Elektrik Darbeleriyle Gen Terapisini Süper Şarj Etmek

Gen Terapisini Geliştirmek

In Aralık 2023, FDA, orak hücre hastalığı için ilk insan gen terapisini onaylayarak tarihe geçti. This was quite a revolution and opened the way for much more gen terapisi for other incurable diseases.

Tüm gen terapi prosedürlerinde bir zorluk, hedef hücrelere yeterli miktarda istenen genetik materyalin ulaştırılmasıdır. Bu, ilaç olarak yeterli verimlilikte düşük gen modifikasyonundan, hedef dışı hücrelerin değiştirilmesine veya aşırı konsantrasyonlu dozdan kaynaklanan bağışıklık tepkileri ve yan etkilere kadar çeşitli sorunlara yol açabilir. Ve tabii ki, ihtiyaç duyulandan fazla gen düzenleme ilacı kullanmak pahalıdır.

Şans eseri, araştırmacılar bu sorunu çözmenin bir yolunu bulmuş olabilir; gen dönüşüm verimliliğini 40 kat artırmak için elektrik darbeleri kullanarak.

Gen Düzenleme İçin Elektrik

Using electricity for gene modification is not really a new concept in itself, elektroporasyon, GMO’lar oluşturmak için kullanılan çok eski bir yöntemdir. However, in the case of this method, the damage inflicted on the cells by the very high voltage makes it only fit for modifying cell culture, bacteria, or plants, and not the gene inside a living animal or human.

Kaynak: Thermo Fisher

Wisconsin–Madison Üniversitesi’ndeki araştırmacıların keşfi, gen terapilerinin kısa bir elektrik darbesiyle iyileştirilebileceğidir. Bu, Wisconsin–Madison Üniversitesi araştırmacıları (Susan Hagness ve John Booske ve doktora öğrencisi Yizhou Yao) ve Hans Sollinger, dünya çapında tanınmış bir organ nakli cerrahı arasında iş birliğiyle gerçekleştirildi.

Kaynak: University of Wisconsin-Madison

Daha acımasız elektroporasyon yönteminin aksine, elektrik darbeleri çok hızlıdır, sadece 80 milisaniye sürer. Bu, yalnızca belirli hücreleri hedeflemeyi sağlar. Tedavi süresi boyunca cerrahi olarak yerleştirilen mikro-elektrotlar sayesinde, gen terapisi büyük ölçüde yalnızca elektrikle tedavi edilen organ ve hücreleri etkileyebilir.

“Başladığımız konuşma, yerel, hedeflenmiş bir dağıtım ve tedavi DNA’sını tüm vücut boyunca geçmeden doğrudan karaciğere ulaştırmanın bir yolunun olup olmadığıydı ve bağışıklık sistemini tetiklemek.

Ve bu dağıtım sürecini daha verimli hâle getirmek ve gereken dozu büyük ölçüde azaltmak için elektrik darbelerini kullanıp kullanamayacağımız.” – Pr. Susan Hagness

Elektrikli Gen Terapisiyle Diyabet Tedavisi?

Many new gene therapies rely on CRISPR, a new gene editing tool allowing for the modification of existing genes in a very controlled fashion, often changing just one genetic base. But for the insertion of an entire gene, it is often as good, if not better, to use viral vectors.

Araştırmacıların yapmak istediği şey budur: insan karaciğer hücrelerine insülin üretiminden sorumlu geni eklemek. Bunu yaparak, Tip-1 diyabet hastalarında insülin üreten fonksiyonu onarabilirler. Bu, hastanın karaciğerinin, pankreası yerine gerekli insülini üretmesiyle sonuçlanır.

Elektrik darbelerinin genetik dönüşümü artırıp artırmadığını test etmek için, floresan bir protein kodlayan bir gen kullandılar. Hücre dönüştürülür ve yeni geni taşıyorsa, özel bir mikroskopta floresan görünecektir.

Kaynak: PLOS

Viral vektör tek başına kullanıldığında (“b”), sadece küçük bir yüzde karaciğer hücresi dönüştürülmüştür; bu, bu tür bir terapinin tıbben faydalı olmasını engelleyen iyi bilinen bir sorundur.

Ancak, elektrik darbesine (“c”) maruz bırakıldığında, yeni genetik materyali 40 kat daha fazla hücre almıştır.

Teoride, bu yöntem floresan protein geni yerine insülin üretim geni transferi için uyarlanabilir.

Sonraki Adımlar

Sonraki adımlar, geliştirilmiş dönüşümün gerçek bir tıbbi protokole uyarlanıp uyarlanamayacağını doğrulamalıdır.

Bu kavram kanıtı, petri kabında kültürlenmiş hücrelerde yapıldı. Bu nedenle, tam bir karaciğerde ve canlı hayvan modelinde de işe yaradığını kanıtlamak gerekecek. Aynı şekilde, ilerleyen aşamalarda, insan canlı karaciğerinde kullanılacak kadar güvenli olduğu kanıtlanmalıdır.

Kaynak: PLOS

Bir diğer konu, karaciğer hücresinin dönüşümünün dayanıklı, istikrarlı ve kendi kendini düzenleyen bir insülin üretimine yol açıp açmadığını test etmektir. Ancak o zaman Tip-1 diyabetin tedavisi için iyi bir aday haline gelebilir.

Farklı uzunluk ve şiddetteki elektrik darbelerini kullanmak ve diğer organ ve hücre tiplerinde test etmek, bunun karaciğer dışındaki hücre ve organlar için de yapılabilirliğini anlamada faydalı olacaktır.

