MOŽNOSTI V LIEČBE GENETICKÝCH PORÚCH – GÉNOVÁ TERAPIA

Obrázok článku

V tomto článku sa venujeme možnostiam ovplyvňovania genetickej informácie s cieľom liečby ochorení, ktorých patogenéza je spojená so zmenou genetickej informácie. Génová liečba je v klinickej praxi úspešne využívaná najmä pri liečbe onkologických ochorení a zriedkavých geneticky podmienených ochorení. Tento typ liečby predstavuje prelomový prístup v terapii a významne mení prognózu týchto ochorení, čo sa v klinickej praxi odráža v nutnosti diagnostikovať tieto ochorenia včas, respektíve presymptomaticky v prípade zriedkavých ochorení.

Úvod

Rozvoj technológie génového transferu do baktérií siaha do 60. rokov 20. storočia, čo následne viedlo k vývoju eukaryotických transfekčných techník. Od 70. rokov umožnila identifikácia reštrikčných a ligačných enzýmov rozvoj génovej manipulácie, s následným rozvojom transferu génov do cicavčích buniek s využitím vírusových vektorov. Prvá klinická štúdia sa uskutočnila v roku 1989, keď sa použil retrovírus pri imunoterapii melanómu. V roku 1990 podstúpila 4-ročná pacientka Ashanti DeSilva prvú schválenú génovú terapiu (GT) pre liečbu ťažkého kombinovaného imunodeficitu asociovaného s deficitom adenozíndeaminázy (gén ADA), pri ktorom bol využitý ex vivo retrovírusový transfer ADA génu do T-buniek získaných od pacientky. Aj keď výsledok GT nebol kuratívny a pacientka naďalej potrebovala substitúciu rekombinantnou ADA, išlo o prelomový pokrok v GT.

Použitie vírusových vektorov je sprevádzané niektorými nežiaducimi účinkami, ako sú inzerčná mutagenéza a imunitné reakcie, ktoré spomaľovali priebeh vývoja klinických génových terapií. Inzerčná mutagenéza s následným rozvojom akútnej leukémie bola pozorovaná u pacientov s ex vivo GT pri SCID-X1.

Génová terapia u zriedkavých ochorení

V tejto časti článku sa venujeme génovej terapii u zriedkavých ochorení, ktoré sú veľmi heterogénne z pohľadu molekulárno-genetických patomechanizmov aj používaných liečebných stratégií. Zriedkavé ochorenia postihujú takmer 6 % celosvetovej populácie, pričom ide o individuálne raritné klinické jednotky prevažne genetickej etiológie, ktorých počet dosahuje takmer 10 000 (pričom u vyše 6 000 z nich je známa genetická príčina). Vývoj cielenej terapie (vrátane GT) závisí od viacerých faktorov, napríklad od frekvencie ochorenia alebo od molekulárnej patogenézy ochorenia (deficit génu/proteínu, respektíve tvorba aberantného proteínu a pod.). Vývoj týchto liekov podlieha samostatným reguláciám pod označením „orphan“, pretože pri ich vývoji, klinickom skúšaní a financovaní spravidla nie je možné aplikovať postupy používané pri vývoji liekov pre „bežné“ ochorenia, ako je napríklad hypertenzia. Legislatíva aj dostupnosť GT sa v jednotlivých krajinách líšia a v článku sme sa zamerali primárne na lieky schválené Európskou liekovou agentúrou (EMA). Aj keď v širšom zmysle zahŕňa génová terapia aj génovú interferenciu a génové editovanie, vzhľadom na komplexnosť problematiky sa venujeme ex vivo a in vivo génovej terapii s využitím vírusových vektorov.

Náhrada génu („gene replacement“). Tento druh terapie sa využíva u ochorení spojených so stratou funkcie génu, respektíve s deficitom ním kódovaného proteínu a zahŕňa in vivo metódy, kde sa aplikuje génová terapia do buniek pacienta v ich prirodzenej lokalizácii a ex vivo metódy, kde sa využíva génová manipulácia buniek získaných od pacienta mimo jeho organizmu (Obrázok č. 1).

