Rozwój terapii rdzeniowego zaniku mięśni: perspektywy dla dystrofii mięśniowych i chorób neurodegeneracyjnych, część 11

Transfer genu mikrodystrofiny (µDys) na bazie AAV

W idealnym przypadku leczenie przyczynowe DMD powinno przywrócić ekspresję dystrofiny w mięśniach szkieletowych. Niestety, pełnej długości gen dystrofiny jest zbyt duży, aby można go było upakować w funkcjonalnej cząstce AAV.

Wiele uwagi poświęca się związkowi między niedożywieniem a pamięcią. Organizm ludzki potrzebuje różnorodnych witamin, minerałów i energii, aby zachować zdrowie i prawidłowe funkcjonowanie mózgu. Niedożywienie może powodować problemy, takie jak zawroty głowy, zmęczenie, powolna reakcja i niezdolność do koncentracji, co może mieć wpływ na naukę i codzienne życie ludzi.

Ludzki mózg jest jednym z najważniejszych narządów ludzkiego ciała i wymaga dużej ilości energii i składników odżywczych do funkcjonowania. Jeśli w organizmie brakuje niezbędnych witamin i minerałów, może to wpływać na rozwój mózgu, prowadząc do zmniejszenia inteligencji i utraty pamięci. Jednocześnie niedożywienie może również utrudniać prawidłową pracę układu nerwowego oraz wpływać na myślenie i koncentrację.

Dlatego dobre nawyki żywieniowe są niezwykle ważne dla zdrowia mózgu. Naukowcy zbadali wiele składników odżywczych i pokarmów korzystnych dla mózgu, takich jak olej rybny, orzechy włoskie, orzeszki ziemne, jagody, jajka, pomidory i ciemne warzywa. Te pokarmy mogą zwiększyć krążenie krwi w mózgu i poprawić pamięć i zdolności uczenia się.

Podsumowując, niedożywienie może mieć negatywny wpływ na nasze ciała i mózgi, dlatego powinniśmy skupić się na naszej diecie, aby zapewnić wystarczającą ilość składników odżywczych i energii. Utrzymując zdrowy tryb życia, możemy poprawić naszą pamięć, poprawić zdolności poznawcze i w pełni wykorzystać nasz potencjał. Widać, że trzeba poprawić pamięć, a Cistanche desericola potrafi znacząco poprawić pamięć, bo Cistanche desericola potrafi także regulować równowagę neuroprzekaźników, np. zwiększać poziom acetylocholiny i czynników wzrostu. Substancje te są bardzo ważne dla pamięci i uczenia się. Ponadto Cistanche desericola może również poprawić przepływ krwi i promować dostarczanie tlenu, co może zapewnić mózgowi odpowiednią ilość składników odżywczych i energii, poprawiając w ten sposób witalność i wytrzymałość mózgu.

Kliknij Poznaj suplementy, aby zwiększyć pamięć

Obecne strategie próbują ominąć to wąskie gardło, stosując skrócone formy dystrofiny z funkcją resztkową wystarczającą do złagodzenia choroby [56]. Obecnie trwają niezależne od drzew badania kliniczne z zastosowaniem terapii genowej takimi konstruktami mikrodystrofiny (podsumowane w [52).

Wstępne wyniki jednego z trwających badań klinicznych z użyciem μDys wykazały, że ponad 80% włókien mięśniowych było pozytywnych pod względem mikrodystrofiny, ze znaczną ekspresją μDys w biopsjach po leczeniu (95,8% w porównaniu do normy) (Sarepta Therapeutics ogłasza pozytywne zaktualizowane wyniki badania Micro-Dystrofina Próba leczenia pacjentów z DMD https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces-23rd-internationalcongress-world) i podsumowana przez [75, 306 ]
Ponadto długoterminowa terapia μDys przynosi korzystne efekty w modelu psim [165]. MicroDys nie zawiera wszystkich elementów funkcjonalnych dystrofiny pełnej długości, które są ważne w interakcjach z innymi białkami w celu przenoszenia sił na kurczliwą aktynę.

