CRISPR genų redagavimas turi daug pažadų gydant retą aklumo formą

Tinklainės degeneracija gali būti paveldima arba įgyta. Pirmuoju atveju tai nepagydoma ir progresuojanti liga. Neseniai New England Journal of Medicine paskelbtame tyrime buvo nagrinėjamas galimas genų redagavimo panaudojimas siekiant ištaisyti įgimtą tinklainės degeneraciją, vadinamą CEP290, kuri sukelia ankstyvą regėjimo praradimą.

Paveldimas tinklainės degeneracijas sukelia bet kurio iš daugiau nei 280 genų patogeninės mutacijos. Dėl šių mutacijų tinklainėje esantys fotoreceptoriai (šviesai jautrūs kūgiai ir strypai) sugenda ir miršta, todėl nukentėję asmenys praranda regėjimą. Šios sąlygos yra pagrindinė aklumo priežastis visame pasaulyje.

Esant su CEP290 susijusiai tinklainės degeneracijai arba Leberio amaurozei, mutavęs centrosomos baltymas 290 (CEP290) sukelia dalinį ar visišką aklumą per pirmuosius dešimt gyvenimo metų. Todėl tai yra pagrindinė vaikų genetinio aklumo priežastis, kurią sukelia tinklainės pažeidimas.

Vienas genetinis variantas, vadinamas p.Cys998X, sudaro daugiau nei tris ketvirtadalius šios būklės atvejų vien Jungtinėse Valstijose. Įprastą CEP290 funkciją blokuoja vienas koduojančio segmento įterpimas transkripcijos metu. Šios molekulės trūkumas sutrikdo normalų ciliarinį fotoreceptorių veikimą.

Šiuo metu nėra jokio gydymo. Palaikomoji priežiūra apima didinamųjų stiklų ir Brailio rašto naudojimą, taip pat namų pakeitimus, kad būtų sukurta saugi aplinka žmonėms su regėjimo negalia.

Audinių lygyje strypai ir kūgiai tampa neorganizuoti išoriniuose tinklainės segmentuose, nes tokioje būkle trūksta jutimo blakstienų. Vidurinės periferinės tinklainės strypai nunyksta, o kūgiai išlieka geltonojoje dėmėje, centriniame tinklainės taške.

Būtingas šių pacientų bruožas yra tinklainės struktūros ir funkcijos atitrūkimas. Proksimaliniai regėjimo kelio komponentai lieka nepažeisti, o tai rodo, kad šių akių fotoreceptoriai gali būti naudojami regėjimui atkurti. Įvairūs tiriami metodai apima oligonukleotidų naudojimą siekiant užkirsti kelią įterpto egzono ekspresijai arba miniatiūrinės CEP290 geno versijos pristatymą į ląstelę.

Naujausia technologija apima genų redagavimą naudojant injekciją, vadinamą EDIT-101. Jis pagrįstas sugrupuotos, reguliariai išdėstytos trumpų palindrominių pakartojimų (CRISPR) sistemos naudojimu kartu su su CRISPR susijusiu baltymo 9 (Cas9) baltymu, siekiant pašalinti patogeninį IVS26 variantą. Šiuo tyrimu buvo siekiama ištirti šio gydymo saugumą ir veiksmingumą.

Mokslininkai nusprendė atlikti atvirą tyrimą, kurio dalyviams buvo skiriamos vienkartinės vaisto dozės didėjančia tvarka. Šio 1–2 fazės tyrimo tikslas buvo įvertinti vaisto saugumą, taip pat buvo įvertinti antriniai veiksmingumo rezultatai.

Tirti saugos tikslai apėmė nepageidaujamus reiškinius ir nepriimtiną toksiškumą, dėl kurių nebuvo galima naudoti dominančios dozės. Našumas buvo matuojamas įvairiais būdais, įskaitant koreguotą regėjimo aštrumą, tinklainės jautrumą, su regėjimu susijusį gyvenimo kokybės vertinimą ir regos navigacijos mobilumo testą.

EDIT-101 genas buvo įvestas dvylikai suaugusiųjų ir dviem vaikams. Suaugusiųjų amžius svyravo nuo 17 iki 63 metų, o vaikai buvo atitinkamai devynerių ir keturiolikos metų. Visi turėjo bent vieną IV26 varianto kopiją.

