Génová terapia ponúka potenciál na liečbu genetických chorôb dodávaním terapeutického genetického materiálu do cieľových buniek. Účinné dodávanie génov však musí prekonať niekoľko biologických bariér, vrátane imunitného rozpoznania, bunkovej absorpcie, intracelulárneho prenosu a účinnej expresie terapeutického obsahu. Na riešenie týchto problémov boli preto vyvinuté vírusové a nevírusové vektory.
Spomedzi vírusových vektorov sa adeno-asociovaný vírus (AAV) stal dôležitou platformou na dodávanie génov in vivo. AAV vektory môžu transdukovať deliace sa aj -nedeliace sa bunky a podporujú trvalú expresiu transgénu. Rôzne AAV kapsidy tiež vykazujú odlišný tropizmus tkaniva, čo poskytuje príležitosti na vývoj vektorov pre špecifické orgány a typy buniek.
Prístupy založené na AAV-majú však dôležité obmedzenia. Patrí medzi ne relatívne malá kapacita balenia AAV, už existujúca imunita voči niektorým kapsidám, imunitné reakcie po podaní a problémy spojené s dosiahnutím účinného a dostatočne špecifického dodania do určitých tkanív. Tieto obmedzenia viedli k neustálemu úsiliu o zlepšenie dizajnu a výkonu vektora AAV.
Prečo sú NHP dôležité vo výskume AAV?
Neľudské primáty (NHP) môžu poskytnúť cenné translačné informácie počas vývoja terapií založených na AAV-pre ich podobnosť s ľuďmi v anatómii, fyziológii, genetike a imunitnej biológii. NHP štúdie sa môžu použiť na vyhodnotenie biodistribúcie vektora, tkanivovej transdukcie, expresie transgénu, farmakologickej aktivity a imunitných reakcií in vivo.
Dôležité je, že výkonnosť AAV kapsidy sa môže medzi druhmi podstatne líšiť. Vektor, ktorý vykazuje silný tropizmus u hlodavcov, nemusí vykazovať rovnaký distribučný alebo transdukčný profil u primátov. Štúdie NHP môžu preto poskytnúť ďalšie informácie pri hodnotení, či má vektor AAV vlastnosti vhodné na ďalší vývoj.
Vývoj nových AAV kapsidov
Jednou z hlavných oblastí výskumu AAV je vývoj kapsidov so zlepšeným tkanivovým tropizmom a účinnosťou transdukcie. Výskumníci použili prístupy, ako je riadená evolúcia, racionálny dizajn a zobrazenie peptidov, aby vytvorili varianty AAV so zmenenými biologickými vlastnosťami.
Cieľom týchto prístupov je zlepšiť dodávanie do špecifických tkanív, vrátane centrálneho nervového systému, pečene, srdca a sietnice, pričom potenciálne znižuje nežiaducu distribúciu tkanív alebo imunitné rozpoznávanie. Štúdie NHP môžu pomôcť určiť, či sa vlastnosti pozorované počas skoršieho{1}}stupňového skríningu prenesú na väčší zvierací model s väčším fyziologickým významom pre ľudí.
Tkanivová{0}}špecifická a regulovaná génová expresia
Výkon vektora závisí nielen od selekcie kapsidy, ale aj od toho, ako sa terapeutický gén po dodaní exprimuje. Promótorové a regulačné elementy môžu byť skonštruované tak, aby ovplyvnili úroveň a bunkovú špecifickosť expresie transgénu.
Tkanivové{0}} alebo bunkové -špecifické promótory môžu pomôcť obmedziť expresiu na zamýšľané cieľové bunky, zatiaľ čo indukovateľné regulačné systémy môžu poskytnúť dodatočnú kontrolu nad načasovaním alebo úrovňou expresie. Tieto stratégie môžu zlepšiť terapeutické okno obmedzením expresie v -cieľových tkanivách.
Štúdie NHP môžu byť užitočné na vyhodnotenie distribúcie a špecifickosti expresie transgénu in vivo, najmä ak sa aktivita promótora a biológia tkaniva medzi druhmi líšia.
AAV a CRISPR-Úprava genómu Cas9
Vektory AAV možno použiť aj na dodanie komponentov systémov na úpravu-genómu, ako je CRISPR-Cas9. Namiesto jednoduchého poskytovania funkčného génu sa úprava genómu založená na AAV- zameriava na úpravu špecifickej genómovej sekvencie v cieľových bunkách.
Predklinické štúdie skúmali prístupy úpravy -dodaného genómu-AAV pre choroby vrátane Duchennovej svalovej dystrofie, hemofílie, cystickejfibrózaa dedičné poruchy sietnice. Štúdie NHP môžu poskytnúť dôležité informácie o účinnosti podávania, editačnej aktivite, distribúcii tkanív a imunitných reakciách pred klinickým prekladom.
Prístupy CRISPR založené na AAV{0}} však čelia ďalším výzvam vrátane obmedzení balenia AAV vektorov, potenciálnej úpravy mimo{1}}cieľu, imunitných reakcií proti zložkám vektora alebo úprave proteínov a potrebe dosiahnuť dostatočnú efektivitu úprav v relevantných cieľových bunkách.
Úloha výskumu NHP vo vývoji AAV
Vývoj AAV vektora stále viac vyžaduje integrované hodnotenie biológie kapsidy, distribúcie tkaniva, expresie transgénu, farmakologickej aktivity a imunogenicity. Modely NHP môžu dopĺňať štúdie in vitro a štúdie na hlodavcoch poskytovaním translačných informácií, ktoré môže byť ťažké získať z iných modelov.
Vhodné druhy NHP, spôsob podania, dávka, stratégia odberu vzoriek a koncové body by sa mali určiť podľa vektora, cieľového tkaniva, terapeutického mechanizmu a štádia vývoja. Výskum NHP je preto najviac informatívny, keď je začlenený do širšej predklinickej stratégie určenej na riešenie špecifických otázok rozvoja.
Keďže technológie AAV sa neustále vyvíjajú, pokroky v oblasti kapsidového inžinierstva, regulačných prvkov a{0}}systémov na úpravu genómu môžu rozšíriť potenciálne aplikácie génovej terapie. Dobre{2}}navrhnuté štúdie NHP môžu pomôcť charakterizovať tieto technológie a poskytnúť kritické translačné údaje na podporu ich ďalšieho vývoja.
