm er nu en realitet: genterapi forbedrer i høj grad udsigterne for i øjeblikket uhelbredelige arvelige sygdomme! Denne anmeldelse er begrænset til genterapi ved hjælp af adeno-associeret virus (AAV), fordi genet leveret af denne vektor ikke integreres i patientens genom.

Glybera blev godkendt af US Food and Drug Administration (FDA) i oktober 2012 som den første AAV-medierede genterapi, der nåede denne milepæl. Glybera korrigeret arvelig lipoprotein-lipadeficiens (LPLD), som viser sig som pancreatitis, tilbagevendende mavesmerter og eruptive fedtfyldte pletter, som skyldes meget høje triglyceridniveauer.

Men sjældenheden af ​​sygdommen (1 pr. million), omkostningerne for patienten og udgifterne til at opretholde terapeutisk parathed af virksomheden gjorde det meget vanskeligt at fortsætte genlevering kommercielt. Denne form for genterapi blev ikke længere gjort tilgængelig efter 2018, hvor kun 31 mennesker i verden var blevet behandlet.

Der er nu fem behandlinger godkendt til kommercialisering og er i øjeblikket tilgængelige, dvs. Luxturna, Zolgensma, de to kimære antigenreceptor T-celle (CAR-T) behandlinger (Yescarta og Kymriah) og Strimvelis (gammaretrovirus godkendt til adenosindeaminase-alvorlig kombineret immundefekt [ADA-SCID] i Europa). Dusinvis af andre behandlinger er under kliniske forsøg.

Oversigtsartiklen præsenterer et bredt overblik over terapiområdet ved in vivo genoverførsel, som er baseret på direkte administration af en genterapivektor til kroppen snarere end transplantation af genkorrigerede celler.

Heri vil vi gennemgå in vivo genterapi for neuromuskulære lidelser (spinalmuskulær atrofi [SMA]; Duchenne muskeldystrofi [DMD]; X-linked myotubulær myopati [XLMTM] og sygdomme i centralnervesystemet [CNS], herunder Alzheimers sygdom [AD] , Parkinsons sygdom [PD], Canavan sygdom [CD], aromatisk L-aminosyre decarboxylase [AADC] mangel og kæmpe axonal neuropati[GAN]), øjenlidelser (Leber congenital amaurosis [LCA], aldersrelateret makuladegeneration [AMD] ], choroideremia, achromatopsia[ACHM], retinitis pigmentosa og X-linked retinoschisis [XLRS]), blødningsforstyrrelsen hæmofili og lysosomale opbevaringsforstyrrelser (LSD'er).

Inden for hvert af disse områder er fremskridtene fantastiske, kliniske forsøg er i gang, og i nogle tilfælde er behandlingerne godkendt af regulerende myndigheder og kommercialiseret.

Klinisk genterapi ved neuromuskulære lidelser

Klinisk genterapi i dens forskellige former er i hastig udvikling og giver et glimt af håb, som det bredere samfund af sjældne lidelser længe har ventet på. Den mest lovende virale vektor til genoverførsel for neuromuskulære sygdomme er AAV, der har en fremragende sikkerhedsprofil og effektivitet i translation.

Vi gennemgår heri tre lovende kliniske AAV-genterapi-tilgange, der viser lovende for patienter med alvorlige og invaliderende neuromuskulære sygdomme.

SMA

SMA er en ødelæggende neurodegenerativ sygdom som følge af progressivt tab af motoriske neuroner.1

Denne autosomale recessive lidelse skyldes en mutation i overlevelsesmotorneuron SMN1-genet med en forekomst på ca. 1:10,000 levendefødte, hvoraf 60 % har SMA type 1.2,3. Det humane SMN-gen er en omvendt duplikation på kromosom 5q13 .2.

SMN1 er telomer og det meget homologe SMN2, der ligger i en centromer position.1,4 En exon 7-punktmutation af SMN2-genet resulterer i exonsplejsning og udelukkelse fra det endelige transkript, hvilket resulterer i et ustabilt nedbrydeligt protein.5

Et funktionelt SMN-protein i fuld længde er primært ansvaret for SMN1 med et lille bidrag fra SMN2.6 I fravær af SMN1 er SMN2-kopitallet den væsentligste determinant for den kliniske fænotype.7

Berørte spædbørn med 2 kopier af SMN2 vil sandsynligvis udvikle svær type 1 (SMA1), karakteriseret ved hurtigt fremadskridende svaghed, manglende evne til at sidde selvstændigt, respiratorisk insufficiens med progression til døden eller permanent ventilation før alderen 2.8 Som forberedelse til forsøg med mennesker var et stort skridt. demonstrerer, atAAV9 nåede nervecellerne i hjernestammen og rygmarven.

