Razvoj terapije za spinalno mišično atrofijo: perspektive za mišične distrofije in nevrodegenerativne motnje 10. del

ASO zdravljenja mišičnih distrofij

Duchennova mišična distrofija (DMD) in Beckerjeva mišična distrofija (BMD), obe obliki mišične distrofije, povezane z X, povzročajo mutacije v genu distrofina. DMD se pojavi z incidenco približno 1:5000, medtem ko BMD prizadene otroke z incidenco 1:30.000 [155].

Duchennova mišična distrofija je redka genetska bolezen, ki povzroča mišično oslabelost, utrujenost, okorelost in druge simptome. Vendar lahko večina bolnikov še vedno ohranja svoje življenje in vadbene sposobnosti z zdravljenjem z drogami in rehabilitacijskim usposabljanjem, njihov odnos s spominom pa morda ne bo močno prizadet.

Veliko ljudi z Duchennovo mišično distrofijo lahko pokaže odlične spominske sposobnosti v šoli, službi in življenju. Raziskave kažejo, da je to v veliki meri povezano z njihovimi sposobnostmi samoupravljanja in strategijami obvladovanja. Ker bolezen povzroča mišično utrujenost in oslabelost, morajo bolniki pogosto bolj organizirati svoj čas in dejavnosti, da kar najbolje izkoristijo svoje najbolj aktivne ure. Ta sposobnost izvaja tudi njihove sposobnosti samokontrole in samoupravljanja, kar posledično pomaga izboljšati njihov spomin in učne sposobnosti.

Torej, čeprav bo imela Duchennova mišična distrofija določen vpliv na fizično zdravje ljudi, to ne pomeni, da bodo bolniki neizogibno zaostajali za običajnimi ljudmi v smislu spomina in učnih sposobnosti. Nasprotno, ponavadi imajo večjo prednost pri samoupravljanju in strategijah obvladovanja, kar jim pomaga tudi pri doseganju boljših rezultatov pri študiju in tekmovanju na delovnem mestu. Zato bi morali to bolezen in bolnike obravnavati s pozitivnim odnosom, jim dati več podpore in spodbude, da bodo imeli bolj zdravo in izpolnjeno življenje. Razvidno je, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj ima Cistanche deserticola antioksidativne, protivnetne učinke in učinke proti staranju, kar lahko pomaga zmanjšati oksidacijo in vnetne reakcije v možganih, s čimer ščiti zdravje živčnega sistema. Poleg tega lahko Cistanche deserticola spodbuja tudi rast in popravilo živčnih celic ter tako izboljša povezljivost in delovanje nevronskih mrež. Ti učinki lahko pomagajo izboljšati spomin, učenje in hitrost razmišljanja ter lahko tudi preprečijo razvoj kognitivnih motenj in nevrodegenerativnih bolezni.

Kliknite Know za izboljšanje kratkoročnega spomina

Huda oblika, DMD, se običajno začne pred 4 leti. Prizadeti dečki izgubijo sposobnost premikanja pri približno 12 letih in dobijo ventilacijo do 18. leta [119]. Povprečna življenjska doba je danes 20–30 let zaradi napredka pri zdravljenju srca in dihal.

V nasprotju s SMA je spekter mutacij pri DMD širok in sega od točkovnih mutacij do izbrisov, kot tudi majhnih vstavkov do velikih podvojitev [24]. Gen za distrofin je eden največjih človeških genov, ki vsebuje 79 eksonov in približno 2,4 milijona baznih parov [2, 24, 41]. Primarna vloga proteina distrofina je povezovanje aktin-citoskeleta z zunajceličnim matriksom v srčnih in skeletnih mišicah z oblikovanjem interakcij s subsarkolemmalaktinom in velikim oligomernim kompleksom distrofin-glikoprotein (DPG).

To uravnava pravilno delovanje mišičnih vlaken. Okvare DPG povzročajo mišično oslabelost zaradi poškodbe, ki jo povzročijo krčenje, nekroze in vnetja ter zamenjavo funkcionalnih miofiber z fibroznim in maščobnim vezivnim tkivom [29].

