מהפכת הריפוי הגנטי עומדת בפני מכשולים בייצור ובבטיחות

בסקירה שפורסמה לאחרונה ב העברת אותות וטיפול ממוקדהציגו חוקרים יישומים גנטיים מבוססי נגיף אדנו רקומביננטי (rAAV) לטיפול במחלות אנושיות.

לימוד: וירוס הקשור לאדנו כווקטור מסירה לטיפול גנטי של מחלות אנושיות. קרדיט תמונה: Gorodenkoff/Shutterstock.com

רקע כללי

נגיף Adeno-Associated Virus (AAV) הוא מרכיב מכריע בטיפול גנטי קליני בשל הפתוגניות הנמוכה שלו ויכולתו ליצור ביטוי גנים ארוך טווח ברקמות שונות. AAV רקומביננטי (rAAV) נועד להגביר את הספציפיות ויכול לרפא מספר מחלות.

עם זאת, החששות נמשכים לגבי הבטיחות של טיפול ויראלי במינון גבוה באנשים, כמו גם תגובות חיסוניות ותופעות לוואי. החוקרים מעדיפים וקטורים של AAV בשל הטרופיזם הרקמה הרחב שלהם, פרופיל הבטיחות הגבוה ויכולת ההסתגלות בהליכי ייצור.

לגבי הביקורת

בסקירה הנוכחית, החוקרים בחנו טיפול גנטי מוקטור AAV בהפרעות אנושיות.

ביולוגיה, פיתוח וייצור AAV רקומביננטי

מקורם של AAV-1, 4 ו-7,8 מפרימטים שאינם אנושיים (NHP), בעוד AAV-2, 3, 5, 6 ו-9 מקורם בבני אדם. קולטנים ראשוניים להתקשרות תאית כוללים חומצה סיאלית מקושרת N, חומצה סיאלית מקושרת O, HSPG וגלקטוז.

קולטנים שותפים להתקשרות תאית כוללים קולטן לגורם גדילה פיברובלסט 1 (FGFR1), קולטן לגורם גדילה של הפטוציטים (HGFR), קולטן למינין (LamR), מקבץ של התמיינות 9 (CD9), טטרספאנין, קולטן לגורם גדילה (PDGFR) , וקולטן לגורם גדילה אפידרמיס (EGFR).

רצפטורים ל-post-attachment עבור AAVs כוללים את הקולטן לנגיף אדנו (AAVR) ו-G protein-coupled receptor 108 (GPR108).

AAVs מתמקמים בשרירי השלד, מערכת העצבים המרכזית (CNS), הריאות, הרשתית, הכבד, הלבלב, הכליות והלב.

מוטציות AAV טבעיות מבודדות מפרימטים לא אנושיים ומבני אדם באמצעות תגובת שרשרת פולימראז במחזוריות גבוהה (PCR) עם רצף גנטי בתפוקה גבוהה. תכנון רציונלי כרוך בשינוי מולקולות חומצות אמינו בקפסידים של AAV כדי להגביר את יכולות ההמרה או לחמוק ממעקב חיסוני.

אסטרטגיית הנדסת האבולוציה המכוונת משמשת ליצירת וריאציות AAV ייחודיות עם ספציפיות. בטכניקות סיליקו, הידועות כרצפי קפסיד AAV, הם משמשים לבנייה מחדש של רצפי אבות של הנגיף.

למידת מכונה משתמשת בנתונים שעברו מוטאגניות של AAV כדי לחזות את הקשר בין רצפי גנום AAV, יכולות אריזה וטרופיזם באתר.

פלטפורמות זיהום וטראנספקציה נגיפיות משמשות בעיקר לייצור rAAVs. טרנספקציה זמנית של פלסמיד של קווי תאים עובריים 293 (HEK293) של כליה אנושית ממשיכה להיות הגישה הנפוצה ביותר; עם זאת, קווים ומערכות סלולריות יציבות המשתמשות ב-Baculovirus (BV) או בנגיף הרפס סימפלקס (HSV) מספקות אפשרויות מדרגיות לייצור ניתן להרחבה.

TESSA, מערכת נטולת טרנספקציה של וירוסים עוזרים, תוכננה ליצור AAVs רקומביננטיים בעלי תשואה גבוהה.

