Edycja genów CRISPR jest bardzo obiecująca w leczeniu rzadkiej formy ślepoty

Degeneracja siatkówki może być dziedziczna lub nabyta. W pierwszym przypadku jest to nieuleczalna i postępująca choroba. Niedawne badanie opublikowane w New England Journal of Medicine zbadało potencjalne zastosowanie edycji genów w celu skorygowania wrodzonej degeneracji siatkówki zwanej CEP290, która powoduje wczesną utratę wzroku.

Dziedziczne zwyrodnienia siatkówki są spowodowane przez patogenne mutacje w dowolnym z ponad 280 genów. Mutacje te powodują nieprawidłowe funkcjonowanie fotoreceptorów (pręcików i czopków światłoczułych) w siatkówce i ich obumieranie, co prowadzi do utraty wzroku u dotkniętych nimi osób. Schorzenia te są główną przyczyną ślepoty na całym świecie.

W zwyrodnieniu siatkówki związanym z CEP290 lub ślepotą Lebera zmutowane białko centrosomu 290 (CEP290) powoduje częściową lub całkowitą ślepotę w ciągu pierwszych dziesięciu lat życia. Jest to zatem główna przyczyna ślepoty genetycznej u dzieci spowodowanej uszkodzeniem siatkówki.

Jeden wariant genetyczny, zwany p.Cys998X, odpowiada za ponad trzy czwarte przypadków tej choroby w samych Stanach Zjednoczonych. Normalne funkcjonowanie CEP290 jest blokowane przez wprowadzenie pojedynczego segmentu kodującego podczas transkrypcji. Niedobór tej cząsteczki zakłóca normalne działanie rzęsek na fotoreceptory.

Obecnie nie ma lekarstwa. Opieka wspomagająca obejmuje stosowanie lup i alfabetu Braille’a, a także modyfikacje domowe w celu stworzenia bezpiecznego środowiska dla osób z wadami wzroku.

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

Charakterystyczną cechą tych pacjentów jest rozłączenie między strukturą siatkówki a jej funkcją. Proksymalne komponenty szlaku wzrokowego pozostają nienaruszone, co sugeruje, że fotoreceptory w tych oczach mogą być używane do przywracania wzroku. Różne badane podejścia obejmują stosowanie oligonukleotydów w celu zapobiegania ekspresji wstawionego eksonu lub dostarczanie miniaturowej wersji genu CEP290 do komórki.

Najnowsza technologia obejmuje wykorzystanie edycji genów z wstrzyknięciem EDIT-101. Opiera się ona na wykorzystaniu systemu CRISPR (ang. clustered systematic interspaced short palindromic repeats) w połączeniu z białkiem CRISPR-associated protein 9 (Cas9) w celu wyeliminowania patogennego wariantu IVS26. Celem tego badania było zbadanie bezpieczeństwa i skuteczności tej terapii.

Naukowcy zdecydowali się przeprowadzić badanie otwarte, w którym uczestnikom podawano pojedyncze dawki leku w kolejności rosnącej. Badanie fazy 1-2 miało na celu ocenę bezpieczeństwa leku, podczas gdy oceniano również drugorzędne wyniki skuteczności.

Punkty końcowe bezpieczeństwa obejmowały zdarzenia niepożądane i niedopuszczalną toksyczność, które uniemożliwiły stosowanie dawki będącej przedmiotem zainteresowania. Skuteczność mierzono na różne sposoby, w tym korygowaną ostrość wzroku, wrażliwość siatkówki, ocenę jakości życia związaną z widzeniem i testowanie mobilności nawigacji wzrokowej.

Gen EDIT-101 wstrzyknięto dwunastu dorosłym i dwóm dzieciom. Dorośli mieli od 17 do 63 lat, a dzieci odpowiednio dziewięć i czternaście lat. Wszyscy mieli co najmniej jedną kopię wariantu IV26.

Dawki wahały się od 6×10^11 genomów wektorowych/ml do 3×10^12 genomów wektorowych/ml. Dwóm, pięciu i pięciu dorosłym podano odpowiednio niskie, średnie i wysokie dawki. Dzieciom podano średnią dawkę.

Wszystkie zastrzyki podawano do oka, w którym wynik był najsłabszy, czyli do oka badanego.

Co wykazało badanie? Większość uczestników miała poważną utratę ostrości wzroku poniżej 1,6 logMAR. Ostrość wzroku można było sprawdzić tylko za pomocą Berkeley Vestigial Vision Test. Czułość widmowa wzrosła o co najmniej 3 jednostki logarytmiczne, a funkcja pręcików była niewykrywalna u wszystkich uczestników.

Jednakże grubość warstwy fotoreceptorów u większości pacjentów mieściła się w granicach normy, co było zgodne z oczekiwaniami.

Większość skutków ubocznych była łagodna, około jedna piąta była umiarkowana, a tylko około 40% było związanych z leczeniem. Nie było poważnych zdarzeń niepożądanych związanych z leczeniem ani toksyczności ograniczających dawkę. Struktura siatkówki nie wykazała żadnych niekorzystnych zmian, co dowodzi akceptowalnego bezpieczeństwa leku.

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

Poprawę w co najmniej jednej z następujących domen (najlepiej skorygowana ostrość wzroku, wrażliwość na światło czerwone lub ruchomość oparta na widzeniu) zaobserwowano u dziewięciu pacjentów, czyli prawie dwóch na trzech w całej grupie. Prawie 80% miało poprawę w co najmniej jednej mierze wydajności, a sześciu miało poprawę w dwóch lub więcej wymiarach.

U czterech pacjentów zaobserwowano wzrost o 0,3 logMAR w najlepszej skorygowanej ostrości wzroku, co spełnia kryteria klinicznie istotnej poprawy. Spośród nich trzech zgłosiło poprawę już trzy miesiące po wstrzyknięciu. Średnia zmiana tego parametru dla całej grupy 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 badanym w porównaniu z okiem kontrolnym, niektórzy już po trzech miesiącach. Wszyscy otrzymali średnie i wysokie dawki. U dwóch osób zaobserwowano poprawę >1 logMAR, maksymalną możliwą dla samych czopków.

Wrażliwość pośredniczona przez stożki była największa u pacjentów z najcięższym upośledzeniem na początku badania. Prawie wszyscy pacjenci z poprawioną funkcją stożków wykazali również poprawę w jednym lub kilku innych pomiarach.

U czterech uczestników zaobserwowano istotną poprawę zdolności pokonywania trudniejszych szlaków w porównaniu ze stanem wyjściowym, przy czym u jednego z nich poprawa ta utrzymywała się 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 ulepszoną funkcję fotoreceptorów czopków.”

To niewielkie badanie wykazało wysoki profil bezpieczeństwa i poprawę funkcji fotoreceptorów po podaniu uczestnikom EDIT-101. Wyniki te „wspierają dalsze badania in vivo nad edycją genu CRISPR-Cas9 w leczeniu odziedziczonych 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, ukierunkowanie obu kopii genu może przynieść większe korzyści terapeutyczne.