Superlataus geeniterapialle sähköpulssien avulla

Geeniterapian parantaminen

Joulukuussa 2023, FDA teki historiaa hyväksymällä ensimmäisen ihmisen geeniterapian sirppisolutautiin. Tämä oli melkoista vallankumousta ja avasi tien paljon enemmän geeniterapialle muiden parantumattomien sairauksien osalta.

Yksi vaikeus kaikissa geeniterapiamenetelmissä on saada riittävästi tarkoitettua geneettistä materiaalia toimitettua kohdesoluihin. Tämä voi aiheuttaa useita ongelmia, alhaisesta geenimuokkauksen tehokkuudesta lääkkeenä, ei‑kohdistettujen solujen muokkautumisesta tai immuunireaktioista ja haittavaikutuksista liian keskittyneestä annoksesta. Ja tietysti, tarpeettoman paljon geenieditointilääkkeen käyttö on kallista.

Onneksi tutkijat ovat saattaneet löytää tavan ratkaista tämä ongelma käyttämällä sähköpulssia geenimuunnoksen tehokkuuden nostamiseen 40‑kertaisesti.

Sähkö geenieditointiin

Sähkön käyttö geenimuokkauksessa ei ole sinänsä uusi käsite, elektroporaatio on hyvin vanha menetelmä, jota on käytetty GMO:iden luomiseen. Kuitenkin tässä menetelmässä soluihin kohdistuva erittäin korkea jännite aiheuttaa vahinkoa, mikä rajoittaa sen vain solukulttuurien, bakteerien tai kasvien muokkaamiseen, eikä elävän eläimen tai ihmisen geeniin.

Lähde: Thermo Fisher

Mitä Wisconsinin Madisonin yliopiston tutkijat ovat löytäneet, on että geeniterapioita voidaan parantaa lyhyellä sähköpulssilla. Tämä toteutettiin yhteistyössä Wisconsinin Madisonin yliopiston tutkijoiden ( Susan Hagness ja John Booske ja tohtoriopiskelija Yizhou Yao) ja Hans Sollinger, maailmanlaajuisesti tunnetun elinsiirtoleikkurin, kanssa.

Lähde: University of Wisconsin-Madison

Toisin kuin brutaalimpi elektroporaatiomenetelmä, sähköpulssit ovat erittäin nopeita, vain 80 millisekuntia pitkiä. Ne mahdollistavat kohdistamisen vain tiettyihin soluihin. Kiitos kirurgisesti hoidon keston ajan sijoitettuihin mikro‑elektrodeihin, geeniterapia voi vaikuttaa pääosin vain sähköhoidolla käsiteltyyn elimeen ja soluihin.

“Mitä aloitimme puhumaan, oli paikallinen, kohdennettu toimitus ja onko olemassa tapa saada hoidon DNA suoraan maksaan ilman, että se kulkee koko kehon läpi ja laukaisee immuunijärjestelmän.

Ja voisimmeko käyttää sähköpulssia tehdäksesi tämän toimitusprosessin tehokkaammaksi ja dramaattisesti vähentääksesi tarvittavaa annosta.” – Pr. Susan Hagness

Diabeteksen parantaminen sähkögeeniterapialla?

Monet uudet geeniterapiat perustuvat CRISPR:iin, uuteen geenieditointityökaluun, jonka avulla voidaan muokata olemassa olevia geenejä erittäin hallitusti, usein muuttamalla vain yksi geneettinen emäs. Mutta koko geenin insertoimiseksi on usein yhtä hyvä, ellei parempi, käyttää virusvektoreita.

Tämä on se, mitä tutkijat pyrkivät tekemään: insertoimalla ihmisen maksasoluihin insuliinia tuottavan geenin. Näin he voisivat korjata insuliinia tuottavan toiminnon tyypin 1 diabetesta sairastavilla potilailla. Tämä johtaisi siihen, että potilaan maksa, eikä haima, tuottaisi tarvittavan insuliinin.

Testatakseen, voisiko sähkö lisätä geneettistä transformaatiota, he käyttivät geeniä, joka koodaa fluoresoivan proteiinin. Jos solu on transformoitu ja kantaa uutta geeniä, se näkyy fluoresoivana omassa mikroskoopissa.

Lähde: PLOS

Kun käytettiin pelkästään virusvektoria (“b”), vain pieni prosenttiosuus maksasoluista oli transformoitunut, mikä on tunnettu ongelma, joka estää tämän tyyppisen terapian lääketieteellisen hyödyllisyyden.

Kuitenkin sähköpulssin (“c”) altistuttua 40‑kertaisesti enemmän soluja oli ottanut uutta geneettistä materiaalia käyttöön.

Teoriassa menetelmää voitaisiin soveltaa siirtämään ei fluoresoivan proteiinin geeniä, vaan insuliinia tuottavan geenin.

Seuraavat askeleet

Seuraavien askelten on vahvistettava, voidaanko parannettua transformaatiota soveltaa todelliseksi lääketieteelliseksi protokollaksi.

Tämä konseptin todistus tehtiin viljeltyihin soluihin Petrin ruukussa. Siksi on osoitettava, että se toimii myös kokonaisessa maksassa ja elävissä eläinmalleissa. Samoin myöhemmin on todistettava, että se on riittävän turvallinen käytettäväksi ihmisen elävässä maksassa.

Lähde: PLOS

Toinen asia on testata, johtaisiko maksasolun transformaatio kestävään, vakaaseen ja itse säätelevään insuliinin tuotantoon. Vasta silloin se voisi olla hyvä ehdokas tyypin 1 diabeteksen parantamiseen.

Eri pituuksien ja intensiteettien sähköpulssien käyttäminen sekä testaus muissa elimissä ja solutyypeissä on myös hyödyllistä ymmärtämään, voidaanko tätä soveltaa maksaa lukuun ottamatta muihin soluihin ja elimiin.

