Η επεξεργασία γονιδίων CRISPR υπόσχεται πολλά για τη θεραπεία σπάνιας μορφής τύφλωσης

Ο εκφυλισμός του αμφιβληστροειδούς μπορεί να είναι κληρονομικός ή επίκτητος. Στην πρώτη περίπτωση πρόκειται για ανίατη και προοδευτική νόσο. Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο New England Journal of Medicine διερεύνησε την πιθανή χρήση της γονιδιακής επεξεργασίας για τη διόρθωση ενός συγγενούς εκφυλισμού του αμφιβληστροειδούς που ονομάζεται CEP290, ο οποίος προκαλεί πρώιμη απώλεια όρασης.

Οι κληρονομικοί εκφυλισμοί του αμφιβληστροειδούς προκαλούνται από παθογόνες μεταλλάξεις σε οποιοδήποτε από περισσότερα από 280 γονίδια. Αυτές οι μεταλλάξεις προκαλούν δυσλειτουργία και θάνατο των φωτοϋποδοχέων (φωτοευαίσθητοι κώνοι και ράβδοι) στον αμφιβληστροειδή, με αποτέλεσμα την απώλεια της όρασης στα προσβεβλημένα άτομα. Αυτές οι καταστάσεις είναι η κύρια αιτία τύφλωσης παγκοσμίως.

Στον εκφυλισμό του αμφιβληστροειδούς που σχετίζεται με το CEP290 ή την αμαύρωση του Leber, η μεταλλαγμένη πρωτεΐνη κεντροσώματος 290 (CEP290) προκαλεί μερική έως πλήρη τύφλωση μέσα στα πρώτα δέκα χρόνια της ζωής. Ως εκ τούτου, είναι η κύρια αιτία γενετικής τύφλωσης στα παιδιά που προκαλείται από βλάβη του αμφιβληστροειδούς.

Μια μεμονωμένη γενετική παραλλαγή, που ονομάζεται p.Cys998X, αντιπροσωπεύει περισσότερα από τα τρία τέταρτα των περιπτώσεων αυτής της πάθησης μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η κανονική λειτουργία του CEP290 μπλοκάρεται με την εισαγωγή ενός μόνο κωδικοποιητικού τμήματος κατά τη μεταγραφή. Η ανεπάρκεια αυτού του μορίου διαταράσσει τη φυσιολογική ακτινωτή δράση στους φωτοϋποδοχείς.

Προς το παρόν δεν υπάρχει θεραπεία. Η υποστηρικτική φροντίδα περιλαμβάνει τη χρήση μεγεθυντικών γυαλιών και γραφής Braille, καθώς και τροποποιήσεις στο σπίτι για τη δημιουργία ενός ασφαλούς περιβάλλοντος για άτομα με προβλήματα όρασης.

Σε επίπεδο ιστού, οι ράβδοι και οι κώνοι αποδιοργανώνονται στα εξωτερικά τμήματα του αμφιβληστροειδούς λόγω της έλλειψης αισθητήριων βλεφαρίδων σε αυτήν την κατάσταση. Οι ράβδοι στον μεσοπεριφερικό αμφιβληστροειδή πεθαίνουν, ενώ οι κώνοι διατηρούνται στην ωχρά κηλίδα, το κεντρικό σημείο του αμφιβληστροειδούς.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα σε αυτούς τους ασθενείς είναι η αποσύνδεση μεταξύ της δομής και της λειτουργίας του αμφιβληστροειδούς. Τα εγγύς στοιχεία της οπτικής οδού παραμένουν ανέπαφα, υποδηλώνοντας ότι οι φωτοϋποδοχείς σε αυτά τα μάτια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση της όρασης. Διάφορες προσεγγίσεις που μελετώνται περιλαμβάνουν τη χρήση ολιγονουκλεοτιδίων για την πρόληψη της έκφρασης του εισαγόμενου εξονίου ή την παροχή μιας μινιατούρας έκδοσης του γονιδίου CEP290 στο κύτταρο.

