A génterápiát számos neurológiai betegség, köztük az Alzheimer-kór lehetséges kezelési módjaként vizsgálják,Parkinson-kór, Huntington-kór és spinális izomsorvadás. Ezekben a megközelítésekben a terápiás genetikai anyagot vektor vagy hordozó segítségével juttatják a célsejtekbe. Az adeno-asszociált vírus (AAV) az egyik legszélesebb körben tanulmányozott vírusvektor, mivel osztódó és nem -osztódó sejteket is képes transzdukálni, és számos szövetbe történő szállításra fejlesztették ki.
A neurológiai alkalmazások esetében azonban a hatékony génszállítás továbbra is kihívást jelent. A központi idegrendszert (CNS) a vér-agy gát védi, így az agyban és a gerincvelőben is nehéz lehet elegendő és megfelelően elosztott vektorexpozíció elérése. A vektorra vagy transzgénre adott immunválaszok szintén befolyásolhatják a hatékonyságot és a biztonságot. Ezért a nem humán főemlősöket (NHP) használják a preklinikai kutatásokban a szállítási stratégiák, a vektoreloszlás, a transzgénexpresszió és az immunválaszok értékelésére olyan állatmodellben, amely releváns anatómiai és fiziológiai hasonlóságot mutat az emberrel.
Az AAV eljuttatása a központi idegrendszerbe
A központi idegrendszeri génterápia egyik központi kihívása a vektor megfelelő és széles körű elterjedésének elérése. Számos beadási módot vizsgáltak, beleértve a közvetlen parenchymális beadást és a cerebrospinális folyadékba (CSF) történő bejuttatást.
Konvekciós{0}}megerősített szállítás (CED)magában foglalja a vektor közvetlen bejuttatását az agy parenchymájába szabályozott nyomás mellett. Az így létrejövő konvektív áramlás elősegítheti a vektor eloszlását a célszöveten keresztül. Az NHP-vizsgálatok kimutatták a CED-t követő transzgén expresszióját számos agyi régióban, köztük a putamenben, a thalamusban és a kéregben.
Egy másik megközelítés az AAV közvetlenül a CSF-be történő beadása.Intratekális (IT) adminisztrációa vektort a gerincvelőt körülvevő CSF-be juttatja, mígintracerebroventricularis (ICV) beadáseljuttatja az agy kamrai rendszerébe. Mindkét útvonalat megvizsgálták a központi idegrendszeri eloszlás szélesebb körű elérése érdekében.
Az AAV eloszlása és celluláris tropizmusa a kapszidtól és a beadási módtól függően változhat. Egy cynomolgus makákókon végzett vizsgálat összehasonlította az AAV9 és az AAVrh10 IT és ICV beadását. A tanulmány arról számolt be, hogy az AAV9 IT beadása viszonylag konzisztens transzgén expressziót eredményezett a gerincvelői motoros neuronokban, valamint számos agyi régióban neuronokban és gliasejtekben. Ezzel szemben az ICV úton beadott AAV9 konzisztensebb expressziót mutatott az agyban, míg az intratekálisan beadott AAVrh10 korlátozott motoros neuron célzást mutatott. Ezek az eredmények szemléltetik annak fontosságát, hogy a központi idegrendszerre irányított AAV-terápiák kidolgozásakor figyelembe vegyék a kapszid kiválasztását és az adagolási módot is.
Az AAV génterápiára adott immunválaszok
Az immunválaszok egy másik fontos szempont az AAV{0}}alapú génterápia során. Mind a veleszületett, mind az adaptív immunmechanizmusok reagálhatnak a vektorra, annak genetikai anyagára vagy az expresszált transzgénre. Ezek a válaszok befolyásolhatják a vektor perzisztenciáját, a transzgén expresszióját és a kezelés tolerálhatóságát.
A veleszületett immunérzékelés magában foglalhatja a mintázat{0}}felismerő receptorokat, és gyulladásos jelátvitelhez, citokintermeléshez, komplement aktiváláshoz és más downstream válaszokhoz vezethet. Az adaptív immunitás magában foglalhatja az AAV-kapszid elleni antitestek kifejlesztését és a sejtes immunválaszokat vektor-asszociált vagy transzgén{3}}eredetű antigének ellen.