In vivo génová terapia zahŕňa systémové podanie génových terapeutík do krvného obehu pacientov pre dosiahnutie rôznych cieľových orgánov alebo ich injekčné podanie do cieľových orgánov in situ. V súčasných klinických štúdiách génovej terapie sú najčastejšie používanými vektormi upravené vírusy – adenoasociované vírusy (AAV), adenovírusy, retrovírusy a lentivírusy. In vivo génová terapia je v Európe schválená napríklad pre spinálnu svalovú atrofiu (SMA), dedičné ochorenia sietnice asociované s bialelickými mutáciami v géne RPE65, taktiež pre hemofíliu typu A a deficit lipoproteínovej lipázy. (Tabuľka č. 1). SMA patrí medzi najčastejšie zriedkavé ochorenia v rôznych populáciách a je ochorením, u ktorého je pomerne veľa terapeutických skúseností a vo všeobecnosti predstavuje jedno z najúspešnejšie liečených genetických ochorení u pacientov, ktorí mali v minulosti veľmi nepriaznivú prognózu. Na Slovensku je v procese registrácie Onasemnogene Abeparvovec-xioi - GT s využitím AAV9 vektora, doteraz bol u nás liek úspešne podaný u viacerých pacientov. Pre liečbu SMA sú u nás registrované lieky zo skupiny tzv. SMN2-modifikujúcich liekov založené na ovplyvňovaní tvorby SMN proteínu z SMN2 génu, ktorý za fyziologických podmienok kóduje nestabilný a rýchlo degradovaný SMN proteín. Do tejto skupiny patrí intratekálne podávaný nusinersen a perorálne podávaný risdiplam.

Liečebná odpoveď u pacientov so SMA závisí od viacerých faktorov, najmä od genotypu pacienta (počet kópií SMN2 génu) a času podania liečby, pričom najlepší efekt liečby je dosahovaný u presymptomaticky liečených pacientov v novorodeneckom veku. Tento fakt viedol k snahe zaradiť ochorenie SMA medzi ochorenia skrínované celoplošným novorodeneckým skríningom (na Slovensku prebiehala pilotná štúdia pre SMA spolu s ťažkou primárnou imunodeficienciou (SCID) od októbra 2023 s cieľom rozšírenia novorodeneckého skríningu o tieto ochorenia). Skúsenosti s aplikáciou GT sú na Slovensku aj u pacientov s RPE65-asociovanými ochoreniami sietnice (Voretigene Neparvovec-rzyl).

Génová terapia u onkologických ochorení

V rámci liečby onkologických ochorení je génová terapia v súčasnosti aplikovateľná v praxi predovšetkým u hematologických malignít, ako sú leukémie a lymfómy odvodené od B-buniek. U onkologických ochorení sa používa tzv. CAR („chimeric antigen receptor“) T-bunková liečba, ktorá vlastne predstavuje druh bunkovej imunoterapie. Autológne (od pacienta) alebo alogénne (od zdravého darcu) sú T-bunky izolované z periférnej krvi a v laboratóriu (ex vivo) je do nich inkorporovaný gén kódujúci skonštruovaný chimerický antigénový receptor, ktorého extracelulárna časť/doména je zacielená proti antigénu, ktorý sa nachádza na povrchu nádorových buniek. Po namnožení (expanzii) takto geneticky upravených T-buniek sú tieto následne aplikované späť pacientovi. V tele pacienta CAR T-bunky vyhľadajú a naviažu sa na nádorové bunky, čo spustí aktiváciu CAR T-buniek, ich cytotoxickú aktivitu a usmrtenie nádorových buniek. Proces prípravy CAR T-buniek a štruktúra CAR sú znázornené na Obrázkoch č. 2 a 3.

V súčasnosti je v EÚ schválených niekoľko liekov založených na CAR T-bunkovej terapii (Tabuľka č. 1). Ide o 4 CAR T-bunkové terapie zacielené proti antigénu CD19 a 2 terapie zacielené proti antigénu BCMA („B cell maturation antigen“). Antigén CD19 sa nachádza na povrchu patologických B-buniek u mnohých typov akútnych a chronických B-lymfoproliferatívnych ochorení (napríklad akútna lymfoblastová leukémia z B-buniek (B-ALL), difúzny veľkobunkový B-lymfóm (DLBCL), folikulový lymfóm (FL) atď.), antigén BCMA sa nachádza na povrchu patologických plazmatických buniek u mnohopočetného myelómu (MM). Okrem toho je v klinickom skúšaní (zatiaľ neschválené EMA) množstvo ďalších perspektívnych antileukemických/antilymfómových CAR T-bunkových terapií zacielených proti CD22 (na liečbu B-ALL a LBCL), CD30 (Hodgkinov lymfóm), CD7 (T-ALL/TLBL), CD38 (AML), ľahkým reťazcom kappa (NHL, CLL, MM) a CD20 (LBCL). CAR T-bunková liečba je v súčasnosti klinicky skúšaná aj u viacerých typov solídnych nádorov, napríklad u neuroblastómu (anti-GD2), glioblastómu (anti-IL-13Ralfa2), rakoviny biliárneho traktu (anti-EGFR), rakoviny žalúdka alebo pankreasu (anti-claudin-18.2), rakoviny prostaty (anti-PSMA) alebo sarkómov (anti-HER2); žiadna z týchto terapií zatiaľ nie je v EÚ schválená.