W tym celu opracowano nowe warianty μDys ze zmodyfikowanymi domenami pręcików centralnych, które, jak się oczekuje, będą wykazywać wyższą aktywność ratunkową komórkową [240, 241] i są obecnie testowane w badaniach klinicznych [178].

Inną obecnie stosowaną opcją jest zastosowanie zminiaturyzowanej utrofiny (μUtro), skróconej wersji utrofiny zoptymalizowanej pod względem kodonów, która różni się od dystrofiny niektórymi interakcjami białko-białko. Zapobiega patologii mięśni i występuje w sposób nieimmunogenny w modelach dużych psów. Jednakże nie potwierdzono pozytywnego wpływu na fenotyp choroby [280].

Trzecią możliwością jest nadekspresja b1,4-N-acetylogalaktozaminylotransferazy (GALGT2). GALGT2 stymuluje regulację w górę kluczowych białek wiążących cytoszkielet, które mogą działać jako surogaty dystrofiny [43, 328].

Po wykazaniu bezpieczeństwa w modelach przedklinicznych, terapia ta jest obecnie testowana w badaniu fazy I/IIa w celu oceny jej bezpieczeństwa u ludzi. (Badanie kliniczne dotyczące transferu genu do dostarczaniarAAVrh74.MCK. GALGT2 dla Duchenne MuscularDystrophy-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).

Transfer genu AAV w chorobie Parkinsona (PD)

Choroba Parkinsona jest długotrwałą chorobą zwyrodnieniową, która atakuje wiele układów neuronalnych, w szczególności układ ruchowy. Do najczęstszych objawów należą drżenie, sztywność, spowolnienie ruchu połączone z trudnościami w chodzeniu.

W miarę postępu choroby ujawniają się także objawy niemotoryczne, takie jak zmiany poznawcze i behawioralne. Objawy motoryczne są spowodowane zwyrodnieniem neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej. Utrata tych neuronów dopaminergicznych powoduje nadmierne pobudzenie jądra podwzgórza (STN), co prowadzi do zwiększonego hamowania wzgórza [203].

Dlatego pacjenci z chorobą Parkinsona cierpią na defekty w inicjacji ruchu. Głęboka stymulacja jądra podwzgórza wydaje się atrakcyjną opcją terapeutyczną, ponieważ lewodopa [80] ani inne metody leczenia farmakologicznego nie są w stanie zatrzymać procesu zwyrodnieniowego w tej chorobie. Dlatego strategie genowe wykorzystujące wektory AAV wydają się opcją w leczeniu PD, również w połączeniu z głęboką stymulacją mózgu.

Obecnie na stronie Clinicaltrials.gov znajduje się lista kilku badań dotyczących PD i terapii genowej. Wszechstronne podejście do terapii genowej w chorobie Parkinsona polega na zachowaniu produkcji dopaminy w komórkach neuronowych, na które nie ma to wpływu, oraz na funkcjonalnym utrzymaniu obwodów zwojów podstawy mózgu.
W tym celu ustalono bezpośrednie dostarczanie domiąższowe poprzez podawanie pod kontrolą MRI AAV2 kodującego cDNA dekarboksylazy aromatycznych L-aminokwasów (VY-AADC01) [46].

Piętnastu pacjentów z umiarkowanie zaawansowaną chorobą Parkinsona i opornymi na leki fluktuacjami motorycznymi otrzymało VY-AADC01. Po podaniu pod kontrolą MRI uzyskano pokrycie skorupy na poziomie 20–40% dzięki zwiększonej aktywności enzymatycznej ocenianej za pomocą PET i poprawie klinicznej zależnej od dawki.

