Aplicaciones clínicas actuales de la terapia génica in vivo con AAV, parte 3

Ganar

GAN es un trastorno neurodegenerativo autosómico recesivo del sistema nervioso central y periférico que típicamente se presenta con debilidad progresiva y ataxia. Las personas también sufren pérdida sensorial y de deambulación y sucumben a insuficiencia respiratoria.62

La herencia recesiva y la memoria son dos temas que parecen no tener una conexión directa, pero sí una estrecha relación entre ellos. La herencia recesiva se refiere al fenómeno de herencia genética que existe en el genoma pero que no causa cambios fenotípicos obvios. La memoria se refiere a la capacidad de los humanos para adquirir, almacenar y recuperar información durante los procesos cognitivos. Entonces, ¿cómo se relacionan estos dos temas?

En primer lugar, la herencia recesiva y la memoria son productos del sistema nervioso. En nuestro cerebro hay decenas de miles de millones de neuronas que transmiten información a través de la sustancia negra preganglionar y las sinapsis. La conexión entre las neuronas y la eficiencia de transmisión de las sinapsis se ven afectadas por los genes. Por tanto, podemos decir que el desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso es un puente entre la herencia recesiva y la memoria.

En segundo lugar, la herencia recesiva y la memoria también tienen una relación de influencia mutua. Algunos estudios han demostrado que la variación genética puede afectar el rendimiento de la memoria. Por ejemplo, la pérdida o mutación de ciertos genes puede afectar la formación y estabilidad de las sinapsis en el cerebro, afectando así la memoria de las personas. Al mismo tiempo, el entrenamiento de la memoria también puede afectar la herencia recesiva. Algunos experimentos han demostrado que, en determinadas circunstancias, la plasticidad de la memoria puede afectar la expresión y mutación de genes específicos, cambiando así las características fenotípicas de la descendencia individual.

Finalmente, tanto la herencia recesiva como la memoria se pueden cambiar y mejorar. Aunque no podemos cambiar nuestro genoma, podemos mejorar nuestra memoria creando un entorno y una práctica favorables. Por ejemplo, un estilo de vida saludable, dormir bien y un entrenamiento cognitivo pueden mejorar la memoria. De manera similar, algunas tecnologías y tratamientos nuevos, como la edición genética y la terapia génica, también pueden usarse para tratar y mejorar afecciones relacionadas con la herencia recesiva.

En resumen, existe una estrecha relación entre herencia recesiva y memoria. Aunque no podemos controlar completamente nuestra herencia genética, podemos cambiar y mejorar nuestra memoria creando un entorno y una práctica favorables, algo sobre lo que también debemos ser positivos. Se puede ver que necesitamos mejorar nuestra memoria, y Cistanche puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche también puede regular el equilibrio de los neurotransmisores, como aumentar los niveles de acetilcolina y factores de crecimiento, que son muy importantes para la memoria y el aprendizaje. Además, Cistanche también puede mejorar el flujo sanguíneo y promover el suministro de oxígeno, lo que puede garantizar que el cerebro obtenga una nutrición y energía adecuadas, mejorando así la vitalidad y la resistencia del cerebro.

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Según estudios neuropatológicos, existe una pérdida de expresión de gigatoneladas que afecta la corteza cerebelosa, el tronco del encéfalo y las columnas posteriores de la médula espinal, lo que lo convierte en un trastorno candidato ideal para la administración intratecal de la transferencia del gen AAV9 (revisado por Bailey et al.63).

Se requiere gigaxonina para organizar y degradar los filamentos intermedios y conduce a axones agrandados con filamentos intermedios densamente agrupados (revisado por Bailey et al.63).

Se está llevando a cabo un estudio de fase 1 de aumento de dosis de AAV9/GAN intratecal en los Institutos Nacionales de Salud (NIH; ClinicalTrials.gov: NCT02362438).

Perspectivas futuras

Casi dos décadas después de los ensayos iniciales de transferencia de genes intracerebral utilizando AAV2, los métodos para la transferencia de genes al SNC se han expandido enormemente. Cuando se desea una transferencia focal de genes, como en el caso de la EP y el AADC, se puede lograr una transferencia de genes más precisa a un mayor volumen de tejido cerebral con vectores AAV2 utilizando métodos como la administración mejorada por convección guiada por resonancia magnética.64–66

Sin embargo, lo ideal sería que la mayoría de los trastornos del SNC requieran una transferencia genética amplia y eficiente a todo el SNC. El descubrimiento de cápsides de AAV más nuevas, como la AAV9, ha permitido un grado mucho más amplio de transferencia de genes que múltiples inyecciones estereotáxicas.9,10,67–69 Aparte de numerosos estudios en modelos animales, la aplicación de AAV9 se ha demostrado en ensayos clínicos después de una inyección intratecal. (como para GAN) o mediante inyección intravenosa (como para SMA13).

