A spinális izomsorvadás terápiájának fejlesztése: Az izomdisztrófiák és a neurodegeneratív rendellenességek perspektívái 11. rész
Mar 26, 2024
AAV-alapú mikro-disztrofin (µDys) génátvitel
A DMD okozati terápiáinak ideális esetben vissza kell állítaniuk a disztrofin expresszióját a vázizomzatban. Sajnos a teljes hosszúságú disztrofin gén túl nagy ahhoz, hogy funkcionális AAV-részecskébe csomagolják.
Az alultápláltság és a memória közötti kapcsolat sok figyelmet keltett. Az emberi szervezetnek sokféle vitaminra, ásványi anyagra és energiára van szüksége ahhoz, hogy egészséges legyen és az agyműködése megfelelő legyen. Az alultápláltság olyan problémákat okozhat, mint a szédülés, a fáradtság, a lassú reakció és a koncentrációs képtelenség, ami hatással lehet az emberek tanulására és mindennapi életére.
Az emberi agy az emberi test egyik legfontosabb szerve, működéséhez nagy mennyiségű energiára és tápanyagra van szüksége. Ha a szervezetből hiányoznak a szükséges vitaminok és ásványi anyagok, az befolyásolhatja az agy fejlődését, ami csökkent intelligencia- és memóriavesztéshez vezethet. Ugyanakkor az alultápláltság akadályozhatja az idegrendszer normál működését, befolyásolhatja a gondolkodást és a koncentrációt.
Ezért a helyes étkezési szokások rendkívül fontosak az agy egészsége szempontjából. A tudósok számos olyan tápanyagot és élelmiszert kutattak, amelyek jót tesznek az agynak, mint például a halolaj, a dió, a földimogyoró, az áfonya, a tojás, a paradicsom és a sötét zöldségek. Ezek az élelmiszerek fokozhatják az agy vérkeringését, valamint javíthatják a memóriát és a tanulási képességeket.
Összefoglalva, az alultápláltság negatív hatással lehet testünkre és agyunkra, ezért érdemes az étrendünkre összpontosítani, hogy elegendő tápanyaghoz és energiához jussunk. Az egészséges életmód fenntartásával javíthatjuk memóriánkat, fejleszthetjük kognitív képességeinket, és teljes mértékben kiaknázhatjuk képességeinket. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche deserticola pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola szabályozhatja a neurotranszmitterek egyensúlyát is, például növelheti az acetilkolin és a növekedési faktorok szintjét. Ezek az anyagok nagyon fontosak a memória és a tanulás szempontjából. Ezenkívül a Cistanche deserticola javíthatja a véráramlást és elősegítheti az oxigénszállítást, ami biztosítja, hogy az agy elegendő tápanyagot és energiát kapjon, ezáltal javítva az agy vitalitását és állóképességét.
Kattintson a Tudnivaló kiegészítőkre a memória javításához
A jelenlegi stratégiák ezt a szűk keresztmetszetet próbálják megkerülni a disztrofin csonka formáinak alkalmazásával, amelyek maradék funkciója elegendő a betegség enyhítésére [56]. Jelenleg folynak a fától független klinikai vizsgálatok, amelyek génterápiát alkalmaznak ilyen mikro-disztrofin konstrukciókkal (összefoglalva [52]).
A folyamatban lévő, μDys-sel végzett klinikai vizsgálatok egyikének kezdeti eredményei azt mutatták, hogy az izomrostok több mint 80%-a mikro-disztrofin-pozitív volt, és a kezelés utáni biopsziákban a μDys szignifikánsan expresszálódott (95,8% a normálhoz képest) (Sarepta Therapeutics AnnouncesPositive, Micro-Dystrophin Trial to Treat Patients with DMD https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces{11}}rd-internationalcongress-world), és összefoglalója [75, 306. ].
