Gensko terapijo raziskujejo kot možno zdravljenje vrste nevroloških bolezni, vključno z Alzheimerjevo boleznijo,Parkinsonova bolezen, Huntingtonova bolezen in spinalna mišična atrofija. Pri teh pristopih se terapevtski genetski material dostavi ciljnim celicam z uporabo vektorja ali nosilca. Adeno-povezan virus (AAV) je eden najbolj razširjenih virusnih vektorjev, ker lahko transducira deleče se in ne-deleče celice in je bil razvit za dostavo v vrsto tkiv.
Za nevrološke aplikacije pa je učinkovita dostava genov še vedno izziv. Centralni živčni sistem (CNS) je zaščiten s krvno{1}}možgansko pregrado, zato je lahko težko doseči zadostno in ustrezno porazdeljeno izpostavljenost vektorju v možganih in hrbtenjači. Na učinkovitost in varnost lahko vplivajo tudi imunski odzivi na vektor ali transgen. Nečloveški primati (NHP) se zato uporabljajo v predkliničnih raziskavah za ovrednotenje strategij dostave, distribucije vektorjev, izražanja transgenov in imunskih odzivov v živalskem modelu z ustreznimi anatomskimi in fiziološkimi podobnostmi s človekom.
Dostava AAV v CNS
Eden osrednjih izzivov pri genski terapiji CNS je doseganje zadostne in široke porazdelitve vektorja. Raziskanih je bilo več načinov dajanja, vključno z neposrednim parenhimskim dajanjem in dostavo v cerebrospinalno tekočino (CSF).
Dostava s-izboljšano konvekcijo (CED)vključuje dajanje vektorja neposredno v možganski parenhim pod nadzorovanim pritiskom. Nastali konvektivni tok lahko olajša porazdelitev vektorja skozi ciljno tkivo. Študije NHP so pokazale ekspresijo transgena po CED v več regijah možganov, vključno s putamenom, talamusom in skorjo.
Drug pristop je dajanje AAV neposredno v CSF.Intratekalno (IT) dajanjeprenaša vektor v cerebrospinalno tekočino, ki obdaja hrbtenjačo, medtem kointracerebroventrikularno (ICV) dajanjedovaja v ventrikularni sistem možganov. Obe poti sta bili raziskani za doseganje širše distribucije CNS.
Porazdelitev in celični tropizem AAV se lahko razlikujeta glede na kapsido in pot dajanja. Študija na makakih Cynomolgus je primerjala IT in ICV dajanje AAV9 in AAVrh10. Študija je poročala, da je IT uporaba AAV9 povzročila razmeroma dosledno ekspresijo transgena v spinalnih motoričnih nevronih ter nevronih in glialnih celicah v več regijah možganov. V nasprotju s tem je AAV9, dajan po poti ICV, pokazal bolj dosledno izražanje v možganih, medtem ko je AAVrh10, ki je bil dajan intratekalno, pokazal omejeno ciljanje na motorične nevrone. Te ugotovitve ponazarjajo pomen upoštevanja izbire kapside in poti dajanja pri razvoju terapij z AAV, ki so usmerjene v CŽS.
Imunski odzivi na gensko terapijo AAV
Imunski odzivi so še en pomemben dejavnik pri genskem zdravljenju, ki temelji na AAV{0}}. Tako prirojeni kot adaptivni imunski mehanizmi se lahko odzovejo na vektor, njegov genetski material ali izražen transgen. Ti odzivi lahko vplivajo na obstojnost vektorja, izražanje transgena in prenašanje zdravljenja.
Prirojeno imunsko zaznavanje lahko vključuje-receptorje za prepoznavanje vzorcev in lahko vodi do vnetnega signaliziranja, proizvodnje citokinov, aktivacije komplementa in drugih spodnjih odzivov. Prilagodljiva imunost lahko vključuje razvoj protiteles proti kapsidi AAV in celične imunske odzive proti vektorsko-povezanim ali transgensko-izvedenim antigenom.
Na velikost in naravo teh odzivov lahko vplivajo dejavniki, vključno z odmerkom vektorja, serotipom kapside, načinom dajanja, zasnovo vektorskega genoma, promotorjem, transgenom in -obstoječo imunostjo. Te dejavnike je zato treba upoštevati pri načrtovanju terapij, ki temeljijo na AAV-za specifične tarče CNS.
Strategije za upravljanje imunskih odzivov
Raziskanih je bilo več pristopov za zmanjšanje ali obvladovanje imunskih odzivov na vektorje AAV. Imunomodulatorna ali imunosupresivna zdravljenja, vključno s kortikosteroidi, so bila uporabljena v nekaterih kliničnih razvojnih programih za obvladovanje vnetnih odzivov po dajanju AAV. Vendar pa sistemskoimunosupresijalahko nosi svoja tveganja in zahteva skrbno preučitev.
Vektorsko inženirstvo ponuja še eno potencialno strategijo. Spreminjanje kapsid AAV lahko spremeni tropizem tkiva in interakcije z imunskim sistemom. Inženiring vektorskega genoma lahko vpliva tudi na prirojeno imunsko zaznavanje, medtem ko lahko tkivno-specifični ali regulirani promotorji pomagajo nadzorovati raven in porazdelitev izražanja transgena.
Študije NHP so prispevale k razumevanju imunskih odzivov po dajanju AAV in so zagotovile informacije, ki lahko dopolnijo ugotovitve študij na glodalcih in in vitro. Raziskave v NHP so tudi pokazale, da lahko pride do prirojenih imunskih odzivov po dajanju v tkiva, ki so prej veljala za relativno imunsko privilegirana, kar poudarja potrebo po upoštevanju pot- in tkivno-specifičnih imunskih mehanizmov med razvojem vektorja.
Vloga NHP pri razvoju genske terapije CNS
Študije NHP lahko zagotovijo pomembne prevodne informacije med razvojem terapij za nevrološke bolezni, ki temeljijo na AAV-. Poleg vrednotenja porazdelitve vektorjev in izražanja transgenov se lahko študije NHP uporabijo za raziskovanje postopkov dajanja, razmerij med -odmerki in odzivi, biomarkerjev in imunskih odzivov.
Pri izbiri serotipa AAV, poti dajanja, odmerka in končnih točk študije je treba upoštevati terapevtski cilj in razvojne cilje. Pričakuje se, da noben posamezen vektor ali strategija dajanja ne bo optimalna za vse nevrološke bolezni. Razlike v ciljnih celicah, anatomski porazdelitvi, mehanizmu bolezni in zahtevani stopnji izražanja genov lahko bistveno vplivajo na ustrezen pristop.
Zaključek
Genska terapija, ki temelji na AAV-, ima precejšen potencial za nevrološke bolezni, vendar učinkovita uporaba CŽS in upravljanje imunskih odzivov ostajata pomembna izziva. Študije NHP lahko pomagajo opredeliti te dejavnike v modelu z ustreznimi anatomskimi, fiziološkimi in imunološkimi značilnostmi.
Študije o CED, intratekalnem in intracerebroventrikularnem dajanju so pokazale, da lahko tako pot dostave kot kapsida AAV vplivata na porazdelitev in celično ciljanje terapevtskih vektorjev. Hkrati bodo nadaljnje raziskave imunskih odzivov in vektorskega inženiringa pomembne za izboljšanje varnosti in trajnosti genskih terapij CNS.
Dobro-zasnovane študije NHP lahko zato zagotovijo dragocene translacijske podatke v podporo optimizaciji pristopov,-ki temeljijo na AAV, pred kliničnim razvojem.