Dozė svyravo nuo 6x10^11 vektorių genomų viename mililitre iki 3x10^12 vektorių genomų viename mililitre. Du, penki ir penki suaugusieji gavo atitinkamai mažas, vidutines ir dideles dozes. Vaikai gavo vidutinę dozę.

Visos injekcijos buvo suleistos į prasčiausiai veikiančią – tiriamąją akį.

Ką parodė tyrimas? Daugumos dalyvių regėjimo aštrumas sumažėjo iki 1,6 logMAR. Regėjimo aštrumą buvo galima patikrinti tik naudojant Berklio pradinį regėjimo testą. Visiems dalyviams spektrinis jautrumas padidėjo bent 3 logaritmėmis, o lazdelės funkcija nebuvo aptikta.

Tačiau, kaip ir tikėtasi, fotoreceptorių sluoksnio storis daugeliui pacientų buvo normos ribose.

Dauguma šalutinių poveikių buvo lengvi, maždaug penktadalis vidutinio sunkumo ir tik apie 40 % buvo susiję su gydymu. Nebuvo jokių su gydymu susijusių rimtų nepageidaujamų reiškinių ir dozę ribojančio toksiškumo. Tinklainės struktūra neparodė jokių nepageidaujamų pakitimų, o tai rodo priimtiną vaisto saugumą.

Kalbant apie jo veiksmingumą, preliminarus tyrimas parodė reikšmingą šešių pacientų kūgio regėjimo pagerėjimą, palyginti su pradiniu lygiu. Iš jų penki pagerėjo bent vienoje kitoje srityje.

Devyniems pacientams, beveik dviem iš trijų visoje grupėje, pagerėjo bent viena iš šių sričių (geriausias koreguotas regėjimo aštrumas, jautrumas raudonai šviesai arba regėjimu pagrįstas mobilumas). Beveik 80 % pagerėjo bent vienas našumo rodiklis, o šešių – dvi ar daugiau priemonių.

Keturias parodė, kad geriausiai pakoreguotas regėjimo aštrumas padidėjo 0,3 logMAR, taigi atitiko kliniškai reikšmingo pagerėjimo kriterijus. Trys iš jų pranešė apie pagerėjimą praėjus vos trims mėnesiams po injekcijos. Vidutinis šio parametro pokytis visoje grupėje buvo -0,21 logMAR.

Beveik pusei grupės (6/14) kūgio jautrumas šviesai esant skirtingiems dažniams – raudonai, baltai ir mėlynai – vizualiai reikšmingai padidėjo tiriamojoje akyje, palyginti su kontroline akimi, kai kurioms net po trijų mėnesių. Visi gavo vidutines ir dideles dozes. Dviejose patobulinimai pasiekė >1 logMAR – didžiausią galimą tik kūgiams.

Kūgio sukeltas jautrumas buvo didžiausias pacientams, kuriems pradžioje buvo sunkiausia. Beveik visiems pacientams, kuriems pagerėjo konuso funkcija, pagerėjo ir viena ar kelios kitos priemonės.

Keturi dalyviai vizualiai žymiai pagerino savo gebėjimą naršyti sudėtingesniais takais, palyginti su pradine linija, vienas iš jų šį pagerėjimą rodė mažiausiai dvejus metus.

Šešių dalyvių kliniškai reikšmingai pagerėjo su regėjimu susiję gyvenimo kokybės rodikliai.

Šie rezultatai patvirtina produktyvų in vivo genų redagavimą naudojant EDIT-101, terapinį CEP290 baltymo ekspresijos lygį ir patobulintą kūgio fotoreceptorių funkciją.

Šis nedidelis tyrimas parodė aukštą saugumo profilį ir patobulintą fotoreceptorių funkciją po to, kai dalyviams buvo suteiktas EDIT-101. Šie rezultatai „palaiko tolesnius CRISPR-Cas9 geno redagavimo in vivo tyrimus, skirtus IVS26 CEP290 varianto sukeltų paveldimų tinklainės degeneracijų ir kitų genetinių priežasčių gydymui“.

Sritys, kurias verta toliau tirti, apima išvadą, kad pagerėjusi kūgio funkcija po gydymo nereiškia pagerėjusio regėjimo aštrumo, o tai yra kliniškai svarbi priemonė. Antra, ankstesnė intervencija gali duoti geresnių rezultatų. Galiausiai, jei taikomos abi geno kopijos, terapinė nauda gali būti didesnė.