Edycja genów CRISPR jest niezwykle obiecująca w leczeniu rzadkich postaci ślepoty

Zwyrodnienie siatkówki może być dziedziczne lub nabyte. W pierwszym przypadku jest to choroba nieuleczalna i postępująca. W niedawnym badaniu opublikowanym w New England Journal of Medicine zbadano potencjalne zastosowanie edycji genów w celu skorygowania wrodzonego zwyrodnienia siatkówki zwanego CEP290, które powoduje wczesną utratę wzroku.

Dziedziczne zwyrodnienia siatkówki są spowodowane patogennymi mutacjami w którymkolwiek z ponad 280 genów. Mutacje te powodują nieprawidłowe działanie fotoreceptorów (czujek i pręcików) w siatkówce, co powoduje utratę wzroku u osób dotkniętych chorobą. Schorzenia te są główną przyczyną ślepoty na całym świecie.

W zwyrodnieniu siatkówki związanym z CEP290, czyli ślepocie Lebera, zmutowane białko centrosomu 290 (CEP290) powoduje częściową lub całkowitą ślepotę w ciągu pierwszych dziesięciu lat życia. Jest zatem główną przyczyną ślepoty genetycznej u dzieci spowodowanej uszkodzeniem siatkówki.

Pojedynczy wariant genetyczny, zwany p.Cys998X, odpowiada za ponad trzy czwarte przypadków tej choroby w samych Stanach Zjednoczonych. Normalna funkcja CEP290 jest blokowana przez wstawienie pojedynczego segmentu kodującego podczas transkrypcji. Niedobór tej cząsteczki zakłóca normalne działanie rzęsek na fotoreceptory.

Obecnie nie ma leczenia. Opieka wspomagająca obejmuje użycie szkieł powiększających i alfabetu Braille’a, a także modyfikacje domu w celu stworzenia bezpiecznego środowiska dla osób z wadą wzroku.

Na poziomie tkanki pręciki i czopki ulegają dezorganizacji w zewnętrznych segmentach siatkówki z powodu braku rzęsek czuciowych w tym stanie. Pręciki w siatkówce środkowo-obwodowej obumierają, natomiast czopki pozostają w plamce żółtej, centralnym punkcie siatkówki.

Charakterystyczną cechą tych pacjentów jest rozdźwięk pomiędzy strukturą i funkcją siatkówki. Proksymalne elementy drogi wzrokowej pozostają nienaruszone, co sugeruje, że fotoreceptory w tych oczach można wykorzystać do przywrócenia wzroku. Badane różne podejścia obejmują wykorzystanie oligonukleotydów w celu zapobiegania ekspresji wstawionego eksonu lub dostarczenie do komórki miniaturowej wersji genu CEP290.

Najnowsza technologia polega na zastosowaniu edycji genów za pomocą zastrzyku o nazwie EDIT-101. Opiera się na zastosowaniu systemu skupionych regularnie rozmieszczonych krótkich powtórzeń palindromowych (CRISPR) w połączeniu z białkiem 9 związanym z CRISPR (Cas9) w celu wyeliminowania patogennego wariantu IVS26. Celem tego badania było zbadanie bezpieczeństwa i skuteczności tej terapii.

Naukowcy postanowili przeprowadzić badanie otwarte, w którym uczestnikom podawano pojedyncze dawki leku w kolejności rosnącej. Celem tego badania fazy 1-2 była ocena bezpieczeństwa leku, oceniano także drugorzędne wyniki dotyczące skuteczności.

Badane punkty końcowe dotyczące bezpieczeństwa obejmowały zdarzenia niepożądane i niedopuszczalną toksyczność, które uniemożliwiały zastosowanie interesującej dawki. Wydajność mierzono na różne sposoby, w tym skorygowaną ostrość wzroku, wrażliwość siatkówki, ocenę jakości życia związaną z widzeniem i testowanie mobilności nawigacji wzrokowej.

Gen EDIT-101 wprowadzono u dwunastu dorosłych i dwójki dzieci. Dorośli byli w wieku od 17 do 63 lat, a dzieci miały odpowiednio dziewięć i czternaście lat. Wszyscy mieli co najmniej jeden egzemplarz wariantu IV26.

