Stuburo raumenų atrofijos terapijos vystymas: raumenų distrofijų ir neurodegeneracinių sutrikimų perspektyvos 11 dalis

AAV pagrįstas mikrodistrofino (µDys) geno perdavimas

Idealiu atveju DMD priežastinis gydymas turėtų atkurti distrofino ekspresiją skeleto raumenyse. Deja, viso ilgio distrofino genas yra per didelis, kad būtų supakuotas į funkcinę AAV dalelę.

Ryšys tarp netinkamos mitybos ir atminties sulaukė daug dėmesio. Žmogaus organizmui reikia įvairių vitaminų, mineralų ir energijos, kad kūnas būtų sveikas ir gerai funkcionuotų smegenys. Netinkama mityba gali sukelti tokių problemų kaip galvos svaigimas, nuovargis, lėta reakcija ir nesugebėjimas susikaupti, o tai gali turėti įtakos žmonių mokymuisi ir kasdieniam gyvenimui.

Žmogaus smegenys yra vienas iš svarbiausių žmogaus kūno organų, kurių veiklai reikia daug energijos ir maistinių medžiagų. Jei organizmui trūksta reikalingų vitaminų ir mineralų, tai gali turėti įtakos smegenų vystymuisi, dėl to sumažės intelektas ir prarandama atmintis. Tuo pačiu metu netinkama mityba taip pat gali trukdyti normaliam nervų sistemos darbui ir paveikti mąstymą bei koncentraciją.

Todėl geri mitybos įpročiai yra nepaprastai svarbūs smegenų sveikatai. Mokslininkai ištyrė daugybę smegenims naudingų maistinių medžiagų ir maisto produktų, tokių kaip žuvų taukai, graikiniai riešutai, žemės riešutai, mėlynės, kiaušiniai, pomidorai ir tamsios daržovės. Šie maisto produktai gali pagerinti kraujotaką smegenyse ir pagerinti atmintį bei mokymosi gebėjimus.

Apibendrinant galima pasakyti, kad netinkama mityba gali turėti neigiamą poveikį mūsų kūnui ir smegenims, todėl turėtume sutelkti dėmesį į savo mitybą, kad gautume pakankamai maistinių medžiagų ir energijos. Laikydamiesi sveikos gyvensenos, galime pagerinti atmintį, pagerinti pažinimo gebėjimus ir išnaudoti visas savo galimybes. Matyti, kad turime pagerinti atmintį, o Cistanche deserticola gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche deserticola taip pat gali reguliuoti neuromediatorių pusiausvyrą, pavyzdžiui, padidinti acetilcholino ir augimo faktorių kiekį. Šios medžiagos labai svarbios atminčiai ir mokymuisi. Be to, Cistanche deserticola taip pat gali pagerinti kraujotaką ir skatinti deguonies tiekimą, o tai gali užtikrinti, kad smegenys gautų pakankamai maistinių medžiagų ir energijos, taip pagerinant smegenų gyvybingumą ir ištvermę.

Norėdami pagerinti atmintį, spustelėkite žinokite papildus

Dabartinės strategijos bando apeiti šią kliūtį naudojant sutrumpintas distrofino formas, kurių likutinė funkcija yra pakankama ligai susilpninti [56]. Šiuo metu vyksta nuo medžių nepriklausomi klinikiniai tyrimai, naudojant genų terapiją su tokiais mikrodistrofinų konstruktais (apibendrinti [52].

Pirminiai vieno iš šių tebevykstančių klinikinių tyrimų su μDys rezultatai parodė, kad daugiau nei 80 % raumenų skaidulų buvo teigiami mikrodistrofinas ir reikšminga μDys ekspresija biopsijose po gydymo (95,8 %, palyginti su normalia) (Sarepta Therapeutics AnnouncesPositive iš Micro-Dystrophin Updated Resystrophin Bandymas gydyti pacientus, sergančius DMD, https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces{11}}rd-internationalcongress-world), kurį apibendrino [75, 306. ].
Be to, ilgalaikis gydymas μDys turi teigiamą poveikį šunų modeliui[165]. „MicroDys“ sudėtyje nėra visų funkcinių viso ilgio distrofino elementų, kurie yra svarbūs sąveikai su kitais baltymais, kad perduotų jėgas susitraukiančiam aktinui.

