Urejanje genov CRISPR veliko obeta pri zdravljenju redke oblike slepote

Degeneracija mrežnice je lahko dedna ali pridobljena. V prvem primeru gre za neozdravljivo in napredujočo bolezen. Nedavna študija, objavljena v New England Journal of Medicine, je raziskala potencialno uporabo urejanja genov za odpravo prirojene degeneracije mrežnice, imenovane CEP290, ki povzroča zgodnjo izgubo vida.

Podedovane degeneracije mrežnice povzročajo patogene mutacije v katerem koli od več kot 280 genov. Te mutacije povzročijo, da fotoreceptorji (svetlobno občutljivi stožci in paličice) v mrežnici ne delujejo pravilno in odmrejo, kar povzroči izgubo vida pri prizadetih posameznikih. Ta stanja so glavni vzrok slepote po vsem svetu.

Pri degeneraciji mrežnice ali Leberjevi amavrozi, povezani s CEP290, mutirani centrosomski protein 290 (CEP290) povzroči delno do popolno slepoto v prvih desetih letih življenja. Zato je glavni vzrok genetske slepote pri otrocih zaradi poškodbe mrežnice.

Ena sama genetska različica, imenovana p.Cys998X, predstavlja več kot tri četrtine primerov tega stanja samo v Združenih državah. Normalno delovanje CEP290 je blokirano z vstavitvijo enega kodirnega segmenta med prepisovanjem. Pomanjkanje te molekule moti normalno delovanje ciliarja na fotoreceptorjih.

Trenutno ni zdravljenja. Podporna nega vključuje uporabo povečevalnih očal in braillove pisave ter prilagoditve doma za ustvarjanje varnega okolja za ljudi z okvaro vida.

Na ravni tkiva postanejo paličice in stožci neorganizirani v zunanjih segmentih mrežnice zaradi pomanjkanja senzoričnih migetalk v tem stanju. Paličice v srednjem perifernem delu mrežnice odmrejo, stožci pa se ohranijo v makuli, osrednji točki mrežnice.

Značilna lastnost teh bolnikov je nepovezanost med strukturo in funkcijo mrežnice. Proksimalne komponente vidne poti ostanejo nedotaknjene, kar nakazuje, da se lahko fotoreceptorji v teh očeh uporabijo za obnovitev vida. Različni pristopi, ki se preučujejo, vključujejo uporabo oligonukleotidov za preprečevanje izražanja vstavljenega eksona ali dostavo miniaturne različice gena CEP290 v celico.

Najnovejša tehnologija vključuje uporabo urejanja genov z injekcijo, imenovano EDIT-101. Temelji na uporabi sistema CRISPR (angl. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) v kombinaciji z proteinom 9 (Cas9), povezanim s CRISPR, za odpravo patogene različice IVS26. Namen te študije je bil preučiti varnost in učinkovitost te terapije.

Znanstveniki so se odločili izvesti odprto študijo, v kateri so udeleženci prejeli posamezne odmerke zdravila v naraščajočem vrstnem redu. Ta študija faze 1-2 je bila namenjena oceni varnosti zdravila, medtem ko so bili ocenjeni tudi rezultati sekundarne učinkovitosti.

Preučevane varnostne končne točke so vključevale neželene dogodke in nesprejemljivo toksičnost, ki je preprečila uporabo želenega odmerka. Učinkovitost je bila izmerjena na različne načine, vključno s popravljeno ostrino vida, občutljivostjo mrežnice, oceno kakovosti življenja, povezane z vidom, in testiranjem mobilnosti navigacije vida.

Gen EDIT-101 je bil uveden v dvanajst odraslih in dva otroka. Odrasli so bili stari od 17 do 63 let, otroci pa devet oziroma štirinajst let. Vsi so imeli vsaj eno kopijo različice IV26.

Odmerki so bili od 6x10^11 vektorskih genomov na ml do 3x10^12 vektorskih genomov na ml. Dva, pet in pet odraslih je prejelo nizke, srednje in visoke odmerke. Otroci so prejeli povprečen odmerek.

