Η γονιδιακή επεξεργασία CRISPR υπόσχεται πολλά για τη θεραπεία μιας σπάνιας μορφής τύφλωσης

Η εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς μπορεί να είναι κληρονομική ή επίκτητη. Στην πρώτη περίπτωση, είναι μια ανίατη και προοδευτική ασθένεια. Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο New England Journal of Medicine διερεύνησε την πιθανή χρήση της γονιδιακής επεξεργασίας για τη διόρθωση μιας συγγενούς εκφύλισης του αμφιβληστροειδούς που ονομάζεται CEP290, η οποία προκαλεί πρόωρη απώλεια όρασης.

Οι κληρονομικές εκφυλίσεις του αμφιβληστροειδούς προκαλούνται από παθογόνες μεταλλάξεις σε οποιοδήποτε από περισσότερα από 280 γονίδια. Αυτές οι μεταλλάξεις προκαλούν δυσλειτουργία και θάνατο των φωτοϋποδοχέων (φωτοευαίσθητων ραβδίων και κωνίων) στον αμφιβληστροειδή, οδηγώντας σε απώλεια όρασης στα προσβεβλημένα άτομα. Αυτές οι παθήσεις αποτελούν κύρια αιτία τύφλωσης παγκοσμίως.

Στην εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς που σχετίζεται με το CEP290 ή αμαύρωση Leber, η μεταλλαγμένη πρωτεΐνη κεντροσωμίου 290 (CEP290) προκαλεί μερική ή ολική τύφλωση εντός των πρώτων δέκα ετών της ζωής. Ως εκ τούτου, είναι η κύρια αιτία γενετικής τύφλωσης σε παιδιά που προκαλείται από βλάβη του αμφιβληστροειδούς.

Μία γενετική παραλλαγή, που ονομάζεται p.Cys998X, ευθύνεται για περισσότερα από τα τρία τέταρτα των περιπτώσεων της πάθησης μόνο στις ΗΠΑ. Η φυσιολογική λειτουργία του CEP290 παρεμποδίζεται από την εισαγωγή ενός μόνο κωδικοποιητικού τμήματος κατά τη μεταγραφή. Η ανεπάρκεια αυτού του μορίου διαταράσσει την φυσιολογική δράση των κροσσών στους φωτοϋποδοχείς.

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

Σε επίπεδο ιστού, τα ραβδία και τα κωνία αποδιοργανώνονται στα εξωτερικά τμήματα του αμφιβληστροειδούς λόγω της απουσίας αισθητήριων κροσσών σε αυτή την κατάσταση. Τα ραβδία στον μέσο-περιφερειακό αμφιβληστροειδή νεκρώνονται, ενώ τα κωνία παραμένουν στην ωχρά κηλίδα, το κεντρικό σημείο του αμφιβληστροειδούς.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτών των ασθενών είναι η αποσύνδεση μεταξύ της δομής και της λειτουργίας του αμφιβληστροειδούς. Τα εγγύς συστατικά της οπτικής οδού παραμένουν άθικτα, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι φωτοϋποδοχείς σε αυτά τα μάτια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση της όρασης. Διάφορες προσεγγίσεις που διερευνώνται περιλαμβάνουν τη χρήση ολιγονουκλεοτιδίων για την πρόληψη της έκφρασης του εισαγόμενου εξονίου ή την χορήγηση μιας μικροσκοπικής έκδοσης του γονιδίου CEP290 στο κύτταρο.

Η τελευταία τεχνολογία περιλαμβάνει τη χρήση γονιδιακής επεξεργασίας με την έγχυση EDIT-101. Βασίζεται στη χρήση του συστήματος CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) σε συνδυασμό με την πρωτεΐνη 9 (Cas9) που σχετίζεται με το CRISPR για την εξάλειψη της παθογόνου παραλλαγής IVS26. Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η μελέτη της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας αυτής της θεραπείας.

Οι ερευνητές αποφάσισαν να διεξάγουν μια ανοιχτή μελέτη στην οποία οι συμμετέχοντες έλαβαν εφάπαξ δόσεις του φαρμάκου κατά αύξουσα σειρά. Αυτή η μελέτη Φάσης 1-2 είχε ως στόχο να αξιολογήσει την ασφάλεια του φαρμάκου, ενώ αξιολογήθηκαν και δευτερεύοντα αποτελέσματα αποτελεσματικότητας.

Τα τελικά σημεία ασφάλειας περιελάμβαναν ανεπιθύμητες ενέργειες και μη αποδεκτή τοξικότητα που εμπόδισαν τη χρήση της δόσης ενδιαφέροντος. Η αποτελεσματικότητα μετρήθηκε με διάφορους τρόπους, όπως η διορθωμένη οπτική οξύτητα, η ευαισθησία του αμφιβληστροειδούς, η αξιολόγηση της ποιότητας ζωής που σχετίζεται με την όραση και η δοκιμή κινητικότητας οπτικής πλοήγησης.

