Gen-Therapie neue Hoffnung: ein Neuron-targeting Virus ist Säugling retten

Nichts Ungewöhnliches springt nach dem Treffen Evelyn, eine sprudelnde fast-3-jährige mit roten Locken – außer, daß sie nicht hier im Chat mit einem Besucher in ihrer Familie Wohnzimmer, drehend in ihre Strumpfhosen, Pharrell Williams Song "Happy."

Evelyns ältere Schwester Josephine hatte spinale Muskelatrophie Typ 1 (SMA1), eine genetische Krankheit, die allmählich Babys lähmt. Sie starb mit 15 Monaten. Evelyn war eine unerwartete Schwangerschaft, aber ihre Eltern beschlossen, das Baby trotz einer von vier Chancen auf eine zweite Tragödie haben.

Bald Nachdem Evelyn im Dezember 2014 geboren wurde, waren sie am Boden zerstört, von Gentests erfahren, dass sie, auch SMA1 hatte. "Wir wussten was wir behandeln: Wir lieben sie für so lange wie möglich," sagt ihrem Vater, Mailand Villarreal. Aber in derselben Nacht verzweifelt Suche im Internet, sie lernte über eine klinische Studie in Ohio und schickte eine e-Mail. Im Alter von 8 Wochen erhielt Evelyn eine gentherapeutischen Behandlung, die ihrem Körper eine entscheidende fehlende Eiweiß gab.

Und jetzt hier ist sie, nicht so verschieden von jeder gesunden Kleinkind. Obwohl sie schwache Oberschenkel hat und nicht normal laufen oder springen, kann sie schnell gehen, tanzen, Briefe zu verfolgen, werfen Schaumstoffblöcken, tragen einen kleinen Stuhl und auf ihre Mutter Elena Schoß klettern. Nach den Herzschmerz zu verlieren ihr erste Kind haben die Villarreals staunend beobachtet, wie Evelyn kroch, ging, sprach und hat. "Es war einfach ein Wunder." Jeder Meilenstein war wie ein fest. Wir öffneten eine Flasche Wein für jede Kleinigkeit, was sie tat,", sagt Milan.

MIKE SHANAHAN

Die Ergebnisse der Studie, die, der Evelyn teilgenommen, haben Gen-Therapie Forscher, auch Kennzeichnung eines einmal beunruhigt Bereich dramatischsten Erfolge noch weggeblasen. Alle 15 Babys behandelt für SMA1, voraussichtlich nach Alter 2, sterben sind lebendig auf 20 Monate oder älter, und die meisten sitzen können, laut einem Bericht in dieser Woche im The New England Journal von Medizin (NEJM). Wie Evelyn spaziert ein Junge. Obwohl vor kurzem ein Medikament für SMA1 ähnliche Effekte erreicht hat, muss es in der Wirbelsäule alle 4 Monate injiziert werden. Die Gentherapie versteht sich als eine einmalige Behandlung, und es ist einfach in eine Vene infundiert. "Ich nie einen Effekt [der Gentherapie] so gut in eine tödliche Krankheit gesehen habe", sagt Neurologe Jerry Mendell bundesweit Kinderklinik in Columbus, der jüngsten Studie führte.

Die Nachricht fügt zu den steigenden Wohlstand der Gentherapie. Eine Behandlung für eine genetische Form der Blindheit, ein US Food and Drug Administration (FDA) Beirat, letzten Monat gebilligt wird voraussichtlich das erste Gentherapie in den Vereinigten Staaten für eine Erbkrankheit zugelassen werden. Letzten Monat berichtet ein Team im NEJM, geben jungen eine eigene gentechnisch veränderten Stammzellen-Transplantation eine verheerende Erkrankung des Gehirns aufhalten könnte. Eine Gentherapie in Europa auf den Markt Kinder mit lebensbedrohlichen Immun-Erkrankung geheilt, und andere in Entwicklung geholfen Bluter losgehen Blutgerinnung Medikamente.

