Huidige klinische toepassingen van in vivo gentherapie met AAV's Deel 5

Systemische AAV-veiligheidsoverwegingen

Er zijn minimale veiligheidsproblemen op de korte termijn geweest bij systemische AAV-toediening bij het 120-voudige bereik van de vectordoses (5.1012 tot 6.1013 mg/kg) die in onderzoeken naar hemofilie werden gebruikt (tabellen 1 en 2).

Toediening van AAV (adeno-geassocieerd virus) is een technologie die momenteel veel wordt gebruikt op het gebied van gentherapie. De afgelopen jaren hebben steeds meer onderzoeken bevestigd dat toediening van AAV ook het geheugen tot op zekere hoogte kan verbeteren.

De essentie van AAV-toediening is het introduceren van genen met therapeutische of verbeterende effecten in menselijke cellen om de behandeling van een bepaalde ziekte of symptoom te bereiken. In de studie van het geheugen zullen wetenschappers de introductie van geheugengerelateerde genen in de hersenen van muizen onderzoeken en ontdekken dat deze muizen een beter geheugen kunnen vertonen.

In het bijzonder wordt het geheugenverbeterende effect veroorzaakt door AAV-toediening voornamelijk weerspiegeld in twee aspecten. Ten eerste kunnen sommige genen de verbinding tussen neuronen versterken, waardoor de informatie-uitwisseling tussen neuronen wordt versterkt en de vorming van geheugen stabieler en betrouwbaarder wordt. Ten tweede kunnen sommige genen de proliferatie en differentiatie van neurale stamcellen bevorderen, waardoor meer nieuwe neuronen in de hersenen worden gevormd, waardoor de geheugenreserve van de hersenen rijker wordt.

Samenvattend is de relatie tussen AAV-toediening en geheugen positief. Hoewel gentherapietechnologie nog niet op grote schaal wordt gebruikt, heeft gerelateerd wetenschappelijk onderzoek het grote potentieel en de ontwikkelingsvooruitzichten voor ons onthuld. In de toekomst, met de voortdurende vooruitgang van de technologie en de verdieping van het onderzoek, geloven wij dat deze technologie een positievere bijdrage zal leveren aan de menselijke gezondheid en het welzijn. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche kan het geheugen aanzienlijk verbeteren omdat het antioxiderende, ontstekingsremmende en anti-verouderingseffecten heeft, die kunnen helpen oxidatie- en ontstekingsreacties in de hersenen te verminderen, waardoor de gezondheid van de hersenen wordt beschermd. zenuwstelsel. Bovendien kan Cistanche ook de groei en het herstel van zenuwcellen bevorderen, waardoor de connectiviteit en functie van neurale netwerken wordt verbeterd. Deze effecten kunnen het geheugen, het leervermogen en de denksnelheid helpen verbeteren, en kunnen ook het optreden van cognitieve stoornissen en neurodegeneratieve ziekten voorkomen.

Klik op Know om het kortetermijngeheugen te verbeteren

Ongeveer 5 proefpersonen in 3 onderzoeken ondervonden zelfbeperkende vector-infusiereacties bij doses van 2.10.126. 1.013 mg/kg, gekenmerkt door koorts, spierpijn en/of hypotensie, die consistent lijken te zijn met een aangeboren immuunrespons.

141.150.152 Aanwijzingen voor dosisbeperkende toxiciteiten van systemische AAV-infusie worden ondersteund door waarnemingen in klinische onderzoeken naar niet-hemofilie, waaronder: goedkeuring van Zolgensma (1.1014 mg/kg) met een veiligheidswaarschuwing in een kader over hepatotoxiciteit na infusie, vermoedelijke complementactivatie in DMD-onderzoeken (5 10133 1014 mg/kg) met resulterende cytopenieën en niertoxiciteit, en 3 sterfgevallen in het 3 1014-vg/kg cohort van een XLMTM-onderzoek in de setting van progressie van de reeds bestaande hepatobiliaire ziekte, 46 weken na vectorinfusie.

