Razvoj terapije za spinalnu mišićnu atrofiju: perspektive za mišićne distrofije i neurodegenerativne poremećaje 10. dio

ASO tretmani za mišićne distrofije

Duchenneova mišićna distrofija (DMD) i Beckerova mišićna distrofija (BMD), dva oblika X-povezane mišićne distrofije uzrokovane su mutacijama u genu za distrofin. DMD se javlja sa incidencijom od oko 1:5000, dok BMD pogađa djecu sa incidencijom od 1:30,000 [155].

Duchenneova mišićna distrofija je rijetka genetska bolest koja uzrokuje slabost mišića, umor, ukočenost i druge simptome. Međutim, većina pacijenata i dalje može održati svoje živote i sposobnosti vježbanja kroz liječenje lijekova i rehabilitaciju, a njihov odnos s pamćenjem možda neće biti značajno pogođen.

Mnogi ljudi s Duchenneovom mišićnom distrofijom mogu pokazati odlične vještine pamćenja u školi, na poslu i u životu. Istraživanja pokazuju da to ima mnogo veze s njihovim samoupravljačkim sposobnostima i strategijama suočavanja. Budući da bolest uzrokuje umor i slabost mišića, pacijenti često moraju biti organiziraniji u pogledu svog vremena i aktivnosti kako bi maksimalno iskoristili svoje najaktivnije sate. Ova sposobnost također vježba njihove sposobnosti samokontrole i samoupravljanja, što zauzvrat pomaže u poboljšanju njihovog pamćenja i sposobnosti učenja.

Stoga, iako će Duchenneova mišićna distrofija imati određeni utjecaj na fizičko zdravlje ljudi, to ne znači da će pacijenti neminovno zaostajati za običnim ljudima u smislu pamćenja i sposobnosti učenja. Naprotiv, obično imaju veće prednosti u samoupravljanju i strategijama suočavanja, što im takođe pomaže da postignu bolje rezultate u učenju i konkurenciji na radnom mjestu. Stoga se prema ovoj bolesti i pacijentima treba odnositi sa pozitivnim stavom, te im dati više podrške i ohrabrenja, kako bi imali zdraviji i ispunjeniji život. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje, jer Cistanche deserticola djeluje antioksidativno, protuupalno i protiv starenja, što može pomoći u smanjenju oksidacije i upalnih reakcija u mozgu, čime se štiti zdravlje nervnog sistema. Osim toga, Cistanche deserticola također može promovirati rast i popravak nervnih ćelija, čime se poboljšava povezanost i funkcija neuronskih mreža. Ovi efekti mogu pomoći u poboljšanju pamćenja, učenja i brzine razmišljanja, a također mogu spriječiti razvoj kognitivne disfunkcije i neurodegenerativnih bolesti.

Kliknite Znaj da poboljšate kratkoročno pamćenje

Teški oblik, DMD, obično počinje prije 4 godine. Pogođeni dječaci gube kretanje u dobi od oko 12 godina i dobijaju ventilaciju do 18. godine [119]. Prosječni životni vijek danas je 20-30 godina zbog napretka u njezi srca i disanja.

Za razliku od SMA, spektar mutacija u DMD je širok i kreće se od mutacija u tački do delecija, kao i malih insercija do velikih duplikacija [24]. Gen za distrofin jedan je od najvećih ljudskih gena koji sadrži 79 egzona i približno 2,4 miliona parova baza [2, 24, 41]. Primarna uloga proteina distrofina je da poveže aktin-citoskelet sa ekstracelularnim matriksom u srčanim i skeletnim mišićima formiranjem interakcija sa subsarkolemalaktinom i velikim oligomernim distrofin-glikoproteinkompleksom (DPG).

Time se regulira pravilno funkcioniranje mišićnih vlakana. Defekti DPG-a rezultiraju slabošću mišića zbog oštećenja izazvanih kontrakcijom, nekrozom i upalom, te zamjenom funkcionalnih miofibera vlaknastim i masnim vezivnim tkivom [29].

