Therapieontwikkeling voor spinale spieratrofie: perspectieven voor spierdystrofieën en neurodegeneratieve aandoeningen Deel 10

ASO-behandelingen voor spierdystrofieën

De spierdystrofie van Duchenne (DMD) en de spierdystrofie van Becker (BMD), de twee vormen van X-gebonden spierdystrofie, worden veroorzaakt door mutaties in het dystrofine-gen. DMD komt voor met een incidentie van ongeveer 1:5000, terwijl BMD kinderen treft met een incidentie van 1:30.000 [155].

Duchenne-spierdystrofie is een zeldzame genetische ziekte die spierzwakte, vermoeidheid, stijfheid en andere symptomen veroorzaakt. De meeste patiënten kunnen echter nog steeds hun leven in stand houden en vaardigheden uitoefenen door middel van medicamenteuze behandeling en revalidatietraining, en hun relatie met het geheugen zal mogelijk niet sterk worden beïnvloed.

Veel mensen met Duchenne-spierdystrofie kunnen uitstekende geheugenvaardigheden vertonen op school, op het werk en in het leven. Uit onderzoek blijkt dat dit veel te maken heeft met hun zelfmanagementvermogen en copingstrategieën. Omdat de ziekte spiervermoeidheid en -zwakte veroorzaakt, moeten patiënten vaak meer georganiseerd zijn over hun tijd en activiteiten om het meeste uit hun meest actieve uren te halen. Dit vermogen oefent ook hun zelfbeheersings- en zelfmanagementvermogen uit, wat op zijn beurt helpt hun geheugen en leervermogen te verbeteren.

Hoewel de spierdystrofie van Duchenne een zekere impact zal hebben op de lichamelijke gezondheid van mensen, betekent dit dus niet dat patiënten onvermijdelijk achter zullen blijven bij gewone mensen in termen van geheugen en leervermogen. Integendeel, ze hebben doorgaans sterkere voordelen op het gebied van zelfmanagement en coping-strategieën, wat hen ook helpt betere resultaten te behalen op het gebied van studie en concurrentie op de werkplek. Daarom moeten we deze ziekte en de patiënten met een positieve instelling behandelen en hen meer steun en aanmoediging geven, zodat ze een gezonder en bevredigender leven kunnen leiden. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola antioxiderende, ontstekingsremmende en anti-verouderingseffecten heeft, die kunnen helpen de oxidatie- en ontstekingsreacties in de hersenen te verminderen, waardoor de hersenen worden beschermd. gezondheid van het zenuwstelsel. Bovendien kan Cistanche deserticola 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 de ontwikkeling van cognitieve stoornissen en neurodegeneratieve ziekten voorkomen.

Klik op Know om het kortetermijngeheugen te verbeteren

De ernstige vorm, DMD, begint meestal vóór de leeftijd van 4 jaar. Getroffen jongens kunnen rond de leeftijd van 12 jaar niet meer lopen en krijgen beademing op de leeftijd van 18 jaar [119]. De gemiddelde levensduur is tegenwoordig 20-30 jaar als gevolg van de vooruitgang op het gebied van hart- en ademhalingszorg.

In tegenstelling tot SMA is het spectrum van mutaties bij DMD breed en varieert van puntmutaties tot deleties en van kleine inserties tot grote duplicaties [24]. Het dystrofine-gen is een van de grootste menselijke genen en bevat 79 exons en ongeveer 2,4 miljoen basenparen [2, 24, 41]. De primaire rol van het dystrofine-eiwit is het verbinden van het actine-cytoskelet met de extracellulaire matrix in de hart- en skeletspieren door interacties te vormen met het subsarcolemmalactine en het grote oligomere dystrofine-glycoproteïnecomplex (DPG).

Dit reguleert de goede werking van spiervezels. Defecten van de DPG resulteren in spierzwakte als gevolg van door contractie veroorzaakte schade, necrose en ontstekingen, en een vervanging van functionele myofibers door vezelig en vet bindweefsel [29].

