Genska terapija nudi potencijal za liječenje genetskih bolesti isporukom terapeutskog genetskog materijala ciljnim stanicama. Međutim, efikasna isporuka gena mora prevladati nekoliko bioloških barijera, uključujući imunološko prepoznavanje, ćelijski unos, unutarćelijski promet i efikasnu ekspresiju terapeutskog tereta. Virusni i ne-virusni vektori su stoga razvijeni za rješavanje ovih izazova.
Među virusnim vektorima, adeno{0}}asociated virus (AAV) je postao važna platforma za in vivo isporuku gena. AAV vektori mogu transducirati i ćelije koje se dijele i ćelije koje se ne -dijele i podržavaju kontinuiranu ekspresiju transgena. Različiti AAV kapsidi također pokazuju različit tropizam tkiva, pružajući mogućnosti za razvoj vektora za specifične organe i tipove ćelija.
Pristupi zasnovani na AAV-u ipak imaju važna ograničenja. To uključuje relativno mali kapacitet pakovanja AAV-a, već postojeći imunitet na neke kapside, imune odgovore nakon primjene i izazove povezane s postizanjem efikasne i dovoljno specifične isporuke određenim tkivima. Ova ograničenja dovela su do stalnih napora da se poboljša dizajn i performanse AAV vektora.
Zašto su NHP važni u AAV istraživanju?
Neljudski primati (NHP) mogu pružiti vrijedne translacijske informacije tokom razvoja terapija zasnovanih na AAV-s obzirom na njihove sličnosti s ljudima u anatomiji, fiziologiji, genetici i imunološkoj biologiji. NHP studije se mogu koristiti za procjenu biodistribucije vektora, transdukcije tkiva, ekspresije transgena, farmakološke aktivnosti i imunoloških odgovora in vivo.
Važno je da performanse AAV kapsida mogu značajno varirati među vrstama. Vektor koji pokazuje jak tropizam kod glodara možda neće pokazati istu distribuciju ili profil transdukcije kod primata. NHP studije stoga mogu pružiti dodatne informacije kada se procjenjuje da li vektor AAV ima karakteristike pogodne za dalji razvoj.
Razvijanje novih AAV kapsida
Jedna od glavnih oblasti AAV istraživanja je razvoj kapsida sa poboljšanim tropizmom tkiva i efikasnošću transdukcije. Istraživači su koristili pristupe kao što su usmjerena evolucija, racionalni dizajn i prikaz peptida kako bi stvorili AAV varijante sa izmijenjenim biološkim svojstvima.
Ovi pristupi imaju za cilj da poboljšaju isporuku u određena tkiva, uključujući centralni nervni sistem, jetru, srce i retinu, dok potencijalno smanjuju neželjenu distribuciju tkiva ili imunološko prepoznavanje. NHP studije mogu pomoći da se utvrdi da li se svojstva uočena tokom ranijih-faza skrininga prevode na veći životinjski model s većim fiziološkim značajem za ljude.
Tkivo{0}}specifična i regulirana ekspresija gena
Performanse vektora ne zavise samo od selekcije kapsida, već i od toga kako je terapeutski gen eksprimiran nakon porođaja. Promotorski i regulatorni elementi mogu biti dizajnirani da utiču na nivo i ćelijsku specifičnost ekspresije transgena.
Tkivo{0}} ili -specifični promoteri mogu pomoći u ograničavanju ekspresije na željene ciljne ćelije, dok inducibilni regulatorni sistemi mogu pružiti dodatnu kontrolu nad vremenom ili nivoom ekspresije. Ove strategije mogu poboljšati terapijski okvir ograničavanjem ekspresije u ne-ciljanim tkivima.
NHP studije mogu biti korisne za procjenu distribucije i specifičnosti ekspresije transgena in vivo, posebno kada se aktivnost promotora i biologija tkiva razlikuju među vrstama.
AAV i CRISPR-Cas9 uređivanje genoma
AAV vektori se također mogu koristiti za isporuku komponenti sistema za uređivanje genoma-kao što je CRISPR-Cas9. Umjesto jednostavnog pružanja funkcionalnog gena, uređivanje genoma zasnovano na AAV-ima ima za cilj modificiranje specifične genomske sekvence unutar ciljnih ćelija.
Pretkliničke studije su istraživale pristupe za uređivanje genoma koje je AAV-isporučio- za bolesti uključujući Duchenneovu mišićnu distrofiju, hemofiliju, cističnufibrozai nasljedni poremećaji retine. NHP studije mogu pružiti važne informacije o efikasnosti isporuke, aktivnosti uređivanja, distribuciji tkiva i imunološkim odgovorima prije kliničkog prijevoda.
Međutim, CRISPR pristupi zasnovani na AAV-su suočavaju se s dodatnim izazovima, uključujući ograničenja pakovanja AAV vektora, potencijalno uređivanje izvan cilja, imune odgovore na komponente vektora ili proteine za uređivanje i potrebu da se postigne dovoljna efikasnost uređivanja u relevantnim ciljnim ćelijama.
Uloga NHP istraživanja u razvoju AAV-a
Razvoj AAV vektora sve više zahtijeva integriranu procjenu biologije kapsida, distribucije tkiva, ekspresije transgena, farmakološke aktivnosti i imunogenosti. NHP modeli mogu nadopuniti in vitro studije i studije glodara pružanjem translacijskih informacija koje može biti teško dobiti od drugih modela.
Odgovarajuću vrstu NHP, put primjene, dozu, strategiju uzorkovanja i krajnje točke treba odrediti prema vektoru, ciljnom tkivu, terapijskom mehanizmu i fazi razvoja. NHP istraživanja su stoga najinformativnija kada su uključena u širu pretkliničku strategiju dizajniranu za rješavanje specifičnih razvojnih pitanja.
Kako AAV tehnologije nastavljaju da se razvijaju, napredak u kapsidnom inženjeringu, regulatornim elementima i sistemima za{0}}uređivanje genoma može proširiti potencijalne primjene genske terapije. Dobro-osmišljene studije NHP-a mogu pomoći u karakterizaciji ovih tehnologija i pružiti kritične translacijske podatke koji podržavaju njihov dalji razvoj.