Se prevé que el uso de AAV9 o cápsidas de AAV similares ampliará en breve la aplicación de la terapia génica a más trastornos del SNC. Sin embargo, mientras que AAV9 ha ampliado enormemente la capacidad de tratar un mayor número de trastornos del SNC, todavía se dirige a una minoría de células en todo el cerebro.70

De cara al futuro, una generación más nueva de cápsides de VAA con mayor eficacia dirigida al SNC aumentaría la eficacia de los tratamientos de terapia génica dirigida al SNC, además de ampliar el número de enfermedades que potencialmente podrían tratarse con terapia génica.

Terapia génica clínica in vivo para trastornos oculares

La terapia génica ganó su lugar en la práctica médica convencional tras la aprobación de la FDA de Luxturna, un tratamiento basado en AAV2-para la enfermedad hereditaria de la retina (IRD), epitelio pigmentario de la retina (EPR)65-LCA (LCA2).

Este éxito se basó en décadas de trabajo de múltiples grupos, uno de los cuales llegó a comercializar el producto.71–76 Los pacientes tratados exhibieron mejoras que cambiaron sus vidas en la sensibilidad a la luz y el comportamiento guiado visualmente.

Ya se han publicado resúmenes detallados de la biología del RPE65, estudios preclínicos en modelos animales y el tratamiento de LCA2 con terapia génica por parte de múltiples grupos.77,78

El espectacular éxito de este programa catalizó tanto a la academia como a la industria para establecer pruebas del concepto de que la terapia génica podría restaurar o preservar la visión en modelos animales de otras enfermedades de la retina, incluidas, entre otras, DMAE, coroideremia, ACHM, retinitis pigmentosa y XLRS.79– 85

Curiosamente, sin embargo, estos éxitos preclínicos no se han traducido consistentemente en resultados clínicos tan sólidos como los observados en pacientes con LCA2.86–92 Mientras que las razones de esta discrepancia aún no se han dilucidado completamente, la expresión transgénica mediada por AAV en las células diana es insuficiente. y/o la respuesta inmune probablemente jugó un papel.

El éxito futuro en el espacio de la terapia génica retiniana y en el campo más amplio de la terapia génica dependerá de la identificación de rangos de dosis terapéuticas factibles que se basen en la capacidad comprobada de (1) apuntar al tipo de célula apropiado en la retina de un primate y (2) impulsar niveles suficientes de expresión transgénica terapéutica. . Mientras que muchos factores contribuyen al tropismo, la eficiencia de transducción y la respuesta inmune asociada de AAV en la retina, la ruta de administración es especialmente crítica. A continuación se analiza un resumen de los enfoques actuales y en desarrollo, sus ventajas y desventajas, y ejemplos clínicos relevantes.

Inyección subretiniana (SRI)

El SRI se emplea en la mayoría de los ensayos clínicos porque permite la colocación del agente terapéutico in situ (en un espacio creado quirúrgicamente entre los fotorreceptores (PR) y el EPR denominado "ampolla" subretiniana).

La mayoría de las IRD son causadas por mutaciones en genes específicos de PR. Además de su proximidad a las células diana clínicas más comunes (es decir, RPE y PR), el SRI es atractivo debido al privilegio inmunológico de este compartimento. A diferencia de los AAV administrados sistémicamente, los vectores administrados por vía subretiniana provocan una respuesta inmune relativamente reducida, similar a la desviación inmune asociada a la cámara anterior (ACAID).93,94

Sin embargo, el SRI es una técnica desafiante, descrita como "casi una subespecialidad en sí misma". 95 Requiere una vitrectomía (eliminación del humor vítreo) y una retinotomía (paso de la aguja a través de la retina), que pueden estar asociadas con complicaciones, como desgarros de retina. , progresión de cataratas o hemorragia retiniana/coroidea.96