13,176,177 De samengestelde analyse van deze waarnemingen is aan de gang en relevant voor al het systemische AAV-werk en omvat potentiële inherente verschillen tussen AAV-serotypen met betrekking tot immuunresponsen. Gezien het feit dat alle AAV-serotypen hepatocyten transduceren, hebben veiligheidsoverwegingen op de lange termijn zich voornamelijk gericht op het risico op hepatotoxiciteit, inclusief het risico op insertionele mutagenese. resulterend in hepatocellulair carcinoom (HCC).

Terwijl overwegend niet-integrerende, preklinische gegevens suggereren dat AAV-integratiegebeurtenissen plaatsvinden op een dosisafhankelijke manier met een voorkeur voor integratie op plaatsen van actieve transcriptie, beschermen weefselspecifieke promoters tegen oncogenese.178-180 Gezamenlijk zou dit het gebruik van de laagst mogelijke effectieve middelen ondersteunen. vectordosis met een hepatocytspecifieke promoter om het risico op genotoxiciteit te minimaliseren.

Hemophilia is a provocative model to study AAV-related HCC genotoxicity because 90% of severe hemophilia patients >35 jaar geleden liep hij het iatrogene hepatitis C-virus (HCV) op, een gevestigde risicofactor voor het ontwikkelen van HCC.

181–185 Recent gepubliceerde follow-upgegevens van 15-jaar van 4 HB-proefpersonen ondersteunden geen bewijs van hepatotoxiciteit of andere toxiciteiten op de lange termijn; de conclusies werden echter beperkt door het ontbreken van bevestigde transgene persistentie in getransduceerde hepatocyten.186

FVIII/FIX-transgene veiligheid: trombose en allo-remmend antilichaamvormingsrisico

Alle klinische onderzoeken met HA maken gebruik van een FVIII-transgen (BDD-FVIII) waaruit het B-domein is verwijderd, dat de volledige procoagulerende functie behoudt terwijl het voldoet aan de AAV-verpakkingsbeperkingen (4,7 kb) en de expressie verbetert.

187–189 Bijna alle HA-studies gebruiken een standaard FVIII B-domein zware en lichte ketenlinker, FVIII-SQ.190 Eén enkele studie gebruikt een alternatieve BDD-FVIII, FVIII-V3, waarbij 6 extra N-gekoppelde glycosyleringsplaatsen werden toegevoegd aan de SQ-linker om de expressie te verbeteren.154,191HB-onderzoeken hebben het FIX-Padua (FIX-R338L)-transgen universeel aangepast, dat 8- maal grotere specifieke activiteit oplevert vergeleken met wildtype FIX.

192,193Gezien de bekende incidentie van allo-remmende antilichamen, 'remmers', vorming bij ernstige HA (30%) en HB (5%) en het gebruik van FVIII-SQ- en FIX-R338L-varianttransgenen roept de theoretische bezorgdheid op van een immuunrespons op de transgen-afgeleid eiwit.

194,195 In overeenstemming met twintig jaar ervaring met rFVIII-SQERT, waaruit blijkt dat er geen verhoogd risico op remmers bestaat, hebben geen enkele proefpersoon met HA-gentherapie een remmer ontwikkeld.196-198 Verder ondersteunt het succes en de veiligheid van FIX-R338L voor HB-gentherapie de winst van functioneren FVIII-varianten (besproken in Samelson-Jones en Arruda199) en kunnen eveneens veilig zijn met verbeterd therapeutisch voordeel.

De criteria voor deelname aan het onderzoek vereisen echter een aanzienlijke voorafgaande blootstelling aan FVIII/FIX-eiwitten en sluiten patiënten uit met een voorgeschiedenis van remmers. Als zodanig weerspiegelen de beschikbare gentherapiegegevens patiënten die het minst waarschijnlijk een remmer zullen ontwikkelen. Niettemin wordt het lage risico op de vorming van remmers na gentherapie verder ondersteund door gegevens bij muizen en honden die het vermogen aantonen van hepatocytgerichte genoverdracht om FVIII-, FIX- of FIX-R338L-tolerantie te induceren.200–203

Deze preklinische successen ondersteunen toekomstig onderzoek naar genoverdracht voor tolerantie-inductie, wat vooral relevant is voor HA-patiënten met remmers204 en andere aandoeningen (bijv. de ziekte van Pompe; besproken in Doerfler et al.205).