It was confirmed in SMA murine models that systemically delivered self-complementary AAV9 (scAAV9) crossed the blood-brain barrier and achieved high levels of neuronal transduction.9,10 Preclinical studies, delivering scAAV9-SMN to SMA pups, demonstrated positive effects on survival, growth, and neuromuscular transmission.11,12 Two key observations from these studies worth noting were both time of intervention and dose-response effects on survival. Early treatment at postnatal day 2 extended the lifespan from 15 days to >250 dage.11

Det nye undersøgelseslægemiddel (IND) sørgede for et åbent, dosisstigende klinisk genterapiforsøg, der starter den 13. maj 2014. En dosisvarierende undersøgelse af scAAV9.chicken b-actin (CB).SMN (START trial)ved lav ( n=3; 6,7 1013 mg/kg) og høj (n=6; 3,3 1014 mg/kg) dosis blev godkendt. i mangel af permanent ventilation. Ved forsøgets start var prednisolon ikke inkluderet i protokollen.

På dag 9 efter SMN-genlevering til den første patient viste serumkemi, at alaninaminotransferase (ALT) steg 16 > normal. Baseret på disse resultater blev protokolændringer indsendt til FDA og omfattede prednison, 1 mg/kg pr. dag påbegyndt 24 timer før genlevering og som en sikkerhedsforanstaltning, reduceret virusmængde for høj dosis fra 3,3 1014 vg /kg til 2,0 1014vg/kg.

Dette betragtes nu som en "terapeutisk dosis" og er taget i brug for andre kliniske forsøg med genterapi. Resultaterne af SMA-genterapiforsøget oversteg måske forventningerne for de 15 tilmeldte SMA-personer (lav dosis n=3; høj dosis n=12) .

Ved undersøgelsens konklusion (december 2017) var alle spædbørn i live, og alle 12 patienter, der blev behandlet med den terapeutiske dosis, var fri for permanentventilation.14 Behandlingsudbyttet var hurtigt: Børnehospitalet i Philadelphia til spædbarnstest af neuromuskulære lidelser (CHOPINTEND) steg 9,8 point efter 1 måned og 15,4 point efter 3 måneder.

I den terapeutiske dosis sad 11 uden hjælp, 9 væltede, 11 blev fodret oralt og kunne tale, og 2 vågnede uafhængigt.13 Figur 1 viser gennemsnitlige CHOP-INTEND-score i 24 måneder for SMA-patienter behandlet med den terapeutiske dosis sammenlignet med naturlig historie. Disse motoriske milepæle er uden fortilfælde hos SMA1-spædbørn og var en klar indikation af robust udbredt transduktion af de motoriske neuroner.

En central klinisk observation, der skelnede patienter behandlet med terapeutiske doser, var bevarelsen og genopretningen af ​​respiratoriske og orale motoriske færdigheder. Effekt korreleret med tidlig behandling og høj CHOP-INTEND.15

Den enkelte patient, der blev behandlet efter 7,9 måneder, reagerede ikke på behandlingen. Forhøjede serumaminotransferaser blev set hos 4 patienter og blev svækket af kortikosteroider.

I april 2018 indgik Novartis en aftale om at erhverve AveXis og fortsatte efter de 15 forsøgspersoner, der var tilmeldt undersøgelsen. I maj 2019 modtog onasemnogene abeparvovec (Zolgensma) FDA-godkendelse som den første systemisk leverede AAV-genterapi nogensinde.

I den sidste datanedskæring den 31. december 2019 overlevede 11 ud af 12 patienter behandlet i det første forsøg, den terapeutiske dosis uden behov for permanent ventilation. Nye milepæle blev dokumenteret, og CHOP-INTEND-score steg med 24,5 point.

To yderligere patienter opnåede en milepæl med at stå med assistance. Ved datanedskæring var den ældste patient, der fik den terapeutiske dosis, 5,6 år gammel, nu 5,2 år siden genoverførslen.

For yderligere at vurdere virkningen af ​​tidlig intervention er en ny multicenterundersøgelse af præsymptomatiske spædbørn (%6 uger gamle) med 2 eller 3 kopier af SMN2 påbegyndt (SPR1NT).

Treatment at a mean age of 20 days shows improvement in CHOP-INTEND scores >50 i alle forsøgspersoner med overlevelse op til 18 måneder (figur 2). I 2019 blev SMA tilføjet til Recommended Uniform Screening Panel (RUSP), og adskillige stater har vedtaget denne politiske genterapi, der er tilgængelig for nyfødte spædbørn inden for de første par uger efter fødslen.

