Gen Terapisinin Yeni Umut: Bir Nöron Hedefleyen Virüs Bebek Yaşıyor Tasarruf mı

Alışılmadık bir şey, Evelyn, kırmızı saçlı, neredeyse 3 yaşındaki kabarcık bir bubbly buluşma üzerine atlar - burada olmaması, ailesinin oturma odasında bir ziyaretçiyle sohbet etmesi, Pharrell Williams şarkısının "Mutlu" başlıklı çoraplarında dönmesi .”

Evelyn'in ablası Josephine, yavaş yavaş bebekleri felce uğratan genetik bir hastalık olan spinal musküler atrofi tip 1 (SMA1) geçirdi. 15 ayda öldü. Evelyn beklenmedik bir gebelik yaştı, ancak ailesi ikinci bir trajedinin dörtte bir oranına rağmen bebeği seçmeye karar verdi.

Evelyn Aralık 2014'te doğduktan kısa süre sonra, genetik testlerden öğrenmek için harap oldular; ayrıca SMA1 de vardı. "Ne ile uğraştığımızı biliyorduk: Elimizden geldiğince seveceğiz," diyor babası Milan Villarreal. Fakat aynı gece, çılgınca interneti arıyorlardı, Ohio'da bir klinik araştırmadan öğrendiler ve bir e-posta gönderdiler. 8 haftalık dönemde Evelyn, vücuduna önemli eksik bir protein veren bir gen tedavisi tedavisi gördü.

Ve şimdi burada, sağlıklı yürümeye başlayan çocuktan çok farklı değil. Uykusu zayıf olmakla birlikte, normalde koşamıyor veya atlayamıyor; hızlı yürüyebiliyor, dans edebiliyor, harfleri izleyebiliyor, köpük blok atabiliyor, küçük bir sandalye taşıyor ve annesi Elena'nın kucağına tırmanıyor. Villarreals, ilk bebeğinin kaybedilmesinden sonra, Evelyn'in taradığı, yürüdüğü ve konuştuğu şaşkınlıkla izledi. "Bu sadece bir mucizedir. Her kilometre taşı bir kutlama gibiydi. Yaptığı her küçük şey için bir şişe şarap açtık "diyor Milan.

MIKE SHANAHAN

Evelyn'in katıldığı araştırmanın sonuçları, gen terapi araştırmacılarını da yok etti ve bir zamanlar sorunlu alanın en çarpıcı başarılarından birini işaretledi. SMA1 için tedavi edilen ve 2 yaşına kadar ölmesi beklenen 15 bebeğin tamamı, 20 aylık ya da daha büyük yaşta hayatta ve çoğu, New England Journal of Medicine (NEJM) gazetesinde bu hafta yayınlanan bir rapora göre, oturabiliyor. Evelyn gibi bir çocuk yürüyor. Yakın zamanda SMA1 için onaylanan bir ilacın benzer etkileri olsa da, omurganın her 4 ayda bir enjekte edilmesi gerekir. Gen terapisi bir seferlik tedavi olarak düşünülür ve sadece bir damara infüze edilir. Son denemeye öncülük eden Columbus'daki Ulusal Çocuk Hastanesi'nden nörolog Jerry Mendell, "Ölümcül bir hastalığa iyi gelen bir gen terapisinin etkisi görmedim" diyor.

Haberler, gen tedavisinin artan zenginliklerine katkıda bulunuyor. Geçtiğimiz ay ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) danışma paneli tarafından onaylanan genetik bir körlük formu için yapılan bir tedavi, Birleşik Devletlerde kalıtsal bir hastalık için onaylanan ilk gen terapisi olma yolunda ilerliyor. Geçtiğimiz ay, bir ekip NEJM'de çocuklara kendi genetik olarak modifiye edilmiş kök hücrelerinin nakline vererek tahrip edici bir beyin hastalığını durdurabileceğini bildirdi. Avrupa'daki pazardaki bir gen terapisi, hayatı tehdit eden bir bağışıklık bozukluğu olan çocukları iyileştirdi ve gelişmekte olan diğer kişiler hemofiliakların kan pıhtılaşma ilaçlarından arındırmalarına yardımcı oldu.