Šiuo tikslu buvo sukurti nauji μDys variantai su modifikuotais centriniais lazdelių domenais, kurie, kaip tikimasi, turės didesnį ląstelių gelbėjimo aktyvumą [240, 241] ir šiuo metu yra bandomi klinikiniuose tyrimuose[178].

Kitas šiuo metu taikomas variantas yra miniatiūrinio utrofino (μUtro) naudojimas – sutrumpinta kodonams optimizuota utrofino versija, kuri skiriasi kai kuriomis baltymų ir baltymų sąveikomis nuo distrofino. Jis apsaugo nuo raumenų patologijos ir nėra imunogeniškas didelių šunų modeliuose. Tačiau teigiamas poveikis ligos fenotipui nepatvirtintas [280].

Trečia galimybė yra pernelyg didelė b1,4-N-acetilgalaktozaminiltransferazės (GALGT2) ekspresija. GALGT2 stimuliuoja pagrindinių citoskeleto jungiamųjų baltymų, kurie gali veikti kaip distrofino pakaitalai, reguliavimą [43, 328].

Po to, kai buvo įrodytas saugumas ikiklinikiniais modeliais, šis gydymas dabar išbandomas I/IIa fazės tyrime, siekiant įvertinti jo saugumą žmonėms. (Gene Transfer Clinical Trial to deliveryrAAVrh74.MCK. GALGT2 for Duchenne MuscularDystrophy-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).

AAV geno perdavimas sergant Parkinsono liga (PD)

Parkinsono liga yra ilgalaikis degeneracinis sutrikimas, pažeidžiantis kelias neuronų sistemas, ypač motorinę. Dažniausi simptomai yra drebulys, sustingimas, judėjimo lėtumas kartu su vaikščiojimo sunkumais.

Ligai progresuojant išryškėja ir nemotoriniai simptomai, tokie kaip pažinimo ir elgesio pokyčiai. Motorinius simptomus sukelia juodosios medžiagos dopaminerginių neuronų degeneracija. Šių dopaminerginių neuronų praradimas sukelia pernelyg didelį subtalaminio branduolio (STN) sužadinimą, todėl padidėja talamo slopinimas [203].

Taigi Parkinsono liga sergantys pacientai kenčia nuo judėjimo pradžios defektų. Gilus potalaminio branduolio smegenų stimuliavimas atrodo patrauklus gydymo būdas, nes Levodopa [80] ir kiti farmakologiniai gydymo būdai negali sustabdyti šios ligos degeneracinio proceso. Taigi, genų strategijos, naudojant AAV vektorius, yra PD gydymo galimybė, taip pat kartu su gilia smegenų stimuliacija.

Šiuo metu klinikiniuose tyrimuose.gov yra keletas tyrimų, kuriuose dalyvauja PD ir genų terapija. Visapusiškas PD genų terapijos metodas yra išsaugoti dopamino gamybą nepaveiktose neuronų ląstelėse, funkcionaliai palaikyti bazinių ganglijų grandinę.
Šiuo tikslu buvo nustatytas tiesioginis intraparenchiminis įvedimas naudojant MRT vadovaujamą AAV2, koduojančios aromatinės L-aminorūgšties dekarboksilazės (VY-AADC01) cDNR, įvedimą [46].

15 tiriamųjų, kuriems buvo vidutinio sunkumo PD ir vaistams atsparūs motoriniai svyravimai, gavo VY-AADC01. Vartojant MRT, buvo pasiektas 20–40% putamininis aprėptis, padidintas fermentų aktyvumas, įvertintas PET, ir nuo dozės priklausomi klinikiniai pagerėjimai.