Ezen túlmenően a μDys-szel végzett hosszú távú terápia jótékony hatással van egy kutyamodellre[165]. A MicroDys nem tartalmazza a teljes hosszúságú disztrofin összes funkcionális elemét, amelyek fontosak a más fehérjékkel való kölcsönhatások szempontjából, hogy közvetítsék a kontraktilis aktinra ható erőket.
Ebből a célból a μDys új, módosított központi rúddoménekkel rendelkező változatait fejlesztették ki, amelyek várhatóan magasabb sejtmentő aktivitást mutatnak [240, 241], és jelenleg klinikai vizsgálatokban tesztelik[178].
Egy másik jelenleg követett lehetőség a miniatürizált utropin (μUtro) alkalmazása, az utrofin egy rövidített kodonoptimalizált változata, amely bizonyos fehérje-fehérje kölcsönhatásokban különbözik a disztrofintól. Megakadályozza az izompatológiát, és nem immunogén módon jelenik meg nagytestű kutyamodellekben. A betegség fenotípusára gyakorolt pozitív hatást azonban nem erősítették meg [280].
A b1,4-N-acetil-galaktózaminil-transzferáz (GALGT2) túlzott expressziója egy harmadik lehetőség. A GALGT2 serkenti a kulcsfontosságú citoszkeletális kötőfehérjék felszabályozását, amelyek a disztrofin helyettesítőiként működhetnek [43, 328].
A preklinikai modellek biztonságosságának bizonyítása után ezt a terápiát most egy I/IIa fázisú kísérletben tesztelik, hogy értékeljék biztonságosságát emberekben. (Gene Transfer Clinical Trial to deliveryrAAVrh74.MCK. GALGT2 for Duchenne MuscularDystrophy-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).
AAV géntranszfer Parkinson-kórban (PD)
A Parkinson-kór egy hosszú távú degeneratív rendellenesség, amely több idegrendszert érint, különösen a motoros rendszert. A leggyakoribb tünetek közé tartozik a remegés, a merevség, a mozgás lassúsága és a járási nehézségek.
A betegség előrehaladtával nem motoros tünetek, például kognitív és viselkedésbeli változások is nyilvánvalóvá válnak. A motoros tüneteket a substantia nigra dopaminerg neuronjainak degenerációja okozza. Ezen dopaminerg neuronok elvesztése a subthalamicus nucleus (STN) túlzott gerjesztését eredményezi, ami a thalamus fokozott gátlásához vezet [203].
Így a Parkinson-kóros betegek mozgáskezdeményezési hibáktól szenvednek. A nucleus subthalamus mély agyi stimulációja vonzó terápiás lehetőségnek tűnik, mivel a Levodopa [80] és más farmakológiai kezelések nem tudják megállítani a betegség degeneratív folyamatát. Ennélfogva az AAV vektorokat használó génstratégiák a PD kezelésében alternatívaként jelennek meg, mély agystimulációval kombinálva is.
Jelenleg számos, a PD-vel és a génterápiával kapcsolatos vizsgálat szerepel a klinikai vizsgálatok.gov oldalon. A PD génterápiájának mindenre kiterjedő megközelítése a dopamintermelés megőrzése azokban az idegsejtekben, amelyek nem érintettek, és funkcionálisan fenntartják a bazális ganglionok áramkörét.
Ebből a célból az aromás L-aminosav-dekarboxiláz (VY-AADC01) cDNS-ét kódoló AAV2 MRI-vezérelt beadásával közvetlen intraparenchymális bejuttatást alakítottak ki [46].
Tizenöt, közepesen előrehaladott PD és gyógyszerrefrakter motoros fluktuációban szenvedő alany kapott VY-AADC01-et. Az MRI-vel vezérelt adagolás 20-40%-os putaminális lefedettséget ért el a PET-vizsgálattal mért megnövekedett enzimaktivitás és a dózisfüggő klinikai javulás révén.