Ancak SMA1 araştırması, yeni bir vektörün, bir damara infüze edilen terapötik bir gen taşıyan bir virüsün yükünü kan-beyin bariyeri denilen merkezi sinir sistemine taşıyabileceğini gösterdiği için ara veriyor. Geçmişte, gen terapisi ile nörolojik hastalıkların tedavisi için çabalar sık ​​sık cansız sonuçlara vardı ve bazen vektörün verilmesi bazen hastanın kafatasında delik açmayı gerektiriyordu. Şimdi, bilim adamları, merkezi sinir sistemine gen tedavisi sunan tartışmasız bir başarısına sahiptirler. Sonuçlar aynı zamanda, kan dolaşımını virüsle sular altında bırakmanın, 18 yıl önce bir gen tedavisi denemesinde bir gencin ölümü gibi bir başka trajediye yol açabileceği endişesini de tüketti ve bu da alanı kargaşaya attı.

Yeni tedavinin görünen güvenliği ve başarısı, nadir çocukluk dönemi nörolojik ve kas hastalıklarını ve hatta Parkinson hastalığı gibi yaygın erişkin bozuklukları tedavi etmek için bir damara veya omurgaya verilen gen terapisini kullanmak için diğer araştırmacıları cesaretlendiriyor. "Çok temkinli olan bir alana yepyeni bir konsept açıyor" diyor Fransız kar amacı gütmeyen kuruluş olan Généthon'u Pennsylvania'daki Philadelphia'da bulunan gen terapisi şirketi Spark Therapeutics'in baş bilim sorumlusu haline getiren Federico Mingozzi.

Chapel'deki North Carolina Üniversitesi'nden (UNC) gen tedavisi araştırmacısı Steven Gray, "İnsanlar geriye dönüp bakarak bunu çok sayıda ve çok sayıda hastalık için geniş etkilere sahip olacak yeni bir tıp tıbbında kilometre taşı olarak görüyor" Tepe.

İlk başlarda hayvanlar hasta olduğunda, nörolojik hastalıkların gen terapisi ile tedavisi kolaylaşmış gibiydi. 1990'lı yıllarda, araştırmacılar, bazı metabolik bozukluklara sahip olacak şekilde tasarlanmış yenidoğan farelerinin beyinlerini eksik bir gen taşıyan viral vektörlerle enjekte etti. Missouri'deki St. Louis'deki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden Mark Sands, "şok edici, çok iyi" sonucunu getirdi. Fakat bir fare beyni çok küçük, diye ekledi. "Meydan, yarım gram ağırlığındaki bir fare beyninden 1000 gram ağırlığındaki çocuğun beynine nasıl ölçeklendiğiniz oldu. Ölçekte 2000 kat fark vardır. Nasıl çalışıyorsun? "

Araştırmacılar yapamadıkları ortaya çıktı. 1996'da bir ekip Canavan hastalığı adı verilen beyin rahatsızlığına sahip iki çocuğun kafataslarına küratif bir gen içeren yağ parçacıkları enjekte etti. Araştırma tartışmalıydı ve hastalara yardım etmiyordu. Aynı araştırmacılardan bazıları kafataslarına altı delik açarak ve adeno-ilişkili virüs (AAV) olarak bilinen görünüşte zararsız bir virüsten yapılmış bir vektör enjekte ederek 13 Canavan hastasını daha sonra tedavi etti; benzer bir AAV denemesi, başka bir ağır çocukluk dönemi genetik beyin bozukluğu olan Batten hastalığı için yapıldı.

Bununla birlikte, hastalığın yavaşlatılması için hiçbir tedavi yapılmadı. İki beyin kimyasalının eksikliğinden şiddetle özür dilen Tayvanlı çocuklarla yapılan bir araştırmada araştırmacılar önemli yararlar bildirdiler. Fakat diğer hastalıklar için sonuçlar şüphelidir. Maymun çalışmaları, AAV vektörünün enjeksiyon bölgelerinden çok uzak olmamasını önerdi, bu nedenle yeterli miktarda beyin hücresinin yeni geni alması muhtemel değil. Gray, "Birçok açıdan kahramanca çabalardılar, ancak teknoloji ideal değildi" diyor Gray.