תאי יצרן All-in-One שניתן להשרות מבחינה פרמצבטית עשויים להיות פלטפורמת הייצור הטובה ביותר להשגת תרופות מבוססות AAV רקומביננטיות בעתיד.

יישומי טיפול AAV רקומביננטי, מתן, אימונוגניות והשפעות שליליות

טיפול גנטי רקומביננטי AAV יעיל בטיפול במגוון רחב של מחלות אנושיות, כולל עיניים (רטינוסקיס פיגמנטוזה קשורות X, choroideremia, נוירופתיה אופטית תורשתית לבר), נוירולוגית (מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, מחלת הנטינגטון), מטבולית (מחלת אגירת גליקוגן, מוקופוליסכרידוזיס, מחלת פומפה ומחלת פאברי), המטולוגית (המופיליה A,B), נוירו-שרירית (ניוון שרירים דושן), קרדיווסקולרית (קרדיומיופתיה איסכמית, קרדיומיופתיה מורחבת ואי ספיקת לב) וסרטן קיבה.

המצב החיסוני העיני והנפח הזעיר הופכים אותו לאידיאלי עבור ריפוי גנטי, עם אפשרויות משלוח שונות זמינות. טיפולי גן rAAV המאושרים על ידי ה-FDA למחלות נוירולוגיות משתמשים במתן סטריאוטקטי, מוגבל פיזית או התמרה נרחבת של מערכת העצבים המרכזית במתן תוך ורידי (IV).

בנסיבות המטולוגיות תאיות, תאי גזע של מח עצם מדללים את הגנום rAAV, ומשחררים רכיבים תאיים למחזור הדם. AAV רקומביננטי הראה הבטחה בחקירות סרטן פרה-קליניות, אך היישום שלו על אנשים מוגבל.

טכניקות אנטי-גידול המבוססות על rAAV מספקות יתרונות כמו ויסות או עיכוב של ביטוי גנים.

דרכי הלידה קובעות את הביצועים של קפסידים rAAV, כולל הזרקה תוך-וסקולרית, ישירה תוך רקמה, והפצה לתוך חללי גוף או חללי נוזלים קיימים. כל מסלול וקפסיד נבחרים על סמך המחלה, מיקום היעד, מערכת האיברים וגיל המטופל.

הזרקה תוך-וסקולרית מאפשרת התמרה נרחבת, אם כי יש צורך במינונים גדולים. ההזרקה התוך-רקמתית היא פולשנית ומצומצמת, בעוד מתן תוך-חלל מופץ בחלל שכבר הוקם אך עשוי להיות מוגבל. לאספקה ​​תוך-נוזלית יש חסרונות, כולל מרחקי מעבר וקטוריים ארוכים.

מתן AAV רקומביננטי, כולל סרוטיפים, פרומטורים ומשפרים, עלול לגרום לתופעות לוואי כגון גנוטוקסיות, קרצינוגנזה, נזק לכבד, מיקרואנגיופתיה טרומבוטית ופקקת מיקרו-וסקולרית.

מתן תוך ורידי עלול לגרום לרעילות בכבד, לעלייה באנזימי כבד ולנזק כבד הנגרם כתוצאה מתרופות. טיפול תוך ורידי עלול לגרום לרעילות של גנגליון שורש הגב, חדירת תאי מערכת החיסון, וניוון גוף תאי עצב.

בצקת, דלקת, גליוזיס וחדירה אימונולוגית נצפות בסריקות תהודה מגנטית של המוח (MRI) בעקבות הזרקות rAAV תוך-תיקאליות ואינטר-פרנכימליות.

הסקירה מדגישה יישומים של ריפוי גנטי מבוסס rAAV עבור מחלות אנושיות. הצלחה מוקדמת בטיפול בהפרעות מונוגניות הוכיחה את בטיחותו ויעילותה.

האתגרים כוללים אספקה ​​יעילה, התגברות על אילוצים פיזיים והבנת אימונוגניות rAAV. אסטרטגיות לוויסות התגובות החיסוניות הן קריטיות לבטיחות המטופל.

הבנת שילוב rAAV מסייעת בניבוי צמיחת גידול, רעילות בכבד, רעילות עצבית והשלכות שליליות. מחקר נוסף יכול להעריך אימונוגניות וקטורית, אופטימיזציה של מינון ובטיחות לטווח ארוך.