La creación de la ampolla subretiniana requiere separar la retina del EPR subyacente. La fóvea exclusiva de conos es especialmente sensible al desprendimiento. La SRI del vector bajo la fóvea de algunos pacientes con LCA2 provocó adelgazamiento central de la retina y pérdida de agudeza visual.75

Se observaron disminuciones similares en el grosor de la retina en pacientes con coroideremia.96 La técnica quirúrgica de la terapia génica subretiniana se basa en procedimientos subretinianos establecidos, como la inyección del activador del plasminógeno tisular subretiniano (tPA) para la hemorragia subretiniana asociada con la DMAE neovascular.96

Sin embargo, se deben hacer consideraciones específicas para adaptar la técnica a las características particulares de la estructura retiniana presente en los IRD. Los cirujanos vitreorretinales expertos en terapia génica subretiniana han informado sobre la utilidad de la tomografía de coherencia óptica (OCT) intraoperatoria, que permite retroalimentación in vivo en tiempo real durante los casos quirúrgicos.97

La creación de la vesícula subretiniana con una microaguja (normalmente una cánula de calibre 38- a 41-, con punta de teflón, ya sea extensible o no extensible, que se coloca a través del trocar apars plana) es una tarea desafiante y crítica. paso del procedimiento.98

El paso de penetración de la aguja tiene un estrecho margen de error: una penetración excesivamente profunda de la punta de la aguja puede provocar hemorragia, obstrucción de la punta de la cánula, liberación supracoroidea involuntaria del vector o lesión permanente del EPR; sin embargo, una penetración demasiado superficial de la aguja puede crear retinosquisis por hidratación intrarretiniana durante la formación de la ampolla.97

Algunos cirujanos crean una "pre-ampolla" hecha con solución salina equilibrada (BSS) antes de la inyección del vector en este espacio, lo que puede evitar la pérdida del vector en la cavidad vítrea durante la creación de la ampolla.

Otra consideración quirúrgica es la dificultad inherente de una administración de volumen uniforme y precisa asociada con el método actual de administración subretiniana transversal.

El volumen del vector puede verse afectado por el uso de una preampolla BSS, la pérdida del vector de la salida del vítreo desde el sitio de la retinotomía y la entrega incompleta del volumen del vector objetivo debido al criterio del cirujano (preocupación por el estiramiento foveal o la formación de un agujero macular u otras consideraciones de seguridad).

En los ensayos clínicos en los que se toman decisiones sobre el aumento de dosis con un número pequeño de sujetos, puede resultar difícil tomar decisiones apropiadas sobre seguridad o eficacia a menos que se pueda lograr la confirmación de una administración precisa y uniforme del volumen del vector en todos los pacientes que reciben la dosis.

También es importante señalar que, a pesar de su relativo privilegio inmunológico, los vectores AAV todavía son capaces de alcanzar un nivel de efecto adverso y provocar respuestas de la célula huésped en el espacio subretiniano.

En ensayos clínicos de fase I/II para RPE65-LCA en el University College London (ClinicalTrials.gov: NCT00643747), se observó inflamación ocular después del SRI de 1 1012 vg de AAV2-RPE65.71,99

No se observó inflamación en el ensayo de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Florida (ClinicalTrials.gov: NCT00481546). En el ensayo del Hospital Universitario de Nantes (ClinicalTrials.gov: NCT01496040), que utilizó en particular una cápside de AAV diferente (AAV4), se observó inflamación en 4,8 · 1010 vg.100 En el ensayo de fase III de Spark Therapeutics (ClinicalTrials.gov: NCT00999609), se observó inflamación leve. observado a 1,5 1011 vg.76,101 También se observó inflamación significativa a 1 1011 vg en ensayos clínicos para coroideremia.90,102

Las diferentes dosis en las que se ha observado inflamación clínicamente pueden atribuirse a diferencias en la producción y caracterización del vector, la cápside del VAA y el estado de la enfermedad retiniana subyacente.

Dado que ahora el enfoque se ha desplazado a la evaluación de terapias genéticas para IRD donde las células diana son PR, vale la pena considerar la relación entre la abundancia del producto de reemplazo genético y la dosificación del vector.

Para que cualquier terapia génica tenga éxito, se deben alcanzar niveles terapéuticos suficientes de expresión transgénica (p. ej., proteínas) en dosis que no causen inflamación inmanejable. Idealmente, debería existir un rango suficiente entre la dosis mínima efectiva en modelos animales y el NOAEL (nivel de efectos adversos no observables) de modo que se pueda realizar un estudio de fase I/II de aumento de dosis.