Tamamen farklı bir yaklaşım, nörolojik hastalığın tek sağlam başarıya neden oldu. Araştırmacılar, hastalardan kan kök hücrelerini aldılar, yeni bir gen dikiş yapmak için değiştirilmiş HIV kullandılar ve hücreleri hastalara tekrar verdiler. Daha sonra hücrelerden bazıları beyne göç etti ve gerekli bir proteini üreten glia adı verilen nöron destekleyen hücreler oluşturdu. Geçen ay NEJM'de yayınlanan bir araştırmaya göre, bu "ex vivo" gen terapisi, 15 erkek çocukta adrenoleukodistrofi (ALD) adı verilen, nöronların etrafındaki miyelin kılıfını yok eden ölümcül bir hastalığı durdurdu. İtalyan gen terapisi araştırmacıları, beyin hastalığı metakromatik leukodistrofisi olan genç hastalara verilen benzer bir tedavi için benzer sonuçlar verdiğini bildirdi .

Ancak ex vivo gen terapisi, salgılanmış proteinin eksikliğinden kaynaklanan beyin hastalıkları için en iyi sonucu verir: Nakledilen hücreler, diğer nöral hücrelerin alması için molekülü çalkalayarak yerini alabilir. Pek çok bozuklukta eksik protein hücrelerde çalışır ve buna ihtiyaç duyan tüm hücreler vektörü almalıdır.

(KAYNAK) CLINICALTRIALS.GOV

Bu ihtiyacı cevaplayan viral vektörün hikayesi bir ölümle başlar. 2000'lerin başında alanın lideri olan Pennsylvania Üniversitesi'nden (UPenn) genetik uzmanı James Wilson araştırmalarını yeniden yönlendirmek zorunda kaldı. Wilson, 18 yaşındaki Jesse Gelsinger'in karaciğer hastalığını tedavi etmek için aldığı güçlü bir adenovirüs vektörüne karşı büyük bir bağışıklık tepkisinden öldüğü 1999 davasını yönetmişti. Duruşmada maddi menfaat sahibi olan Wilson, aile tarafından bir dava ve bir FDA soruşturması ile karşı karşıya kalmıştı ve nihayetinde önde gelen klinik araştırmalara ilişkin 5 yıllık yasağı kabul etti. Böylece adenovirüslerden daha güvenli olan ve popüler bir vektör haline gelen yeni AAV türlerini bulmaya yöneldi.

2004 yılında Guangping Gao ve Wilson laboratuardaki diğerleri, insan ve primat dokularından taradıklarını ve belirli hücre tiplerini bulaştırmak için "tropizm" veya tercihi olan 100'den fazla yeni AAV'yi bulduklarını bildirdiler. Bir tip, AAV9, "başka AAV'den farklıydı. Wilson bunu yüksek dozda kana enjekte ettiğinizde "her yere gitti", "kas, kas, beyin dokusu" dedi. Herkesin en çok nazik davranması, pek çok beyin ve omurga hastalığının tedavisinde anahtar olan nöronlarda evde kalma yeteneğiydi.

Diğer araştırmacılar AAV9'un sinir sistemine olan sevgisini teyit etmek için karıştırdı. 2009'da bir Fransız ekibi ve Nationwide'daki Brian Kaspar laboratuarı, alanı galvanize eden ayrı kağıtlar yayınladı: Yenidoğan farelerine intravenöz olarak AAV9, merkezi sinir sistemini patojenlerden koruyan sıkı hücre ağı ile kan-beyin bariyerini aştı ve toksinler ve enfekte nöronlar omurilik ve beyin boyunca.

Nationwide ekibi AAV9'u insanlara denemek için hazır olduğunda, bebeklerde en yaygın ölüm nedeni olan SMA1'i hedeflemeyi seçti. Bununla birlikte bebekler, yaşam boyunca omurilik nöronlarını sürdüren bir survival motor nöron (SMN) adı verilen bir proteini kodlayan, işleyen bir SMN1 geninden yoksundurlar. Çoğu kişinin, SMN2 isimli bir yedek genin çoklu kopyaları var ve bu da hastalığın ciddiyetini kısıtlayan az miktarda SMN üretebilir. Ancak SMA1'e sahip olanlar, yedekleme genlerinden sadece ikisine ve önemli proteinin çok azına sahipler.