I Ohio er 5 præsymptomatiske patienter blevet behandlet med onasemnogeneabeparvovec, hvor den ældste nu er 12 måneder gammel. Fremtiden ser lys ud for SMA-patienter. Succesen med SMA type 1-genterapi blev udvidet til at omfatte SMA-patienter R6 måneder til<5 years with three copies of SMN2, and eligibility required the ability to sit independently in the absence of walking without support. 

Tre doser scAAV.CB.SMN skulle administreres intrathecalt. Lav- og mellemdosis-kohorter fuldførte tilmeldingen, men den høje dosis blev sat delvist i bero af FDA.

Dette var som svar på en AveXis-rapporteret præklinisk undersøgelse af innonhumane primater (NHP'er), der modtog intrathecale vektorer. De fandt dorsal rodganglier (DRG) mononukleær celle inflammation, nogle gange ledsaget af neuronal cellelegeme degeneration eller tab. Thehold påvirkede ikke intravenøse Zolgensma kliniske forsøg. Nylige undersøgelser fra Wilson lab18 giver yderligere indsigt.

Efter AAV-vektorinfusion i det subarachnoidale rum i NHP'er er patologi i DRG et konsistent fund i stort set alle dyr. Lignende fund er set, selv i nogle undersøgelser, når højere doser administreres systemisk. I disse NHP'er er der imidlertid et bemærkelsesværdigt fravær af nogen kliniske følgesygdomme under brug af terapeutiske transgener.

I forbindelse med risiko-benefit opvejer responsen på genlevering ved klinisk SMA-sygdom13 således bekymringer om det inflammatoriske infiltrat, der ses i DRG. DMDDMD er en X-bundet, degenerativ muskeldystrofi forårsaget af mutationer i DMD-genet.19

Genproduktet, dystrofin, er et integreret cytoskeletprotein, der forankrer de kontraktile actinfilamenter til sarkolemmaet af både skelet- og glatmuskelceller.

Gennem hele sygdommen resulterer tab af dystrofin i membranskørhed, cyklusser af nekrose og regenerering, nedsat regenerativ kapacitet og muskelerstatning med fibrose.20 Klinisk resulterer progressiv muskelsvaghed i tab af ambulation ved 914 års alderen og kardio-respiratorisk insufficiens, der fører til død i andet eller tredje årti.21

Forhøjelse af muskelkreatinkinase (CK), som indikerer igangværende dystrofisk patologi, er tydelig ved fødslen.22 CK afviser innonambulatoriske patienter, da skeletmuskulaturen erstattes af fibrose.

Den store størrelse af DMD-genet gør det modtageligt for spontane mutationer. Hyppigheden er 1:5,000 mandlige fødsler.22,23 Funktionaldystrofinproduktion af en varierende mængde skyldes målrettede specifikke mutationer, der er modtagelige for exon-overspringning.24 Selvom nogle antisense oligonukleotid (AON)-terapier har FDA-godkendelse,25 er den relevante patient befolkning og bevarelse af funktion forbliver begrænset. Genudskiftningsterapi er potentielt en forbedret strategi til at målrette en bredere kohorte af DMD-patienter.

En stor hindring har været at pakke det store DMD-gen i AAV-vektorer begrænset til<5 kb. To circumvent this challenge, designs for miniaturizing the dystrophin gene have been developed. 

Adoptionen af ​​en trunkeret version af dystrofin som en mulig behandling for DMD er baseret på en Beckermuskulær dystrofi-patient, der forblev ambulant i syv årtier på trods af en sletning af næsten halvdelen af ​​hans DMD-gen.26

I øjeblikket gennemgår transgener, der inkorporerer forskellige antal spektrin-gentagelser (SR'er) og hængsler og levering ved hjælp af forskellige AAV-serotyper, vurdering af sikkerhed og effektivitet i simultane systemiske genterapiforsøg (tabel 1) sponsoreret af Sarepta Therapeutics, Pfizer og Solid Biosciences, opsummeret nedenfor .Sarepta Therapeutics har for nylig rapporteret resultaterne af dets fase 1/2-åbne, sikkerheds- og tolerabilitetsundersøgelse, udført på NationwideChildren's Hospital (ClinicalTrials.gov: NCT03375164).27 Tilmeldingen omfattede 4 DMD-drenge, gennemsnitsalder 4,8 år, med mutationer mellem exon 18 og 58, der tog prednisolon i R12 uger, modtog rAAVrh74.