Aber die Studie Wege geht, denn es zeigt die Macht der ein neuer Vektor, ein Virus, das Tragen eines therapeutischen Gens, die in eine Vene infundiert SMA1 können tragen seine Ladung auf das zentrale Nervensystem über die so genannte Blut - Hirn-Schranke. In der Vergangenheit Bemühungen zur Behandlung von neurologischer Erkrankungen mit Gentherapie oft hatte glanzlosen Ergebnisse und liefert den Vektor manchmal Bohren von Löchern in den Schädel des Patienten erforderlich. Jetzt haben Wissenschaftler einen unbestrittenen Erfolg liefern Gentherapie in das zentrale Nervensystem. Die Ergebnisse zu zerstreuen auch befürchtet, die dass die Überschwemmung der Blutbahn mit Virus, eine weitere Tragödie wie der Tod eines Teenagers in einer Gen-Therapie-Studie vor 18 Jahren führen könnte, die Feld ins Chaos stürzte.

Der neuen Behandlung scheinbaren Sicherheit und Erfolg ist andere Forscher, Gentherapie, geliefert in eine Vene oder der Wirbelsäule zu verwenden, zur Behandlung von neurologischen und muskulären Erkrankungen im Kindesalter selten hineinleuchtet und sogar gemeinsame Erwachsenen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit. "Es eröffnet ein völlig neues Konzept, ein Feld, das sehr vorsichtig gewesen ist", sagt Federico Mingozzi, wer vor kurzem verließ die französische gemeinnützige Généthon, chief scientific Officer von der Gen-Therapie-Unternehmen Funke Therapeutika in Philadelphia, Pennsylvania zu werden.

"Menschen gehen zurück zu schauen und sehen dies als einen Meilenstein in eine neue Art von Medizin, die umfassende Auswirkungen auf viele, viele Krankheiten, haben", fügt Gen Therapie Forscher Steven Gray von der University of North Carolina (UNC) in Chapel Hill.

Anfangs wenn Tiere die Patienten waren schien Behandlung von neurologischen Erkrankungen mit Gentherapie einfach. In den 1990er Jahren injiziert Forscher die Gehirne von neugeborenen Mäusen entwickelt, um bestimmte Stoffwechselerkrankungen mit viralen Vektoren ein fehlenden Gens tragen haben. Das Ergebnis war "schockierend, es so gut war", erinnert sich Mark Sands der Washington University School of Medicine in St. Louis in Missouri. Aber ein Gehirn der Maus winzig ist, fügt er hinzu. "Die Herausforderung war, wie Sie vom Gehirn der Maus skalieren, das ein halbes Gramm, das Gehirn eines Kindes, dass Gewicht 1000 Gramm wiegt. Das ist ein 2000-fold Unterschied in der Skala. Wie machen Sie diese Arbeit?"

Es stellte sich heraus Forscher konnte nicht. Im Jahr 1996 injiziert ein Team Fettpartikel mit einem heilenden gen in die Schädel von zwei Kindern, die eine Erkrankung des Gehirns Canavan-Krankheit genannt hatte. Die Forschung war umstritten, und es hat nicht geholfen, die Patienten. Einige der gleichen Forscher Patienten später 13 weitere Canavan durch Bohren von sechs Löchern in ihren Schädeln und Einspritzen eines Vektors altmodisch aus einer scheinbar harmlosen Virus, bekannt als ein Adeno-assoziierte Virus (AAV); eine ähnliche AAV-Trial fand für eine andere schwere Kindheit genetische Gehirnstörung, Batten Krankheit.

Keine Behandlung hat jedoch viel zu langsame Krankheit. Forscher in einer Studie mit taiwanesischen Kinder, die aus einem Mangel an zwei Chemikalien im Gehirn schwerbehindert waren ließen erhebliche Vorteile. Aber Ergebnisse für andere Krankheiten waren grenzwertig. Affe-Studien haben vorgeschlagen, dass der AAV-Vektor nicht weit von der Injektionsstellen so diffus nicht genügend Gehirnzellen wahrscheinlich das neue Gen erhalten. "sie waren heroischen Anstrengungen in vielerlei Hinsicht, aber die Technik war nicht ideal," Gray sagt.