Wat het protrombotische risico betreft, suggereren de beschikbare biochemische gegevens dat FIX-R338L geactiveerd en geïnactiveerd wordt analoog aan wildtype FIX en niet inherent protrombotisch is.193

Verder toonden muisgegevens aan dat trombotische voorvallen in FIX-R338L en wildtype FIX gecorreleerd waren met supratherapeutische FIX:C en niet specifiek waren voor FIX-R338L.201

Epidemiologische studies hebben aangetoond dat suprafysiologische FIX:C een bescheiden onafhankelijke risicofactor is voor veneuze trombose (odds ratio [OR] 1,84.0) vergeleken met suprafysiologische FVIII (OR8.821.3).206–208 Meerdere FIX-R338L-onderzoeken bereikte FIX: C in het bereik van normale of milde hemofilie zonder veiligheidsproblemen.

Volgens recente gegevens rapporteerde een enkele FIX-R338L-studie trombose bij een proefpersoon die FIX bereikte: C > 200% van normaal (door one-stage assay [OSA]) met mogelijk meerdere bijdragende protrombotische comorbiditeiten, waaronder obesitas, nierfalen en recentelijk stoppen van een direct oraal anticoagulans145 (een vermoedelijke rebound-protrombotische toestand209).

Niettemin onderstreept deze observatie, gecombineerd met bekende epidemiologische gegevens over factoractiviteit en trombose, het belang van het handhaven van de expressie binnen een therapeutisch venster, vooral in de setting van protrombotische comorbiditeiten.

Vragen over de werkzaamheid van HA en HB gentherapie

Epidemiological data may guide target therapeutic FVIII/FIX expression. Potentially targeting FVIII/FIX: C, >10%–150% van de normale postgenoverdracht wordt ondersteund door zowel de bovengenoemde protrombotische risico’s geassocieerd met suprafysiologische FVIII/FIX: C206–208 als beschikbare HA-natuurhistorische gegevens die aantonen dat FVIII: C van R12% van normaal (door OSA) voldoende is om te voorkomen spontane gewrichtsbloeding.210

Belangrijk is dat beide transgene producten, FVIII-SQ en FIX-R338L, variabele activiteitsmetingen demonstreren in OSA versus chromogene assay (CSA) determinanten van factoractiviteit die reproduceerbaar zijn in verschillende onderzoeken.144,145,149,152 In tegenstelling tot FVIII-SQ zijn FIX-R338L-verschillen niet gentherapie-specifiek, wat suggereert dat de discrepanties in de test verband houden met de biochemie van FIX-R338L.192,201,211,212

Het inzicht in welke test het beste de in vivo hemostatische functie van hepatocyt-afgeleide FVIII/FIX-R338 voorspelt, is relevant voor de klinische behandeling, omdat aanhoudende FVIII: C/FIX: C, afhankelijk van de gebruikte test, de klinische drempels van milde/matige hemofilie overschrijdt,152,155 normaal FVIII:C/FIX: C (Harrington et al., 2020, WFH Virtual Summit, conferentie),145,146 en supratherapeutische FVIII:C/FIX: C (Harrington et al., 2020, WFH Virtual Summit, conferentie).145

Voorlopige FVIII-antigeengegevens correleren met CSA-bepaalde FVIII: C,153 terwijl voorlopige fenotypische gegevens die OSA-bepaalde FVIII ondersteunen: C correleren met van hepatocyten afkomstige FVIII in vivo functie,152 suggereert dat van hepatocyten afkomstige FVIII gemakkelijker kan worden omgezet van zijn procofactor naar cofactorstatus.