Kartu sumažinus vaistų nuo parkinsonizmo dozę, sumažėjo diskinezijos simptomai [46]. Panaši strategija yra MRT valdomas AAV2-GAD (glutamatdekarboksilazės) tiekimas į STN, siekiant padidinti vietinį GABA slopinimą ir koreguoti patologinį hiperaktyvumą šioje smegenų struktūroje. Buvo atlikti 1 ir 2 fazių tyrimai su AAV2-GAD pristatymu konvekciniu būdu sustiprintu pristatymu (CED) į PD pacientų STN[146, 171].

Šių pacientų motoriniai simptomai pagerėjo, bet ne tiek, kiek būtų galima pasiekti giliai smegenis stimuliuojant STN [171].

Genų terapijos metodai sergant Alzheimerio liga (AD)

Manoma, kad patologinio amiloido (A) peptido susidarymas yra pradinis AD proceso įvykis. Kadangi keli ankstesni klinikiniai tyrimai, įskaitant imunoterapiją, siekiant sumažinti amiloido plokštelių kiekį, nepavyko arba parodė tik nedidelį poveikį [228], FDA patvirtino. Aducanumabas parduodamas pavadinimu Aduhelm™ kaip A nukreiptas antikūnas.

Atrodo, kad šios terapijos poveikis yra mažesnis nei tikėtasi, ir tai pritraukia dėmesį į galimą genų terapiją, kuri trukdo sinapsinei disfunkcijai ir degeneracijai.

Techniniai šio metodo iššūkiai yra panašūs į PD. Intervencinis MRT vadovaujamas konvekcija sustiprintas gimdymas nėra išskirtinai svarbus gydant PD pacientus. Taip pat AD pacientams gali būti naudingas viruso genų perkėlimas ir šis techninis metodas. Kai kurie terapiniai pokyčiai sutelkti į tau baltymą [49, 329]. Patologinis tau AD smegenyse vyrauja esant hiperfosforilintai (ty fosforilintas keliose tau baltymo vietose). Ši posttransliacinė modifikacija atitinka tau agregaciją ir neurofibrilinį susipynimą [133].

Įrodyta, kad AAV tarpininkaujant konstituciškai aktyvios kinazės-p38 genų perkėlimas sumažina su tau susijusią demenciją ikiklinikiniuose demencijos pelių modeliuose, net kai yra pažengusių pažinimo defektų [136]. Ši strategija dar nepateko į AD pacientų klinikinių tyrimų stadiją. Tačiau tai gali tapti įmanoma, nes BDNF virusinis genų perdavimas pateko į kliniką.

Šis tyrimas pagrįstas ikiklinikiniais tyrimais, rodančiais, kad BDNF pristatymas (per transgeninę ekspresiją arba infuzijas) graužikų modeliuose panaikina sinapsinį praradimą po ligos pradžios, o tai pagerina mokymosi ir pažinimo veiklą. BDNF taip pat užkirto kelią pažeidimo sukeltai entorhinalneuroninei žūčiai primatų modelyje. Vyresnio amžiaus beždžionėms BDNF pagerino vizualinės ir erdvinės diskriminacijos užduotis, atitinkančias padidėjusį vidutinį entorininį neuronų dydį [216]. Remiantis šiais duomenimis, 2021 m. vasario mėn. prasidėjo 1 fazės klinikinis tyrimas.

Šiame tyrime vertinamas tiesioginės AAV{0}}BDNF injekcijos į AD pacientų arba pacientų, sergančių lengvu kognityviniu sutrikimu (MCI) smegenis, poveikis (Scott LaFee, pirmasis žmogausklinikinis tyrimas, skirtas Alzheimerio ligos genų terapijai įvertinti, San Diego UC Naujienų centras 2021 m. vasario 18 d.).