Jednoczesne zmniejszenie dawki leków przeciwparkinsonowskich doprowadziło do zmniejszenia objawów dyskinez [46]. Podobną strategią jest dostarczanie AAV2-GAD (glutamatdekarboksylazy) pod kontrolą MRI do STN w celu zwiększenia lokalnego hamowania GABA i skorygowania patologicznej nadpobudliwości w tej strukturze mózgu. Przeprowadzono badania fazy 1 i 2 dotyczące podawania AAV2-GAD metodą konwekcji wzmocnionej (CED) do STN pacjentów z PD[146, 171].

U tych pacjentów wykazano poprawę w zakresie objawów motorycznych, ale nie w takim stopniu, jaki można by osiągnąć poprzez głęboką stymulację STN mózgu [171].

Podejścia terapii genowej w chorobie Alzheimera (AD)

Uważa się, że wytwarzanie patologicznego peptydu amyloidu (A) jest zdarzeniem początkowym w procesie AD. Ponieważ kilka wcześniejszych badań klinicznych, w tym immunoterapii mających na celu zmniejszenie obciążenia płytkami amyloidowymi, zakończyło się niepowodzeniem lub wykazało jedynie niewielkie skutki [228], FDA zatwierdziła obecnie Aducanumab sprzedawany pod nazwą Aduhelm™ jako przeciwciało skierowane przeciwko A.

Efekty tej terapii wydają się być mniejsze niż oczekiwano, co zwraca uwagę na potencjalne terapie genowe, które zakłócają dysfunkcję i zwyrodnienie synaptyczne.

Wyzwania techniczne związane z tym podejściem są podobne do tych w PD. Interwencyjne poród wzmocniony konwekcją pod kontrolą rezonansu magnetycznego nie ma zastosowania wyłącznie w leczeniu pacjentów z chorobą Parkinsona. Podobnie pacjenci z chorobą Alzheimera mogliby odnieść korzyści z wirusowego transferu genów i tego podejścia technicznego. Niektóre osiągnięcia terapeutyczne skupiają się na białku tau [49, 329]. Patologiczne tau w mózgu AD występuje głównie w stanie hiperfosforylowanym (tj. fosforylowanym w wielu miejscach w obrębie białka tau). Ta potranslacyjna modyfikacja odpowiada agregacji tau i tworzeniu się splątków neurofibrylarnych [133].

Wykazano, że transfer genu konstytutywnie aktywnej kinazy tau-p38 za pośrednictwem AAV zmniejsza otępienie związane z tau w przedklinicznych modelach mysich z demencją, nawet jeśli obecne są zaawansowane defekty poznawcze [136]. Strategia ta nie weszła jeszcze w fazę badań klinicznych z udziałem pacjentów z AD. Może się to jednak stać wykonalne, odkąd wirusowy transfer genu BDNF pojawił się w klinice.

Badanie to opiera się na badaniach przedklinicznych wykazujących, że podawanie BDNF (poprzez ekspresję transgeniczną lub wlewy) w modelach gryzoni odwraca utratę synaptyczną po wystąpieniu choroby, co odpowiada poprawie zdolności uczenia się i funkcji poznawczych. BDNF zapobiegał także śmierci neuronalno-wnętrznej wywołanej zmianami w modelu naczelnych. U starszych małp BDNF poprawił wyniki w zadaniach rozróżniania wzrokowo-przestrzennego, co odpowiada zwiększonym średnim rozmiarom neuronów śródwęchowych [216]. Na podstawie tych danych w lutym 2021 r. rozpoczęto badanie kliniczne I fazy.

W tym badaniu ocenia się wpływ bezpośredniego wstrzyknięcia AAV2-BDNF do mózgu pacjentów z AD lub pacjentów z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi (MCI) (Scott LaFee, First-in-Humanclinical próba oceniająca terapię genową w chorobie Alzheimera, Kalifornia, San Diego Centrum Aktualności 18 lutego 2021).