Záver

Využitie ovplyvňovania expresie génov s cieľom liečby zriedkavých geneticky podmienených ochorení sa v posledných rokoch úspešne presúva do klinickej praxe a prináša viaceré výzvy a nové otázky. Dostupnosť a efektivita génovej terapie zásadným spôsobom mení pohľad na potrebu včasnej, prípadne presymptomatickej genetickej diagnostiky u zriedkavých ochorení s presahom do rôznych úrovní zdravotníckeho systému a zahŕňa rozširovanie novorodeneckého skríningu (vrátane implementovania genomických metód v rámci novorodeneckého skríningu v niektorých krajinách), zvyšovanie potreby dostupnosti genetickej diagnostiky a potrebu transformácie klinickej starostlivosti o pacientov.


Literatúra

  1. Arabi F et al. Gene therapy clinical trials, where do we go? An overview. Biomed Pharmacother. 2022;153:113324
  2. Blaese RM et al. T lymphocyte-directed gene therapy for ADA- SCID: initial trial results after 4 years. Science. 1995;270:475–480
  3. Bulaklak K, Gersbach CA. The once and future gene therapy. Nat Commun. 2020;11(1):5820.
  4. Cantore A et al. In vivo Gene Therapy to the Liver and Nervous System: Promises and Challenges. Front Med. 2022; 8:774618
  5. Daley J. Gene Therapy Arrives. Nature. 2019;576(7785): S12‐S13
  6. Ferreira CR. The burden of rare diseases. Am J Med Genet A. 2019 Jun;179(6):885-892
  7. Hacein-Bey-Abina S et al., Insertional oncogenesis in 4 patients after retrovirus-mediated gene therapy of SCID-X1, J Clin Invest. 2008;118(9):3132-3142
  8. Howe SJ et al., Insertional mutagenesis combined with acquired somatic mutations causes leukemogenesis following gene therapy of SCID-X1 patients. J Clin Invest. 2008;118:3143-3150
  9. Kariampuzha WZ et al. Precision information extraction for rare disease epidemiology at scale. J Transl Med. 2023;21(1):157
  10. Maakaron JE et al. Chimeric antigen receptor T cell therapy for cancer: clinical applications and practical considerations BMJ 2022;378:e068956
  11. Merrouche Y et al. Clinical application of retroviral gene transfer in oncology: results of a French study with tumor-infiltrating lymphocytes transduced with the gene of resistance to neomycin, J Clin Oncol 1995;13(2):410–418
  12. Labanieh L, Mackall CL. CAR immune cells: design principles, resistance and the next generation. Nature. 2023 Feb;614(7949):635-648
  13. Philippidis A. Making History with the 1990 Gene Therapy Trial. Genetic Engineering & Biotechnology News. 2016; 36 (7). Dostupné online 4.7.2023: https://www.genengnews.com/insights/making-history-with-the-1990-gene-therapy-trial/
  14. Wang Z et al. Clinical translation of gene medicine. J Gene Med. 2019;e3108
  15. Xuedan L et al. Viral Vector-Based Gene Therapy. Int J Mol Sci. 2023;24(9):7736
  16. Zhao Z et al. Viral vector‐based gene therapies in the clinic. Bioeng Transl Med. 2022;7(1): e10258
  17. Zhao L, Cao YJ. Engineered T Cell Therapy for Cancer in the Clinic. Front Immunol. 2019;10:2250
  18. Zhang WW et al. The First Approved Gene Therapy Product for Cancer Ad-p53 (Gendicine): 12 Years in the Clinic. Hum Gene Ther. 2018 Feb;29(2):160-179
  19. Motyl AAL, Gillingwater TH. Timing is everything: Clinical evidence supports pre-symptomatic treatment for spinal muscular atrophy. Cell Rep Med 2022; 3, 1-2.
inVitro Neonatológia a genetika image
Tento článok sa nachádza v čísle invitro 03/2023

Neonatológia a genetika

Posledné, zimné číslo roka 2023 je venované neonatológii a genetike – témam, ktorými sa v živote všetko začína. Výrazný pokrok v oboch oblastiach je za posledné roky nepopierateľný. Ten však so sebou…

author

MUDr. Mária Giertlová, PhD.

Všetky články autora
author

PharmDr. Marek Šarišský, PhD.

Všetky články autora