Išvados

Vaikystės proksimalinė SMA yra genetiškai vienalytė liga, kurią sukelia prarastas arba mutavęs SMN1 ir kurią moduliuoja kintamos SMN2 kopijos. Tai ideali sąlyga nustatyti pagrindinius ląstelių defektus ir sukurti terapines strategijas, kompensuojančias SMN baltymo trūkumą, kuris yra SMA patofiziologijos raktas. Išsamūs šios būklės tyrimai leido pradėti gydymą oligonukleotidais ir molekulėmis, kurios moduliuoja pre-mRNR susijungimą.

Be to, AAV pagrįsta genų terapija pateko į klinikinę neurodegeneracinės ligos gydymo stadiją. Kadangi dauguma SMA atvejų diagnozuojami ankstyvame amžiuje, o gydymas paprastai pradedamas iš karto po diagnozės nustatymo, imunologinės reakcijos prieš AAV yra mažiau problemiškos, palyginti su vyresnio amžiaus pacientais, kurie per savo gyvenimą susiduria su tokiais virusais.

Klinikinė patirtis naudojant šias programas galėtų padėti sukurti ir optimizuoti analogiškus metodus už SMA ribų. Šiuo metu terapinių strategijų kūrimas tebevyksta ir, tikimės, pasikeis gydant kitus neurodegeneracinius sutrikimus, tokius kaip amiotrofinė šoninė sklerozė, Parkinsono liga, Alzheimerio liga, taip pat raumenų distrofijos.

Santrumpos

3,4-DAP: 3,4-Diaminopiridinas; 4-AP: 4-Aminopiridinas; AAV: Adeno susijęs virusas; AD: Alzheimerio liga; ALS: amiotrofinė šoninė sklerozė; ASO: antisensinis oligonukleotidas; ATXN2: ataksinas 2; ATP: adenozino trifosfatas; BBB: kraujo ir smegenų barjeras; BDNF: smegenų kilmės neurotrofinis faktorius; KMT: Bekerraumenų distrofija; bp: bazinės poros; CED: Konvekcija sustiprintas pristatymas; CHIP1: į kalcineuriną panašus EF-rankų baltymas 1; CHOP INTEND: Filadelfijos vaikų ligoninės kūdikių nervų ir raumenų sutrikimų testas; CMAP: sudėtinis raumenų veikimo potencialas; CNTF: ciliarinis neurotrofinis faktorius; CSF: cerebrospinalinis skystis; DMD: Diušeno raumenų distrofija; DPR: homopolimeriniai dipeptidiniai pasikartojantys baltymai; DSB: dvigubos gijos pertrauka; DSMA: distalinė spinalinė raumenų atrofija; E: Embriono diena; EAP: išplėstinės prieigos programa; EMA: Europos vaistų agentūra; FALS: šeiminė amiotrofinė šoninė sklerozė; FDA: Maisto ir vaistų administravimas; GABA: gama aminosviesto rūgštis; GAD: glutamato dekarboksilazė; GDNF: iš glijos ląstelių kilęs neurotrofinis faktorius; GOF: funkcijos padidėjimas; gRNR: vadovas-RNR; HFMSE: išplėsta Hammersmith funkcinė variklio skalė; hIGF-1:Sudėtas su rhIGFBP-3; HINE-2: Hammersmith kūdikių neurologinis tyrimas-2; IGF1: į insuliną panašus augimo faktorius 1; iPSC: Indukuota pluripotentinė kamieninė ląstelė; ISS: Introninis sujungimo duslintuvas; JNK: C-Jun N-galo kinazės; kb: Kilo bazė; LOF: funkcijos praradimas; LTFU: ilgalaikis stebėjimas; MCI: lengvas pažinimo sutrikimas; MMD: mikrocistoidinė geltonosios dėmės degeneracija; MRT: magnetinio rezonanso tomografija;NCALD: neurokalcino delta; NMJ: neuromuskulinė jungtis; OLE: atviras plėtinys; ORF: atviras skaitymo rėmelis; P: diena po gimdymo; PD: Parkinsono liga; PLS3: Plastinas 3; PMO: fosforodiamidato morfolino oligomeras; Įvyko: pakartotinis susietas ne AUG vertimas; RBP: RNR surišantis baltymas; RULM: peržiūrėtas viršutinės galūnės modulis; SALS: sporadinė amiotrofinė šoninė sklerozė; scAAV: savarankiškas AAV; SMA: stuburo raumenų atrofija; SMARD1: stuburo raumenų atrofija su 1 tipo kvėpavimo sutrikimu; SMN: išgyvenimo motorinis neuronas; SNP: vieno nukleotido polimorfizmas; snRNP: maža branduolinė ribobranduolinė dalelė;SOD1: superoksido dismutazė 1; STN: Subtalaminis branduolys; TrkB: su tropomiozinu susijusi kinazė.

