Исследователи Детской больницы Филадельфии (CHOP) разработали вектор для генной терапии заболеваний крови, таких как серповидно-клеточная анемия и бета-талассемия, который потенциально более безопасен и эффективен, чем те, которые в настоящее время используются в исследованиях генной терапии для этих состояний. Вектор, сконструированный носитель для доставки функциональных копий гена гемоглобина для коррекции генетической аномалии, приводит к выработке большего количества гемоглобина с более низкой дозой, сводя к минимуму риск токсических побочных эффектов.
Результаты были опубликованы сегодня в журнале Molecular Therapy.
"Эти результаты имеют много потенциальных преимуществ для успешного лечения пациентов, страдающих бета-глобинопатиями, такими как серповидно-клеточная анемия и бета-талассемия, включая лучший ответ на дозу, минимальную вероятность клональной экспансии и туморогенеза, снижение стоимости терапии и потенциально снижение потребности в химиотерапии или лучевой терапии перед началом генной терапии," сказала Лаура Бреда, доктор философии.D., доцент кафедры ЧОП и первый автор статьи. "Все мы, участники программы CuRED Frontier Program в CHOP, стремимся к поиску новых и улучшенных методов лечения заболеваний крови, и мы с нетерпением ждем возможности предпринять шаги для продвижения этого вектора в клинические испытания."
Серповидно-клеточная анемия и бета-талассемия – это генетические заболевания крови, вызванные ошибками в генах гемоглобина, белка, состоящего из глобина и железосодержащих субъединиц, который содержится в красных кровяных тельцах и переносит кислород из легких в ткани по всему телу. Заболевания, иногда называемые бета-глобинопатиями из-за мутаций в гене бета-глобина, приводят к серьезным осложнениям для здоровья, начиная от задержки роста и желтухи до болевых кризов, легочной гипертензии и инсульта.
Поскольку у детей с бета-глобинопатией есть две аномальные копии гена гемоглобина – по одной от каждого родителя, – исследователи изучили генную терапию как потенциальный прорыв в лечении. Используя сконструированный носитель, называемый вектором, для введения функциональной копии гена бета-глобина, эта терапия может восстановить нормальное производство гемоглобина у пациентов с бета-глобинопатией. Однако у этого подхода есть проблемы, в том числе ограниченная доза-реакция, дозозависимая токсичность и необходимость во многих случаях миелоаблации – процедуры, при которой костный мозг подавляется с помощью химиотерапии или лучевой терапии до того, как можно будет начать генную терапию.
Чтобы уменьшить нежелательные побочные эффекты и повысить эффективность генной терапии этих состояний, исследователи CHOP разработали новый вектор с использованием сконструированного лентивируса, того же ретровируса, который использовался для создания векторов генной терапии в продолжающихся испытаниях генной терапии для бета-глобинопатий. Все лентивирусные векторы, используемые в настоящее время, содержат ген бета-глобина человека вместе с его промотором; три так называемых гиперчувствительных сайта, важных для транскрипции генов; и усеченная версия интрона 2, которая не кодирует белки.
Исследователи CHOP предположили, что включение полного интрона, а не усеченного, в дополнение к другим геномным элементам, которые способствуют равномерной экспрессии гена бета-глобина, усилит экспрессию бета-глобина – и, следовательно, функционального гемоглобина. Основываясь на этой гипотезе, исследовательская группа создала пять новых лентивирусных векторов, комбинируя различные дополнительные геномные элементы. В качестве эталона они также создали три вектора, аналогичные тем, которые уже использовались в клинических испытаниях, которые они использовали для сравнения со своими новыми векторами.
Используя различные подходы к скринингу in vitro и in vivo, исследователи обнаружили, что один из их векторов, ALS20, экспрессировал значительно более высокие уровни трансгенного гемоглобина, чем другие векторы, используемые в настоящее время для лечения бета-глобинопатий. По сравнению с тремя эталонными векторами, ALS20 продуцировал на 157%, 84% и 40% больше гемоглобина взрослого, что оказало бы большее клиническое влияние на пациентов, особенно тех, кому требуется более высокая продукция гемоглобина, чтобы стать независимыми от переливания крови. ALS20 также был более мощным, с более низкой дозой, обеспечивающей более высокое производство гемоглобина, что могло снизить потребность в миелоабляции и, возможно, позволить использовать методы доставки in vivo.
С точки зрения безопасности вирусные частицы ALS20 не содержали нежелательных побочных продуктов геномной РНК, а мыши, получавшие ALS20, демонстрировали нормальную физиологию без каких-либо пролиферативных нарушений или раковых образований по сравнению с контрольной группой.
"Учитывая совокупность доказательств, представленных в этой работе, мы считаем, что ALS20 является выдающимся кандидатом для успешного лечения бета-глобинопатий," сказал старший автор Стефано Ривелла, Ph.D., Кваме Охене-Фремпонг, председатель кафедры серповидноклеточной анемии и профессор педиатрии в CHOP. "Наш вектор может не только обеспечить более безопасную терапию с пониженной вероятностью токсичности генома и более мягкими требованиями к кондиционированию, но также может повысить эффективность и предложить конкурентоспособный продукт для рынка генной терапии."