Az antiparkinson gyógyszeres kezelés egyidejű csökkentése csökkenti a diszkinézia tüneteit [46]. Hasonló stratégia az MRI-vel vezérelt AAV2-GAD (glutamátdekarboxiláz) bejuttatása az STN-be, hogy fokozza a GABA lokális gátlását és korrigálja a patológiás hiperaktivitást ebben az agyi struktúrában. Az 1. és 2. fázisú vizsgálatokat AAV2-GAD-bejuttatással konvekciós bejuttatással (CED) végezték a PD-betegek STN-jába[146, 171].
Ezeknél a betegeknél javultak motoros tüneteik, de nem olyan mértékben, mint az STN mély agyi stimulációjával elérhető [171].
Génterápiás megközelítések az Alzheimer-kórban (AD)
A kóros amiloid (A ) peptid keletkezése a feltételezések szerint az AD-folyamat kezdeti eseménye. Mivel számos korábbi klinikai vizsgálat, beleértve az amiloid plakkok okozta terhelés csökkentését célzó immunterápiákat, kudarcot vallott vagy csak csekély hatást mutatott [228], az FDA jóváhagyta Aducanumab Aduhelm™ néven A-irányított antitestként kerül forgalomba.
Úgy tűnik, hogy ennek a terápiának a hatásai a vártnál kisebbek, és ez visszahívja a figyelmet a potenciális génterápiákra, amelyek zavarják a szinaptikus diszfunkciót és a degenerációt.
Ennek a megközelítésnek a technikai kihívásai hasonlóak a PD kihívásaihoz. Az intervenciós MRI-vel vezérelt konvekciós szülés nem kizárólagosan releváns a PD-s betegek kezelésében. Hasonlóképpen, az AD-betegek is profitálhatnak a vírusgéntranszferből és ebből a technikai megközelítésből. Egyes terápiás fejlesztések a tau fehérjére összpontosítanak [49, 329]. A patológiás tau az AD agyában hiperfoszforilált állapotban van elterjedt (azaz a tau fehérjén belül több helyen foszforilálódik). Ez a poszttranszlációs módosulás a tau aggregációnak és a neurofibrilláris tangleformációnak felel meg [133].
Kimutatták, hogy a konstitutívan aktív tau kináz-p38 AAV által közvetített géntranszferje csökkenti a tau-hoz kapcsolódó demenciát a preklinikai demencia egérmodellekben, még akkor is, ha előrehaladott kognitív hibák vannak jelen [136]. Ez a stratégia még nem lépett be az AD-betegekkel végzett klinikai vizsgálatok szakaszába. Ez azonban megvalósíthatóvá válhat, mivel a BDNF vírusos génátvitele bekerült a klinikára.
Ez a kísérlet olyan preklinikai vizsgálatokon alapul, amelyek azt mutatják, hogy a BDNF-leadás (transzgénikus expresszión vagy infúziókon keresztül) rágcsálómodellekben visszafordítja a szinaptikus veszteséget a betegség kezdete után, ami a jobb tanulási és kognitív teljesítménynek felel meg. A BDNF emellett megakadályozta a léziók által kiváltott entorhinalis neuronális halált a főemlős modellben. Idős majmokban a BDNF javította a vizuális térbeli megkülönböztetési feladatok teljesítményét, ami megfelel a megnövekedett átlagos entorhinalis neuronméreteknek [216]. Ezen adatok alapján 2021 februárjában megkezdődött az 1. fázisú klinikai vizsgálat.
Ez a vizsgálat az AAV{0}}BDNF-nek az AD-betegek vagy az enyhe kognitív károsodásban (MCI) szenvedő betegek agyába történő közvetlen befecskendezésének hatásait vizsgálja (Scott LaFee, az Alzheimer-kór génterápiájának első humán-klinikai vizsgálata, UC San Diego Hírközpont 2021. február 18.).