Dawki wahały się od 6x10^11 genomów wektorów na ml do 3x10^12 genomów wektorów na ml. Dwie, pięć i pięć osób dorosłych otrzymało odpowiednio niską, średnią i wysoką dawkę. Dzieci otrzymały średnią dawkę.

Wszystkie zastrzyki podano do oka o najgorszych wynikach, oka badanego.

Co wykazało badanie? Większość uczestników miała poważną utratę ostrości wzroku poniżej 1,6 logMAR. Ostrość wzroku można było sprawdzić jedynie za pomocą szczątkowego testu widzenia Berkeley. Czułość widmowa wzrosła co najmniej o 3 logarytmy, a funkcja pręcików była niewykrywalna u wszystkich uczestników.

Jednak grubość warstwy fotoreceptorów mieściła się w granicach normy u większości pacjentów, zgodnie z oczekiwaniami.

Większość skutków ubocznych była łagodna, około jednej piątej była umiarkowana, a tylko około 40% było związanych z leczeniem. Nie wystąpiły żadne poważne zdarzenia niepożądane związane z leczeniem ani żadne toksyczności ograniczające dawkę. Struktura siatkówki nie wykazała żadnych niepożądanych zmian, co dowodzi akceptowalnego bezpieczeństwa leku.

Jeśli chodzi o skuteczność, wstępne badanie wykazało znaczną poprawę widzenia czopkowego w stosunku do poziomu wyjściowego u sześciu pacjentów. Spośród nich, pięciu wykazało poprawę w co najmniej jednym innym obszarze.

Poprawę w co najmniej jednym z następujących obszarów (najlepsza skorygowana ostrość wzroku, wrażliwość na światło czerwone lub ruchomość oparta na widzeniu) zaobserwowano u dziewięciu pacjentów, prawie dwóch z trzech w całej grupie. Prawie 80% miało poprawę w co najmniej jednym pomiarze wydajności, a sześciu miało poprawę w dwóch lub więcej pomiarach.

Czterech wykazało wzrost o 0,3 logMAR w najlepiej skorygowanej ostrości wzroku, spełniając tym samym kryteria klinicznie istotnej poprawy. Spośród nich trzech zgłosiło poprawę zaledwie trzy miesiące po wstrzyknięciu. Średnia zmiana tego parametru w całej grupie wyniosła -0,21 logMAR.

U prawie połowy grupy (6/14) wrażliwość czopków na światło o różnych częstotliwościach, czerwone, białe i niebieskie, wykazała wizualnie istotny wzrost w oku testowym w porównaniu z okiem kontrolnym, niektórzy już po trzech miesiącach. Wszyscy otrzymali średnie i wysokie dawki. U dwóch poprawa osiągnęła >1 logMAR, maksimum możliwe tylko dla czopków.

Wrażliwość wywołana czopkami była największa u pacjentów najciężej dotkniętych chorobą na początku badania. Prawie wszyscy pacjenci z poprawioną funkcją czopków wykazali również poprawę w jednym lub kilku innych pomiarach.

U czterech uczestników zaobserwowano znaczącą poprawę wzrokową w zakresie zdolności do poruszania się po bardziej złożonych szlakach w porównaniu z początkiem badania, z czego jeden z nich nadal wykazywał tę poprawę przez co najmniej dwa lata.

U sześciu uczestników zaobserwowano klinicznie istotną poprawę wyników jakości życia związanej ze wzrokiem.

„Wyniki te potwierdzają obecność produktywnej edycji genów in vivo przez EDIT-101, terapeutyczne poziomy ekspresji białka CEP290 i poprawę funkcji fotoreceptorów czopków”.

To niewielkie badanie wykazało wysoki profil bezpieczeństwa i poprawę funkcji fotoreceptorów po podaniu EDIT-101 uczestnikom. Wyniki te „wspierają dalsze badania in vivo nad edycją genu CRISPR-Cas9 w leczeniu dziedzicznych zwyrodnień siatkówki wywołanych przez wariant IVS26 CEP290 i inne przyczyny genetyczne”.

Obszary warte dalszych badań obejmują odkrycie, że poprawa funkcji czopków po terapii nie jest równoznaczna z poprawą ostrości wzroku, co jest klinicznie istotnym pomiarem. Po drugie, wcześniejsza interwencja może przynieść lepsze rezultaty. Wreszcie, jeśli obie kopie genu są ukierunkowane, korzyści terapeutyczne mogą być większe.