Ein ganz anderen Ansatz ergab die einzige solide Erfolge in neurologischen Erkrankung. Forscher nahm Blut Stammzellen von Patienten verwendet geändert HIV, in ein neues Gen zu nähen, und die Zellen der Patienten wieder infundiert. Einige der Zellen dann zum Gehirn migriert und Neuron-Unterstützung der Zellen, die sogenannten Gliazellen, die eine notwendige Protein produziert gebildet. In 15 jungen laut einer Studie in NEJM, letzten Monat gestoppt dieses "ex Vivo" Gentherapie eine tödliche Krankheit namens Adrenoleukodystrophie (ALD), die die Myelinscheide um Nervenzellen zerstört. Italienische Gen-Therapie-Forscherhaben vergleichbare Ergebnisse berichtetfür eine ähnliche Behandlung gegeben, um junge Patienten mit Gehirn-Krankheit metachromatic Leukodystrophie.

Aber ex Vivo Gentherapie funktioniert am besten für Erkrankungen des Gehirns verursacht durch den Mangel an sekretierten Proteine: transplantierte Zellen können es ersetzen, indem massenhaft das Molekül für andere Nervenzellen zu holen. Für viele Erkrankungen das fehlende Protein betreibt in den Zellen, und also alle Zellen, die es brauchen müssen den Vektor erhalten.

(QUELLE)CLINICALTRIALS.GOV

Mit dem Tod beginnt die Geschichte von viralen Vektoren, die scheint, dieses Bedürfnis zu beantworten. Anfang der 2000er Jahre war ein Führer des Feldes Genetiker James Wilson von der University of Pennsylvania (UPenn), gezwungen, seine Forschung zu leiten. Wilson hatte 1999 Studie führte die 18-j, die hrige Jesse Gelsinger aus eine massive Immunreaktion zu einem potenten Adenovirus-Vektor, die er erhalten hatte starb, um seine Leber-Krankheit zu behandeln. Wilson, die ein finanzielles Interesse an der Studie hatten, vor einer Klage durch die Familie und eine FDA-Untersuchung, und schließlich willigte er ein, ein 5-Jahres-Verbot für führende klinische Studien. Also wandte er sich an der Suche nach neuen Arten von Flugabwehrpanzer, die sicherer als Adenoviren und war ein beliebter Vektor geworden.

Im Jahr 2004 berichtet Guangping Gao und andere in Wilsons Lab, dass sie Mensch und Primaten Gewebe durchforstet und fand mehr als 100 neue Flugabwehrpanzer mit einem "Tropismus" oder die Vorliebe für bestimmte Arten von Zellen zu infizieren. Eine Art, AAV9, war "anders als alle anderen AAV. Wenn Sie es in das Blut bei einer hohen Dosis injiziert, ging es überall "– Herz, Muskeln, Gehirngewebe — Wilson erinnert. Die meisten verlockende aller war seine Fähigkeit, Haus in auf die Nervenzellen, die der Schlüssel zu vielen Gehirn und Wirbelsäulenerkrankungen zu behandeln sind.

Andere Forscher verschlüsselt, um AAV9s Liebe des Nervensystems zu bestätigen. Im Jahr 2009 ein französisches Team und Labor von Brian Kaspar im ganzen Land veröffentlicht separate Papiere, die das Feld verzinkt: intravenös verabreicht werden, Neugeborene Mäuse, AAV9 überquerte die Blut - Hirn-Schranke – enges Netz von Zellen, die das zentrale Nervensystem von schützt Krankheitserreger und Giftstoffe — und infizierten Nervenzellen in Rückenmark und Gehirn.

