Genska terapija ponuja možnost zdravljenja genetskih bolezni z dostavo terapevtskega genskega materiala ciljnim celicam. Vendar pa mora učinkovita dostava genov premagati več bioloških ovir, vključno z imunskim prepoznavanjem, celičnim privzemom, znotrajceličnim prometom in učinkovitim izražanjem terapevtske obremenitve. Virusni in ne{2}}virusni vektorji so bili zato razviti za reševanje teh izzivov.
Med virusnimi vektorji je adeno{0}}povezan virus (AAV) postal pomembna platforma za dostavo genov in vivo. Vektorji AAV lahko transducirajo celice, ki se delijo, in celice, ki se ne delijo, ter podpirajo trajno ekspresijo transgena. Različne kapside AAV kažejo tudi izrazit tkivni tropizem, kar omogoča razvoj vektorjev za specifične organe in tipe celic.
Pristopi,-ki temeljijo na AAV, imajo kljub temu pomembne omejitve. Ti vključujejo sorazmerno majhno zmogljivost pakiranja AAV, obstoječo imunost na nekatere kapside, imunski odziv po dajanju in izzive, povezane z doseganjem učinkovite in dovolj specifične dostave v določena tkiva. Te omejitve so spodbudile nadaljnja prizadevanja za izboljšanje vektorske zasnove in zmogljivosti AAV.
Zakaj so NHP pomembni pri raziskavah AAV?
Primati razen človeka (NHP) lahko zagotovijo dragocene translacijske informacije med razvojem terapij, ki temeljijo na AAV-, zaradi podobnosti s človekom v anatomiji, fiziologiji, genetiki in imunski biologiji. Študije NHP se lahko uporabljajo za ovrednotenje vektorske biodistribucije, tkivne transdukcije, transgenske ekspresije, farmakološke aktivnosti in imunskih odzivov in vivo.
Pomembno je, da se zmogljivost kapside AAV lahko med vrstami bistveno razlikuje. Vektor, ki kaže močan tropizem pri glodalcih, morda ne kaže enakega profila distribucije ali transdukcije pri primatih. Študije NHP lahko zato zagotovijo dodatne informacije pri ocenjevanju, ali ima vektor AAV značilnosti, primerne za nadaljnji razvoj.
Razvijanje novih AAV kapsid
Eno glavnih področij raziskav AAV je razvoj kapsid z izboljšanim tkivnim tropizmom in učinkovitostjo transdukcije. Raziskovalci so uporabili pristope, kot so usmerjena evolucija, racionalna zasnova in prikaz peptidov, da bi ustvarili različice AAV s spremenjenimi biološkimi lastnostmi.
Cilj teh pristopov je izboljšati dostavo v določena tkiva, vključno z osrednjim živčnim sistemom, jetri, srcem in mrežnico, hkrati pa potencialno zmanjšati neželeno porazdelitev tkiva ali imunsko prepoznavanje. Študije NHP lahko pomagajo ugotoviti, ali se lastnosti, opažene v zgodnejši-fazi presejanja, prenesejo na večji živalski model z večjim fiziološkim pomenom za ljudi.
Tkivno-specifično in regulirano izražanje genov
Delovanje vektorja ni odvisno le od izbire kapside, ampak tudi od tega, kako se terapevtski gen izraža po porodu. Promotorske in regulacijske elemente je mogoče oblikovati tako, da vplivajo na raven in celično specifičnost ekspresije transgena.
Tkivno- ali celično-specifični promotorji lahko pomagajo omejiti izražanje na predvidene ciljne celice, medtem ko lahko inducibilni regulativni sistemi zagotovijo dodaten nadzor nad časom ali stopnjo izražanja. Te strategije lahko izboljšajo terapevtsko okno z omejevanjem izražanja v ne-ciljnih tkivih.
Študije NHP so lahko koristne za vrednotenje porazdelitve in specifičnosti izražanja transgena in vivo, zlasti kadar se aktivnost promotorja in biologija tkiva razlikujeta med vrstami.
Urejanje genoma AAV in CRISPR-Cas9
Vektorje AAV je mogoče uporabiti tudi za dostavo komponent sistemov za-urejanje genoma, kot je CRISPR-Cas9. Namesto zgolj zagotavljanja funkcionalnega gena je cilj urejanja genoma, ki temelji na AAV-, spremeniti specifično genomsko zaporedje znotraj ciljnih celic.
V predkliničnih študijah so preučevali pristope-urejanja genoma,-ki jih zagotavlja AAV za bolezni, vključno z Duchennovo mišično distrofijo, hemofilijo, cističnofibrozain podedovane bolezni mrežnice. Študije NHP lahko zagotovijo pomembne informacije o učinkovitosti dostave, dejavnosti urejanja, porazdelitvi tkiv in imunskih odzivih pred kliničnim prevodom.
Vendar pa se pristopi CRISPR-, ki temeljijo na AAV, soočajo z dodatnimi izzivi, vključno z omejitvami pakiranja vektorjev AAV, morebitnim ne{1}}tarčnim urejanjem, imunskimi odzivi proti vektorskim komponentam ali urejajočim proteinom in potrebo po doseganju zadostne učinkovitosti urejanja v ustreznih ciljnih celicah.
Vloga raziskav NHP pri razvoju AAV
Razvoj vektorja AAV vedno bolj zahteva integrirano oceno biologije kapside, porazdelitve tkiva, izražanja transgenov, farmakološke aktivnosti in imunogenosti. Modeli NHP lahko dopolnjujejo študije in vitro in študije na glodalcih z zagotavljanjem informacij o prevodu, ki jih je morda težko pridobiti iz drugih modelov.
Ustrezno vrsto NHP, način dajanja, odmerek, strategijo vzorčenja in končne točke je treba določiti glede na vektor, ciljno tkivo, terapevtski mehanizem in razvojno stopnjo. Raziskava NHP je zato najbolj informativna, če je vključena v širšo predklinično strategijo, ki je namenjena obravnavanju posebnih razvojnih vprašanj.
Ker se tehnologije AAV še naprej razvijajo, lahko napredek v inženiringu kapsid, regulativnih elementih in sistemih-za urejanje genoma razširi potencialne aplikacije genske terapije. Dobro-zasnovane študije NHP lahko pomagajo opredeliti te tehnologije in zagotovijo kritične translacijske podatke za podporo njihovemu nadaljnjemu razvoju.