La lógica dicta que las IRD causadas por defectos en las proteínas de la retina expresadas en niveles relativamente bajos pueden abordarse más fácilmente mediante la terapia génica.

Una comparación de los hallazgos preclínicos en modelos animales grandes de IRD versus los resultados clínicos respalda este concepto, aunque los resultados clínicos publicados siguen siendo escasos hasta la fecha. Los estudios preclínicos patrocinados por AGTC evaluaron AAVRPGR (regulador de la GTPasa de la retinitis pigmentosa) en el modelo canino enfermo de RPGR con retinitis pigmentosa ligada al cromosoma X (XLRP).103 Se informó eficacia (mejoras en la autofluorescencia del fondo de ojo) en dosis tan bajas como 1,8 · 109 vg,103 no se observó hasta una dosis de 4,5 1011 vg.103 meses de 6-los resultados del ensayo clínico de fase I/II AAV-RPGR de Biogen se presentaron en la reunión ASGCT de este año.

Informó mejoras en los campos visuales en seis pacientes tratados con XLRP, "mejora visual excepcional" y "evidencia de una posible regeneración del segmento externo" en un paciente tratado con la dosis alta (5.1011 vg). Sólo se observó una inflamación manejable en este grupo de dosis alta.

Aunque aún no se ha presentado/publicado, el comunicado de prensa de la AGTC104 (fecha de acceso 6-12-20) afirma que 9 de 17 pacientes tratados experimentaron mejoras en la visión, medida por microperimetría y/o agudeza visual mejor corregida (MAVC) a los 3 meses después de la inyección. Sólo los pacientes con inyecciones submaculares mostraron esta mejora.

Seis meses después de la inyección, las mejoras en esos nueve pacientes eran estables. En cuatro de estos pacientes (4 de 8 evaluados), hubo mejoras en la sensibilidad visual (es decir, microperimetría).

El análisis proteómico revela que hay aproximadamente 2,000 moléculas de RPGR por cilio sensorial (PSC) de PR, lo que la convierte en la proteína número 1.087 más enriquecida en los bastones.105 Por el contrario, los estudios preclínicos que evalúan la subunidad beta 3 del canal activado por nucleótidos cíclicos de AAV (CNGB3) en un modelo canino de CNGB3 ACHM reveló solo mejoras modestas en la función de la retina a 5 1010 vg y la inflamación a 5 1011 vg.

Tanto AGTC como MeiraGTx iniciaron ensayos de fase I/II para CNGB3 ACHM en 2016, pero los resultados clínicos aún no se han presentado ni publicado. Los canales cíclicos activados por nucleótidos se expresan altamente (61,000 moléculas por PSC), lo que los hace mucho más abundantes que RPGR.105

Los estudios preclínicos en un modelo de oveja de la subunidad alfa 3 del canal activado por nucleótidos cíclicos (CNGA3) ACHM revelaron mejoras sólidas en la función de la retina a 1,8 1011 vg (dosis más baja probada) y la inflamación a 6,0 1011 vg.

Los ensayos clínicos de fase I/II realizados en el Hospital Universitario de Tubinga y la Universidad Ludwig Maximilian de Munich (ClinicalTrials.gov: NCT02610582) trataron a pacientes con las siguientes dosis: 1 1010 vg, 5 1010 vg o 1 1011 vg.91

No se informó ninguna inflamación incontrolable y se observaron mejoras modestas en la agudeza visual, la sensibilidad al contraste y los umbrales de discriminación cromática en todas las dosis, lo que concuerda con la actividad biológica mediada por el vector.92

Las dosis requeridas para conferir terapia en estudios preclínicos fueron mayores en CNGA3-ACHM en relación con RPGR-XLRP, aunque los resultados clínicos de CNGA3-ACHM sugieren que las IRD causadas por defectos en genes altamente expresados ​​aún pueden ser exitosas.

Algunas IRD, como el síndrome de Usher asociado a MYO7A y la enfermedad de Stargardt asociada a ABCA4-, son causadas por mutaciones en genes cuyas secuencias codificantes son demasiado grandes para caber dentro de un vector AAV estándar (capacidad de empaquetamiento de 5 kb).