Wenn das bundesweite Team bereit, AAV9 bei Menschen zu versuchen war, wählte es SMA1, die häufigste genetische Ursache des Todes bei Babys ausgerichtet. Säuglinge mit ihm fehlt eine funktionierende SMN1-gen, welches kodiert für ein Protein namens Survival Motorneuron (SMN), die spinale Neuronen im gesamten Leben trägt. Die meisten Menschen haben mehrere Kopien von einem backup gen SMN2, die kleine Mengen von SMN, Begrenzung der Schwere der Erkrankung produzieren können. Aber diejenigen mit SMA1 haben nur zwei von den backup-Genen, und viel zu wenig die entscheidende Protein.

Neugeborene mit SMA1 sind Disketten und nicht gut saugen oder heben ihre Köpfe; Da spinalen Motorneuronen fehlen, ihre Muskeln zu schwächen und sie zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht mehr selbständig atmen und sterben. Ein Team unter der Leitung von Kaspar dargelegt, um eine Behandlung von technischen AAV9 des SMN Gens tragen zu entwickeln. Sie sollen es intravenös injizieren nach zeigen, dass Neugeborene Mäuse mit SMA1, die auf diese Weise behandelt wurden normalen motorischen Funktion und Lebensdauer.

Aber das würde wahrscheinlich erfordern große Mengen von viralen Vektoren. Da Leberzellen auch ein beliebtes Ziel der Flugabwehrpanzer sind, entfernt die Leber die meisten AAV9 ins Blut injiziert; viel von dem, was bleibt geht in andere Gewebe. Infolgedessen weniger als 1 % der ursprünglichen Dosis die Blut - Hirn-Schranke kreuzt, grau, während er Postdoc mit UNC es Jude Samulski war geschätzt. Bezogen auf die Menge SMA1 Mäuse behandeln musste, schlug bundesweite Team eine therapeutische Dosis von Vector 100 Mal höher als die eines Patienten Blut in einer Gentherapie Studie jemals injiziert hatte.

Noch Versuche mit Affen vorgeschlagen, die Dosis wäre sicher. FDA und des rekombinanten DNA Advisory Committee, das National Institute of Health (NIH) Organ, das meisten US gentherapeutische Studien, Beiträge genehmigt die Studie, die im ganzen Land und eine Stiftung vereinbart, zu finanzieren. (Ein neues Unternehmen von Kaspar genannt AveXis mitbegründet finanziert die späteren Phasen des Prozesses nach der Therapie von Nationwide-Lizenzierung).

Dennoch hielten viele Gen-Therapie-Forscher den Atem an aus Angst vor einer weiteren Gelsinger-ähnliche Katastrophe. "Es hatte eine Reihe von Menschen nervös. "Es war eine enorme Viruslast sehr jungen Patienten gewidmet wird", sagt Samulski.

Bald, nachdem das erste Baby eine Test-Dosis der AAV9 Therapie erhalten, stieg ihre Leberenzyme auf 31 mal normal, Signalisierung möglich Zellschäden. "Ich habe nicht gut geschlafen in dieser Nacht", sagt Mendell. Aber Steroide schnell die Stufen, und die FDA riet ihm, weiterzumachen, sagt er. Drei andere Kinder entwickelt erhöhte Leberenzyme, aber es gab keine klinischen Anzeichen von Leberschäden und der Prozess fortgesetzt.

Obwohl die Studie hauptsächlich entworfen wurde, um die Sicherheit der Therapie zu testen, wurde schnell klar, dass das eingeführte Gen die Säuglinge Atrophie verlangsamt. Anstatt immer floppier und kämpfen, um zu atmen, bekamen sie stärker. Liegend auf dem Bauch, Evelyn eines Tages begonnen, den Kopf zu heben, erinnert sich Elena Villarreal. "Es war wie das ist es, das mit SMA1 unmöglich ist." Jetzt brauchen nur acht der 15 behandelten Babys Hilfe von eine Gesichtsmaske zu atmen. Und 11 von 12, die die größere der beiden AAV9 Dosen erhalten – einer davon war spät, nach 6 Monaten behandelt – zumindest kurzzeitig ohne Hilfe sitzen, Essen und sprechen kann. Matteo, ein Junge in Miami, Florida, die Therapie nur 27 Tage nach der Geburt bekam, lauffähig und trifft normale Entwicklungsmeilensteine, sagt sein Vater, Derwin Almeida.

