CRISPR gēnu rediģēšana ir daudzsološa retas akluma formas ārstēšanai

Tīklenes deģenerācija var būt iedzimta vai iegūta. Pirmajā gadījumā tā ir neārstējama un progresējoša slimība. Nesenā pētījumā, kas publicēts žurnālā New England Journal of Medicine, tika pētīta gēnu rediģēšanas iespējamā izmantošana, lai labotu iedzimtu tīklenes deģenerāciju, ko sauc par CEP290 un kas izraisa priekšlaicīgu redzes zudumu.

Iedzimtas tīklenes deģenerācijas izraisa patogēnas mutācijas jebkurā no vairāk nekā 280 gēniem. Šīs mutācijas izraisa tīklenes fotoreceptoru (gaismas jutīgo stieņu un vālīšu) darbības traucējumus un bojāeju, kā rezultātā skartajiem cilvēkiem rodas redzes zudums. Šie stāvokļi ir viens no galvenajiem akluma cēloņiem visā pasaulē.

Ar CEP290 saistītas tīklenes deģenerācijas jeb Lebera amaurozes gadījumā mutētais centrosomu proteīns 290 (CEP290) izraisa daļēju vai pilnīgu aklumu pirmajos desmit dzīves gados. Tādēļ tas ir galvenais ģenētiskās akluma cēlonis bērniem, ko izraisa tīklenes bojājumi.

Vairāk nekā trīs ceturtdaļas šīs slimības gadījumu tikai ASV ir saistīts ar vienu ģenētisku variantu, ko sauc par p.Cys998X. CEP290 normālu darbību bloķē viena kodējošā segmenta ievietošana transkripcijas laikā. Šīs molekulas deficīts traucē normālu ciliāro darbību uz fotoreceptoriem.

Pašlaik izārstēšanas nav. Atbalsta aprūpe ietver palielināmo stiklu un Braila raksta lietošanu, kā arī mājas modifikācijas, lai radītu drošu vidi cilvēkiem ar redzes traucējumiem.

Audu līmenī tīklenes ārējos segmentos stieņi un vālītes kļūst dezorganizētas sensoro skropstu trūkuma dēļ. Vidējā perifērajā tīklenē stieņi atmirst, savukārt vālītes saglabājas makulā, tīklenes centrālajā punktā.

Šo pacientu raksturīga iezīme ir tīklenes struktūras un funkcijas neatbilstība. Redzes ceļa proksimālie komponenti paliek neskarti, kas liecina, ka fotoreceptori šajās acīs varētu tikt izmantoti redzes atjaunošanai. Tiek pētītas dažādas pieejas, tostarp oligonukleotīdu izmantošana, lai novērstu ievietotā eksona ekspresiju, vai CEP290 gēna miniatūras versijas ievadīšana šūnā.

Jaunākā tehnoloģija ietver gēnu rediģēšanas izmantošanu, injicējot EDIT-101. Tā balstās uz klasterizētu regulāri izvietotu īsu palindromisku atkārtojumu (CRISPR) sistēmas izmantošanu kombinācijā ar CRISPR saistīto proteīnu 9 (Cas9) proteīnu, lai eliminētu patogēno variantu IVS26. Šī pētījuma mērķis bija izpētīt šīs terapijas drošību un efektivitāti.

Pētnieki nolēma veikt atklātu pētījumu, kurā dalībniekiem tika ievadītas vienreizējas zāļu devas augošā secībā. Šī 1.-2. fāzes pētījuma mērķis bija novērtēt zāļu drošību, vienlaikus izvērtējot arī sekundāros efektivitātes rezultātus.

Drošības kritēriji ietvēra blakusparādības un nepieņemamu toksicitāti, kas liedza lietot attiecīgo devu. Efektivitāte tika mērīta dažādos veidos, tostarp koriģētā redzes asuma, tīklenes jutības, ar redzi saistītās dzīves kvalitātes novērtējuma un redzes navigācijas mobilitātes testēšanas ziņā.

EDIT-101 gēns tika injicēts divpadsmit pieaugušajiem un diviem bērniem. Pieaugušo vecums bija no 17 līdz 63 gadiem, bet bērnu vecums bija attiecīgi deviņi un četrpadsmit gadi. Visiem bija vismaz viena IV26 varianta kopija.

Devas svārstījās no 6×10^11 vektora genomiem/ml līdz 3×10^12 vektora genomiem/ml. Divi, pieci un pieci pieaugušie saņēma attiecīgi zemu, vidēju un augstu devu. Bērni saņēma vidējo devu.

