Genetická terapie sítnice pomocí lentivirových vektorů - Retinal gene therapy using lentiviral vectors

Genová terapie pomocí lentivirových vektorů je zkoumán v raných fázích zkoušek.

Zkoušky

V klinické studii fáze I se třemi pacienty nevykázali dva zlepšení a jeden z nich měl nějaká zlepšení. Studie dospěla k závěru, že je zapotřebí dalšího vyšetřování ohledně použití postupu k léčbě Leberova vrozená amauróza.[1] K prozkoumání potenciálu léčby byly použity další časné studie,[2] včetně terapeutického použití rekombinantu virus spojený s adeno (rAAV) vektory. Mnoho dalších možných virových vektorů zůstává možnostmi léčby různých genetických poruch v sítnici, které vedou k oslepnutí. Genetická terapie sítnice pomocí lentivirových vektorů může být způsob, jak léčit širší škálu genetických poruch v sítnici kvůli různým vlastnostem lentivirus což z něj činí atraktivní alternativu k vektorům rAAV.

Stejně jako vektory rAAV, lentivirové vektory nabízejí mnoho funkcí, díky nimž je vynikajícím nástrojem pro molekulární biologii a možné lékařské ošetření. Stejně jako mnoho jiných vektorů běžně používaných v laboratoři umožňují lentivirové vektory efektivní přenos cizí DNA (transgen ) k cílovým buňkám, dlouhotrvající a stabilní expresi cizí DNA a obecně sníženou schopnost vyvolat imunitní odpověď.[3] Stejně jako mnoho jiných retrovirových vektorů ani lentivirové vektory nemají žádný ze svých původních obsahů DNA, což umožňuje co nejmenší provokaci imunitní odpovědi. Na rozdíl od mnoha retrovirových vektorů však lentivirové vektory nabízejí tu výhodu, že jsou schopny úspěšně zavést transgen do cílových buněk bez ohledu na to, zda cílové buňky proliferují nebo ne (mnoho retrovirových vektorů vyžaduje replikaci DNA, aby se mohly vložit do hostitelského genomu).[3]

Důležitým hlediskem pro aplikaci lentivirového vektoru je rodičovský virus, který způsobil vznik vektoru. Ne všechny lentivirové vektory jsou dokonale vhodné pro každou aplikaci a někdy je nutné, aby výzkumný pracovník vyzkoušel práci s jiným lentivirovým vektorem, pokud jeden nenabízí požadovanou expresi transgenu. Jindy může být nutné použít úplně jiný virový vektor. Existují možnosti na výběr mezi lentivirovými vektory a mnoho populárních lentivirových vektorů má buď virus lidské imunodeficience 1 (HIV -1) nebo koňská infekční anémie virus (EIAV).[4]

Výhody lentivirového vektoru

I když jak lentivirové, tak rAAV vektory poskytují vysokou účinnost přenosu genů do buněk in vivo„vektory rAAV mají určité nepatrné nevýhody, které by bránily jejich použití pro určitá onemocnění. rAAV vektory například umožňují pouze inzerci genů menších než 4 kb (4 000 bází); mnoho genetických chorob, nejen těch na sítnici, má geny větší než 4 kb a neumožňuje tedy použití rAAV vektorů. Jedna taková nemoc, Stargardtova nemoc (OMIM # 601691),[5] může zahrnovat mutaci v Transportér kazety vázající ATP 4 (ABCA4 )[6] gen. Tento gen obsahuje 50 exonů s kódující oblastí o délce 6,7 kb, a proto vyžaduje virový vektor schopný zvládnout takový relativně velký inzert. Lentivirové vektory, na rozdíl od rAAV vektorů, jsou schopné účinně inkorporovat a umožňovat expresi transgenních fragmentů až 10 kb a předchozí práce naznačuje, že lentivirový vektor je možnou terapeutickou možností pro pacienty trpící Stargardtovou chorobou (viz níže). To však neznamená, že lentivirové vektory účinně neprenášejí buňky in vivo, stejně jako rAAV vektory s transkripty menšími než 4 kb. Výsledky přenosu lentivirového genu u myší pro LCA-2 naznačují, že genová terapie pomocí lentivirových vektorů je stejně účinná jako použití rAAV;[7] rozhodnutí použít lentivirový vektor proti vektoru rAAV může být jednoduše záležitostí preference.

Nevýhody lentivirového vektoru

U všech transgenních vektorů existuje riziko, že způsobí mírné až závažné vedlejší účinky s ohledem na imunitní systém a lentivirové vektory nejsou výjimkou. V laboratorních nebo klinických studiích je jednou indikací imunitní reakce na vektor pokles exprese transgenu. Tato náhlá ztráta exprese transgenu často není způsobena prostým umlčením transgenu nebo ztrátou vektoru z buňky, ale ztrátou samotné buňky.[3] Tělo má několik metod zaměřování a zbavování se jakýchkoli buněk infikovaných lentivirem, přičemž všechny spadají pod aktivitu vrozeného imunitního systému nebo adaptivního imunitního systému. V případě některých lentivirových vektorů odvozených z HIV-1 mohou nastat obě imunitní odpovědi.[3]

Při vrozené imunitní odpovědi mýtné receptory (TLR) nalezené v mnoha buňkách rozpoznávají částice a molekuly normálně produkované retroviry, jako je genomová DNA typicky nalezená ve virech, genomová RNA nalezená v retrovirech, nebo dvouřetězcová RNA nalezená v ještě jiných retrovirech.[3] Tyto TLR mohou vyvolat následné účinky, které mohou nakonec vést ke ztrátě infikované buňky a komplikacím u léčeného pacienta. Další práce výzkumníků naznačuje interferon může hrát důležitou roli v prevenci úspěšné infekce cílové buňky. Ačkoli někteří vědci navrhují léčbu interferonových receptorů u pacienta imunosupresivní léky aby bylo možné lépe reagovat na léčbu lentivirovými vektory, stále existuje jen velmi málo údajů, které by naznačovaly, že by tento přístup fungoval nebo ne.[3]