Lopuksi sekä tutkijat että sääntelyviranomaiset, kuten FDA, haluavat ymmärtää, miten sähköpulssit toimivat. Tiedetään, että sähköpulssit voivat avata mikroaukkoja solukalvossa. Mutta käytetyt viruspartikkelit ovat paljon suurempia kuin nämä aukot. Siksi ei ole täysin selvää, mitä tapahtuu, eikä miksi virus on paljon tehokkaampi injektoidessaan fluoresoivan proteiinin geeniä sähköpulssien avulla.

Mielenkiintoista on, että se saattaa myös viitata täysin eri mekanismiin, josta tutkijat eivät tähän mennessä ole olleet tietoisia.

Geeniterapiayritykset

Sähköpulssin tehokkuuden löytäminen virusvektori‑geeniterapian tehostamisessa voi antaa alalle uutta potkua. Viime aikoina se on hieman jäänyt CRISPR‑pohjaisten terapioiden menestyksen varjoon.

Tämä johtui pitkälti viruspohjaisten terapioiden alhaisesta transformointitehokkuudesta.

Kun tämä ongelma on mahdollisesti ratkaistu, viruspohjaiset geeniterapiat voisivat tehdä odottamattoman paluun geeniterapian mahdollisten ihmelääkkeiden eturintamassa.

1. Voyager Therapeutics

Tämä biotekniikka-alan startup erikoistuu adeno-assosioituihin viruksiin (AAV) vektorien suunnitteluun. Se kehittää seuraavan sukupolven AAV‑kapseideja geeniterapioita varten.

Yrityksen keskeinen teknologia on TRACER (Tropism Redirection of AAV by Cell-type-specific Expression of RNA), alusta, jonka avulla se voi nopeasti löytää uusia AAV:ita, joilla on vahva läpäisykyky veren‑aivoesteeseen.

Tämä antaa Voyagerille vahvan edun aivoihin ja hermostoon kohdistuvissa geeniterapioissa, jotka ovat yleensä vaikeasti saavutettavissa perinteisillä lääkkeillä ja geeniterapioilla.

Geeniterapia: suora injektio (intra‑parenkymaalinen, intra‑aivo‑ventriikkiallinen, intra‑tekaalinen, intra‑cisterna magna) voi johtaa epätasaiseen toimitukseen, riittämättömään aivojen jakautumiseen, alhaiseen transduktiotehokkuuteen ja turvallisuusongelmiin.

Tämä fokus nosti yrityksen profiilia, ja se on solminut kumppanuuksia useiden suurten lääkeyritysten kanssa, mukaan lukien Sangamo ja Novartis. Novartisin yhteistyö ja kapsidi‑lisenssisopimus oli arvoltaan 1,3 miljardia dollaria Voyagerin kanssa kehittääkseen geeniterapioita Huntingtonin taudille ja SMA:lle. Ja kaksi Neurocrine Biosciences (NBIX ) -kumppanuutta voisi tuottaa jopa 5,5 miljardia dollaria, jos ne saavuttavat kaikki tavoitteensa.

Lähde: Voyager

Yrityksen T&D‑putki on edistynein Alzheimerin taudissa, ja sillä on myös tutkimusohjelmia ALS:ssä, Huntingtonin taudissa, Parkinsonin taudissa, Friedreichin ataksissa, SMA:ssa ja prionitaudeissa.

Lähde: Voyager

Kun otetaan huomioon, että sähköpulssigeeniterapiakoe käytti adeno-assosioituja virusvektoreita (AAV8), on järkevää odottaa, että parannettu tehokkuus voisi toimia myös Voyagerin omistetuilla AAV‑kannoilla.

Kuitenkin lisätestausta käytettyjen mikro‑sähköpulssien turvallisuudesta tarvitaan, koska suurin osa Voyagerin mahdollisista terapioista kohdistuu hermostoon.

2. Bluebird Bio

Yhdessä CRISPR Therapeuticsin kanssa Bluebird oli yritys, jolle myönnettiin hyväksyntä joulukuussa 2023 geeniterapialle sirppisolutautiin, kaupallisen nimen Lyfgenia alla. Sama terapia on myös hyväksytty beeta‑talassemiaksi, kaupallisen nimen Zynteglo alla.

Lyfgenia ei käyttänyt CRISPRia. Sen sijaan se kulki perinteisen geeniterapian reitin hyödyntäen lentivirusvektoria (LVV), virusperhettä, geenien muokkaamiseen.

Tässä sirppisolutautipotilaiden verisolukkoja muokataan geneettisesti tuottamaan erityinen hemoglobiini HbAT87Q, joka toimii lähes kuin mikä tahansa normaalin aikuisen hemoglobiini, mutta on geeniterapian kautta johdettu ja annetaan potilaalle.

Yrityksen menestys Lyfgenian hyväksynnässä ei ole oikeastaan heijastunut osakekurssin menestykseen. Kuitenkin yrityksen menestys, kun se on saanut kolme hyväksyttyä geeniterapiaa LVV:n avulla, osoittaa sen asiantuntemuksen virusien käytössä geeniterapiassa.

Saattaa olla, että sähköpulssit, jotka nostavat tehokkuutta 40‑kertaisesti ja parantavat geeniterapian kohdistamista, ovat avain LVV:n avaamiseen moniin muihin sovelluksiin. Yritys saa nyt tuloja $3,1 miljoonan hintaisesta Lyfgenia‑terapiastaan ja sillä on jo riittävästi käteistä kestämään vuoteen 2026 asti. Siksi riskinottokykyiset sijoittajat saattavat nähdä yrityksen ja sen osakekurssin kääntyvän.