De ernst van de ziekte hangt sterk af van de resterende functies van het ingekorte dystrofine-eiwit, dat is afgeleid van het mutante gen. Interessant is dat milde vormen van de ziekte niet alleen zijn gedetecteerd bij patiënten met puntmutaties, die slechts geringe gevolgen hebben voor de eiwitstructuur en -functie, maar ook bij BMD-patiënten waarbij meerdere door exon gecodeerde domeinen niet worden getranscribeerd, resulterend in een sterk ingekort dystrofine-mRNA van slechts 8,8. kb[79].

Deze waarneming heeft de weg vrijgemaakt voor het definiëren van essentiële subdomeinen binnen het dystrofine-eiwit en exons binnen transcripten die functioneel belangrijk zijn en aanwezig moeten zijn om de ernst van de ziekte te verzachten. Op dezelfde manier vormen deze bevindingen de basis voor het ontwerp van kunstmatige mini-dystrofinegenen die gebruikt zouden kunnen worden voor gentherapie via virale vectoren die alleen cDNA's van beperkte lengte kunnen dragen [52].

Exon overslaan

Het behouden of behouden van het open leesraam (ORF) is een optie om de fysiologische gevolgen van dystrofineverlies bij DMD-patiënten met nonsense mutaties te beperken. Het behoud van het ORF kan worden bemiddeld via ASO-levering.

De binding van de ASO's aan het dystrofine pre-mRNA-transcript induceert deletie/skipping van bepaalde exon(en) en kan zo het ORF herstellen [72]. Het daaruit voortvloeiende kortere ORF produceert een fenotype dat lijkt op het fenotype dat is beschreven voor de mildere vorm van DMD, de BMD. Boom-ASO's met fosfordiamidaatmorfolinooligomeer (PMO)-ruggengraat die worden gebruikt voor exon-skipping-elegize (exon 51), Goodison (exon 53) en viltolarsen (exon 53) – zijn goedgekeurd door de FDA.

De ASO’s vertonen echter ook enkele beperkingen [75.306] [1]. Omdat DMD-patiënten varianten hebben in veel verschillende exons die meerdere verstoringen van het leesraam veroorzaken, zijn dergelijke behandelingen met één exon alleen toepasbaar op een subgroep van DMD-patiënten.

Er is voorgesteld om multi-exon-skipping te overwinnen door de beperkte reikwijdte van single-exon-skipping te overwinnen door zich te richten op DMD-patiënten met variante exons [16]. Een cocktail van ASO's die zich richten op de variante hotspots van exons 45-55 kan deze exons efficiënt overslaan in zowel geïmmortaliseerde spiercellen van DMD-patiënten als muismodellen [73, 167].

Een combinatie van verschillende ASO's heeft echter ook een hoger risico op off-target-effecten. Dit moet in klinische onderzoeken worden getest. Als deze financiering met succes naar de kliniek wordt vertaald, kan deze mogelijk nuttig zijn voor meer dan 65% van de DMD-patiënten [74].

Genoombewerking

Genoombewerking met CRISPR-Cas9 lijkt een aantrekkelijke optie voor ORF-herstel van het dystrofinegen. Toepassing van CRISPR-Cas9 vereist geen herinjecties omdat DNA in plaats van pre-mRNA wordt aangevallen. Deze aanpak zou ook nuttig kunnen zijn voor de behandeling van patiënten met duplicaties in bepaalde exons van het DMD-gen, omdat het de verwijdering van extra exons en andere geninserties mogelijk maakt.

Er is aangetoond dat het gebruik van een gemultiplext gids-RNA (gRNA) gericht op de variant-gevoelige exons 45-55 of 47-58 de dystrofine-expressie [306] herstelt in gekweekte, van patiënten afkomstige myoblasten. Toen deze myoblasten in muizen werden geïmplanteerd, bleef de expressie behouden [226].
Omdat Cas9 echter op een gerichte manier dubbelstrengige breuken (DSB's) door het gRNA induceert, blijft het knippen van het doel-DNA een probleem. Momenteel zijn er geen klinische onderzoeken waarbij genoombewerkingsbenaderingen voor DMD worden gebruikt [75].

Perspectieven van op AAV gebaseerde gentherapieën buiten SMA

In het geval van op mutaties gebaseerde LOF moeten relevante therapeutische benaderingen de genfunctie herstellen. In het geval van SMA leverde de scAAV9-SMN1-gentherapie het bewijs dat deze aanpak haalbaar is voor de behandeling van neurodegeneratieve ziekten.