SMA1 ile doğan bebekler disketlidir ve iyi ememezler veya başlarını kaldıramazlar; çünkü omurilik motor nöronları kaybolur, kasları zayıflar ve bir noktada artık kendi başlarına nefes alamaz ve ölürler. Kaspar liderliğindeki bir ekip, SMN genini taşımak için AAV9'u mühendislik yoluyla bir tedavi geliştirmek üzere yola çıktı. Bu şekilde tedavi edilen SMA1'li yenidoğan farelerinin normal motor fonksiyonu ve ömrü olduğunu gösterdikten sonra, intravenöz olarak enjekte etmeyi planladılar.

Ancak büyük olasılıkla viral vektör gerektirir. Karaciğer hücreleri AAV'lerin gözde bir hedefi olduğu için, karaciğer kan içine enjekte edilen AAV9'ların çoğunu ortadan kaldırır; Geride kalanlardan çoğu diğer dokulara gider. Sonuç olarak, orijinal dozun% 1'inden azı kan-beyin bariyerini geçtiğini Grey, UNC'nin Jude Samulski'yle postdoc iken tahmin etti. SMA1 farelerini tedavi etmek için gereken miktara dayanılarak Nationwide ekibi, bir gen terapisi denemesinde bir hastanın kana enjekte edildiğinden 100 kat daha yüksek terapötik bir doz vektör önerdi.

Ancak maymunlarla yapılan testler, dozun güvenli olacağını önermektedir. FDA ve Ulusal Genetik Enstitüleri (NIH) organı olan Rekombinant DNA Danışma Komitesi, ABD gen terapi çalışmalarının çoğunu inceledi ve Nationwide ve vakıfların fon sağlaması için anlaşmaya vardığı çalışmayı onayladı. (Kaspar tarafından AveXis tarafından kurulan yeni bir şirket, Nationwide'dan terapi lisansını aldıktan sonra denemenin sonraki aşamalarında finanse edildi.)

Yine de, bir çok gen terapisi araştırmacısı, Gelsinger benzeri bir felaketten korkarak nefesini tuttu. "Bir sürü insan sinirlendi. Çok küçük yaştaki hastalara muazzam bir viral yük verildi, "diyor Samulski.

İlk bebeğin AAV9 tedavisine bir test dozu almasından kısa süre sonra, karaciğer enzimleri, olası hücre hasarını işaret eden normalin 31 katına çıktı. "O gece iyi uyuyamadım," diyor Mendell. Ancak steroidler hızla seviyeleri düşürdü ve FDA ona devam etmesini önerdi, diyor. Diğer üç bebekte yüksek karaciğer enzimleri gelişti, ancak klinik karaciğer hasarı bulguları yoktu ve deneme devam etti.

Araştırma, esas olarak terapinin güvenliğini test etmek için tasarlanmış olsa da, tanıtılan genin bebeklerin atrofisini yavaşlattığı hızla ortaya çıktı. Daha floppier olmak ve nefes almak için mücadele etmek yerine daha güçlü hale geldi. Evelyn, karnında yatarken bir gün başını kaldırmaya başladı, Elena Villarreal hatırlattı. "SMA1 ile imkansız." Artık, tedavi edilen 15 bebekten sadece sekizinde nefes almak için bir yüz maskesinden yardıma ihtiyaç var. Ve iki AAV9 dozunun büyüklüğünü alan 12 kişiden 11'i (biri geç 6 ayda tedavi gördü) en azından kısmen yardım almadan, yemek yiyip konuşmadan oturabilir. Babası Derwin Almeida, doğumdan sadece 27 gün sonra terapiye katılan Miami, Florida'da bir erkek olan Matteo koşabilir ve normal gelişimsel kilometre taşlarına basar.

Maryland Baltimore'daki Johns Hopkins Üniversitesi'nden SMA araştırmacı Charlotte Sumner "Araştırmanın sonuçları" dikkat çekici "diyor. SMN2 geninin daha fazla protein üretmesine yardımcı olan bir RNA dizisinden oluşan nusinersen adlı bir ilaç, SMA1 bebeklerinde devam eden bir çalışmada aynı etkileyici etkilere sahipti ve geçtiğimiz Aralık ayında FDA tarafından onaylandı. Sumner, "gen tedavisi" tek ve yararı bir fayda "nedeniyle cazip geliyor.