Nauwkeurige meting van de transgene hemostatische functie is noodzakelijk om een ​​getolereerd bereik van therapeutische FVIII/FIX-expressie te schetsen. In overeenstemming met rapporten in een chimeer muismodel van menselijke hepatocyten die een tot 7-voudig verschil in transductie tussen muizen aantonen213, meerdere HA en HB onderzoeken hebben R10-voudige variabiliteit aangetoond in FVIII:C/FIX: C met dezelfde vector en dosis (Harrington et al., 2020, WFH Virtual Summit, conferentie).145,149,150,153

Een deel van deze variabiliteit kan gedeeltelijk worden verklaard door een veronderstelde cellulaire immuunrespons op capsidepeptiden gepresenteerd door getransduceerde hepatocyten die kan resulteren in verminderde of verlies van transgenexpressie, waardoor de werkzaamheid wordt beperkt.214

Bovendien kunnen vector-CpG-motieven potentieel immuunstimulerend zijn en bijdragen aan een capsiderespons;215 inderdaad, cassette-CpG-verrijking is betrokken bij het verlies van transgenexpressie ondanks steroïde-interventie in 3 HB-onderzoeken.140,143,216

Meer in het algemeen betekenen de meerdere stappen van vectorinfusie tot transgenexpressie (besproken in Li en Samulski217) met bijbehorend potentieel voor variabiliteit waarschijnlijk dat het nodig zal zijn om een ​​scala aan therapeutische transgenexpressie te tolereren, zij het hopelijk minder dan 10-voudig.

Ten slotte kan de duurzaamheid van transgenexpressie in klinische HA/HB-onderzoeken, hoewel nog niet gedefinieerd, andere AAV-hepatocytgerichte gentherapieën informeren. Klinische gegevens van de eerste succesvolle systemische AAV-studie, uitgevoerd in HB,163,164 spiegelobservaties in HA- en HB-gegevens van honden na AAV-gemedieerde genoverdracht, die duurzame expressie 8 jaar na genoverdracht aantonen.139,164,218,219

Daarentegen rapporteerde het eerste succesvolle onderzoek naar gentherapie met HA een afnemende expressie op 14 jaar postvector,151 zodanig dat gepubliceerd in 3-jaar FVIII: C daalde met 35%–80% van de waarden in jaar 1 bij 6 van de 7 proefpersonen in de 6 {{ 10}}vg/kgcohort, de verwachte geregistreerde dosis.

Onlangs heeft een ander HA-onderzoek stabiele en duurzame FVIII-expressie gedurende 23,3 jaar aangetoond bij 5 proefpersonen (5 10111 1012 vg/kg cohorten), wat het potentieel voor stabiele en duurzame uit hepatocyten afkomstige FVIII-expressie ondersteunt.152

Er zijn verschillende hypothesen gegenereerd om mogelijk de afname in FVIII-expressie te verklaren die werd waargenomen in de eerste HA-studie150, waaronder: een FVIII-ongevouwen eiwitrespons (UPR) gerapporteerd in heterologe expressiesystemen met contrasterende gegevens in HA-muismodellen na AAV-gemedieerde FVIII-genoverdracht of vectorspecifieke eigenschappen (bijv. productieplatform, cassettegrootte, dosis, capside, enz.).

Met name in het eerste succesvolle HA-onderzoek had de enkele proefpersoon met aanhoudende expressie in jaar 3 FVIII: C 100% van normaal, terwijl FVIII: C onder de proefpersonen waarbij de expressie verloren begon of overging naar het bereik milde en matige HA,150.151-waarden die stabiel waren en duurzaam in een ander onderzoek.152 Hoewel voorlopig en niet definitief, suggereren deze gegevens dat de waargenomen afname van FVIII:C of stabiele expressie niet afhankelijk is van FVIII-expressie, waardoor een FVIII UPR een onwaarschijnlijke overheersende boosdoener is voor verlies van expressie. Het succes op het gebied van HA-gentherapie is recent, en voortdurende observatie zal de verwachtingen over de duurzaamheid van FVIII informeren.