Die Ergebnisse der Studie sagt "bemerkenswert", Charlotte Sumner, ein SMA-Forscher der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. Ein Medikament namens Nusinersen, bestehend aus einem Strang von RNA, die hilft, das SMN2-gen mehr Protein zu produzieren hatebenso eindrucksvolle Effekteim SMA1 Säuglinge in einer laufenden Studie, und es wurde von der FDA im Dezember letzten Jahres genehmigt. Aber Gentherapie ist attraktiv wegen der "One-and-done nutzen," Sumner Notizen.

Es ist unbekannt, wie lange die Behandlung funktioniert. Im Gegensatz zu HIV und anderen Viren für ex Vivo Gentherapie verwendet nicht Flugabwehrpanzer das therapeutische gen in eine Zelle Genom zu integrieren; Sie legen es als frei schwebenden Schleife der DNA, was bedeutet, dass die Effekte verloren gehen können, wie sich Zellen zu kopieren. Aber Neuronen teilen nicht, so dass das behandelte Gewebe SMN-Protein jahrelang produzieren sollte, sagt Kevin Flanigan, Direktor der Nationwide Gen-Therapie-Zentrum.

Wenn die Gentherapie Vorteile schließlich verblassen, SMA1 Patienten müssten Nachbehandlung, und jetzt haben sie Antikörper gegen AAV9, die es erschweren könnte. Aber bundesweit Forscher Gegenmaßnahmen, wie Antikörper aus dem Blut filtern oder bestimmte Immunosuppressing Medikamente geben arbeiten Mendell sagt.

Krebs ist ein weiterer Ferne sorgen. Sand und andere Studien haben festgestellt, dass wenn in hohen Dosen mit Neugeborenen Mäusen durch IV gegeben, einige Flugabwehrpanzer ihre DNA in das Genom zu integrieren und Leberkrebs verursachen können. Sands stellt fest, dass die Wissenschaftler noch nicht wissen, ob diese Ergebnisse auf den Menschen relevant sind. Einige Therapeuten gen sind beruhigt, dass Leberkrebs in den Hunderten von Patienten ausgesetzt Flugabwehrpanzer in vergangenen gentherapeutische Studien nicht angezeigt.

AveXis hat eine zweite SMA1-Studie gestartet, und es will auch mildere Formen der Erkrankung zu behandeln. Wenn Sie das Versprechen der Therapie der Prüfungen zu ertragen, muss produzieren genug Dosen um Patienten gerecht zu werden eine Herausforderung sein wird. Aber ein AveXis-Sprecher sagt, dass ein neues Werk in der Nähe von Chicago, Illinois, Dosen für die 500 SMA1 Geburten jährlich in den Vereinigten Staaten und Europa herstellen kann sollte. Das Unternehmen hat nicht noch setzen ein Preisschild auf die Behandlung, aber es wird wahrscheinlich teuer sein – Gentherapien auf dem Markt Befehl aufwärts von $700.000 pro Behandlung.

WEILL CORNELL MEDIZIN GEHIRN UND RÜCKENZENTRUM

Nun, Hochdosis-systemisch geliefert AAV-Gen-Therapie scheint sicher, teams im ganzen Land und anderswo lancieren Studien für die anderen neuromuskulären Erkrankungen, die darauf abzielen, ein neues Gen IV zu Muskelzellen anstatt Neuronen zu liefern.

Wissenschaftler erforschen auch die nächste Frage für AAV9: kann es helfen, spinale Neuronen hinausgehen und greifen tief in das Gehirn auf Ebenen hoch genug, um es Krankheiten zu stoppen? Die ersten Ergebnisse könnte aus einer laufenden Studie, gesponsert von der Firma Abeona Therapeutika und von im ganzen Land, dass IV Lieferung einer AAV9 Gen-Therapie für Sanfilippo Typ A-Syndrom verwendet kommen. Kinder mit der Krankheit Fehlen eines Enzyms Heparan Sulfat brechen musste, zeigt sich ein Molekül, das baut sich im Gehirn und verursacht Schäden, die im Alter von 2 bis 6. Ein Jahr nach drei Kinder behandelt wurden, von Heparan Sulfat in die Rückenmarksflüssigkeit deutlich sank haben ihre vergrößerte Leber geschrumpft und ihre Noten auf nonverbalen kognitiven Tests stabilisiert zu haben scheinen, hat Flanigan in Sitzungen berichtet.