Vse injekcije so bile dane v najslabše uspešno oko, študijsko oko.

Kaj je pokazala študija? Večina udeležencev je imela resno izgubo ostrine vida pod 1,6 logMAR. Ostrino vida je bilo mogoče testirati samo z osnovnim testom vida Berkeley. Spektralna občutljivost se je povečala za vsaj 3 logaritem in pri vseh udeležencih ni bilo mogoče zaznati delovanja palice.

Vendar je bila debelina plasti fotoreceptorjev pri večini bolnikov v mejah normale, kot je bilo pričakovano.

Večina neželenih učinkov je bila blagih, približno petina jih je bila zmernih in le približno 40 % jih je bilo povezanih z zdravljenjem. Ni bilo z zdravljenjem povezanih resnih neželenih učinkov in toksičnosti, ki bi omejevala odmerek. Struktura mrežnice ni pokazala nobenih neželenih sprememb, kar kaže na sprejemljivo varnost zdravila.

Glede njegove učinkovitosti je predhodna študija pokazala znatno izboljšanje stožčastega vida od izhodiščne ravni pri šestih bolnikih. Od teh jih je pet pokazalo izboljšanje na vsaj enem drugem področju.

Izboljšanje na vsaj enem od naslednjih področij (najboljša korigirana ostrina vida, občutljivost na rdečo svetlobo ali mobilnost na podlagi vida) so opazili pri devetih bolnikih, skoraj dveh od treh v celotni skupini. Skoraj 80 % jih je imelo izboljšave pri vsaj enem merilu uspešnosti, šest pa pri dveh ali več ukrepih.

Štirje so pokazali povečanje najbolje korigirane ostrine vida za 0,3 logMAR, s čimer so izpolnili merila za klinično pomembno izboljšanje. Od teh so trije poročali o izboljšanju le tri mesece po injiciranju. Povprečna sprememba tega parametra v celotni skupini je bila -0,21 logMAR.

Pri skoraj polovici skupine (6/14) je občutljivost stožca na svetlobo pri različnih frekvencah, rdeči, beli in modri, pokazala vizualno pomembna povečanja na testnem očesu v primerjavi s kontrolnim očesom, pri nekaterih že po treh mesecih. Vsi so prejeli srednje in visoke odmerke. Pri dveh je izboljšanje doseglo >1 logMAR, največje možno le za stožce.

S stožcem povzročena občutljivost je bila največja pri bolnikih, ki so bili na začetku najbolj prizadeti. Skoraj vsi bolniki z izboljšano funkcijo konusa so pokazali tudi izboljšanje enega ali več drugih ukrepov.

Štirje udeleženci so pokazali vizualno pomembno izboljšanje svoje sposobnosti krmarjenja po bolj zapletenih poteh v primerjavi z izhodiščem, eden izmed njih pa je to izboljšanje kazal še vsaj dve leti.

Šest udeležencev je doživelo klinično pomembno zvišanje rezultatov kakovosti življenja, povezanih z vidom.

"Ti rezultati potrjujejo prisotnost produktivnega in vivo urejanja genov z EDIT-101, terapevtske ravni izražanja proteina CEP290 in izboljšano funkcijo stožčastega fotoreceptorja."

Ta majhna študija je pokazala visok varnostni profil in izboljšano delovanje fotoreceptorjev po dajanju EDIT-101 udeležencem. Ti rezultati "podpirajo nadaljnje in vivo študije urejanja genov CRISPR-Cas9 za zdravljenje dednih degeneracij mrežnice, ki jih povzroča različica IVS26 CEP290 in drugi genetski vzroki."

Področja, vredna nadaljnje preiskave, vključujejo ugotovitev, da izboljšana funkcija stožca po terapiji ni enaka izboljšani ostrini vida, kar je klinično pomemben ukrep. Drugič, zgodnejši poseg lahko prinese boljše rezultate. Nazadnje, če sta ciljni obe kopiji gena, je lahko terapevtska korist večja.