ז'נג-יי צ'ן, DPHIL, מדען מקורב במעבדות איטון-גוף, ו- INES ו- FREDRICK YEATTS יו"ר באוטולרינגולוגיה, בעין המונית ובאוזן, הוא המחבר הבכיר והמוגב להתייחס למאמר שפורסם בכתב העת של חקירות קליניות, "עריכת גנום מעריכה את הטיפול במבוגרים.
ש: איך היית מסכם את המחקר שלך לקהל שכבות?
מחקר זה מספק דוגמה לשימוש מוצלח בטכנולוגיית עריכת גנים לטיפול במודל עכבר של אובדן שמיעה גנטי אנושי.
פיתחנו טיפול בעריכת גנים חד פעמית, שהחזיר את השמיעה והאיזון בעכברים בוגרים עם צורה גנטית של אובדן שמיעה הנקרא DFNA41, שנמצא גם בבני אדם.
השתמשנו בווקטור ויראלי עם נגיף לא מזיק הקשור לאדנו (AAV) כדי לספק כלי עריכת גנים מדויקים לאוזן הפנימית של העכבר. עריכה זו הסירו באופן ספציפי את המוטציה הגנטית המזיקה תוך שמירה על הגן הבריא שלם.
כתוצאה מכך, העכברים המטופלים חזרו לשמיעה ואיזון לטווח הארוך. הטיפול בעריכת הגנים הגן עוד יותר על עכברים מפני רגישות יתר לאובדן שמיעה הנגרם על ידי רעש.
לאור ההצלחה האחרונה שלנו באמצעות טיפול גנטי לטיפול בסוג שונה של אובדן שמיעה גנטי אצל ילדים (באחת ובשני האוזניים), אנו מאמינים כי לעבודה זו יש פוטנציאל להפוך לטיפול בחולים עם DFNA41.
ש: איזו שאלה חקרת?
בדקנו אם טיפול במינון יחיד ועריכת גנים יכול לתקן בבטחה וביעילות מוטציה גנטית ספציפית (P2RX2 V60L) הגורם ל- DFNA41, והאם טיפול זה יכול להחזיר שמיעה במודלים של בעלי חיים בוגרים, מה שמחקים טוב יותר את מצבי הטיפול האנושי.
רצינו לברר אם יש תועלת רבה יותר אם ההתערבות מתבצעת קודם לכן. רצינו גם לקבוע אם גישה זו יכולה להגן מפני נזק נוסף מפני רעש חזק ותפקוד של שיווי שינה. אלה צעדים מכריעים לקראת המטרה הסופית שלנו להיות מסוגל לתרגם בבטחה טיפול זה לבני אדם.
ש: באילו שיטות או גישה השתמשת?
השתמשנו בגישה לעריכת גנים המבוססת על טכנולוגיית CRISPR-CAS9, המועברת על ידי וקטור AAV2 ישירות לאוזן הפנימית של מודל העכבר למבוגרים עם DFNA41. מטרתנו הייתה להשבית באופן סלקטיבי את העותק המוטנטי של P2RX2 גן מבלי להשפיע על הבריא. זה מאתגר מאוד להשיג מכיוון שיש רק הבדל נוקלאוטידים יחיד בין רצפי הגנים הרגילים והמוטנטים.
כדי להשיג זאת, עיצבנו כלים לעריכת גנים ספציפיים ביותר (SACAS9 עם מדריך למקד מוטציה RNA) שהעבירנו אז באמצעות זריקה זעיר פולשנית דרך החלון העגול של האוזן. גישה כירורגית, משלוחה זו ששימשה בהצלחה בבני אדם.
אימתנו את העריכה של דיוק ובטיחות באמצעות רצף גנטי וניתוח רקמות על ידי מעקב אחר שינויים בשמיעה ואיזון לאורך זמן באמצעות בדיקות שמיעתיות וסטיבולריות סטנדרטיות. השווינו גם את השפעות הטיפול מההתערבויות בנקודות זמן שונות.
לבסוף, ביקשנו לאמת אסטרטגיית עריכה דומה בתאי גזע הנגזרים מהמטופלים כדי להעריך את הפוטנציאל שלה לתרגום קליני.
ש: מה מצאת?
