Klinicyści z Oregon Health & Science University Casey Eye Institute zapewniają Luxturna, zatwierdzoną przez FDA terapię genową w celu skorygowania mutacji genu RPE65 powodujących ślepotę podczas operacji 17 września 2018 r. Obecnie naukowcy z OHSU i Oregon State University opracowują nowe podejście do terapii genowej, które wykorzystuje nanocząsteczki lipidowe do dostarczania informacyjnego kwasu rybonukleinowego lub mRNA do wnętrza oka. (OHSU/Krystyna Wentz-Graff)

Wykorzystując nanotechnologię, która umożliwiła stworzenie szczepionek przeciwko COVID-19 opartych na mRNA, nowe podejście do terapii genowej może poprawić sposób leczenia przez lekarzy dziedzicznych postaci ślepoty.

Zespół naukowców współpracujący z Oregon Health & Science University i Oregon State University opracował podejście, które wykorzystuje nanocząsteczki lipidowe – małe, laboratoryjne kulki tłuszczu – do dostarczania nici informacyjnego kwasu rybonukleinowego lub mRNA do wnętrza oka. Aby leczyć ślepotę, mRNA zostanie zaprojektowane do tworzenia białek, które edytują mutacje genów uszkadzających wzrok.

W badaniu opublikowanym dzisiaj w Postępy nauki, zespół demonstruje, w jaki sposób jego system dostarczania nanocząstek lipidowych celuje w światłoczułe komórki w oku, zwane fotoreceptorami, zarówno u myszy, jak i naczelnych. Nanocząstki systemu są pokryte peptydem, który naukowcy zidentyfikowali jako przyciągany przez fotoreceptory.

Gaurav Sahay, Ph.D. (Kurtuazja)

„Nasz peptyd jest jak kod pocztowy, a nanocząsteczki lipidowe są podobne do koperty, która wysyła terapię genową pocztą” – wyjaśnił autor korespondent badania, Gaurav Sahay, Ph.D., profesor nadzwyczajny w OSU College of Pharmacy, który ma również wspólne spotkanie badawcze w OHSU Casey Eye Institute. „Peptyd zapewnia precyzyjne dostarczanie mRNA do fotoreceptorów – komórek, do których do tej pory nie byliśmy w stanie namierzyć nanocząstek lipidowych”.

Warto przeczytać!  Amy Hart ujawnia przemyślane imię pierwszego dziecka i mówi, że udowadnia, że ​​jej „duże usta” są genetyczne

Renee Ryals, Ph.D. (Kurtuazja)

„Ponad 250 mutacji genetycznych powiązano z dziedzicznymi chorobami siatkówki, ale tylko jedna ma zatwierdzoną terapię genową” – dodał współautor badania Renee Ryals, Ph.D., adiunkt okulistyki w OHSU School of Medicine i naukowiec w OHSU Casey Eye Institute. „Poprawa technologii stosowanych w terapii genowej może zapewnić więcej opcji leczenia, aby zapobiec ślepocie. Wyniki naszych badań pokazują, że nanocząsteczki lipidowe mogą nam w tym pomóc”.

W 2017 roku Food and Drug Administration zatwierdziła pierwszą terapię genową w leczeniu dziedzicznej postaci ślepoty. Wielu pacjentów doświadczyło poprawy widzenia i oszczędzono im ślepoty po otrzymaniu terapii, która jest sprzedawana pod marką Luxturna. Wykorzystuje zmodyfikowaną wersję wirusa związanego z adenowirusami (AAV) do dostarczania cząsteczek dokonujących przeglądu genów.

Dzisiejsze terapie genowe w dużej mierze opierają się na AAV, ale ma to pewne ograniczenia. Wirus jest stosunkowo mały i nie może fizycznie zawierać maszynerii do edycji genów dla niektórych złożonych mutacji. A terapia genowa oparta na AAV może dostarczać tylko DNA, co skutkuje ciągłym tworzeniem cząsteczek edytujących geny, co może prowadzić do niezamierzonych edycji genetycznych.

Nanocząsteczki lipidowe stanowią obiecującą alternatywę, ponieważ nie mają ograniczeń wielkości, takich jak AAV. Ponadto nanocząsteczki lipidowe mogą dostarczać mRNA, który utrzymuje aktywność maszynerii do edycji genów tylko przez krótki czas, więc może zapobiegać edycjom poza celem. Potencjał nanocząstek lipidowych został dodatkowo potwierdzony przez sukces szczepionek przeciwko COVID-19 opartych na mRNA, które również wykorzystują nanocząsteczki lipidowe do dostarczania mRNA. Były to również pierwsze szczepionki, które zostały zatwierdzone na COVID-19 w Stanach Zjednoczonych, dzięki szybkości i ilości, w jakich można je było wyprodukować.