Exprese samotného transgenu může kromě jakékoli vrozené imunitní reakce iniciované lentivirem způsobit adaptivní imunitní reakci. Protože samotný transgen produkuje protein, který buňka normálně neprodukuje, nebo produkuje protein v tak velkém množství ve srovnání s normálním, může tělo vytvářet protilátky specifické pro transgen, což způsobuje další problémy.[3] Ačkoli tyto reakce imunitního systému mohou představovat překážky pro budoucí lékařské ošetření, vědci mohou tento problém zvládnout různými metodami.

Budoucí léčba genetických poruch

Lentivirové vektory mohou nabídnout podstatný příslib pro léčbu mnoha genetických poruch projevujících se na sítnici, jako jsou LCA-2 a Stargardtova choroba.

Například LCA-2 zahrnuje ztrátu funkce v obou kopiích genu známého jako RPE65. V normální, zdravé sítnici působí tento protein jako izomeráza a ve vizuálním cyklu převádí all-trans-retinol na 11-cis-retinol. Ztráta tohoto proteinu vede k časné nástupu degenerace sítnice, při které postižení pacienti oslepnou.[8] Švýcarští vědci použili lentivirový vektor obsahující kopii člověka RPE65 gen pod kontrolou 800 bp fragmentu lidského promotoru k udržení kuželové a vizuální funkce pro myši. Ačkoli se zdá, že existuje relativně úzké léčebné okno (po narození, ale předtím, než se degenerace sítnice stane příliš závažnou), myši vykazovaly expresi a funkci kužele čtyři měsíce po léčbě.[7] I když přidání funkčního proteinu RPE65 do kuželů pomáhá zpomalit rychlost ztráty zraku, ale nemůže zastavit nebo zvrátit poškození, léčba u lidí může pomoci prodloužit funkční vidění u pacientů trpících tímto onemocněním.

Pacienti s Stargardtovou chorobou mohou také jednoho dne těžit z lentivirové genové terapie. Na rozdíl od rAAV vektorů, které mohou nést pouze relativně malé geny, mohou lentivirové vektory nést větší geny, což z nich dělá vektor volby pro možnou terapii s funkční kopií ABCA4 gen, který není funkční u pacientů se Stargardtovou chorobou. Dvě kopie nefunkční ABCA4 gen vede k nahromadění retinoidní sloučeniny známé jako A2E, o které se předpokládá, že působí jako detergent uvnitř buněk, což způsobuje obrovské poškození buněk.[4] Jako nárůst A2E z fotoreceptorové buňky shromažďuje v retinální pigmentový epitel, dochází k těžké ztrátě zraku. Když vědci léčili myši postižené Stargardtovou chorobou lentivirovým vektorem obsahujícím funkční ABCA4 gen, nahromadění A2E v retinálním pigmentovém epitelu pokleslo. Ještě důležitější je, že myši znovu získaly určitou ztrátu zraku.[4] Budoucí léčba lentivirovými vektory u lidí může pomoci zachovat vidění u těchto pacientů.

Reference

  1. ^ Bainbridge JW, Smith AJ, Barker SS a kol. (Květen 2008). „Vliv genové terapie na vizuální funkce u Leberovy vrozené amaurózy“. The New England Journal of Medicine. 358 (21): 2231–9. doi:10.1056 / NEJMoa0802268. PMID  18441371.
  2. ^ Kriukov NN, Zudilina ZF, Iurov KP, Zhidkov SA (leden 1978). "[Nespecifická prevence virového průjmu u skotu]". Veterinariia (v ruštině) (1): 37–9. PMID  204100.
  3. ^ A b C d E F G Follenzi A, Santambrogio L, Annoni A (říjen 2007). "Imunitní reakce na lentivirové vektory". Současná genová terapie. 7 (5): 306–15. doi:10.2174/156652307782151515. PMID  17979677.
  4. ^ A b C Kong J, Kim SR, Binley K a kol. (Říjen 2008). "Oprava fenotypu nemoci v myším modelu Stargardtovy choroby pomocí lentivirové genové terapie". Genová terapie. 15 (19): 1311–20. doi:10.1038 / gt.2008.78. PMC  3110063. PMID  18463687.
  5. ^ „OMIM - KAZETA PRO VÁZÁNÍ ATP, SUBFAMILY A, 4. ČLEN; ABCA4“. Ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2010-03-19.
  6. ^ „Prohlížeč genomu souboru 57: Homo sapiens - shrnutí genů - gen: ABCA4 (ENSG00000198691)“. Ensembl.org. Citováno 2010-03-19.
  7. ^ A b Bemelmans AP, Kostic C, Crippa SV a kol. (Říjen 2006). „Lentivirový genový přenos RPE65 zachraňuje přežití a funkci čípků v myším modelu Leberovy vrozené amaurózy“. PLoS Medicine. 3 (10): e347. doi:10.1371 / journal.pmed.0030347. PMC  1592340. PMID  17032058.
  8. ^ Vlk G (březen 2005). "Funkce proteinu RPE65 ve vizuálním cyklu". Recenze výživy. 63 (3): 97–100. doi:10.1111 / j.1753-4887.2005.tb00127.x. PMID  15825812.