Padėkos

Dėkojame daktarui Michaelui Briese už kritišką rankraščio apmąstymą.

Autorių indėlis

SJ ir MS sumanė ir parašė apžvalgą. LH prisidėjo prie šio vaizdo sukūrimo ir sukūrė figūras. Iliustracijose LH naudojo „Servier“ medicinos meną (https://smart.servier.com). Visi autoriai perskaitė ir patvirtino galutinį rankraštį.

Finansavimas

Darbą autorių laboratorijoje palaiko Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Grants JA 1823/3-1, 2-1 to SJ and SE 697/6-1, 4-2, { {6}} ir 7-1 į MS, skiriant Picoquant, BMBF per CalsER tinklą, ir Hermann ir Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband derDeutschen Wissenschaft bei Cure SMA (JAB1920) paramą SJ.

Duomenų ir medžiagų prieinamumas

Netaikoma.

Deklaracijos

Etikos patvirtinimas ir sutikimas dalyvauti

Netaikoma.

Sutikimas publikuoti

Netaikoma.

Konkuruojantys interesai

Autoriai nedeklaruoja jokių konkuruojančių interesų.

Nuorodos

1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G., Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E., &Balabanov, P. (2017). Diušeno raumenų distrofijos egzonų praleidimo terapijos kūrimas: kritinė apžvalga ir aktualių problemų perspektyva [Apžvalga]. Nucleic Acid Therapeutics, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682

2. Ahn, AH ir Kunkel, LM (1993). Struktūrinė ir funkcinė distrofino įvairovė. Nature Genetics, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283

3. Al-Zaidy, SA ir Mendell, JR (2019). Nuo klinikinių tyrimų iki klinikinės praktikos: praktiniai svarstymai dėl genų pakaitinės terapijos SMA tipo 1. Vaikų neurologija, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007

4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS, Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare, AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE, Eggan, KC, Maniatis, T. ir Taylor, JP (2014). TDP-43mRNR granulių aksoninį transportavimą sutrikdo ALS sukeliančios mutacijos [Research Support, NIH, Extramural Research Support, Non-US Gov't]. Neuron, 81(3), 536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018

5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K. ir Azzouz, M. (2018). Plastinas 3 skatina motorinių neuronų aksonų augimą ir prailgina išgyvenimą naudojant stuburo raumenų atrofijos modelį. Molecular Therapy-Methods & Clinical Development, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007

6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I ., Kinnunen, E., Udd, B. ir Marklund, SL (1996). Autosominė recesyvinė suaugusiųjų onsetamiotrofinė šoninė sklerozė, susijusi su homozigotiškumu dėl Asp90Ala CuZn-superoksido dismutazės mutacijos. Klinikinis ir genealoginis tyrimas, kuriame dalyvavo 36 pacientai [Research Support, Non-US Gov't]. Smegenys, 119 (Pt 4), 1153–1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153

7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I., Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L., & Marklund, SL (1995).Amyotrofinė šoninė sklerozė, susijusi su homozigotiškumu dėl CuZn-superoksido dismutazės anAsp90Ala mutacijos. Gamtos genetika, 10,61–66.

For more information:1950477648nn@gmail.com