Генная терапия гигантской аксональной нейропатии безопасна и эффективна при высоких дозах вектора

Гигантская аксональная нейропатия — это редкое наследственное нейродегенеративное заболевание. Его вызывают мутации, связанные с потерей функции, в гене GAN, который кодирует гигаксонин. Функция гигаксонина связана с регуляцией архитектуры нейрофиламентов, составляющих «каркас» нейронов. При гигантской аксональной нейропатии гигаксонин перестает работать, из-за чего в аксонах нейронов накапливаются излишки нейрофиламентов. Такие аксоны увеличиваются в размерах (откуда и пошло название болезни) и больше не могут передавать сигналы к другим нервным клеткам и к мышцам. Гигантская аксональная нейропатия проявляется в детском возрасте, а ее симптомы прогрессируют со временем: у детей теряется способность передвигаться, может исчезнуть зрение. На данный момент лечения болезни нет, а смерть наступает к 30 годам, чаще всего из-за нарушения работы дыхательных мышц.

Американские ученые представили результаты фазы 1 клинических исследований генной терапии гигантской аксональной нейропатии. В качестве вектора выбрали самокомплементарный аденоассоциированный вирус серотипа 9 (scAAV9). В векторе содержалась ДНК трансгена GAN под слабым рекомбинантным промотором JeT. Препарат предназначен для интратекального введения — в субарахноидальное пространство между мягкой и твердой оболочкой мозга. Оттуда препарат может попасть в спинномозговую жидкость (СМЖ), а AAV9 — доставить трансген в нейроны и глию.

В клинических исследованиях приняли участие 14 детей со средним возрастом 9,1 лет (от 6,3 до 14,5 лет). Перед началом испытаний ученые наблюдали за естественным течением болезни от 3,7 до 31,5 месяцев, чтобы получить контрольные данные. Для исследования участников разделили на четыре группы, которым вводили разные дозы препарата scAAV9/JeT-GAN: 3,5×10¹³ векторных геномов (2 участника), 1,2×10¹⁴ векторных геномов (4 участника), 1,8×10¹⁴ векторных геномов (5 участников) и 3,5×10¹⁴ векторных геномов (3 участника). Всем участникам также давали глюкокортикоиды (метилпреднизолон и преднизон), а некоторым — также рапамицин. Медиана периода наблюдения составила 68,7 месяцев.

За период наблюдения исследователи зарегистрировали 682 нежелательных явления, 48 из которых были серьезными, а с генной терапией были связаны 129. Чаще всего встречались плеоцитоз СМЖ, повышенное содержание антител IgG в СМЖ, лейкоцитоз, тромбоцитоз и головная боль. У одного из пациентов, у которого детектировалась остаточная экспрессия гигаксонина, после введения генотерапевтического препарата наблюдались лихорадка и тошнота, а также повышение уровней С-реактивного белка и мозгового натрийуретического белка.

Два участника исследования, которые получали самую низкую дозу генотерапевтического препарата, умерли из-за прогрессии болезни. У одного из них смерть наступила через 8 месяцев после инъекции, в период после операции по спондилодезу из-за аноксемии, возникшей вследствие попадания рвоты в дыхательные пути. У второго пациента летальный исход наступил спустя 60 месяцев после получения препарата из-за дыхательной недостаточности на фоне скопления экссудата в плевральной полости легких.

Эффективность генотерапевтического препарата в восстановлении моторных функций ученые оценивали по шкале MFM-32 (Motor Function Measure). До начала лечения у всей когорты пациентов оценка по этой шкале падала в среднем на 7,17 процентных пунктов в год. После лечения ситуация значительно улучшилась. Если в группе с минимальной дозой в 3,5×10¹³ векторных геномов оценка все еще падала, но на 0,54 процентных пункта в год, то во всех остальных группах пациентов оценка росла. Так, оценка улучшалась на 3,32, 5,32 и 3,34 процентных пункта в год в группах, получавших дозы 1,2×10¹⁴, 1,8×10¹⁴ и 3,5×10¹⁴ векторных геномов соответственно. При этом порог по эффективности (95%) прошла только группа, получавшая дозу 1,8×10¹⁴ векторных геномов, где эффективность составила 99%.

В период от 6 до 24 месяцев после получения scAAV9/JeT-GAN у шести пациентов либо увеличилась амплитуда потенциала действия сенсорных нервов, либо она перестала уменьшаться, либо появилась, хотя раньше ее было невозможно детектировать. Этот результат был неожиданным, так как обычно при гигантской аксональной нейропатии потенциал действия сенсорных нервов не восстанавливается. Однако у остальных восьми пациентов улучшений в электрической активности сенсорных нервов не наблюдалось. Суммарный потенциал действия мышц продолжил падать у всех пациентов даже после получения генотерапевтического препарата.

Исследователи также получили биопсию нервов у 11 участников исследования. Через год после введения scAAV9/JeT-GAN у восьми пациентов наблюдалась регенерация поверхностной ветви лучевого нерва.

Кроме того, ученые проанализировали биораспределение генотерапевтического препарата, используя образцы одного из погибших участников исследования. Экспрессия гена достигала пика вокруг места инъекции, в то время как в нервной системе в целом ее уровень оставался низким. Низкую экспрессию трансгена ученые связали с намеренным использованием слабого промотора JeT.

Исследователи также провели дополнительный анализ иммунного ответа у 13 пациентов. После введения scAAV9/JeT-GAN у всех пациентов повысился титр нейтрализующих антител против AAV9 в сыворотке крови и в СМЖ, и такой титр сохранялся в течение года. В сыворотке повышенный титр антител наблюдался вплоть до 6 лет после получения препарата. Это указало на то, что купировать гуморальный иммунный ответ за счет приема глюкокортикоидов не удалось. У 12-го пациента в течение двух лет также сохранялся повышенный уровень интерферона-гамма, свидетельствующий о Т-клеточном ответе на трансгенный вектор, но не на трансгенный гигаксонин. Эту реакцию удавалось снизить за счет применения рапамицина.

Ученые заключили, что предложенная генная терапия гигантской аксональной нейропатии имела некоторую эффективность, о чем свидетельствуют улучшения моторных функций по шкале MFM-32 и восстановление электрофизиологической активности сенсорных нервов у группы участников. Однако требуются дальнейшие исследования безопасности и эффективности препарата.

Терапию болезни Гентингтона с использованием CRISPR-системы опробовали на свиньях