Terapia genowa oferuje potencjał leczenia chorób genetycznych poprzez dostarczanie terapeutycznego materiału genetycznego do komórek docelowych. Jednakże skuteczne dostarczanie genów musi pokonać kilka barier biologicznych, w tym rozpoznawanie immunologiczne, wychwyt komórkowy, transport wewnątrzkomórkowy i efektywną ekspresję ładunku terapeutycznego. Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowano zatem wektory wirusowe i nie-wirusowe.
Wśród wektorów wirusowych ważną platformą dostarczania genów in vivo stał się wirus związany z adeno-adenowirusem (AAV). Wektory AAV mogą transdukować zarówno komórki dzielące się, jak i niedzielące się,-i wspomagać trwałą ekspresję transgenu. Różne kapsydy AAV wykazują również wyraźny tropizm tkankowy, zapewniając możliwości opracowania wektorów dla określonych narządów i typów komórek.
Podejścia oparte na AAV-mają jednak istotne ograniczenia. Należą do nich stosunkowo mała zdolność pakowania AAV,-istniejąca wcześniej odporność na niektóre kapsydy, odpowiedzi immunologiczne po podaniu oraz wyzwania związane z osiągnięciem skutecznego i wystarczająco swoistego dostarczania do określonych tkanek. Ograniczenia te napędzają ciągłe wysiłki mające na celu ulepszenie projektu i wydajności wektora AAV.
Dlaczego NHP są ważne w badaniach nad AAV?
Naczelne inne niż ludzie (NHP) mogą dostarczyć cennych informacji translacyjnych podczas opracowywania terapii opartych na AAV-ze względu na ich podobieństwo do ludzi pod względem anatomii, fizjologii, genetyki i biologii odporności. Badania NHP można wykorzystać do oceny biodystrybucji wektorów, transdukcji tkanek, ekspresji transgenów, aktywności farmakologicznej i odpowiedzi immunologicznych in vivo.
Co ważne, wydajność kapsydu AAV może znacznie różnić się w zależności od gatunku. Wektor wykazujący silny tropizm u gryzoni może nie wykazywać tego samego profilu dystrybucji lub transdukcji u naczelnych. Badania NHP mogą zatem dostarczyć dodatkowych informacji przy ocenie, czy wektor AAV ma cechy odpowiednie do dalszego rozwoju.
Opracowywanie nowych kapsydów AAV
Jednym z głównych obszarów badań nad AAV jest rozwój kapsydów o ulepszonym tropizmie tkankowym i wydajności transdukcji. Naukowcy zastosowali podejścia takie jak ukierunkowana ewolucja, racjonalne projektowanie i prezentacja peptydów, aby wygenerować warianty AAV o zmienionych właściwościach biologicznych.
Podejścia te mają na celu poprawę dostarczania leku do określonych tkanek, w tym centralnego układu nerwowego, wątroby, serca i siatkówki, przy jednoczesnym potencjalnym zmniejszeniu niepożądanej dystrybucji w tkankach lub rozpoznawania układu odpornościowego. Badania NHP mogą pomóc w ustaleniu, czy właściwości zaobserwowane podczas-wcześniejszego etapu badań przesiewowych przekładają się na większy model zwierzęcy o większym znaczeniu fizjologicznym dla ludzi.
Tkankowa-Specyficzna i regulowana ekspresja genów
Działanie wektora zależy nie tylko od wyboru kapsydu, ale także od ekspresji genu terapeutycznego po porodzie. Promotor i elementy regulatorowe można zaprojektować tak, aby wpływały na poziom i specyficzność komórkową ekspresji transgenu.
Promotory specyficzne dla tkanki- lub komórki- mogą pomóc w ograniczeniu ekspresji do zamierzonych komórek docelowych, podczas gdy indukowalne systemy regulacyjne mogą zapewnić dodatkową kontrolę nad czasem i poziomem ekspresji. Strategie te mogą poprawić okno terapeutyczne poprzez ograniczenie ekspresji w tkankach innych niż-docelowy.
Badania NHP mogą być przydatne do oceny rozkładu i specyficzności ekspresji transgenu in vivo, szczególnie gdy aktywność promotora i biologia tkanki różnią się między gatunkami.
Edycja genomu AAV i CRISPR-Cas9
Wektory AAV można również wykorzystać do dostarczania komponentów systemów-edycji genomu, takich jak CRISPR-Cas9. Zamiast po prostu dostarczać funkcjonalny gen, edycja genomu w oparciu o AAV-ma na celu modyfikację określonej sekwencji genomowej w komórkach docelowych.
W badaniach przedklinicznych sprawdzano metody edycji-dostarczonego genomu-za pomocą AAV w przypadku chorób, w tym dystrofii mięśniowej Duchenne’a, hemofilii, torbielowatościzwłóknieniei dziedziczne choroby siatkówki. Badania NHP mogą dostarczyć ważnych informacji na temat wydajności dostarczania, czynności redakcyjnych, dystrybucji tkanek i odpowiedzi immunologicznych przed tłumaczeniem klinicznym.
Jednak podejścia CRISPR-oparte na AAV stoją przed dodatkowymi wyzwaniami, w tym ograniczeniami pakowania wektorów AAV, edycją potencjalnie niezgodną z{1}}celem, odpowiedziami immunologicznymi przeciwko składnikom wektora lub edycją białek oraz koniecznością osiągnięcia wystarczającej wydajności edycji w odpowiednich komórkach docelowych.
Rola badań NHP w rozwoju AAV
Rozwój wektorów AAV w coraz większym stopniu wymaga zintegrowanej oceny biologii kapsydu, dystrybucji tkanek, ekspresji transgenów, aktywności farmakologicznej i immunogenności. Modele NHP mogą uzupełniać badania in vitro i badania na gryzoniach, dostarczając informacji o tłumaczeniu, które mogą być trudne do uzyskania z innych modeli.
Należy określić odpowiedni gatunek NHP, drogę podawania, dawkę, strategię pobierania próbek i punkty końcowe w zależności od wektora, tkanki docelowej, mechanizmu terapeutycznego i etapu rozwoju. Dlatego też badania nad NHP dostarczają najwięcej informacji, gdy zostaną włączone do szerszej strategii przedklinicznej, mającej na celu rozwiązanie konkretnych problemów rozwojowych.
W miarę ciągłego rozwoju technologii AAV postęp w inżynierii kapsydów, elementach regulacyjnych i systemach-edycji genomu może rozszerzyć potencjalne zastosowania terapii genowej. Dobrze-zaprojektowane badania NHP mogą pomóc w scharakteryzowaniu tych technologii i dostarczyć kluczowych danych translacyjnych wspierających ich dalszy rozwój.
Skontaktuj się z Prisys Biotech