Η πιο πρόσφατη τεχνολογία περιλαμβάνει τη χρήση επεξεργασίας γονιδίων με μια ένεση που ονομάζεται EDIT-101. Βασίζεται στη χρήση του συστήματος ομαδοποιημένων τακτικών διαστημάτων σύντομων παλινδρομικών επαναλήψεων (CRISPR) σε συνδυασμό με την πρωτεΐνη πρωτεΐνη 9 (Cas9) που σχετίζεται με CRISPR για την εξάλειψη της παθογόνου παραλλαγής IVS26. Αυτή η μελέτη είχε ως στόχο να μελετήσει την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα αυτής της θεραπείας.

Οι επιστήμονες αποφάσισαν να διεξαγάγουν μια ανοιχτή μελέτη στην οποία οι συμμετέχοντες έλαβαν μεμονωμένες δόσεις του φαρμάκου με αύξουσα σειρά. Αυτή η μελέτη Φάσης 1-2 είχε ως στόχο να αξιολογήσει την ασφάλεια του φαρμάκου, ενώ αξιολογήθηκαν και τα δευτερογενή αποτελέσματα αποτελεσματικότητας.

Τα τελικά σημεία ασφάλειας που μελετήθηκαν περιελάμβαναν ανεπιθύμητες ενέργειες και μη αποδεκτή τοξικότητα που εμπόδισαν τη χρήση της δόσης που σας ενδιαφέρει. Η απόδοση μετρήθηκε με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της διορθωμένης οπτικής οξύτητας, της ευαισθησίας του αμφιβληστροειδούς, της αξιολόγησης της ποιότητας ζωής που σχετίζεται με την όραση και της δοκιμής κινητικότητας πλοήγησης στην όραση.

Το γονίδιο EDIT-101 εισήχθη σε δώδεκα ενήλικες και δύο παιδιά. Οι ενήλικες ήταν ηλικίας από 17 έως 63 ετών και τα παιδιά ήταν εννέα και δεκατεσσάρων ετών, αντίστοιχα. Όλοι είχαν τουλάχιστον ένα αντίγραφο της παραλλαγής IV26.

Οι δόσεις κυμαίνονταν από 6x10^11 γονιδιώματα φορέα ανά ml έως 3x10^12 γονιδιώματα φορέα ανά ml. Δύο, πέντε και πέντε ενήλικες έλαβαν χαμηλές, μεσαίες και υψηλές δόσεις, αντίστοιχα. Τα παιδιά έλαβαν μια μέση δόση.

Όλες οι ενέσεις έγιναν στον οφθαλμό με τη χειρότερη απόδοση, τον οφθαλμό της μελέτης.

Τι έδειξε η μελέτη; Οι περισσότεροι συμμετέχοντες είχαν σοβαρή απώλεια οπτικής οξύτητας κάτω από 1,6 logMAR. Η οπτική οξύτητα μπορούσε να ελεγχθεί μόνο χρησιμοποιώντας το τεστ στοιχειώδους όρασης Berkeley. Υπήρξε τουλάχιστον 3 log αύξηση στη φασματική ευαισθησία και η λειτουργία ράβδου ήταν μη ανιχνεύσιμη σε όλους τους συμμετέχοντες.

Ωστόσο, το πάχος του στρώματος του φωτοϋποδοχέα ήταν εντός των φυσιολογικών ορίων στους περισσότερους ασθενείς, όπως αναμενόταν.

Οι περισσότερες ανεπιθύμητες ενέργειες ήταν ήπιες, περίπου το ένα πέμπτο ήταν μέτριες και μόνο το 40% περίπου σχετίζονταν με τη θεραπεία. Δεν υπήρξαν σοβαρές ανεπιθύμητες ενέργειες σχετιζόμενες με τη θεραπεία και καμία τοξικότητα που να περιορίζει τη δόση. Η δομή του αμφιβληστροειδούς δεν παρουσίασε ανεπιθύμητες αλλαγές, γεγονός που καταδεικνύει την αποδεκτή ασφάλεια του φαρμάκου.

Όσον αφορά την αποτελεσματικότητά του, μια προκαταρκτική μελέτη έδειξε σημαντικές βελτιώσεις στην κωνική όραση από τα αρχικά επίπεδα σε έξι ασθενείς. Από αυτά, πέντε εμφάνισαν βελτίωση σε τουλάχιστον έναν άλλο τομέα.

