Génová terapia sa skúma ako potenciálna liečba radu neurologických ochorení, vrátane Alzheimerovej choroby,Parkinsonova chorobaHuntingtonova choroba a spinálna svalová atrofia. V týchto prístupoch sa terapeutický genetický materiál dodáva do cieľových buniek pomocou vektora alebo nosiča. Adeno-asociovaný vírus (AAV) je jedným z najviac študovaných vírusových vektorov, pretože dokáže prenášať deliace sa aj -nedeliace sa bunky a bol vyvinutý na prenos do rôznych tkanív.
Pre neurologické aplikácie však zostáva účinné dodávanie génov náročné. Centrálny nervový systém (CNS) je chránený hematoencefalickou -bariérou a dosiahnutie dostatočnej a vhodne distribuovanej expozície vektorom v mozgu aj mieche môže byť náročné. Imunitné reakcie na vektor alebo transgén môžu tiež ovplyvniť účinnosť a bezpečnosť. Nehumánne primáty (NHP) sa preto používajú v predklinickom výskume na vyhodnotenie stratégií dodávania, distribúcie vektorov, expresie transgénov a imunitných reakcií na zvieracom modeli s relevantnými anatomickými a fyziologickými podobnosťami s ľuďmi.
Dodanie AAV do CNS
Jednou z hlavných výziev v génovej terapii CNS je dosiahnutie dostatočnej a širokej distribúcie vektora. Bolo skúmaných niekoľko spôsobov podávania, vrátane priameho parenchymálneho podávania a dodávania do cerebrospinálnej tekutiny (CSF).
Konvekčné-vylepšené doručovanie (CED)zahŕňa podanie vektora priamo do mozgového parenchýmu pod kontrolovaným tlakom. Výsledný konvekčný tok môže uľahčiť distribúciu vektora cez cieľové tkanivo. Štúdie NHP preukázali expresiu transgénu po CED v niekoľkých oblastiach mozgu, vrátane putamenu, talamu a kôry.
Ďalším prístupom je podávanie AAV priamo do CSF.Intratekálne (IT) podávaniedodáva vektor do CSF obklopujúceho miechu, pričomintracerebroventrikulárne (ICV) podávaniedodáva ho do komorového systému mozgu. Obidve cesty boli skúmané na dosiahnutie širšej distribúcie CNS.
Distribúcia a bunkový tropizmus AAV sa môže meniť podľa kapsidy a spôsobu podania. Štúdia na makakoch cynomolgus porovnávala IT a ICV podávanie AAV9 a AAVrh10. Štúdia uvádza, že IT podávanie AAV9 produkovalo relatívne konzistentnú expresiu transgénu v miechových motorických neurónoch, ako aj neurónoch a gliových bunkách v niekoľkých oblastiach mozgu. Na rozdiel od toho AAV9 podávaný ICV cestou vykazoval konzistentnejšiu expresiu v mozgu, zatiaľ čo AAVrh10 podávaný intratekálne vykazoval obmedzené zacielenie motorických neurónov. Tieto zistenia ilustrujú dôležitosť zvažovania výberu kapsidy aj spôsobu podávania pri vývoji terapií AAV riadených CNS{8}}.
Imunitné odpovede na génovú terapiu AAV
Imunitné odpovede predstavujú ďalší dôležitý faktor v génovej terapii založenej na AAV-. Vrodené aj adaptívne imunitné mechanizmy môžu reagovať na vektor, jeho genetický materiál alebo exprimovaný transgén. Tieto reakcie môžu ovplyvniť pretrvávanie vektora, expresiu transgénu a znášanlivosť liečby.
Vrodené imunitné snímanie môže zahŕňať vzor{0}}receptory na rozpoznávanie a môže viesť k zápalovej signalizácii, produkcii cytokínov, aktivácii komplementu a ďalším následným reakciám. Adaptívna imunita môže zahŕňať vývoj protilátok proti AAV kapside a bunkové imunitné odpovede proti vektorovým -asociovaným antigénom alebo antigénom odvodeným od transgénu-.
Veľkosť a povahu týchto reakcií môžu ovplyvniť faktory vrátane dávky vektora, sérotypu kapsidy, spôsobu podania, dizajnu vektorového genómu, promótora, transgénu a už existujúcej imunity. Tieto faktory je preto potrebné zvážiť pri navrhovaní terapií založených na AAV-pre špecifické ciele CNS.
Stratégie na riadenie imunitných reakcií
Bolo skúmaných niekoľko prístupov na zníženie alebo riadenie imunitných reakcií na AAV vektory. Imunomodulačná alebo imunosupresívna liečba, vrátane kortikosteroidov, bola použitá v niektorých programoch klinického vývoja na zvládnutie zápalových reakcií po podaní AAV. Avšak systémovéimunosupresiumôže niesť svoje vlastné riziká a vyžaduje si starostlivé zváženie.
Vektorové inžinierstvo poskytuje ďalšiu potenciálnu stratégiu. Modifikácia AAV kapsidov môže zmeniť tkanivový tropizmus a interakcie s imunitným systémom. Inžinierstvo vektorového genómu môže tiež ovplyvniť vrodené imunitné snímanie, zatiaľ čo tkanivovo špecifické alebo regulované promótory môžu pomôcť kontrolovať úroveň a distribúciu expresie transgénu.
Štúdie NHP prispeli k pochopeniu imunitných reakcií po podaní AAV a poskytli informácie, ktoré môžu doplniť zistenia zo štúdií na hlodavcoch a in vitro. Výskum v oblasti NHP tiež ukázal, že po podaní do tkanív, ktoré sa predtým považovali za relatívne imunitne privilegované, môžu nastať vrodené imunitné reakcie, čo poukazuje na potrebu zvážiť počas vývoja vektora imunitné mechanizmy špecifické pre cestu- a tkanivo{2}}.
Úloha NHP pri vývoji génovej terapie CNS
Štúdie NHP môžu poskytnúť dôležité translačné informácie počas vývoja terapií neurologických ochorení založených na AAV-. Okrem hodnotenia distribúcie vektora a expresie transgénu možno štúdie NHP použiť na skúmanie postupov podávania, vzťahov medzi dávkou-odpoveďou, biomarkermi a imunitnými odpoveďami.
Výber sérotypu AAV, cesty podania, dávky a cieľových bodov štúdie by sa mal riadiť terapeutickým cieľom a vývojovými cieľmi. Neočakáva sa, že jediný vektor alebo stratégia podávania bude optimálna pre všetky neurologické ochorenia. Rozdiely v cieľových bunkách, anatomická distribúcia, mechanizmus ochorenia a požadovaná úroveň génovej expresie môžu podstatne ovplyvniť vhodný prístup.
Záver
Génová terapia založená na AAV- má značný potenciál pre neurologické ochorenia, ale účinné dodávanie do CNS a riadenie imunitných odpovedí zostávajú dôležitými výzvami. Štúdie NHP môžu pomôcť charakterizovať tieto faktory v modeli s relevantnými anatomickými, fyziologickými a imunologickými charakteristikami.
Štúdie CED, intratekálneho a intracerebroventrikulárneho podávania ukázali, že ako cesta podávania, tak AAV kapsid môžu ovplyvniť distribúciu a bunkové zacielenie terapeutických vektorov. Pokračujúci výskum imunitných reakcií a vektorového inžinierstva bude zároveň dôležitý pre zlepšenie bezpečnosti a trvanlivosti génových terapií CNS.
Dobre{0}}navrhnuté štúdie NHP preto môžu poskytnúť cenné translačné údaje na podporu optimalizácie prístupov založených na AAV-pred klinickým vývojom.