Por lo tanto, se eligió el lentivirus, que puede acomodar una carga útil mayor (9,7 kb), para abordar estos IRD en los ensayos clínicos de fase I/II que comenzaron en 2011/2012. Hasta la fecha no se han publicado informes de actividad biológica para ninguno de los ensayos.

Se cree que esto se atribuye al hecho de que el lentivirus transduce mal las PR posmitóticas,106,107 la célula diana tanto en USH1B como en Stargardt. Actualmente, varios grupos están realizando esfuerzos para desarrollar plataformas de vectores duales de AAV que promuevan la entrega de genes grandes a los RP.108,109

Más allá de la enfermedad monogénica, el AAV también se está utilizando para vectorizar reactivos del factor de crecimiento endotelial antivascular (VEGF) en la retina mediante SRI para que sirva como tratamiento único para la forma neovascular de DMAE (DMAE húmeda).

Esto representa una mejora potencial con respecto a las inyecciones intravítreas mensuales (IVI) estándar de atención de inhibidores de VEGF que pueden sufrir un bajo cumplimiento. REGENXBIO completó recientemente un ensayo de fase I/IIa en el que pacientes de cinco cohortes recibieron dosis de AAV8-anti VEGF fab entre 3109 vg y 2,41011 vg por ojo. Se observaron aumentos dependientes de la dosis en los niveles de expresión de proteínas a 1 mes pi

No hubo EA relacionados con los fármacos ni signos clínicos de respuesta inmune o inflamación ocular relacionada con los fármacos. Mientras que no se observaron signos claros de mejoría en la cohorte 1 (3.109 vg/ojo) o en la cohorte 2 (1.1010 vg/ojo), los pacientes de la cohorte 3 (6.1010 vg/ojo) mostraron mejoras en la MAVC media y el grosor central de la retina. El 50 % de los pacientes de la cohorte 3 permanecen sin inyecciones (es decir, sin inhibidores de VEGF IVI) hasta 2 años después del tratamiento.

Más recientemente, los resultados de la cohorte 5 (2,5 · 1011 vg/ojo) mostraron que el 73 % de los pacientes permanecieron sin inyecciones durante al menos 9 meses después del tratamiento. REGENXBIO tiene planes de modificar su enfoque de entrega.

Su objetivo es administrar AAV al espacio subretiniano a través de una microcánula que accede a la retina posteriormente desde el espacio supracoroideo (consulte la sección a continuación) y, al hacerlo, aumentar la accesibilidad al tratamiento (no requerirá vitrectomía/cirugía completa).Otro tema De interés dentro del campo de la terapia génica IRD es el análisis en evolución del riesgo-beneficio del enfoque subretiniano.

Un ejemplo es si es aconsejable el desprendimiento de la fóvea exclusiva de conos mediante SRI. En ciertas IRD caracterizadas por la presencia de déficits funcionales graves a pesar de la preservación de la retina (p. ej., GUCY2DLCA1), la SRI de la mácula presenta una relación riesgo-beneficio atractiva.110,111 En pocas palabras, los pacientes con conos foveales completamente disfuncionales tienen menos riesgo en términos de función y una gran potencial de ganancia ya que su arquitectura laminar retiniana preservada los hace (1) más propensos a tolerar el desprendimiento quirúrgico de fóvea y (2) potencialmente más receptivos a la terapia.

Esto contrasta con los pacientes que conservan la función de los conos y tienen una retina en degeneración activa (es decir, retinitis pigmentosa). En el último escenario, el SRI de AAV capaces de extenderse lateralmente más allá del margen de desprendimiento puede mediar los niveles terapéuticos de expresión genética en los conos foveales y al mismo tiempo evitar los riesgos asociados con el desprendimiento foveal.

De hecho, el SRI extrafoveal de dichos vectores (basado en AAV44.9) promovió el 98% de la transducción de los conos foveales en macacos sin necesidad de separar la fóvea durante la cirugía.112

Además, estos nuevos vectores que se propagan lateralmente desde la ampolla de inyección también pueden permitir mejoras funcionales en una mayor extensión de la retina.112 A pesar de la complejidad quirúrgica, las muchas ventajas que ofrece el SRI (expresión genética robusta en las células externas de la retina, administración a una zona relativamente inmune) sitio privilegiado, su éxito comprobado en el tratamiento de IRD y nuevas tecnologías de cápside que se están explorando para aumentar aún más su seguridad) sugieren que este enfoque de entrega continuará utilizándose durante algún tiempo.

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