Visas injekcijas tika veiktas acī ar sliktāko sniegumu – pētāmā acī.

Ko pētījums parādīja? Lielākajai daļai dalībnieku bija smags redzes asuma zudums zem 1,6 logMAR. Redzes asumu varēja pārbaudīt tikai ar Bērklija vestigiālo redzes testu. Spektrālā jutība palielinājās vismaz par 3 log vienībām, un stieņu funkcija nebija nosakāma nevienam dalībniekam.

Tomēr vairumam pacientu fotoreceptoru slāņa biezums bija normas robežās, kā paredzēts.

Lielākā daļa blakusparādību bija vieglas, aptuveni piektdaļa bija vidēji smagas, un tikai aptuveni 40% bija saistītas ar ārstēšanu. Nebija nopietnu ar ārstēšanu saistītu blakusparādību un devu ierobežojošu toksicitāti. Tīklenes struktūrā netika novērotas nevēlamas izmaiņas, kas liecina par pieņemamu zāļu drošību.

Runājot par efektivitāti, sākotnējā pētījumā sešiem pacientiem tika konstatēti ievērojami konusa redzes uzlabojumi salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni. No tiem pieciem pacientiem bija novērojami uzlabojumi vismaz vienā citā jomā.

Deviņiem pacientiem jeb gandrīz diviem no trim visā grupā tika novērots uzlabojums vismaz vienā no šīm jomām (labākais koriģētais redzes asums, jutība pret sarkano gaismu vai uz redzi balstīta mobilitāte). Gandrīz 80% pacientu bija uzlabojumi vismaz vienā snieguma rādītājā, bet sešiem bija uzlabojumi divos vai vairākos rādītājos.

Četriem pacientiem labākā koriģētā redzes asuma pieaugums bija 0,3 logMAR, tādējādi atbildot klīniski nozīmīga uzlabojuma kritērijiem. Trīs no tiem ziņoja par uzlabojumu jau trīs mēnešus pēc injekcijas. Šī parametra vidējās izmaiņas visā grupā bija -0,21 logMAR.

Gandrīz pusei grupas (6/14) konusu jutība pret gaismu dažādās frekvencēs – sarkanā, baltā un zilā – uzrādīja vizuāli nozīmīgu pieaugumu pētāmajā acī, salīdzinot ar kontroles aci, dažiem jau pēc trim mēnešiem. Visi saņēma vidējas un lielas devas. Diviem tika novērots uzlabojums par >1 logMAR, kas ir maksimālais iespējamais rādītājs tikai konusiem.

Konusa mediētā jutība bija vislielākā pacientiem, kuriem sākotnēji bija vissmagāk traucēta darbība. Gandrīz visiem pacientiem ar uzlabotu konusa funkciju bija novērojama arī uzlabošanās vienā vai vairākos citos rādītājos.

Četri dalībnieki uzrādīja vizuāli nozīmīgu uzlabojumu spējā pārvietoties pa sarežģītākām takām, salīdzinot ar sākotnējo līmeni, un viens no viņiem turpināja demonstrēt šo uzlabojumu vismaz divus gadus.

Sešiem dalībniekiem bija klīniski nozīmīgs ar redzi saistītās dzīves kvalitātes rādītāju pieaugums.

"Šie rezultāti apstiprina produktīvas in vivo gēnu rediģēšanas klātbūtni ar EDIT-101, CEP290 olbaltumvielu ekspresijas terapeitiskos līmeņus un uzlabotu konusa fotoreceptoru funkciju."

Šajā nelielajā pētījumā tika pierādīts augsts drošības profils un uzlabota fotoreceptoru funkcija pēc EDIT-101 ievadīšanas dalībniekiem. Šie rezultāti "atbalsta turpmākus CRISPR-Cas9 gēnu rediģēšanas in vivo pētījumus, lai ārstētu iedzimtas tīklenes deģenerācijas, ko izraisa IVS26 CEP290 variants un citi ģenētiski cēloņi".

Jomas, kurās ir vērts veikt turpmākus pētījumus, ietver atklājumu, ka uzlabota konusa funkcija pēc terapijas nenozīmē uzlabotu redzes asumu, kas ir klīniski nozīmīgs rādītājs. Otrkārt, agrāka iejaukšanās var dot labākus rezultātus. Visbeidzot, abu gēna kopiju mērķtiecīga iedarbība var sniegt lielāku terapeitisko ieguvumu.