Wnioski

Bliższy SMA u dzieci jest chorobą jednorodną genetycznie, spowodowaną utraconym lub zmutowanym SMN1 i modulowaną przez zmienne kopie SMN2. Jest to idealny warunek do identyfikacji podstawowych defektów komórkowych i opracowania strategii terapeutycznych kompensujących brak białka SMN, które jest kluczem do patofizjologii SMA. Szeroko zakrojone badania nad tą chorobą umożliwiły wprowadzenie terapii z użyciem oligonukleotydów i cząsteczek modulujących splicing pre-mRNA.

Ponadto terapia genowa oparta na AAV weszła w fazę kliniczną w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych. Ponieważ większość przypadków SMA diagnozuje się na wczesnym etapie życia, a leczenie zwykle rozpoczyna się natychmiast po postawieniu diagnozy, reakcje immunologiczne przeciwko AAV są mniej problematyczne w porównaniu z pacjentami w podeszłym wieku, którzy są narażeni na takie wirusy przez całe życie.

Doświadczenie kliniczne z tymi zastosowaniami może pomóc w opracowaniu i optymalizacji analogicznych podejść wykraczających poza SMA. Obecnie trwają prace nad rozwojem strategii terapeutycznych, które, miejmy nadzieję, wniosą różnicę w leczeniu innych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak stwardnienie zanikowe boczne, choroba Parkinsona i Alzheimera, a także dystrofie mięśniowe.

Skróty

3,4-DAP: 3,4-Diaminopirydyna; 4-AP: 4-aminopirydyna; AAV: wirus związany z Adeno; AD: choroba Alzheimera; ALS: stwardnienie zanikowe boczne; ASO: oligonukleotyd antysensowny; ATXN2: ataksyna 2; ATP: trifosforan adenozyny; BBB: Bariera krew-mózg; BDNF: czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego; BMD: Dystrofia Becker-mięśniowa; bp: pary zasad; CED: Dostarczanie wzmocnione konwekcją; CHIP1: Kalcyneurynopodobne białko EF-hand Protein 1; CHOP INTEND: Szpital dziecięcy w Filadelfii, badanie noworodków na zaburzenia nerwowo-mięśniowe; CMAP: Złożony potencjał działania mięśni; CNTF: czynnik neurotroficzny rzęsek; CSF: płyn mózgowo-rdzeniowy; DMD: dystrofia mięśniowa Duchenne’a; DPR: homopolimeryczne białka powtórzeń dipeptydowych; DSB: przerwa w podwójnej nici; DSMA: dystalny zanik mięśni kręgosłupa; E: Dzień embrionalny; EAP: program rozszerzonego dostępu; EMA: Europejska Agencja Leków; fALS: rodzinne stwardnienie zanikowe boczne; FDA: Podawanie żywności i leków; GABA: kwas gamma aminomasłowy; GAD: dekarboksylaza glutaminianowa; GDNF: czynnik neurotroficzny pochodzący z komórek glejowych; GOF: wzmocnienie funkcji; gRNA:RNA przewodnie; HFMSE: Rozszerzona skala silnika funkcjonalnego Hammersmith; hIGF-1:w kompleksie z rhIGFBP-3; HINE-2: Badanie neurologiczne niemowlęcia Hammersmith-2; IGF1: Insulinopodobny czynnik wzrostu 1; iPSC: indukowana pluripotencjalna komórka macierzysta; ISS: tłumik splotu Intronic; JNK: kinazy C-Jun N-końcowe; kb: Kilo podstawa; LOF:Utrata funkcji; LTFU: Długoterminowa obserwacja; MCI: Łagodne upośledzenie funkcji poznawczych; MMD: Mikrotorbielowate zwyrodnienie plamki; MRI: rezonans magnetyczny;NCALD: delta neurokalcyny; NMJ: złącze nerwowo-mięśniowe; OLE: rozszerzenie typu open label; ORF: Ramka otwartego odczytu; P: Dzień poporodowy; PD: choroba Parkinsona; PLS3: plastyna 3; PMO: oligomer morfolino fosforodiamidanowy; Ran: Powtarzane tłumaczenie inne niż AUG; RBP: białko wiążące RNA; RULM: poprawiony moduł kończyny górnej; sALS: sporadyczne stwardnienie zanikowe boczne; scAAV: samouzupełniający AAV; SMA: rdzeniowy zanik mięśni; SMARD1: Zanik mięśni kręgosłupa z zaburzeniami oddechowymi typu 1; SMN: neuron motoryczny przetrwania; SNP: polimorfizm pojedynczego nukleotydu; snRNP: Mała jądrowa cząstka rybonuklearna; SOD1: Dysmutaza ponadtlenkowa 1; STN: jądro podwzgórza; TrkB: Kinaza związana z tropomiozyną.