Resnost bolezni je zelo odvisna od preostalih funkcij skrajšanega proteina distrofina, ki izhaja iz mutantnega gena. Zanimivo je, da blage oblike bolezni niso odkrili samo pri bolnikih s točkovnimi mutacijami, ki imajo le manjše posledice za strukturo in delovanje beljakovin, ampak tudi pri bolnikih z MKG, pri katerih več domen, kodiranih z eksoni, ni transkribiranih, kar ima za posledico zelo okrnjeno mRNA distrofina le 8,8. kb[79].

Ta ugotovitev je utrla pot za opredelitev bistvenih poddomen znotraj proteina distrofina in eksonov znotraj transkriptov, ki so funkcionalno pomembni in morajo biti prisotni za ublažitev resnosti bolezni. Podobno so te ugotovitve osnova za oblikovanje umetnih genov za mini-distrofin, ki bi jih lahko uporabili za gensko terapijo prek virusnih vektorjev, ki lahko prenašajo le cDNK omejene dolžine [52].

Preskakovanje eksona

Zadrževanje ali ohranitev odprtega bralnega okvirja (ORF) je možnost za omejitev fizioloških posledic izgube distrofina pri bolnikih z DMD z nesmiselnimi mutacijami. Ohranjanje ORF je mogoče posredovati prek dostave ASO.

Vezava ASO na distrofinski pre-mRNA transkript inducira izbris/preskok določenega(-ih) eksona(-ov) in tako lahko obnovi ORF [72]. Posledično krajši ORF povzroči fenotip, podoben tistemu, ki je opisan za blažjo obliko DMD – BMD. Drevesni ASO z ogrodjem fosforodiamidatnega morfolinooligomera (PMO), ki se uporabljajo za preskakovanje eksona – elegize (ekson 51), Goodison (ekson 53) in viltolarsen (ekson 53) - jih je odobrila FDA.

Vendar pa ASO kažejo tudi nekatere omejitve [75,306] [1]. Ker imajo bolniki z DMD različice v številnih različnih eksonih, ki povzročajo večkratne motnje bralnega okvira, je takšno zdravljenje z enim eksonom uporabno samo za podskupino bolnikov z DMD.

Preskakovanje več eksonov je bilo predlagano za premagovanje omejenega obsega preskoka enega eksona z usmerjanjem na bolnike z DMD z variantnimi eksoni [16]. Koktajl ASO, ki cilja na različne vroče točke eksonov 45–55, lahko učinkovito preskoči te eksone tako v ovekovečenih mišičnih celicah bolnika z DMD kot v mišjih modelih [73, 167].

Vendar pa ima mešanica več ASO tudi večje tveganje za neciljne učinke. To je treba testirati v kliničnih preskušanjih. Če se to financiranje uspešno prenese na kliniko, bi lahko bilo koristno za več kot 65 % bolnikov z DMD [74].

Urejanje genoma

Urejanje genoma s CRISPR-Cas9 se zdi privlačna možnost za obnovitev ORF gena za distrofin. Uporaba CRISPR-Cas9 ne zahteva ponovnih injekcij, ker je ciljna DNK namesto pre-mRNA. Ta pristop bi lahko bil koristen tudi za zdravljenje bolnikov s podvojitvami v določenih eksonih gena DMD, saj omogoča odstranitev dodatnih eksonov in drugih genskih vstavkov.

Pokazalo se je, da uporaba multipleksirane vodilne RNA (gRNA), ki cilja na eksone 45–55 ali 47–58, nagnjene k variantam, ponovno vzpostavi izražanje distrofina [306] v kultiviranih mioblastih, pridobljenih iz bolnikov. Ko so te mioblaste vsadili v miši, se je izražanje ohranilo [226].
Ker pa Cas9 ciljno inducira dvoverižne prelome (DSB) z gRNA, rezanje ciljne DNA ostaja problem. Trenutno ni kliničnih preskušanj, ki bi uporabljala pristope urejanja genoma za DMD [75].