Son olarak, hem araştırmacılar hem de FDA gibi düzenleyici otoriteler, elektrik darbelerinin nasıl çalıştığını anlamak isteyecekler. Elektrik darbelerinin bir hücre membranında mikro boşluklar açabildiği bilinmektedir. Ancak kullanılan virüs parçacıkları bu boşluklardan çok daha büyüktür. Bu yüzden neyin gerçekleştiği ve virüsün elektrik darbeleri sayesinde floresan protein genini enjekte etmede neden çok daha verimli olduğu tam olarak net değildir.

İlginç bir şekilde, bu, araştırmacıların şu ana kadar farkında olmadığı tamamen farklı bir mekanizmanın devrede olduğunu da gösterebilir.

Gen Terapi Şirketleri

Viral vektör gen terapisini artırmada elektrik darbesinin verimliliğinin keşfi, bu alana bir ivme kazandırabilir. Son zamanlarda, CRISPR tabanlı terapinin başarısı nedeniyle biraz gölgede kalmıştır.

Bu, büyük ölçüde viral tabanlı terapilerin düşük dönüşüm verimliliğinden kaynaklanıyordu.

Bu sorun potansiyel olarak çözüldüğünde, virüs tabanlı gen terapileri, gen terapilerinin potansiyel mucizevi tedavilerinin ön saflarında beklenmedik bir geri dönüş yapabilir.

1. Voyager Therapeutics

Bu biyoteknoloji girişimi, Adeno-Associated Virüsler (AAV) vektör mühendisliğinde uzmanlaşmıştır. Gen terapileri için yeni nesil AAV kapsidleri geliştirmektedir.

Şirketin kilit teknolojisi, TRACER (AAV’nin Tropizm Yeniden Yönlendirilmesi, Hücre-tipi-spesifik RNA İfadesiyle), kan-beyin bariyerine güçlü penetrasyon sağlayan yeni AAV’leri hızlı bir şekilde keşfetmesini sağlayan bir platformdur.

Bu, Voyager’a beyin ve sinir sistemi odaklı gen terapilerinde, geleneksel ilaçlar ve gen terapileriyle genellikle ulaşılması zor olan bir güçlü avantaj sağlar.

Gen Terapisi: doğrudan enjeksiyon (İntra-Parankimal, İntra-Serebro Ventriküler, İntra-Teşal, İntra-Cisterna Magna) parçalı dağıtıma, yetersiz beyin dağılımına, düşük transdüksiyon verimliliğine ve güvenlik endişelerine yol açabilir.

Bu odak, Sangamo ve Novartis dahil olmak üzere birkaç büyük ilaç şirketiyle imzalanan ortaklıklarla şirket profilini artırdı. Novartis iş birliği ve kapsid lisans anlaşması oldu değeri $1.3 bln Voyager ile Huntington hastalığı ve SMA için gen terapileri geliştirmek üzere. Ve iki Neurocrine Biosciences (NBIX ) ortaklığı, tüm kilometre taşlarına ulaşırsa, 5,5 milyar dolara kadar getiri sağlayabilir.

Kaynak: Voyager

Şirketin Ar-Ge hattı, Alzheimer hastalığında en gelişmiş durumdadır; ayrıca ALS, Huntington hastalığı, Parkinson, Friedreich ataksisi, SMA ve prion hastalığı üzerine diğer araştırma programları da bulunmaktadır.

Kaynak: Voyager

Elektrik darbesi gen terapisi deneyinin adeno-associated virüs vektörleri (AAV8) kullandığını göz önüne alırsak, geliştirilmiş verimliliğin Voyager’ın AAV özel suşlarında da işe yarayabileceği makul bir beklentidir.

Ancak, kullanılan mikro elektrik darbelerinin güvenliği üzerine daha fazla test yapılması gerekecek, çünkü Voyager’ın potansiyel terapilerinin çoğu sinir sistemini hedeflemektedir.

2. Bluebird Bio

CRISPR Therapeutics (CRSP ) ile birlikte, Bluebird, Aralık 2023’te orak hücre hastalığı için bir gen terapisi onayı alan bir şirketti ve ticari adı Lyfgenia idi. Aynı terapi, beta-talasemi için de Zynteglo adıyla onaylanmıştır.

Lyfgenia, CRISPR kullanmadı. Bunun yerine, genleri modifiye etmek için bir lentiviral vektör (LVV), bir virüs ailesi kullanarak geleneksel gen terapi yolunu izledi.

Burada, SDC hastalarının kan kök hücreleri, normal bir yetişkin hemoglobini gibi işleyen ancak gen terapisiyle elde edilen ve hastaya verilen özel bir HbAT87Q hemoglobini üretmek üzere genetik olarak modifiye edilir.

Şirketin Lyfgenia onayındaki başarısı, hisse fiyatında gerçek bir başarıya dönüşmedi. Ancak, LVV kullanarak 3 onaylı gen terapisi elde etmedeki başarısı, virüsleri gen terapisi için kullanmadaki uzmanlığının bir göstergesidir.

Elektrik darbelerinin verimliliği 40 kat artırması ve gen terapisi hedeflemesini iyileştirmesi, LVV’yi çok daha fazla uygulama için açmanın anahtarı olabilir. Şirket, artık $3,1M’lık Lyfgenia terapisi üzerinden gelir elde edecek ve 2026’ya kadar yeterli nakit rezervine sahip. Bu yüzden riske girmeye istekli yatırımcılar, şirketin servetinin ve hisse fiyatının dönüştüğünü görebilir.