De duurzaamheid van de expressie is vooral relevant als we bedenken dat alle proefpersonen universeel AAV NAbs met een hoge titer ontwikkelen na systemische AAV-vectorinfusie, wat waarschijnlijk herhaalde toediening van hetzelfde AAV-serotype uitsluit.

Terwijl de meerderheid van de gegevens die NAb met een hoge titer ondersteunen systemische AAV-werkzaamheid uitsluiten, heeft een sponsor detecteerbare transgenexpressie gerapporteerd na systemische AAV5-vector in NHP's of mensen die AAV5 NAb-positief zijn.148,223

Twee lopende onderzoeken, die mogelijk extra inzicht kunnen verschaffen, registreren Nab-positieve proefpersonen (ClinicalTrials.gov: NCT03520712 en NCT03569891). Niettemin wordt de lange levensduur van het humorale AAV-immuunsysteem ondersteund door een 15-jaar follow-up van het eerste systemische AAV-onderzoek, waarin persistente, multi-serotype, kruisreactieve AAVNAbs met het geïnfuseerde vectorserotype en alle andere geteste AAVNAb's worden aangetoond.186

Deze gegevens komen overeen met observaties bij mensen na blootstelling aan AAV in het milieu en systemische AAV-vectorinfusie in diermodellen die persistente, multi-serotype, kruisreactieve NAbs aantoonden.224-228

Gezamenlijk suggereren de beschikbare gegevens dat met de huidige methoden een eenmalige AAV-vectorinfusie zowel het doel van de therapie is als verplicht is vanwege de vorming van NAb.

Samenvattend hebben dertig jaar onderzoek de AAV-gentherapie voor hemofilie verfijnd om herhaalde proof-of-concept-successen te bereiken en openstaande vragen geschetst die nodig zijn om gentherapie vooruit te helpen.

Uitzonderlijke activiteit op het gebied van gentherapie voor hemofilie zorgt voor een aanzienlijk optimisme dat er antwoorden zullen worden gevonden om de inspanningen dichter bij het uiteindelijke doel te brengen: het veilig en betrouwbaar bereiken van duurzame en stabiele therapeutische expressie van FVIII/FIX die het hemofiliefenotype kan verbeteren.

LSD's: overzicht van klinische gentherapie

LSD's zijn een groep erfelijke stofwisselingsstoornissen die worden gekenmerkt door de accumulatie van macromoleculen in de lysosomen. LSD's zijn collectief relatief vaak voorkomende stoornissen (1:5,000 tot 1:5.500), hoewel ze individueel zeldzaam zijn.229-231

LSD's beïnvloeden meerdere orgaansystemen, maar hebben één definiërend systeem dat de boventoon voert, zoals hypertrofische cardiomyopathie bij patiënten met de infantiele ziekte van Pompe, tekorten aan het centrale zenuwstelsel bij kinderen met CNL2, of hepatosplenomegalie bij kinderen met de ziekte van Gaucher type I.230.

Gezien hun klinische heterogeniteit was het vinden van effectieve behandelingen een uitdaging met de enige goedgekeurde therapie, ERT, die secundaire complicaties veroorzaakte door een verhoogde overleving.232

Naarmate de prevalentie van deze aandoeningen toeneemt met de komst van screening op pasgeborenen, zullen nieuwe therapeutische interventies, zoals genvervanging, van cruciaal belang worden bij het aanpakken van alle manifestaties van LSD.230,233,234

In deze sectie bespreken we de vooruitgang die is geboekt bij de ontwikkeling van genvervangingstherapieën voor enkele van de meest voorkomende LSD’s: de ziekte van Pompe, de ziekte van Gaucher, de ziekte van Fabry, de ziekte van mucopolysaccharidoses (MPS) en neuronale ceroïdlipofuscinoses (NCLs) (Tabel 1). .

For more information:1950477648nn@gmail.com