Következtetések
A gyermekkori proximális SMA egy genetikailag homogén betegség, amelyet az elveszett vagy mutált SMN1 okoz, és változó SMN2 kópiák modulálnak. Ez ideális feltétel a mögöttes sejthibák azonosítására és az SMN fehérje hiányának kompenzálására szolgáló terápiás stratégiák kidolgozására, amely az SMA patofiziológiájának kulcsa. Az ezzel a feltétellel kapcsolatos kiterjedt kutatás lehetővé tette olyan oligonukleotidokkal és molekulákkal végzett terápiák bevezetését, amelyek modulálják a pre-mRNS splicingot.
Ezenkívül az AAV-alapú génterápia a neurodegeneratív betegségek kezelésének klinikai szakaszába lépett. Mivel az SMA legtöbb esetét korai életkorban diagnosztizálják, és a terápia általában közvetlenül a diagnózis után kezdődik, az AAV-k elleni immunológiai reakciók kevésbé problematikusak, összehasonlítva azokkal az idős betegekkel, akik életük során ilyen vírusoknak vannak kitéve.
Az ezekkel az alkalmazásokkal kapcsolatos klinikai tapasztalatok segíthetnek az SMA-n túlmutató analóg megközelítések kifejlesztésében és optimalizálásában. Jelenleg a terápiás stratégiák kidolgozása folyamatban van, és remélhetőleg más neurodegeneratív betegségek, például az amiotrófiás laterális szklerózis, a Parkinson-kór és az Alzheimer-kór, valamint az izomdisztrófiák kezelésében is változást hozhat.
Rövidítések
3,4-DAP: 3,4-Diaminopiridin; 4-AP: 4-Aminopiridin; AAV: Adeno-asszociált vírus; AD: Alzheimer-kór; ALS: Amiotrófiás laterális szklerózis; ASO: antiszensz oligonukleotid; ATXN2: Ataxin 2; ATP: adenozin-trifoszfát; BBB: vér-agy gát; BDNF: Agyból származó neurotróf faktor; BMD: Beckermuscularis dystrophia; bp: Bázispárok; CED: Konvekcióval megnövelt szállítás; CHIP1: Calcineurin-szerű EF-kéz fehérje 1; CHOP INTEND: Philadelphiai Gyermekkórház neuromuszkuláris rendellenességeinek csecsemőtesztje; CMAP: Összetett izomműködési potenciál; CNTF: Ciliáris neurotróf faktor; CSF: Cerebrospinalis fluid;DMD: Duchenne-izomdystrophia; DPR-ek: homopolimer dipeptid ismétlődő fehérjék; DSB: kettős száltörés; DSMA: Distális spinális izomsorvadás; E: Embrionális nap; EAP: Kiterjesztett hozzáférésű program; EMA: Európai Gyógyszerügynökség; FALS: Családi amiotrófiás laterális szklerózis; FDA: Élelmiszer- és gyógyszeradminisztráció; GABA: Gamma-aminovajsav; GAD: glutamát-dekarboxiláz; GDNF: gliasejtekből származó neurotróf faktor; GOF: Funkciónövekedés; gRNS: útmutató-RNS; HFMSE: Hammersmith funkcionális motor skála bővítve; hIGF-1:RhIGFBP-vel-3 összetett; HINE-2: Hammersmith csecsemőneurológiai vizsgálat-2; IGF1: Inzulinszerű növekedési faktor 1; iPSC: Indukált pluripotens őssejt; ISS: Intronic splice silencer; JNK-k: C-Jun N-terminális kinázok; kb: Kilo alap; LOF: Működésvesztés; LTFU: Hosszú távú nyomon követés; MCI: Enyhe kognitív károsodás; MMD: Microcystoid makuladegeneráció; MRI: Mágneses Rezonancia Képalkotás; NCALD: Neurocalcin delta; NMJ: Neuromuscularis junction; OLE: Open-labelextension; ORF: Nyitott olvasási keret; P: Szülés utáni nap; PD: Parkinson-kór; PLS3: Plasztin 3; PMO: Phosphorodiamidate morfolino oligomer; Ran: Ismételt társított nem AUG fordítás; RBP: RNS-kötő fehérje; RULM: Revised Upper Limb Module; sALS: Sporadikus amyotrophiás laterális szklerózis; scAAV: Selfcomplementary AAV; SMA: Spinalis izomsorvadás; SMARD1: Spinalis muscularatrophia 1-es típusú légzési nehézséggel; SMN: Survival Motor Neuron; SNP: Egy nukleotid polimorfizmus; snRNP: Kis nukleáris nukleáris részecske;SOD1: Szuperoxid-diszmutáz 1; STN: Subthalamicus mag; TrkB: Tropomiozin rokon kináz.