Podziękowanie

Dziękujemy dr. Michaelowi Briese za krytyczną refleksję nad manuskryptem.

Wkłady autorów

SJ i MS wymyśliły i napisały recenzję. LH przyczynił się do powstania tego poglądu i stworzył liczby. Do ilustracji firma LH wykorzystała grafikę medyczną Servier (https://smart.servier.com). Wszyscy autorzy przeczytali i zatwierdzili ostateczną wersję manuskryptu.

Finansowanie

Prace w laboratorium autorów są wspierane przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), granty JA 1823/3-1, 2-1 dla SJ i SE 697/6-1, 4-2, { {6}} oraz 7-1 dla MS, poprzez grant od Picoquant, BMBF za pośrednictwem sieci CalsER oraz wsparcie ze strony Hermann and Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband derDeutschen Wissenschaft oraz przez Cure SMA (JAB1920) dla SJ.

Dostępność danych i materiałów

Nie dotyczy.

Deklaracje

Zatwierdzenie etyki i zgoda na udział

Nie dotyczy.

Zgoda na publikację

Nie dotyczy.

Konkurencyjne interesy

Autorzy nie deklarują żadnych konkurencyjnych interesów.

Bibliografia

1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G., Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E., &Balabanov, P. (2017). Rozwój terapii z pominięciem eksonu w dystrofii mięśniowej Duchenne'a: ​​krytyczny przegląd i spojrzenie na nierozwiązane problemy [Przegląd]. Terapia kwasami nukleinowymi, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682

2. Ahn, AH i Kunkel, LM (1993). Strukturalna i funkcjonalna różnorodność dystrofiny. Nature Genetics, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283

3. Al-Zaidy, SA i Mendell, JR (2019). Od badań klinicznych do praktyki klinicznej: praktyczne rozważania dotyczące terapii zastępczej genu w SMA typu 1. Neurologia dziecięca, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007

4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS, Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare, AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE, Eggan, KC, Maniatis, T. i Taylor, JP (2014). Transport aksonalny granulek TDP-43mRNA jest upośledzony przez mutacje powodujące ALS [Wsparcie badawcze, NIH, Wsparcie badań niestacjonarnych, Rząd poza Stanami Zjednoczonymi]. Neuron, 81(3), 536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018

5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K., & Azzouz, M. (2018). Plastyna 3 promuje wzrost aksonów neuronów ruchowych i wydłuża przeżycie w mysim modelu rdzeniowego zaniku mięśni.Molecular Therapy-Methods & Clinical Development, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007

6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I ., Kinnunen, E., Udd, B. i Marklund, SL (1996). Autosomalne recesywne stwardnienie zanikowe boczne o początku w wieku dorosłym związane z homozygotycznością pod względem mutacji dysmutazy ponadtlenkowej Asp90Ala CuZn. Badanie kliniczne i genealogiczne przeprowadzone na 36 pacjentach [Wsparcie badawcze, rząd poza USA]. Mózg, 119 (część 4), 1153–1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153

7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I., Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L., & Marklund, SL (1995). Stwardnienie zanikowe boczne związane z homozygotycznością pod względem mutacji Asp90Ala w dysmutazie ponadtlenkowej CuZn. Genetyka przyrody, 10, 61–66.

For more information:1950477648nn@gmail.com