Perspektive genskih terapij, ki temeljijo na AAV, onkraj SMA

V primeru LOF, ki temelji na mutacijah, morajo ustrezni terapevtski pristopi ponovno vzpostaviti delovanje genov. V primeru SMA je genska terapija scAAV9-SMN1 zagotovila dokaz, da je ta pristop izvedljiv za zdravljenje nevrodegenerativne bolezni.

Zdi se, da je odmerek 1,1 × 1014 vg/kg telesne teže zadosten za transdukcijo gena v klinično pomembno število motonevronov in za vzdrževanje neželenih učinkov, kot je huda akutna poškodba jeter, na nizki ravni.

O zvišanju ravni jetrnih transaminaz so razpravljali kot o posledici močnega imunskega odziva proti virusnim delcem [195]. Na žalost je bilo v primeru druge nevromuskularne motnje – miotubularne miopatije, povezane z X – sistemsko dajanje velikega odmerka delcev AAV8, ki so vsebovali cDNA za miotubularin-1, usodno. Dva od šestih bolnikov, ki so prejeli odmerek 2 × 1014 mg/kg ali več, sta umrla zaradi napredujoče disfunkcije jeter, ki ji je sledila sepsa; domneva se, da AAV neposredno poškodujejo jetrne celice [117].

Tako so AAV na eni strani učinkovita sredstva za prenos genov, na drugi strani pa imajo pomanjkljivost hudih vnetnih reakcij, zlasti pri sistemskem zdravljenju z visokimi odmerki. Predlagane so bile strategije za prepoznavanje bolnikov, pri katerih obstaja tveganje za resne stranske učinke [57, 58], in za premagajte to težavo z modulacijo imunskega odziva v smeri oslabljenega odziva.

To bi lahko dosegli z izčrpavanjem imunoglobulinov s plazmaferezo; ali še natančneje, z uporabo metaloproteaz IdeS ali IdeZ, ki cepijo IgG [63]. Takšni pristopi za zmanjšanje avtoprotiteles proti AAV bi lahko pomagali zmanjšati stranske učinke genskih terapij na osnovi AAV za motnje, kot je DMD, kjer je potrebno sistemsko zdravljenje z velikim številom virusnih delcev.
Poleg tega je lahko koristen za terapije motenj, ki se pojavijo pri odraslih, ko se pričakuje, da bodo bolniki razvili visoke titre protiteles AAV zaradi večkratne predhodne izpostavljenosti takšnim virusom. Druga strategija bi lahko bila lokalna injekcija, bodisi z intratekalno aplikacijo rekombinantnih virusov ali injekcijo v cisterno manga .

Temu pristopu trenutno sledi preizkušanje genske terapije, ki temelji na AAV1-za povečanje izražanja progranulina pri bolnikih s frontotemporalno demenco z mutacijami granulina [120] (Sporočilo za javnost 28. januarja 2021: Passage Bio-Passage Bio pridobi odobritev FDA za IND Vloga za kandidata za gensko terapijo PBFT02 za zdravljenje bolnikov s frontotemporalno demenco z mutacijami granulina).

Pokazalo bo, kako se imunski sistem odzove, ko se delci AAV vbrizgajo v cerebrospinalno tekočino, koliko možganskih celic lahko sprejme virusne delce, da proizvedejo transgen, in katere ravni izražanja transgena so potrebne za klinično pomemben učinek.

V študiji, ki so jo poročali Mueller et al., sta bila dva bolnika z ALS zdravljena z eno samo intratekalno infuzijo AAVrh10, ki je vseboval mikroRNA, da bi ciljali na SOD1. Zmanjšanje regulacije transkriptov in beljakovin SOD1 je bilo ugotovljeno v vzorcih obdukcije hrbtenjače z Western blotom pri enem od teh bolnikov.

Isti bolnik je pokazal prehodno izboljšanje moči desne noge, vendar brez sprememb vitalne zmogljivosti, medtem ko je drugi bolnik ohranil stabilno vitalno zmogljivost v 12-mesečnem obdobju opazovanja [214].

Avtorji so predlagali, da bi lahko imela intratekalna infuzija mikroRNA za SOD1, ki jih daje AAV, potencial za trajne koristne učinke, vendar bi morda zahtevala imunosupresijo.

For more information:1950477648nn@gmail.com