Köszönetnyilvánítás
Köszönjük Dr. Michael Briese-nek a kézirattal kapcsolatos kritikai elmélkedését.
A szerzők hozzászólásai
SJ és MS tervezték és írták a véleményt. LH közreműködött a nézet kidolgozásában és elkészítette a figurákat. Az LH a Servier orvosi művészetét használta az illusztrációkhoz (https://smart.servier.com). Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a végleges kéziratot.
Finanszírozás
A szerzők laboratóriumában végzett munkát a Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), JA 1823/3-1, 2-1 SJ és SE 697/6-1, 4-2, { Grants támogatja {6}} és 7-1 toMS, a Picoquanttól, a BMBF-től a CalsER hálózaton keresztül, valamint a Hermann és Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband derDeutschen Wissenschaft és a Cure SMA (JAB1920) támogatásával az SJ-nek.
Az adatok és anyagok elérhetősége
Nem alkalmazható.
Nyilatkozatok
Etikai jóváhagyás és hozzájárulás a részvételhez
Nem alkalmazható.
Hozzájárulás a közzétételhez
Nem alkalmazható.
Versengő érdekek
A szerzők nem nyilatkoznak egymással versengő érdekekről.
Hivatkozások
1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G., Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E., &Balabanov, P. (2017). A Duchenne-izomdisztrófia exonátugrási terápiáinak fejlesztése: kritikai áttekintés és perspektíva a kiemelkedő kérdésekről [Review]. Nucleic Acid Therapeutics, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682
2. Ahn, AH és Kunkel, LM (1993). A disztrofin szerkezeti és funkcionális sokfélesége. Nature Genetics, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283
3. Al-Zaidy, SA és Mendell, JR (2019). A klinikai vizsgálatoktól a klinikai gyakorlatig: Gyakorlati szempontok a génpótló terápiához az SMA Type1-ben. Gyermekneurológia, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007
4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS, Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare, AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE, Eggan, KC, Maniatis, T. és Taylor, JP (2014). A TDP-43mRNS-szemcsék axonális transzportját az ALS-t okozó mutációk rontják [Research Support, NIH, Extramural Research Support, Non-US Gov't]. Neuron, 81(3), 536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018
5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K., & Azzouz, M. (2018). A Plastin 3 elősegíti a motoros neuronok axonális növekedését, és meghosszabbítja a túlélést a spinális izomsorvadás egérmodelljében. Molecular Therapy-Methods & Clinical Development, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007
6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I ., Kinnunen, E., Udd, B. és Marklund, SL (1996). Az Asp90Ala CuZn-szuperoxid-diszmutáz mutáció homozigozitásával összefüggő autoszomális recesszív felnőtt-onsetamiotróf laterális szklerózis. 36 beteg klinikai és genealógiai vizsgálata [Research Support, Non-US Gov't]. Brain, 119 (Pt 4), 1153–1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153
7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I., Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L., & Marklund, SL (1995).Amyotrophiás laterális szklerózis, amely homozigótással társul egy CuZn-szuperoxid-diszmutáz Asp90Ala mutációjához. Nature Genetics, 10,61–66.
For more information:1950477648nn@gmail.com
