Разработване на терапия за спинална мускулна атрофия: Перспективи за мускулни дистрофии и невродегенеративни заболявания, част 10

ASO лечения за мускулни дистрофии

Мускулната дистрофия на Дюшен (DMD) и мускулната дистрофия на Becker (BMD), двете форми на X-свързана мускулна дистрофия се причиняват от мутации в гена Dystrophin. DMD се среща с честота около 1:5 000, докато BMD засяга деца с честота 1:30 000 [155].

Мускулната дистрофия на Дюшен е рядко генетично заболяване, което причинява мускулна слабост, умора, скованост и други симптоми. Повечето пациенти обаче все още могат да поддържат живота си и да упражняват способностите си чрез лечение с наркотици и рехабилитационно обучение и връзката им с паметта може да не бъде силно засегната.

Много хора с мускулна дистрофия на Дюшен могат да демонстрират отлични умения за памет в училище, работа и живот. Изследванията показват, че това има много общо с техните способности за самоконтрол и стратегии за справяне. Тъй като заболяването причинява мускулна умора и слабост, пациентите често трябва да бъдат по-организирани по отношение на времето и дейностите си, за да се възползват максимално от най-активните си часове. Тази способност също така упражнява техните способности за самоконтрол и самоуправление, което от своя страна помага за подобряване на тяхната памет и способности за учене.

Следователно, въпреки че мускулната дистрофия на Дюшен ще има известно въздействие върху физическото здраве на хората, това не означава, че пациентите неизбежно ще изостават от обикновените хора по отношение на паметта и способностите за учене. Напротив, те са склонни да имат по-големи предимства в стратегиите за самоуправление и справяне, което също им помага да постигнат по-добри резултати в ученето и конкуренцията на работното място. Ето защо трябва да се отнасяме към това заболяване и пациентите с положителна нагласа и да им даваме повече подкрепа и насърчение, за да могат да имат по-здравословен и пълноценен живот. Може да се види, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареене ефекти, които могат да помогнат за намаляване на окисляването и възпалителните реакции в мозъка, като по този начин предпазват здраве на нервната система. В допълнение, Cistanche deserticola може също така да стимулира растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, ученето и скоростта на мислене и могат също така да предотвратят развитието на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Кликнете върху Know, за да подобрите краткосрочната памет

Тежката форма, ДМД, обикновено започва преди 4 години. Засегнатите момчета губят способността си да се движат около 12-годишна възраст и получават вентилация до 18-годишна възраст [119]. Средната продължителност на живота днес е 20-30 години поради напредъка в сърдечните и респираторните грижи.

За разлика от SMA, спектърът от мутации в DMD е широк и варира от точкови мутации до делеции, както и малки инсерции до големи дублирания [24]. Генът на дистрофин е един от най-големите човешки гени, съдържащ 79 екзона и приблизително 2,4 милиона базови двойки [2, 24, 41]. Основната роля на дистрофиновия протеин е да свърже актин-цитоскелета с извънклетъчния матрикс в сърдечните и скелетните мускули чрез образуване на взаимодействия със субсарколемалактина и големия олигомерен дистрофин-гликопротеинов комплекс (DPG).

Това регулира правилното функциониране на мускулните влакна. Дефектите на DPG водят до мускулна слабост поради увреждане, предизвикано от контракция, некроза и възпаление и заместване на функционални миофибри с фиброзна и мастна съединителна тъкан [29].

Тежестта на заболяването зависи много от остатъчните функции на пресечения протеин дистрофин, който произлиза от техния мутантен ген. Интересното е, че леки форми на заболяването не са открити само при пациенти с точкови мутации, които имат само незначителни последици за протеиновата структура и функция, но също и при пациенти с BMD, при които множество екзон-кодирани домейни не са транскрибирани, което води до силно пресечена иРНК на дистрофин от само 8,8 kb[79].

Това наблюдение проправи пътя за дефиниране на основни поддомейни в дистрофиновия протеин и екзони в транскриптите, които са функционално важни и трябва да присъстват за смекчаване на тежестта на заболяването. По подобен начин тези открития са основата за дизайна на изкуствени мини-дистрофинови гени, които могат да се използват за генна терапия чрез вирусни вектори, които могат да носят само кДНК с ограничена дължина [52].

Прескачане на екзон

Запазването или запазването на отворената четяща рамка (ORF) е опция за ограничаване на физиологичните последици от загубата на дистрофин при пациенти с ДМД с безсмислени мутации. Задържането на ORF може да бъде опосредствано чрез доставка на ASO.

Свързването на ASO към дистрофиновия пре-mRNA транскрипт индуцира делеция/прескачане на определен екзон(и) и по този начин може да възстанови ORF [72]. Получената по-къса ORF произвежда фенотип, подобен на описания за по-леката форма на DMD - BMD. Дърво ASO с фосфородиамидат морфолиноолигомер (PMO) скелет, които се използват за прескачане на екзон - елегизиране (екзон 51), Goodison (екзон 53) и вилтоларсен (екзон 53) - са одобрени от FDA.

Въпреки това ASO показват и някои ограничения [75,306] [1]. Тъй като пациентите с ДМД имат варианти в много различни екзони, които причиняват множество прекъсвания на рамката на четене, такива лечения с един екзон са приложими само за подгрупа пациенти с ДМД.

