Генна терапія спадкових пігментних ретинітів лікарськими науками
Жан-Батист Дюклоєр 1, 2 *, Гієль Ле Мер 1, 2, Тереза Кронін 2, Умея Аджалі 2 і Мішель Вебер 1, 2
1 Нантський університетський лікарняний центр, Нантський університет, офтальмологічне відділення, 1 місце Алексіс Рікордо, 44093 Нант, Франція
2 Inserm UMR 1089, трансляційна генна терапія генетичних захворювань, IRS 2 - Nantes Biotech, 22 boulevard Benoni Goullin, 44200 Nantes, France
Пігментний ретиніт, або спадкові дистрофії сітківки, є сліпучими дегенеративними захворюваннями генетичного походження. Генна терапія - це революційний підхід у повному розпалі, який відкриває шлях для лікування захворювань, які до цього часу були невиліковними. Генна терапія Luxturna® отримала дозвіл на продаж від FDA (Управління з продовольства і медикаментів) наприкінці 2017 року та EMA (Європейське агентство з лікарських засобів) наприкінці 2018 р. Це лікування, з доведеною ефективністю, призначене для пацієнтів із вродженим амаврозом Лебера або пігментною ретинопатією, пов’язаним з бі-алельною мутацією гена RPE65, приносить набагато більше запитань, ніж відповідей. У цьому огляді ми представляємо сучасні досягнення, а потім технологічні, економічні та етичні проблеми, які потрібно подолати, щоб генна терапія покращила нашу медичну практику.
Пігментний ретиніт - найпоширеніша сліпуча дистрофія сітківки. Генна терапія - це зростаючий революційний підхід, який відкриває шлях до лікування невиліковних раніше захворювань. Наприкінці 2017 та 2018 років генна терапія Luxturna ® отримала дозвіл на продаж відповідно FDA (Управління з контролю за продуктами та ліками) та EMA (Європейське агентство з лікарських засобів). Це лікування з доведеною ефективністю доступне пацієнтам із вродженим амаврозом Лебера та пігментним ретинітом, пов’язаним з бі-алельними мутаціями гена RPE 65. У цій роботі ми представляємо сучасні досягнення в генній терапії пігментного ретиніту та обговорюємо технологічні, економічні та етичні проблеми, які потрібно подолати для генної терапії для вдосконалення медичної практики.
Стаття, опублікована на умовах, визначених ліцензією Creative Commons Attribution CC-BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), яка дозволяє без обмежень використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії, який за умови правильного цитування з оригінальної публікації.
Сітківка - це сенсоневральна тканина, що вистилає задню частину ока. Перетворення світлового сигналу в електричний - це складний процес, що включає багато типів клітин сітківки. (Фігура 1). Фоторецептор, активований світловим потоком, передає візуальну інформацію біполярним клітинам, які приймають сигнал, перш ніж передавати його гангліозним клітинам, аксони яких складають зоровий нерв. Паралельно існують два типи фоторецепторів: палички, розкидані по всьому очному дну, забезпечують периферійний зір. Їх поріг активації дозволяє бачити при слабкому освітленні; колбочки, зосереджені в макулі, забезпечують гостроту зору, стереоскопію та кольоровий зір. Розташований між фоторецепторами та судинною оболонкою пігментний епітелій (РЕ) являє собою одноклітинний шар, що знаходиться в тісному контакті із зовнішніми сегментами фоторецепторів через їх мікроворсинки. ПЕ відіграє роль гемато-ретинального бар'єру, живлення та регенерації фоторецепторів, а також у відновленні 11-цис-сітківки 1 (основна стадія зорового циклу).
Будова сітківки при конфокальній мікроскопії. RPE: пігментний епітелій; POS: зовнішній сегмент фоторецепторів; PR: клітинні тіла фоторецепторів; HC: горизонтальні клітини; АТ: біполярні клітини; АС: амакринні клітини; GC: клітини гангліїв.
Пігментний ретиніт
Принципи генної терапії
Око - ідеальний орган-мішень для генної терапії
Невелике за розміром око може лікуватися високими концентраціями векторів, що надходять у невеликому обсязі. Закрите і ізольоване від решти тіла гемато-ретинальним бар’єром око є імуноподобним органом, який обмежує розповсюдження вектора та імунну реакцію, яку він може викликати. Складений з постмітотичних клітин (тобто. не ділиться), сітківка дозволяє довгостроково експресувати ген без ризику випадкової мутагенної інтеграції у разі поділу клітини [4] (→).