Ozbiljnost bolesti u velikoj mjeri ovisi o rezidualnim funkcijama skraćenog proteina distrofina, koji je izveden iz mutantnog gena. Zanimljivo je da blagi oblici bolesti nisu otkriveni samo kod pacijenata sa tačkastim mutacijama koje imaju samo manje posljedice na strukturu i funkciju proteina, već i kod pacijenata s BMD kod kojih višestruki domeni kodirani egzonom nisu transkribovani, što rezultira visoko skraćenom mRNA distrofina od samo 8,8 kb[79].

Ovo zapažanje je utrlo put za definiranje esencijalnih poddomena unutar proteina distrofina i egzona unutar transkripata koji su funkcionalno važni i trebaju biti prisutni za ublažavanje ozbiljnosti bolesti. Slično, ovi nalazi su osnova za dizajn gena umjetnih mini-distrofina koji bi se mogli koristiti za gensku terapiju putem virusnih vektora koji mogu nositi samo cDNK ograničene dužine [52].

Preskakanje egzona

Zadržavanje ili očuvanje otvorenog okvira čitanja (ORF) je opcija za ograničavanje fizioloških posljedica gubitka distrofina kod pacijenata s DMD-om s besmislenim mutacijama. Zadržavanje ORF-a može biti posredovano putem ASO isporuke.

Vezivanje ASO-a za transkript pre-mRNA distrofina inducira deleciju/preskakanje određenih egzona(a) i tako može obnoviti ORF [72]. Rezultirajući kraći ORF proizvodi fenotip sličan onome koji je opisan za blaži oblik DMD-BMD. ASO stabla s fosforodiamidatnim morfolinooligomerom (PMO) okosnicama koji se koriste za preskakanje egzona-elegize (egzon 51), Goodison (egzon 53) i viltolarsen 53) - odobreno od strane FDA.

Međutim, ASO takođe pokazuju neka ograničenja [75,306] [1]. Budući da pacijenti s DMD-om imaju varijante u mnogim različitim egzonima koji uzrokuju višestruke smetnje okvira čitanja, takvi tretmani s jednim egzonom primjenjivi su samo na podgrupu pacijenata s DMD-om.

Predloženo je preskakanje više egzona da bi se prevazišao ograničen obim preskakanja jednog egzona ciljanjem pacijenata sa DMD sa varijantnim egzonima[16]. Koktel ASO koji ciljaju varijante žarišta egzona 45-55 može efikasno preskočiti ove egzone u ovekovečenim mišićnim ćelijama pacijenata sa DMD i modelima miša [73, 167].

Međutim, mješavina nekoliko ASO-a također ima veći rizik za efekte izvan cilja. Ovo treba testirati u kliničkim ispitivanjima. Ako se ova sredstva uspješno prevedu na kliniku, ona bi potencijalno mogla biti korisna za više od 65% pacijenata s DMD-om [74].

Uređivanje genoma

Uređivanje genoma pomoću CRISPR-Cas9 pojavljuje se kao atraktivna opcija za ORF restauraciju gena za distrofin. Primjena CRISPR-Cas9 ne zahtijeva ponovne injekcije jer je ciljana DNK umjesto pre-mRNA. Ovaj pristup bi također mogao biti koristan za liječenje pacijenata s duplikacijama u određenim egzonima DMD gena jer omogućava uklanjanje dodatnih egzona i drugih umetanja gena.

Upotreba multipleksirane vodeći-RNA (gRNA) koja cilja na egzone sklone varijanti 45-55 ili 47-58, pokazala se za obnavljanje ekspresije distrofina [306] u kultivisanim mioblastima dobijenim od pacijenata. Kada su ovi mioblasti implantirani u miševe, ekspresija je održana [226].
Međutim, budući da Cas9 inducira dvolančane prekide (DSB) gRNK na ciljani način, rezanje ciljne DNK ostaje problem. Trenutno ne postoje klinička ispitivanja koja koriste pristupe za uređivanje genoma za DMD [75].