E válaszok nagyságát és természetét olyan tényezők befolyásolhatják, mint a vektordózis, a kapszid szerotípus, az adagolás módja, a vektor genom kialakítása, a promoter, a transzgén és a már meglévő immunitás. Ezért ezeket a tényezőket figyelembe kell venni az AAV{2}}alapú terápiák megtervezése során meghatározott központi idegrendszeri célpontokra.
Stratégiák az immunválaszok kezelésére
Számos megközelítést vizsgáltak az AAV-vektorokra adott immunválasz csökkentésére vagy kezelésére. Egyes klinikai fejlesztési programokban immunmoduláló vagy immunszuppresszív kezeléseket, köztük kortikoszteroidokat alkalmaztak az AAV beadását követő gyulladásos válaszok kezelésére. Azonban szisztémásimmunszuppresszióhordozhatja saját kockázatait, és alapos mérlegelést igényel.
A vektortervezés egy másik lehetséges stratégiát kínál. Az AAV-kapszidok módosítása megváltoztathatja a szöveti tropizmust és az immunrendszerrel való kölcsönhatásokat. A vektor genomsebészet szintén befolyásolhatja a veleszületett immunérzékelést, míg a szövet-specifikus vagy szabályozott promoterek segíthetnek szabályozni a transzgénexpresszió szintjét és eloszlását.
Az NHP-vizsgálatok hozzájárultak az AAV beadását követő immunválaszok megértéséhez, és olyan információkkal szolgáltak, amelyek kiegészíthetik a rágcsálókon és in vitro vizsgálatok eredményeit. Az NHP-kkel kapcsolatos kutatások azt is kimutatták, hogy veleszületett immunválaszok léphetnek fel olyan szövetekbe történő beadás után, amelyeket korábban viszonylag immunvédettnek tartottak, ami rávilágít arra, hogy figyelembe kell venni az útvonal-- és a szövet--specifikus immunmechanizmusokat a vektorok fejlődése során.
Az NHP-k szerepe a központi idegrendszeri génterápia fejlesztésében
Az NHP-vizsgálatok fontos transzlációs információkkal szolgálhatnak a neurológiai betegségek AAV{0}}alapú terápiáinak fejlesztése során. A vektoreloszlás és a transzgénexpresszió értékelése mellett az NHP-vizsgálatok felhasználhatók az adagolási eljárások, a dózis{2}}válasz összefüggései, a biomarkerek és az immunválaszok vizsgálatára is.
Az AAV szerotípusának, az adagolási módnak, a dózisnak és a vizsgálati végpontoknak a megválasztását a terápiás célnak és a fejlesztési céloknak kell vezérelnie. Nem várható, hogy egyetlen vektor vagy beadási stratégia optimális minden neurológiai betegség esetén. A célsejtek, az anatómiai eloszlás, a betegség mechanizmusa és a génexpresszió szükséges szintje közötti különbségek lényegesen befolyásolhatják a megfelelő megközelítést.
Következtetés
Az AAV{0}}alapú génterápia jelentős potenciállal rendelkezik neurológiai betegségekben, de a központi idegrendszer hatékony szállítása és az immunválaszok kezelése továbbra is fontos kihívást jelent. Az NHP-vizsgálatok segíthetnek ezeknek a tényezőknek a jellemzésében egy releváns anatómiai, fiziológiai és immunológiai jellemzőkkel rendelkező modellben.
A CED, intratekális és intracerebroventricularis beadás vizsgálatai kimutatták, hogy mind a bejuttatási útvonal, mind az AAV-kapszid befolyásolhatja a terápiás vektorok eloszlását és sejtes célzását. Ugyanakkor az immunválaszokra és a vektortervezésre vonatkozó folyamatos kutatás fontos lesz a központi idegrendszeri génterápiák biztonságának és tartósságának javítása érdekében.
A jól{0}}megtervezett NHP-vizsgálatok ezért értékes transzlációs adatokkal szolgálhatnak az AAV{1}}alapú megközelítések optimalizálásához a klinikai fejlesztés előtt.