(→) Див. Синтез А. Россі та А. Сальветті, РС n ° 2, лютий 2016 р., сторінка 167
Прозорість оточуючих середовищ робить сітківку доступною для багаторазових функціональних досліджень та неінвазивних зображень, а також дозволяє контролювати розповсюдження та активність трансдукованого гена. Двостороння і відносно симетрична участь РП дає можливість лікувати лише одне око і порівнювати його з іншим оком, яке потім служить контролем. Сітківка легко доступна хірургічним шляхом за допомогою інтравітреального або субретинального шляху (Малюнок 2). Ін’єкція субретину за допомогою вітректомії 6 є ризикованою хірургічною процедурою. Однак в даний час це перевага надається інтравітреальному шляху, оскільки трансдукція терапевтичного гена там набагато ефективніша [5]. Якщо внесок терапевтичного гена може мати місце ex vivo, (клітини у пацієнта видаляються, модифікуються в пробірці, потім вводиться в орган-мішень), стратегія у природніх умовах (ін’єкція гена безпосередньо в орган-мішень) в офтальмології є кращою.
Шляхи введення вектора: субретинальний або інтравітреальний.
Ідеальний вектор
Для досягнення клітини-мішені для терапевтичного гена необхідний носій: вектор. Синтетичні вірусні вектори легко виготовити. Вони можуть нести великі послідовності ДНК і представляють невеликий ризик патогенності. На жаль, їх ефективність у природніх умовах залишається слабким [6] (→).
(→) Див. Технічний файл Х. Хабу та Д. Далкари, РС n ° 5, травень 2015 р., сторінка 529
Інтерес та межі моделей тварин
Використання моделей тварин є обов’язковою умовою, залежно від їх наявності. Моделі тварин, дикі або мутовані, доступні для багатьох мутацій, відповідальних за RP. Щурів та мишей широко застосовують як першу лінію лікування з практичних та фінансових причин. На жаль, низьке відношення конуса до стрижня, відсутність плями і відмінності в трансдукції обмежують актуальність цих моделей. Застосування великих тварин, таких як собаки та особливо примати, що не є людиною, необхідне для підтвердження ефективності та безпеки лікування перед розглядом клінічних випробувань на людях.
Поточні дані
Поточні клінічні дослідження найчастіше базуються на підході (доповнення та/або інактивація), який залежить від задіяного гена. Тут ми представляємо результати досліджень, пов’язаних з геном RPE65, єдиний ген, для якого доступний лікарський засіб. Потім ми наведемо досягнення інших генів (Таблиця I).
Сучасний прогрес у дослідженнях генної терапії пігментного ретиніту залежно від причинного гена. Публікації або клінічні випробування віком до 5 років або останнє опубліковане дослідження в цій галузі. ACL: вроджений амавроз Лебера; IV: ін’єкція в склоподібне тіло; РП: пігментний ретиніт; SR: субретинальна ін’єкція. *: проводиться на щурах або інших дрібних тваринах.
Вроджений амавроз Лебера та RPE65
Профіль ефективності та безпеки
Усі доклінічні та клінічні дослідження показали хорошу переносимість субретинального введення векторів AAV. Тим не менше, деякі моменти заслуговують на підкреслення. Ризик мутагенезу випадковим введенням терапевтичного гена з утворенням пухлини зафіксовано для AAV у печінці новонароджених мишей [4]. Однак він виявляється обмеженим у сітківці через відсутність ділення клітин у цій тканині. Токсичність вектора також можлива. Це залежить від використовуваної дози та від промотору, який був обраний для експресії терапевтичного гена [18]. Введений субретинально щурам та собакам, вектор можна було знайти в зоровому нерві та зорових шляхах, але не в інших органах [19]. Доза введеного вектора повинна бути мінімально необхідною. Особливу увагу слід також приділити довготривалим візуальним результатам. Дійсно, деякі дослідження показали втрату ефективності через кілька років після ін'єкції [20, 21].
Хірургічна техніка
В даний час субретинальна ін’єкція є кращою перед інтравітреальною ін’єкцією, оскільки вона вводить ін’єктований вектор безпосередньо в контакт з клітинами-мішенями, що підвищує ефективність векторизації та зменшує імунні реакції та непотрібне вплив на інші тканини ока. На жаль, ця техніка є інвазивною. Це вимагає проведення витректомії досвідченим хірургом та має потенційні несприятливі наслідки: увеїт, катаракта, розрив сітківки, відшарування сітківки, ендофтальміт, макулярна складка, макулярний отвір [17, 22]. Тому необхідні нові дослідження для підвищення ефективності внутрішньо-склоподібного шляху, безпеки субретинальної ін’єкції або для розвитку надхоріоїдного шляху 7 [23].
Outlook
Інші терапії генними терапіями
В даний час в декількох клінічних дослідженнях фази I/II оцінюються інші добавки, спрямовані на гени RPE65, PDE6b (фосфодіестераза 6b), RLPB1 (білок, що зв’язує ретиналальдегід 1) та MERTK (мієлоїдно-епітеліально-репродуктивна тирозинкіназа) (Таблиця I). Для Х-зчепленого РП (через зміни в гені RPGR [регулятор ГТФази пігментного ретиніту]), триває фаза I/II та одна фаза I/II/III досліджень.