Tedavinin ne kadar süreceği bilinmiyor. Ex vivo gen terapisi için kullanılan HIV ve diğer virüslerden farklı olarak, AAVler terapötik geni bir hücrenin genomuna entegre etmez; onu DNA'nın serbest yüzen bir döngüsü olarak depolarlar; bu da, hücreler kendilerini kopyaladıkça etkileri kaybedebilirler. Nöronalwide gen terapi merkezi direktörü Kevin Flanigan, nöronlar bölünmemektedir; bu nedenle tedavi edilen doku yıllarca SMN proteini üretmeye devam etmelidir.

Gen terapisinin yararları sonunda kaybolursa, SMA1 hastalarının yeniden tedavi edilmesi gerekecek ve şimdi AAV9'a engel olan antikorları var. Ancak Mendell, ülke çapındaki araştırmacılar antikorların kanından filtrelenmesi veya bazı bağışıklık baskılayıcı ilaçlar verilmesi gibi önlemler üzerinde çalışıyor.

Başka bir uzak endişe kanser. Sands ve diğerleri tarafından yapılan araştırmalar, IV'te yeni doğan farelere büyük dozlarda verildiğinde, bazı AAV'lerin DNA'larını genom içine entegre ederek karaciğer kanserine neden olabileceğini buldu. Sands, bilim insanlarının bu sonuçların insanlarla alakalı olup olmadığını henüz bilmediğini belirtti. Bazı gen terapistleri, geçmiş gen tedavisi denemelerinde AAV'lere maruz kalan yüzlerce hastada karaciğer kanserinin görülmediğinden eminler.

AveXis, ikinci bir SMA1 çalışması başlattı ve ayrıca durumun hafif formlarını tedavi etmeyi planlıyor. Denemeler terapinin vaadini taşıyorsa, hastaların ihtiyaçlarını karşılayacak kadar doz üretmek bir zorluk olacaktır. Ancak AveXis sözcüsü, Chicago, Illinois yakınlarındaki yeni bir tesiste, Amerika Birleşik Devletleri'nde ve Avrupa'da her yıl 500 SMA1 doğum için doz üretme kapasitesinin olması gerektiğini söyledi. Şirket tedaviye henüz bir fiyat etiketi koymadı, ancak muhtemelen pahalı olacak - tedavi başına 700.000 dolardan fazla piyasa talimatı veren gen terapileri.

DEMİRCİL HASTALIĞI BEYİN VE MİLİZ MERKEZİ

Yüksek dozda, sistemik olarak verilen AAV gen tedavisi güvende gözüktüğü için, Nationwide'da ve başka yerlerde ekipler, IV tarafından yeni hücrelere nöronlar yerine yeni bir hücre geni kazandırmayı amaçlayan diğer nöromüsküler hastalıklar için denemeler başlatıyorlar.

Bilim adamları AAV9 için yeni bir soru da araştırıyorlar: Omurilik nöronlarına yardım etmenin ötesine geçebilir mi, yoksa orada hastalıkları durduracak kadar yüksek düzeylerde beyne ulaşabilir mi? İlk sonuçlar, şirket Abeona Therapeutics tarafından desteklenen ve Nationwide tarafından işletilen, Sanfilippo A tipi sendrom için bir AAV9 gen terapisinin IV doğumunu kullanan devam eden bir araştırmadan gelebilir. Bu hastalığa sahip çocuklar, heparan sülfatı yıkmak için gereken bir enzimden yoksun, bu molekül beyinde biriken ve 2-6 yaşlarında görülen hasara neden olan bir moleküldür. Üç çocuğa muamele ettikten bir yıl sonra, omurilik sıvısında heparan sülfat seviyeleri Flanigan görüşmelere göre, keskin bir düşüş, genişlemiş karaciğerleri küçüldü ve sözsüz kognitif testler üzerindeki puanlar stabil hale geldi.

