Вдохновленные более ранними успехами использования генной терапии для коррекции наследственного типа слепоты, исследователи из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании готовы расширить свой подход к другим типам нарушений слепоты.
В предыдущем испытании на людях, проведенном в Детской больнице Филадельфии и Пенна, исследователи поместили нормальную версию гена, отсутствующего в врожденном амаврозе Лебера (LCA), в генно-инженерный вектор, названный аденоассоциированным вирусом (AAV). Вектор доставил ген в клетки сетчатки, где ген вырабатывает фермент, восстанавливающий световые рецепторы.
"Результаты трех клинических испытаний фазы I для LCA показали потенциал генной терапии на основе аденоассоциированных вирусов, доставляющих корректирующие гены в сетчатку," отмечает соавтор Джин Беннетт, доктор медицины, доктор философии, F.M. Кирби профессор офтальмологии. "Чтобы расширить возможности лечения наследственных заболеваний глаз, нам понадобится более крупный набор векторных инструментов, и то, что мы увидели с AAV8, дает нам надежду на создание генной терапии заболеваний, которые атакуют фоторецепторы сетчатки. Это доклиническое исследование предоставляет руководство, необходимое для определения уровня дозы и типа вектора для доставки корректирующих генов для лечения слепоты, вызванной потерей фоторецепторов."
В настоящем исследовании, опубликованном в Science Translational Medicine на этой неделе, команда Пенсильванского университета сравнила безопасность и эффективность доставки на модели животных двух различных типов AAV – AAV2, который использовался в испытаниях LCA на людях, и AAV8, a. технология AAV второго поколения, первоначально обнаруженная в лаборатории соавтора Джеймса М. Уилсон, доктор медицинских наук, профессор патологии и лабораторной медицины.
Исследователи использовали оба вектора для доставки трансгена зеленого флуоресцентного белка (GFP) к клеткам пигментного эпителия сетчатки (RPE) и фоторецепторным клеткам нечеловеческих приматов. Фоторецепторные клетки являются проблемной зоной для других заболеваний сетчатки, таких как пигментный ретинит (РП) и других, лечения которых не существует. Фоторецепторы – это специализированные нервные клетки, которые преобразуют свет в биологический электрический сигнал и обозначаются как палочки и колбочки.
"Мы показали, что мы можем использовать AAV8 для доставки генов к фоторецепторам глаза приматов в более низких дозах, как безопасно, так и эффективно," говорит первый автор Luk H. Ванденберге, доктор философии, старший исследователь программы генной терапии, в настоящее время работает в Penn’s F.M. Кирби Центр молекулярной офтальмологии.
И AAV2, и AAV8 безопасно и эффективно доставляли ген в сетчатку обезьяны, но AAV8 был заметно лучше нацелен на фоторецепторные клетки.
Исследование STM описывает дозовую взаимосвязь между векторами AAV2 и AAV8 и их клетками-мишенями, а также иммунный ответ в сетчатке нечеловеческих приматов. Исходя из этого, исследователи установили пороговые значения дозировки для безопасного и эффективного воздействия на клетки внешней сетчатки, такие как клетки RPE и фоторецепторы палочки и колбочки. В то время как AAV2 и AAV8 эффективно доставляли ген в клетки RPE в дозах от умеренных до низких, экспрессия гена GFP в фоторецепторах палочки и колбочки была достигнута только при более высоких дозах. Значительная доставка к стержням была достигнута с помощью умеренных доз AAV8, доз, аналогичных тем, которые в настоящее время используются в экспериментальных клинических протоколах.
Переносчики в промежуточных дозах не вызывали проблемных иммунных ответов и послеоперационных инъекционных осложнений. Доставленный ген также оставался в сетчатке на очень высоком уровне на протяжении всего исследования в течение четырех месяцев. Кроме того, ген GFP преимущественно трансдуцировался в один тип ганглиозных клеток сетчатки, что удивило исследователей. Обычно ганглиозные клетки сетчатки передают визуальную информацию от сетчатки к нескольким областям мозга. Эти знания могут быть использованы в будущем для дальнейшего определения нейронных связей между сетчаткой и мозгом.
В более ранних исследованиях на животных AAV8 также безопасно и эффективно доставлял гены в сетчатку мышей. Однако сетчатка мыши значительно отличается от сетчатки приматов, в первую очередь по структуре, что влияет на хирургический подход к доставке корректирующих генов в различные части глаза. (Например, у мышей нет макулы – структуры глаза, используемой для визуального различения, которая влияет на дегенерацию желтого пятна, – а у приматов есть.Настоящее исследование на нечеловеческих приматах является следующим шагом на пути к лучшему пониманию стратегий лечения людей.
"Чтобы лечить пациентов с другими заболеваниями сетчатки, нам необходимо возрождение технологий – новые и более совершенные векторы для безопасной и эффективной доставки корректирующих генов к ряду заболеваний," говорит Уилсон. "Моя лаборатория недавно выделила новые семейства аденовирусов обезьяньего происхождения и аденоассоциированных вирусов. Рекомбинантные версии этих вирусов оказались полезными в качестве улучшенных транспортных средств для переноса генов к различным целям."