Оптогенетика
Оптогенетика полягає у тому, щоб змусити клітини сітківки виражати фотопігменти, здатні відновити трансдукцію світлового сигналу в електричний сигнал. Цей метод має перевагу в тому, що він не залежить від причинно-наслідкової мутації та функціональності фоторецепторів та клітин PE. Його можна використовувати на більш просунутих стадіях атрофії сітківки, ніж для звичайних стратегій, за умови, що біполярні та/або гангліозні клітини функціонують. На сьогоднішній день було проведено підтвердження концепції на тваринах, і заплановано два етапи I/II досліджень на людях 8 [2].
Редагування генів: внесок системи CRISPR/Cas9
Індукція плюрипотентних клітин in vitro
Розвиток в пробірці hiPSC плюрипотентні клітинні лінії (індуковані людиною плюрипотентні стовбурові клітини) з клітин пацієнта пропонує нові перспективи [26]. Тепер можна провести диференціацію соматичних клітин пацієнта на увіковічені плюрипотентні клітини, а потім передиференціювати їх на клітини PE або, що важче, на фоторецептори. В даний час розробляються моделі пігментного ретиніту. Вони мають багато переваг. Вони дають змогу краще зрозуміти патогенез захворювання та протестувати нові терапевтичні фармакологічні підходи або генну терапію. У поєднанні з використанням системи CRISPR/Cas9 індукція плюрипотентних клітин відкриває нові горизонти: це, зокрема, дозволить значно скоротити використання тваринних моделей. Цей метод, нарешті, дає можливість розглянути питання про розробку генної терапії ex vivo, шляхом пересадки генетично модифікованих аутологічних клітин в пробірці.
Економічні та етичні аспекти
Яку ціну готова нести національна солідарність? У січні 2019 року Коледж Верховного авторитету Санті (HAS) вирішив створити оцінку стану економіки та охорони здоров'я Luxturna ®. Тому, ймовірно, спіткає та ж доля, що і Glybera ® 11, перша в Європі дозволена генна терапія для лікування сімейної недостатності ліпопротеїнової ліпази (яка отримала дозвіл на продаж [AMM] у 2012 році). Однак Glybera ® не отримав відшкодування через недостатній клінічний інтерес. Щоб зробити цю модель життєздатною, необхідно кардинально модифікувати процеси розробки та виробництва з метою зменшення витрат на виготовлення продукту, надаючи перевагу стратегіям, які дозволять зробити виготовлені продукти незалежними від мутації, відповідальної за хворобу або '' отримати дуже значні клінічні результати [59] (→).
(→) Див. Орієнтири А. Фішера та ін., РС n ° 4, квітень 2020, сторінка 389
Етичне питання полягає у наборі пацієнтів для клінічних досліджень. Очікувана користь продуктів теоретично набагато більша у дітей, у яких дегенерація сітківки менш розвинена. Обмеження досліджень дорослими для захисту дітей від ризику є правомірним, але цей варіант може призвести до помилкових висновків про ефективність лікування, яке оцінюється лише у дорослих та апріорі більше у дітей.
Висновок
Генна терапія - це революційний терапевтичний підхід у повному розпалі, ефективність якого зараз встановлена. Далеко від "простого препарату", який забезпечує відсутність гена, розробляється безліч терапевтичних стратегій, які дозволять адаптуватися до стадії захворювання, яка є прогресуючою. Діагностика та генотипування пацієнтів якомога раніше є пріоритетом: вони можуть запропонувати терапію для доповнення, редагування або інактивації мутованого гена для запобігання дегенерації сітківки. Це поняття "терапевтичне вікно" є центральним. Це добре проілюстровано заголовком дозволу на продаж Luxturna ®, який передбачає лікування для пацієнтів "з достатньою кількістю життєздатних клітин". У разі поглибленої втрати клітин оптогенетика та перепрограмування клітин є перспективними методами, незалежними від причинного гена. Перспективи досліджень широкі та захоплюючі, але є ще багато технологічних, економічних та етичних викликів, які потрібно подолати до того, як генна терапія закріпиться в медичній практиці.
Посилання, що цікавлять
Мішель Вебер - консультант Novartis. Мішель Вебер та Гілен Ле Мер є головними акціонерами Horama.
Цикл зору регулюється фотоізомеризацією сітківки. Коли 11-цис сітківки поглинає фотон, він змінюється з 11-цис на цілком транс. Ця ізомеризація є джерелом нервових імпульсів за допомогою фототрансдукції. Потім сітківка 11-цис регенерується ферментативно.