W tym badaniu Sahay, Ryals i współpracownicy wykazali, że powłoka nanocząsteczek lipidowych pokryta peptydem może być skierowana w kierunku komórek fotoreceptorów w siatkówce, tkance w tylnej części oka, która umożliwia widzenie. Jako pierwszy dowód słuszności koncepcji, mRNA z instrukcją tworzenia zielonego białka fluorescencyjnego umieszczono wewnątrz nanocząstek.

Po wstrzyknięciu tego opartego na nanocząsteczkach modelu terapii genowej do oczu myszy i naczelnych zespół badawczy wykorzystał różne techniki obrazowania do zbadania leczonych oczu. Tkanka siatkówki zwierząt świeciła na zielono, co ilustruje, że otoczka nanocząsteczek lipidowych dotarła do fotoreceptorów i że dostarczony przez nią mRNA z powodzeniem wszedł do siatkówki i wytworzył zielone białko fluorescencyjne. To badanie po raz pierwszy wiadomo, że nanocząsteczki lipidowe celują w fotoreceptory u naczelnych innych niż człowiek.

Naukowcy pracują obecnie nad dalszymi badaniami, aby określić ilościowo, ile białka zielonej fluorescencji ulega ekspresji w zwierzęcych modelach siatkówki. Pracują również nad opracowaniem terapii z użyciem mRNA, które zawiera kod cząsteczek edytujących geny.

Sahay i Ryals będą nadal rozwijać swój system dostarczania terapii genowej nanocząsteczkami przy wsparciu nowego grantu w wysokości 3,1 miliona dolarów od National Eye Institute of the National Institutes of Health.

Badania te były wspierane przez National Eye Institute (dotacje 1R21EY031066, 1R01EY033423-01A1 i P30 EY010572), Oregon National Primate Research Center (grant pilotażowy), PhRMA Predoctoral Drug Delivery Fellowship, National Institutes of Health’s Office of Research Infrastructure Programs (dotacje P51 OD011092 i S10RR024585) oraz badania mające na celu zapobieganie ślepocie.

Marco Herrera-Barrera, Renee C. Ryals i Gaurav Sahay są wymienieni jako współtwórcy patentu aplikacja oparta na tej pracy.

W naszym interesie zapewnienia rzetelności naszych badań oraz w ramach naszego zaangażowania w przejrzystość publiczną, OHSU aktywnie reguluje, śledzi i zarządza relacjami, które nasi badacze mogą utrzymywać z podmiotami spoza OHSU. Jeśli chodzi o te badania, Sahay ma znaczący udział finansowy w Enterx Biosciences, firmie, która może mieć komercyjny interes w wynikach tych badań i technologii. Recenzja szczegóły programu konfliktu interesów OHSU aby dowiedzieć się więcej o tym, jak zarządzamy tymi relacjami biznesowymi.

Wszystkie badania z udziałem zwierząt w OHSU muszą zostać sprawdzone i zatwierdzone przez uniwersytet Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania (IACUC). Priorytetem IACUC jest zapewnienie zdrowia i bezpieczeństwa osób prowadzących badania na zwierzętach. IACUC dokonuje również przeglądu procedur zapewniających zdrowie i bezpieczeństwo osób pracujących ze zwierzętami. IACUC przeprowadza rygorystyczny przegląd wszystkich propozycji badań na zwierzętach, aby upewnić się, że uzasadniają one wykorzystanie żywych zwierząt i wybranych gatunków; nakreśl kroki, aby zminimalizować ból i cierpienie; udokumentować odpowiednie szkolenie całego zaangażowanego personelu; oraz ustalić, poprzez szczegółowy przegląd opublikowanych źródeł, że proponowane badanie nie powiela niepotrzebnie wcześniejszych badań. Bez zgody IACUC w OHSU nie wolno wykonywać żadnych prac na żywych zwierzętach.

REFERENCJE: Marco Herrera-Barrera, Renee C. Ryals, Milan Gautam, Antony Jozic, Madeleine Landry, Tetiana Korzun, Mohit Gupta, Chris Acosta, Jonathan Stoddard, Rene Reynaga, Wayne Tschetter, Nick Jacomino, Oleh Taratula, Conroy Sun, Andreas K. Lauer, Martha Neuringer, Gaurav Sahay, „Nanocząstki lipidowe kierowane peptydami dostarczają mRNA do siatkówki nerwowej gryzoni i naczelnych innych niż ludzie”, Science Advances, 11 stycznia 2023 r., DOI: 10.1126/sciadv.add4623.