Βελτίωση σε τουλάχιστον μία από τις ακόλουθες περιοχές (βελτιωμένη διορθωμένη οπτική οξύτητα, ευαισθησία στο κόκκινο φως ή κινητικότητα με βάση την όραση) παρατηρήθηκε σε εννέα ασθενείς, σχεδόν δύο στους τρεις σε ολόκληρη την ομάδα. Σχεδόν το 80% είχε βελτιώσεις σε τουλάχιστον ένα μέτρο απόδοσης και έξι είχαν βελτιώσεις σε δύο ή περισσότερες μετρήσεις.

Τέσσερις εμφάνισαν αύξηση 0,3 logMAR στην καλύτερα διορθωμένη οπτική οξύτητα, πληρώντας έτσι τα κριτήρια για κλινικά σημαντική βελτίωση. Από αυτές, τρεις ανέφεραν βελτίωση μόλις τρεις μήνες μετά την ένεση. Η μέση αλλαγή αυτής της παραμέτρου σε ολόκληρη την ομάδα ήταν -0,21 logMAR.

Για σχεδόν τη μισή ομάδα (6/14), η ευαισθησία του κώνου στο φως σε διαφορετικές συχνότητες, κόκκινο, λευκό και μπλε, έδειξε οπτικά σημαντικές αυξήσεις στον οφθαλμό δοκιμής σε σύγκριση με τον οφθαλμό ελέγχου, μερικές ήδη από τρεις μήνες. Όλοι έλαβαν μεσαίες και υψηλές δόσεις. Σε δύο, η βελτίωση έφτασε το >1 logMAR, το μέγιστο δυνατό μόνο για κώνους.

Η ευαισθησία που προκαλείται από τους κώνους ήταν μεγαλύτερη στους ασθενείς που επηρεάστηκαν πιο σοβαρά κατά την έναρξη. Σχεδόν όλοι οι ασθενείς με βελτιωμένη λειτουργία κώνου παρουσίασαν επίσης βελτίωση σε μία ή περισσότερες άλλες μετρήσεις.

Τέσσερις συμμετέχοντες εμφάνισαν οπτικά σημαντική βελτίωση στην ικανότητά τους να πλοηγούνται σε πιο σύνθετα μονοπάτια σε σύγκριση με τη γραμμή αναφοράς, ένας από τους οποίους συνέχισε να παρουσιάζει αυτή τη βελτίωση για τουλάχιστον δύο χρόνια.

Έξι συμμετέχοντες παρουσίασαν κλινικά σημαντικές αυξήσεις στις βαθμολογίες ποιότητας ζωής που σχετίζονται με την όραση.

"Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την παρουσία παραγωγικής in vivo γονιδιακής επεξεργασίας από το EDIT-101, θεραπευτικά επίπεδα έκφρασης πρωτεΐνης CEP290 και βελτιωμένη λειτουργία φωτοϋποδοχέα κώνου."

Αυτή η μικρή μελέτη έδειξε υψηλό προφίλ ασφάλειας και βελτιωμένη λειτουργία των φωτοϋποδοχέων μετά τη χορήγηση του EDIT-101 στους συμμετέχοντες. Αυτά τα αποτελέσματα "υποστηρίζουν περαιτέρω in vivo μελέτες της επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9 για τη θεραπεία κληρονομικών εκφυλισμών του αμφιβληστροειδούς που προκαλούνται από την παραλλαγή IVS26 CEP290 και άλλες γενετικές αιτίες."

Οι τομείς που χρήζουν περαιτέρω έρευνας περιλαμβάνουν το εύρημα ότι η βελτιωμένη λειτουργία του κώνου μετά τη θεραπεία δεν ισοδυναμεί με βελτιωμένη οπτική οξύτητα, κάτι που είναι κλινικά σημαντικό μέτρο. Δεύτερον, η έγκαιρη παρέμβαση μπορεί να δώσει καλύτερα αποτελέσματα. Τέλος, εάν στοχεύονται και τα δύο αντίγραφα του γονιδίου, το θεραπευτικό όφελος μπορεί να είναι μεγαλύτερο.