De dosis van 1,1 x 1014 vg/kg lichaamsgewicht bleek voldoende om het gen in een klinisch relevant aantal motoneuronen om te zetten en om bijwerkingen zoals ernstig acuut leverletsel op een laag niveau te houden.

Er is gesproken over een verhoging van de levertransaminaseniveaus als gevolg van een massale immuunrespons tegen virusdeeltjes [195]. Helaas was in het geval van een andere neuromusculaire aandoening, X-gebonden myotubulaire myopathie, de systemische afgifte van een hoge dosis AAV8-deeltjes die het cDNA voor myotubularine-1 bevatten fataal. Twee van de zes patiënten die een dosis van 2 x 1014 mg/kg of meer kregen, stierven aan progressieve leverdysfunctie gevolgd door sepsis; Er wordt aangenomen dat AAV's de levercellen rechtstreeks beschadigen [117].

AAV’s zijn dus aan de ene kant effectieve genoverdrachtsvehikels, maar hebben aan de andere kant het nadeel van ernstige ontstekingsreacties, vooral bij systemische behandelingen met hoge doses. Er zijn strategieën voorgesteld om patiënten te identificeren die risico lopen op ernstige bijwerkingen [57, 58], en om dit probleem te overwinnen door de immuunreactie te moduleren in de richting van een gedempte reactie.

Dit zou kunnen worden bereikt door immunoglobulinen uit te putten via plasmaferese; of zelfs meer specifiek, door gebruik van de IgG-splitsende metalloproteasen IdeS of IdeZ [63]. Dergelijke benaderingen om AAV-auto-antilichamen te verminderen zouden kunnen helpen de bijwerkingen van op AAV gebaseerde gentherapieën voor aandoeningen zoals DMD te verminderen, waarbij systemische behandeling met grote aantallen virusdeeltjes noodzakelijk is.
Bovendien kan het gunstig zijn voor therapieën voor aandoeningen die op volwassen leeftijd optreden wanneer van patiënten wordt verwacht dat ze hoge AAV-antilichaamtiters hebben ontwikkeld als gevolg van meerdere eerdere blootstellingen aan dergelijke virussen. Een andere strategie zou lokale injectie kunnen zijn, hetzij door intrathecale toepassing van de recombinante virussen, hetzij door injectie in de cisterna manga. .

Deze aanpak wordt momenteel gevolgd met een op AAV1-gebaseerd gentherapieonderzoek om de expressie van Progranuline te verhogen bij patiënten met frontotemporale dementie met granulinemutaties [120](Persbericht 28 januari 2021: Passage Bio-Passage Bio ontvangt FDA-goedkeuring van IND Aanvraag voor PBFT02 kandidaat-gentherapie voor de behandeling van patiënten met frontotemporale dementie met granululinemutaties.

Het zal laten zien hoe het immuunsysteem reageert wanneer AAV-deeltjes in het hersenvocht worden geïnjecteerd, hoeveel hersencellen de virale deeltjes kunnen opnemen om het transgen te produceren, en welke niveaus van transgenexpressie nodig zijn voor een klinisch relevant effect.

In een studie gerapporteerd door Mueller et al. werden twee ALS-patiënten behandeld met een enkele intrathecale infusie van AAVrh10 die microRNA's bevatte om SOD1 te targeten. Bij één van deze patiënten werd via Western blot in autopsiemonsters van het ruggenmerg een neerwaartse regulatie van SOD1-transcripten en -eiwit geïdentificeerd.

Dezelfde patiënt vertoonde tijdelijke verbeteringen in de kracht van zijn rechterbeen, maar geen verandering in de vitale capaciteit, terwijl de tweede patiënt gedurende de 12-maandelijkse observatieperiode [214] een stabiele vitale capaciteit behield.

De auteurs stelden voor dat intrathecale infusie van door AAV geleverde microRNA's voor SOD1 mogelijk langdurige gunstige effecten zou kunnen hebben, maar mogelijk immunosuppressie zou vereisen.

For more information:1950477648nn@gmail.com