Genska terapija se istražuje kao potencijalni tretman za niz neuroloških bolesti, uključujući Alchajmerovu bolest,Parkinsonova bolest, Huntingtonova bolest i spinalna mišićna atrofija. U ovim pristupima, terapeutski genetski materijal se isporučuje u ciljne ćelije pomoću vektora ili nosača. Adeno-asociated virus (AAV) je jedan od najčešće proučavanih virusnih vektora jer može transducirati i ćelije koje se dijele i koje se -ne dijele i razvijen je za isporuku u niz tkiva.
Za neurološke primjene, međutim, efikasna isporuka gena ostaje izazov. Centralni nervni sistem (CNS) je zaštićen krvno{1}}moždanom barijerom i postizanje dovoljne i pravilno raspoređene ekspozicije vektora u mozgu i kičmenoj moždini može biti teško. Imuni odgovori na vektor ili transgen također mogu utjecati na efikasnost i sigurnost. Nehumani primati (NHP) se stoga koriste u pretkliničkim istraživanjima za procjenu strategija isporuke, distribucije vektora, ekspresije transgena i imunoloških odgovora na životinjskom modelu s relevantnim anatomskim i fiziološkim sličnostima s ljudima.
Isporuka AAV u CNS
Jedan od centralnih izazova u genskoj terapiji CNS-a je postizanje dovoljne i široke distribucije vektora. Ispitano je nekoliko načina primjene, uključujući direktnu parenhimsku primjenu i isporuku u cerebrospinalnu tekućinu (CSF).
Dostava{0}}poboljšana konvekcijom (CED)uključuje davanje vektora direktno u moždani parenhim pod kontroliranim pritiskom. Rezultirajući konvektivni tok može olakšati distribuciju vektora kroz ciljano tkivo. NHP studije su pokazale ekspresiju transgena nakon CED-a u nekoliko regija mozga, uključujući putamen, talamus i korteks.
Drugi pristup je administriranje AAV-a direktno u CSF.Intratekalna (IT) administracijaisporučuje vektor u CSF koji okružuje kičmenu moždinu, dokintracerebroventrikularna (ICV) primjenaisporučuje ga u ventrikularni sistem mozga. Oba puta su istražena za postizanje šire distribucije CNS-a.
Distribucija i ćelijski tropizam AAV-a mogu varirati u zavisnosti od kapsida i načina primjene. Studija na cynomolgus makakima upoređivala je IT i ICV primjenu AAV9 i AAVrh10. Studija je objavila da IT administracija AAV9 proizvodi relativno dosljednu ekspresiju transgena u motornim neuronima kičme, kao i neuronima i glijalnim stanicama u nekoliko regija mozga. Nasuprot tome, AAV9 primijenjen putem ICV pokazao je konzistentniju ekspresiju u mozgu, dok je AAVrh10 primijenjen intratekalno pokazao ograničeno ciljanje motornih neurona. Ovi nalazi ilustruju važnost razmatranja i odabira kapsida i načina primjene pri razvoju CNS-usmjerenih AAV terapija.
Imuni odgovori na AAV gensku terapiju
Imuni odgovori predstavljaju još jedno važno razmatranje u genskoj terapiji zasnovanoj na AAV{0}}u. I urođeni i adaptivni imunološki mehanizmi mogu odgovoriti na vektor, njegov genetski materijal ili eksprimirani transgen. Ovi odgovori mogu uticati na perzistentnost vektora, ekspresiju transgena i podnošljivost tretmana.
Urođeni imunološki senzor može uključiti receptore za prepoznavanje uzoraka{0}} i može dovesti do upalne signalizacije, proizvodnje citokina, aktivacije komplementa i drugih odgovora u nastavku. Adaptivni imunitet može uključivati razvoj antitijela protiv AAV kapsida i ćelijskih imunih odgovora protiv vektor-povezanih ili transgenskih- antigena izvedenih.
Na veličinu i prirodu ovih odgovora mogu uticati faktori uključujući dozu vektora, serotip kapsida, put primjene, dizajn vektorskog genoma, promotor, transgen i već-postojeći imunitet. Ovi faktori se stoga moraju uzeti u obzir prilikom dizajniranja terapija zasnovanih na AAV-u za specifične CNS ciljeve.
Strategije za upravljanje imunološkim odgovorima
Istraženo je nekoliko pristupa za smanjenje ili upravljanje imunološkim odgovorima na AAV vektore. Imunomodulatorni ili imunosupresivni tretmani, uključujući kortikosteroide, korišteni su u nekim programima kliničkog razvoja za upravljanje upalnim odgovorima nakon primjene AAV-a. Međutim, sistemskiimunosupresijamože nositi svoje rizike i zahtijeva pažljivo razmatranje.
Vektorski inženjering pruža još jednu potencijalnu strategiju. Modifikovanje AAV kapsida može promeniti tropizam tkiva i interakcije sa imunološkim sistemom. Inženjering vektorskog genoma također može utjecati na urođeni imunološki senzor, dok tkivno{2}}specifični ili regulirani promoteri mogu pomoći u kontroli nivoa i distribucije ekspresije transgena.
NHP studije su doprinijele razumijevanju imunoloških odgovora nakon primjene AAV-a i pružile su informacije koje mogu upotpuniti nalaze iz studija na glodarima i in vitro. Istraživanje u NHPs također je pokazalo da se urođeni imuni odgovori mogu javiti nakon primjene na tkiva koja su se ranije smatrala relativno privilegiranim imunitetom, naglašavajući potrebu da se razmotre imuni mehanizmi specifičnih za put{1}} i tkivo{2}} tokom razvoja vektora.
Uloga NHP-a u razvoju CNS genske terapije
NHP studije mogu pružiti važne informacije o translaciji tokom razvoja AAV-terapije za neurološke bolesti. Pored procjene vektorske distribucije i ekspresije transgena, NHP studije se mogu koristiti za istraživanje procedura primjene, odnosa doze-odgovora, biomarkera i imunoloških odgovora.
Odabir AAV serotipa, načina primjene, doze i krajnjih tačaka ispitivanja treba voditi terapijskim ciljem i razvojnim ciljevima. Ne očekuje se da će pojedinačni vektor ili strategija primjene biti optimalna za sve neurološke bolesti. Razlike u ciljnim ćelijama, anatomskoj distribuciji, mehanizmu bolesti i potrebnom nivou ekspresije gena mogu značajno uticati na odgovarajući pristup.
Zaključak
Genska terapija zasnovana na AAV-ima ima značajan potencijal za neurološke bolesti, ali efikasna isporuka CNS-a i upravljanje imunološkim odgovorima ostaju važni izazovi. NHP studije mogu pomoći u karakterizaciji ovih faktora u modelu sa relevantnim anatomskim, fiziološkim i imunološkim karakteristikama.
Studije CED-a, intratekalne i intracerebroventrikularne primjene pokazale su da i put isporuke i AAV kapsid mogu utjecati na distribuciju i ćelijsko ciljanje terapijskih vektora. U isto vrijeme, kontinuirano istraživanje imunoloških odgovora i vektorskog inženjeringa bit će važno za poboljšanje sigurnosti i trajnosti CNS genskih terapija.
Dobro-osmišljene NHP studije stoga mogu pružiti vrijedne translacijske podatke za podršku optimizaciji pristupa zasnovanih na AAV- prije kliničkog razvoja.