Прескачането на множество екзони е предложено за преодоляване на ограничения обхват на пропускането на един екзон чрез насочване към пациенти с DMD с вариантни екзони [16]. Коктейл от ASOs, насочен към вариантните горещи точки на екзони 45-55, може ефективно да пропусне тези екзони както в обезсмъртени мускулни клетки на пациенти с DMD, така и в миши модели [73, 167].

Въпреки това, комбинацията от няколко ASO също има по-висок риск от нецелеви ефекти. Това трябва да бъде тествано в клинични изпитвания. Ако това финансиране бъде успешно преведено в клиниката, то потенциално може да бъде полезно за повече от 65% от пациентите с ДМД [74].

Редактиране на генома

Редактирането на генома с CRISPR-Cas9 се явява като привлекателна опция за възстановяване на ORF на гена за дистрофин. Прилагането на CRISPR-Cas9 не изисква повторни инжекции, тъй като е насочена ДНК вместо пре-mRNA. Този подход може също да бъде полезен за лечение на пациенти с дублиране в определени екзони на DMD гена, тъй като позволява премахването на допълнителни екзони и други генни вмъквания.

Показано е, че използването на мултиплексирана направляваща РНК (gRNA), насочена към склонните към варианти екзони 45–55 или 47–58, възстановява експресията на дистрофин [306] в култивирани миобласти, получени от пациенти. Когато тези миобласти се имплантират в мишки, експресията се поддържа [226].
Въпреки това, тъй като Cas9 индуцира двуверижни прекъсвания (DSBs) от gRNA по целенасочен начин, разрязването на целевата ДНК остава проблем. Понастоящем няма клинични проучвания, използващи подходи за редактиране на генома за DMD [75].

Перспективи на AAV-базирани генни терапии извън SMA

В случай на базиран на мутация LOF, съответните терапевтични подходи трябва да възстановят функцията на гена. В случая на SMA генната терапия scAAV9-SMN1 предостави доказателство, че този подход е осъществим за лечение на невродегенеративно заболяване.

Дозата от 1,1 × 1014 vg/kg телесно тегло изглежда достатъчна, за да трансдуцира гена в клинично значим брой мотоневрони и да поддържа неблагоприятни ефекти като тежко остро чернодробно увреждане на ниско ниво.

Увеличаването на нивата на чернодробните трансаминази се обсъжда като следствие от масивен имунен отговор срещу вирусни частици [195]. За съжаление, в случай на друго невромускулно разстройство - Х-свързана миотубулна миопатия - системното доставяне на висока доза AAV8 частици, съдържащи cDNA за миотубуларин-1, беше фатално. Двама от шест пациенти, които са получили доза от 2 × 1014 mg/kg или повече, са починали от прогресивна чернодробна дисфункция, последвана от сепсис; предполага се, че AAV директно увреждат чернодробните клетки [117].

От друга страна, AAVs са от една страна ефективни средства за генен трансфер, но от друга страна носят недостатъка на тежки възпалителни реакции, особено при системно лечение с високи дози. Предложени са стратегии за идентифициране на пациенти с риск от тежки странични ефекти [57, 58] и за преодолейте този проблем чрез модулиране на имунната реакция към отслабен отговор.

Това може да се постигне или чрез изчерпване на имуноглобулините чрез плазмафереза; или дори по-специално, чрез използване на IgG разцепващи металопротеази IdeS или IdeZ [63]. Такива подходи за намаляване на AAV-автоантитела биха могли да помогнат за намаляване на страничните ефекти от базирани на AAV генни терапии за разстройства като DMD, където е необходимо системно лечение с голям брой вирусни частици.
Освен това, може да бъде от полза за терапии за заболявания с начало в зряла възраст, когато се очаква пациентите да са развили високи титри на AAV-антитела поради множество предишни експозиции на такива вируси. Друга стратегия може да бъде локално инжектиране, или чрез интратекално приложение на рекомбинантните вируси, или чрез инжектиране в цистерна манга .

Този подход понастоящем се следва от изпитване за генна терапия, базирано на AAV1-, за увеличаване на експресията на програнулин при пациенти с фронтотемпорална деменция с гранулинови мутации [120] (Прессъобщение на 28 януари 2021 г.: Passage Bio-Passage Bio получава разрешение от FDA за IND Приложение за PBFT02 кандидат за генна терапия за лечение на пациенти с фронтотемпорална деменция с гранулинови мутации).

Ще покаже как реагира имунната система, когато AAV частици се инжектират в CSF, колко мозъчни клетки могат да поемат вирусните частици, за да произведат трансгена, и кои нива на трансгенна експресия са необходими за клинично значим ефект.

В проучване, докладвано от Mueller et al., двама пациенти с ALS са лекувани с единична интратекална инфузия на AAVrh10, съдържаща микроРНК, за насочване към SOD1. Понижаване на SOD1 транскриптите и протеина беше идентифицирано в проби от аутопсия на гръбначния мозък чрез Western blot при един от тези пациенти.

Същият пациент показа преходни подобрения в силата на десния си крак, но без промяна в жизнения капацитет, докато вторият пациент поддържаше стабилен жизнен капацитет през 12-месечния период на наблюдение [214].

Авторите предполагат, че интратекалната инфузия на AAV-доставени микроРНК за SOD1 може да има потенциал за продължителни благоприятни ефекти, но вероятно изисква имуносупресия.

For more information:1950477648nn@gmail.com