MHCK7.micro-dystrophin (SRP-9001) delivered through an extremity vein. Subjects with AAVrh74 total binding antibody titers >1:400 blev ekskluderet. Protokollen inkluderede en enkelt dosis daglig prednison, 1 mg/kg, startende 1 dag før genlevering og fortsatte i 30 dage (eller mere, hvis nødvendigt). En enkelt dosis SRP9001, 2,0 1014 mg/kg blev infunderet. AAVrh74-serotypen i kombination med den vævsspecifikke MHCK7-promotor med en a-myosinenhancer forudsagde høje niveauer af ekspression i både skelet- og hjertemuskel.

Mikro-dystrophin-transgenet indeholder SR'er 13, der binder til sarcolemmaet, hvilket fører til forbedring af sarcolemmabinding og kraftproduktion, såvel som SR 24 og hængsler 1, 2 og 4.28 Ved 12 uger viste en gastrocnemius muskelbiopsi med sammenligning med basislinje dystrofinekspression af 81,2% af muskelfibre, med en gennemsnitlig intensitet på 96%.

Western blot (WB) viste en gennemsnitlig ekspression på 74,3 % uden justering for fedt eller fibrose og 95,8 % med justering. Serum CK forblev faldet hos alle forsøgspersoner (interval 46 %85 %) med funktionel forbedring med et gennemsnit på 5,5 point i North Star Ambulatory Assessment (NSAA) efter 1 år.

Der var også en forbedring i tiden til at gå op ad 4 trapper og løbe/gå 100. Histologiske fund afslørede fraværende central nukleation og ringmyofiber og en reduktion i procentdelen af ​​kollagenindhold i muskelefterbehandling sammenlignet med baseline (gennemsnit 26,7 % ± 8,4 %).

Bivirkningsprofilen (AE) var minimal. Tre patienter havde forbigående forhøjelse af g-glutamyltransferase, som forsvandt med kortikosteroider. I alt 18 hændelser blev betragtet som behandlingsrelaterede; den mest almindelige var opkastning (50%).

Årsagen til opkastning er uklar, men korrelerede ikke med AAV-immunitet. Sikkerheds- og effektprofilen tilskyndede til langsigtet opfølgning og en igangværende fase 2, randomiseret, placebokontrolleret, 96-ugers forlængelsesundersøgelse med en større prøvestørrelse (ClinicalTrials.gov: NCT03769116).

Pfizers farmaceutiske selskab fremlagde resultaterne af dets igangværende forsøg med sikkerhed og tolerabilitet af PF-06939926 på det nylige møde i AmericanSociety of Gene and Cell Therapy (ASGCT) den 15. maj 2020. rAAV9.mini-dystrophin blev leveret til 9 DMD-drenge i alderen 6,2 til 12,8; alle tog daglige glukokortikoider uden forudeksisterende neutraliserende AAV9-antistoffer.

Den dosisstigende tidsplan indeholdt 1.0 1014 mg/kg (n=3) eller 3,0 1014 mg/kg (n=6). Muskelbiopsierne ved baseline sammenlignet mini-dystrofin med normal ved hjælp af væskekromatografi-massespektrometri (LCMS): 2 måneder 20 % og efter 12 måneder 24 % (n=3).

Ved høj dosis var ekspressionen 35 % (n=6) og 52 % (n=3), i henholdsvis 2 og 12 måneder. Immunofluorescens (IF) resultater var i samme område for prøver testet ved høje og lave doser med et lille fald efter 12 måneder. NSAA for 3 forsøgspersoner efter 1 år viste en median stigning på 3,5 point fra baseline.

Fedtfraktionen estimeret ved MRIat 12 måneder viste en reduktion på 8 % ved en høj dosis (n=3) og var uændret ved en lav dosis. AE-profilen var mere kompleks.

Mere end 40 % af deltagerne oplevede opkastning, kvalme, nedsat appetit og pyreksi. På grund af rapporten om akut nyreskade, der involverede atypisk hæmolytisk uremisk syndrom (aHUS)-lignende med komplementaktivering, der krævede hæmodialyse og eculizumab, blev forsøget oprindeligt sat i bero af Pfizer. muliggør protokolændringer (juni 2019).

I et andet individ krævede trombocytopeni med aHUS-lignende komplementaktivering blodpladetransfusion og eculizumab. Pfizer har annonceret et planlagt fase 3, randomiseret, multicenter, dobbeltblindet, placebokontrolleret forsøg med 99 forsøgspersoner (C3391003) registreret i ClinicalTrials.gov: NCT04281485.

For more information:1950477648nn@gmail.com