Perspektive genskih terapija zasnovanih na AAV-u izvan SMA

U slučaju LOF-a zasnovanog na mutaciji, relevantni terapijski pristupi moraju ponovo uspostaviti funkciju gena. U slučaju SMA, genska terapija scAAV9-SMN1 pružila je dokaz da je ovaj pristup izvodljiv za liječenje neurodegenerativnih bolesti.

Činilo se da je doza od 1,1×1014 vg/kg tjelesne težine dovoljna za transdukciju gena u klinički relevantan broj motoneurona i zadržavanje štetnih efekata kao što je teško akutno oštećenje jetre na niskom nivou.

Povećanje nivoa jetrenih transaminaza je razmatrano kao posledica masivnog imunog odgovora na virusne čestice [195]. Nažalost, u slučaju drugog neuromišićnog poremećaja - X-povezane miotubularne miopatije - sistemska isporuka visoke doze AAV8 čestica koje sadrže cDNK za miotubularin-1 bila je fatalna. Dva od šest pacijenata koji su primili dozu od 2×1014 mg/kg ili više umrla su od progresivne disfunkcije jetre praćene sepsom; Pretpostavlja se da AAV direktno oštećuju ćelije jetre [117].

Tus, AAV su s jedne strane učinkoviti prijenosnici gena, ali s druge strane imaju nedostatak teških inflamatornih reakcija, posebno u sistemskim tretmanima visokim dozama. Predložene su strategije za identifikaciju pacijenata koji su izloženi riziku od teških nuspojava [57, 58] i prevazići ovaj problem modulacijom imunološke reakcije prema prigušenom odgovoru.

Ovo se može postići ili smanjenjem imunoglobulina putem plazmafereze; ili još preciznije, upotrebom metaloproteaza koje cijepaju IgG IdeS ili IdeZ [63]. Takvi pristupi smanjenju AAV-autoantitijela mogli bi pomoći u smanjenju nuspojava genskih terapija zasnovanih na AAV za poremećaje kao što je DMD gdje je neophodan sistemski tretman velikim brojem virusnih čestica.
Nadalje, može biti od koristi za terapije poremećaja koji se javljaju kod odraslih kada se očekuje da će pacijenti razviti visoke titre AAV-antitijela zbog višestruke prethodne izloženosti takvim virusima. Druga strategija bi mogla biti lokalna injekcija, bilo intratekalnom primjenom rekombinantnih virusa ili injekcijom u cisternu manga .

Ovaj pristup se trenutno prati ispitivanjem genske terapije zasnovane na AAV1-u za povećanje ekspresije progranulina kod pacijenata sa frontotemporalnom demencijom sa mutacijama granulina [120] (Saopštenje za javnost 28. januara 2021: Passage Bio-Passage Bio primio odobrenje FDA za IND Prijava za PBFT02 gensku terapiju kandidata za liječenje pacijenata sa frontotemporalnom demencijom s mutacijama granulina).

Pokazat će kako imunološki sistem reagira kada se AAV čestice ubrizgavaju u CSF, koliko moždanih ćelija može preuzeti virusne čestice da bi proizvele transgen i koji su nivoi ekspresije transgena neophodni za klinički relevantan učinak.

U studiji koju su objavili Mueller i saradnici, dva pacijenta sa ALS-om liječena su jednom intratekalnom infuzijom AAVrh10 koja sadrži mikroRNA za ciljanje SOD1. Smanjenje regulacije SOD1 transkripata i proteina identifikovano je u uzorcima autopsije kičmene moždine putem Western blota kod jednog od ovih pacijenata.

Isti pacijent je pokazao prolazna poboljšanja snage desne noge, ali bez promjene vitalnog kapaciteta, dok je drugi pacijent zadržao stabilan vitalni kapacitet tokom 12-mjesečnog perioda posmatranja [214].

Autori su predložili da intratekalna infuzija AAV-isporučenih mikroRNA za SOD1 može imati potencijal za trajne korisne efekte, ali da može zahtijevati imunosupresiju.

For more information:1950477648nn@gmail.com