גילינו שהזרקה יחידה של הטיפול שלנו בעריכת הגנים שלנו לאוזן הפנימית של עכברים בוגרים עם DFNA41 בהצלחה ובאופן ספציפי את המוטציה המזיקית ב- P2RX2 גן תוך שמירה על הגן הרגיל. טיפול במוטציה זו הוביל לשחזור השמיעה והאיזון לטווח הארוך בעכברים בוגרים.
מחקר זה הראה גם כי הגישה שלנו בטוחה על ידי צמצום גורמי סיכון כמו השפעה מחוץ למטרה-או הטיפול המשפיע על גנים שאינם זה הספציפי אליו הוא מכוון-או שילוב DNA נגיפי.
מצאנו כי הטיפול מנע אובדן שמיעה נוסף שנגרם כתוצאה מחשיפה לרעש חזק. ממצא זה חשוב מכיוון שהסיכון המוגבר לרובד השמיעה מחשיפת רעש הוא סיכון ידוע לחולי DFNA41.
המחקר שלנו הדגים גם השפעות טיפול טובות יותר מהתערבות מוקדמת, מה שמרמז על אסטרטגיה דומה יש ליישם על בני אדם. הצלחנו להראות גישה זו עשויה להיות הבטחה כטיפול אנושי, מכיוון שזיהינו אסטרטגיית עריכה יעילה וספציפית בתאי גזע שמקורם בחולים הנושאים את אותה מוטציה אנושית (P2RX2 V60L).
ש: מה ההשלכות?
המחקר שלנו מראה כי עריכת גנים יכולה לשמש כטיפול חד פעמי ומתמשך להצלת שמיעה ואיזון בקרב מבוגרים עם הפרעות אוזניים פנימיות גנטיות–דבר שנחשב בעבר אפשרי רק במהלך ההתפתחות המוקדמת.
לממצא זה יש מספר השלכות עיקריות ועשוי לסלול את הדרך לניסויים עתידיים שבדקו גישות עריכת גנים לשמיעה ואיזון הפרעות.
ראשית, קיים פוטנציאל לפריצת דרך טיפולית, המציגה לראשונה, כי עריכת גנים מדויקת יכולה לטפל ביעילות באובדן שמיעה דומיננטי ומתקדם באוזניים בוגרות לחלוטין, ומקרבות אותנו קרוב יותר ליישומים בעולם האמיתי בבני אדם.
הניסויים הנוכחיים היו בילדים שנולדו עם חירשות. מחקר זה הראה כי ניתן ליישם את הגישה שלנו על חולים המפתחים אובדן שמיעה מעוכבים, מילדות לבגרות. המחקר מצא גם יתרון כפול של הצלת תפקוד איזון והגנה מפני אובדן שמיעה הנגרם על ידי רעש, מה שמציע הגנה נוספת לאנשים עם רגישות גנטית.
עבודה זו מניחה את היסודות לניסויים ראשונים באדם עבור DFNA41, על ידי הצגת בטיחות, תועלת לטווח הארוך והצלחה בתאי גזע אנושיים הנושאים את אותה המוטציה. בסיס זה עשוי להיות אפשרי גם לצורות אחרות של חירשות תורשתית אצל מבוגרים. התכנון הספציפי למוטציה של הטיפול מדגיש את הפוטנציאל ההולך וגובר של טיפולים מדויקים ברפואה למוטציה הגנטית הספציפית של האדם.
ש: מהם הצעדים הבאים?
בהתבסס על הצלחות הוכחות התפיסה שלנו בעכברים ותאי גזע אנושיים, אנו מתקדמים כעת לעבר תרגום קליני באמצעות סדרה של מחקרים המאפשרים IND, עם תמיכה ממענק מתוכנית עריכת הגנום של NIH Somatic (SCGE).
המענק תומך בשתי תוכניות לא מאפשרות לעריכת טיפול באובדן שמיעה גנטית, DFNA41 עקב P2RX2 מוטציות ו- DFNA2 עקב KCNQ4 מוטציות. אנו שואפים להשלים את מחקרי ההפצה והרעילות ביולוגית על מנת לניסויים קליניים ראשוניים תוך מספר שנים.
אנו עובדים בשילוב עם המכון לגנים וטיפול תאים של גנרל בריגהם המוני במענק זה, כמו גם מאמצי מחקר לפיתוח פלטפורמות וקטורים שיזרקו את תהליך המחקר, מה שמקל על בדיקת גישות הטיפול בגנים בגנים חדשים.