Το γονίδιο EDIT-101 εγχύθηκε σε δώδεκα ενήλικες και δύο παιδιά. Οι ενήλικες είχαν ηλικία από 17 έως 63 ετών, ενώ τα παιδιά ήταν εννέα και δεκατέσσερις ετών αντίστοιχα. Όλα είχαν τουλάχιστον ένα αντίγραφο της παραλλαγής IV26.

Οι δόσεις κυμαίνονταν από 6×10^11 γονιδιώματα φορέα/mL έως 3×10^12 γονιδιώματα φορέα/mL. Δύο, πέντε και πέντε ενήλικες έλαβαν χαμηλές, μεσαίες και υψηλές δόσεις, αντίστοιχα. Τα παιδιά έλαβαν τη μεσαία δόση.

Όλες οι ενέσεις χορηγήθηκαν στο μάτι με τη χειρότερη απόδοση, το μάτι 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 Berkeley Vestigial Vision Test. Η φασματική ευαισθησία αυξήθηκε κατά τουλάχιστον 3 λογαριθμικές μονάδες και η λειτουργία της ράβδου ήταν μη ανιχνεύσιμη σε όλους τους συμμετέχοντες.

Ωστόσο, το πάχος του στρώματος 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 περίπου το 40% σχετιζόταν με τη θεραπεία. Δεν υπήρξαν σοβαρές ανεπιθύμητες ενέργειες σχετιζόμενες με τη θεραπεία ούτε τοξικότητες που περιορίζουν τη δόση. Η δομή του αμφιβληστροειδούς δεν παρουσίασε ανεπιθύμητες αλλαγές, γεγονός που καταδεικνύει 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 αυτούς, οι πέντε εμφάνισαν βελτίωση σε τουλάχιστον έναν άλλο τομέα.

Βελτίωση σε τουλάχιστον έναν από τους ακόλουθους τομείς (καλύτερα διορθωμένη οπτική οξύτητα, ευαισθησία στο κόκκινο φως ή κινητικότητα που βασίζεται στην όραση) παρατηρήθηκε σε εννέα ασθενείς, ή σχεδόν σε δύο στους τρεις σε ολόκληρη την ομάδα. Σχεδόν το 80% είχε βελτιώσεις σε τουλάχιστον μία μέτρηση 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 αυτούς, τρεις ανέφεραν βελτίωση ήδη τρεις μήνες μετά την ένεση. Η μέση μεταβολή σε αυτήν την παράμετρο για ολόκληρη την ομάδα ήταν -0,21 logMAR.

Για σχεδόν τη μισή ομάδα (6/14), η ευαισθησία των κώνων στο φως σε διαφορετικές συχνότητες, κόκκινο, λευκό και μπλε, έδειξε οπτικά σημαντική αύξηση στο μάτι της μελέτης σε σύγκριση με το μάτι ελέγχου, μερικά μετά από μόλις τρεις μήνες. Όλοι έλαβαν μεσαίες και υψηλές δόσεις. Δύο έδειξαν βελτίωση >1 logMAR, τη μέγιστη δυνατή για τους κώνους μόνο.

Η ευαισθησία που προκαλείται από τον κώνο ήταν μεγαλύτερη στους ασθενείς με τη μεγαλύτερη σοβαρή βλάβη κατά την έναρξη. Σχεδόν όλοι οι ασθενείς με βελτιωμένη λειτουργία του κώνου εμφάνισαν επίσης βελτίωση σε μία ή περισσότερες άλλες μετρήσεις.

Τέσσερις συμμετέχοντες παρουσίασαν οπτικά σημαντική βελτίωση στην ικανότητά τους να πλοηγούνται σε πιο σύνθετα μονοπάτια σε σύγκριση με την αρχική τιμή, ένας εκ των οποίων συνέχισε να εμφανίζει 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 επεξεργασίας γονιδίων in vivo από την EDIT-101, θεραπευτικών επιπέδων έκφρασης πρωτεΐνης CEP290 και βελτιωμένης λειτουργίας φωτοϋποδοχέα κωνίου».

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

Περιοχές που χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης περιλαμβάνουν το εύρημα ότι η βελτιωμένη λειτουργία του κώνου μετά τη θεραπεία δεν ισοδυναμεί με βελτιωμένη οπτική οξύτητα, η οποία αποτελεί κλινικά σημαντικό μέτρο. Δεύτερον, η έγκαιρη παρέμβαση μπορεί να αποφέρει καλύτερα αποτελέσματα. Τέλος, η στόχευση και των δύο αντιγράφων του γονιδίου μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερο θεραπευτικό όφελος.