Diğer denemeler AAV9'un nöron-homing özelliklerine dayanır, ancak omurilik sıvısına enjeksiyon yoluyla doğrudan bir hastanın merkezi sinir sistemine uygulanır ( tabloya bakınız ). Bu, IV doğumdan daha az virüs gerektirir; bu nedenle üretim bir engel kadar olmayacaktır; kan-beyin bariyeri bebeklerden daha gelişmiş olan yaşlı hastalar için de daha iyi sonuç verebilir. Spinal doğum herhangi bir bağışıklık tepkisini azaltmalıdır.

Bu stratejinin ilk testinde NIH'de yapılan bir araştırma, dev aksonal nöropati adı verilen bir hastalığa sahip sekiz hastaya, akson-sinir hücrelerinin impuls bulaşıcı tendrillerini yok eden ve arızalı olana bir yedek gen içeren AAV9 vektörü verdi: beyin. Samulski'nin laboratuvarında yapılan hayvan çalışmaları ile duruşmanın temelini atan Gray, sonuçlarını bildirmek için henüz erken olduğunu söyledi. Ancak yardımsever Hannah Hope Fonu'nun Grey'in araştırmasına destek verdiği Rexford, New York'taki Lori Sames, tekerlekli sandalyesiyle çalışan, 13 yaşındaki kızı Hannah'nın Temmuz 2016'da tedavi ettiğini ve bazı iyileşmeler gördüğünü söylüyor: Görme kaybı istikrara kavuştu ve kendisini besleyebilir ve destekle ayakta kalabilir. "Gördüklerimizden dolayı çok mutluyuz," diyor Sames.

SMA1 ve diğer ilerleyici bozuklukları olan hastalar için, erken tedavi kritik önem taşır. New York'taki Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi'nden pediatrik nörolog Jonathan Mink, "Bir zamanlar nöronlar gitti, onlar gitti" diyor. Şimdilik, halihazırda bu genetik hastalıklardan etkilenen çocuk kardeşleri, önleyici tedavi için yeterince erken tespit edilme olasılığı yüksektir. Ancak hasta grupları, ALD ve SMA gibi hastalıkların yenidoğan tarama testlerine eklenmesini ve böylece terapinin ulaşabileceği alanı genişletmesini çağrısında bulunuyor.

Bazı araştırmacılar, AAV9'u sunmanın yeni, daha az invaziv yollarının yeterli beyin hücresine ulaşacağından şüpheyle devam ediyor. Batten hastalığını tedavi etmek için kafatası iletimini kullanan New York'taki Weill Cornell Tıp'ın Ronald Kristali, "Özellikle daha büyük çocuklarda, diğer bozukluklara yaygın olarak uygulanacağına dair kuşkum var" diyor.

Diğer gen terapistleri, kan-beyin bariyerini geçirmede daha iyi olan yeni AAV vektörleri bulma konusunda umutlarını dile getiriyorlar. Pasadena'daki Kaliforniya Teknoloji Enstitüsündeki bir grup, bariyerini farelerde AAV9'dan 40 kat daha etkili şekilde geçen bir AAV varyantı da dahil olmak üzere çeşitli tespitlerde bulundu. Massachusetts, Cambridge'deki Voyager Therapeutics, bu vektörlerin maymunlarda da çalıştığı ancak bu verilerin yayınlanmamış halde kaldığını söylüyor.

Gen terapistleri, Evelyn'in ebeveynlerine dans eden küçük kızlarını veren SMA1 çalışmasıyla heyecanlandıklarında, aynı stratejinin ciddi genetik hastalıklara sahip çocukları daha fazla kurtarabilmelerini görmek için endişeyle izleyecekler. Varsa, gen terapisinin tıbbın cephaneliğine yerleşeceğinden emin olabilirsiniz. Wilson şöyle diyor: "Bu mütevazi bir gelişme değil. Bu dönüşümsel bir değişimdir. Gen terapisinin hep böyle olmasını umduğumuz şey buydu. "

Bilimden Haberler, Jocelyn Kaiser , 1 Kasım 2017, 17:00

http://www.sciencemag.org/news/2017/11/gene-therapy-s-new-hope-neuron-targeting-virus-saving-infant-lives