Andere Studien auf AAV9s Neuron-Homing Eigenschaften verlassen, sondern direkt an einen Patienten zentralen Nervensystems durch eine Injektion in den spinalen Flüssigkeit (verabreichensiehe Tabelle). Dies erfordert weniger Viren als IV Lieferung so Fertigung nicht so viel von einem Hindernis sein; Es kann auch besser funktionieren für ältere Patienten, deren Blut - Hirn-Schranke stärker als Säuglinge entwickelt ist. Und Wirbelsäule Lieferung sollte Immunantwort verringern.

Im ersten Test dieser Strategie, ein Versuch am NIH gegebenen acht Patienten mit einer Erkrankung nennt man riesige axonale Neuropathie eine AAV9 Vektor mit einem Ersatz-gen für die ein Verschulden trifft, die Axone zerstört – Nervenzellen Impuls-übertragende ranken – und wirkt sich auf das Gehirn. Gray, deren tierexperimentellen Studien in Samulskis Labor die Weichen für den Versuch, sagt, es ist zu früh, um Ergebnisse. Lori Sames Rexford, New York, dessen Liebe Hannah Hope Fund Grays Forschung unterstützt, sagt aber, dass ihr Rollstuhl, 13 Jahre alte Tochter Hannah, behandelt im Juli 2016, einige Verbesserungen gesehen hat: ihr Verlust der Sehkraft stabilisiert hat, und sie ernähren sich und mit Unterstützung stehen. "Wir sind sehr zufrieden mit dem was wir sehen sind", sagt Sames.

Für Patienten mit SMA1 und anderen progressiven Erkrankungen ist eine frühzeitige Behandlung wichtig. "Sobald Neuronen sind verschwunden, sie Weg sind", sagt pädiatrischen Neurologen Jonathan Mink von der University of Rochester Medical Center in New York. Im Moment sind Geschwister von Kindern, die bereits von diesen genetischen Krankheiten heimgesucht wird am ehesten früh genug für eine Prophylaxebehandlung identifiziert werden. Aber Patientengruppen drängen, dass Krankheiten wie ALD und SMA Neugeborenen-Screeningtests hinzugefügt werden, die die Therapie Reichweite erweitern könnte.

Einige Forscher bleiben skeptisch, dass die neue, weniger invasiven Möglichkeiten für die Verwirklichung der AAV9 genügend Gehirnzellen erreichen werden. "Ich habe meine Zweifel, die es geht, zu anderen Störungen anwendbar" vor allem bei älteren Kindern, sagt Ronald Crystal Weill Cornell Medizin in New York City, die Schädel Lieferung hat Batten Krankheit behandelt werden.

Andere gen-Therapeuten setzen ihre Hoffnungen auf der Suche nach neuen AAV-Vektoren, die sogar besser sind an der Kreuzung der Blut - Hirn-Schranke. Eine Gruppe am California Institute of Technology in Pasadena identifizierte mehrere, darunter eine AAV-Variante, die 40-Mal effektiver als AAV9 bei Mäusen die Schranke überquert. Voyager-Therapeutika in Cambridge, Massachusetts, sagt, dass diese Vektoren wirken bei Affen, auch wenn diese Daten unveröffentlicht sind.

Wie begeistert, wie gen-Therapeuten mit SMA1-Studie, die Evelyns Eltern ihre tanzende Mädchen gab, werden sie ängstlich beobachten, um festzustellen, ob die gleiche Strategie mehr Kinder mit schweren Erbkrankheiten sparen kann. Wenn dies der Fall, wird Gen-Therapie findet in der Medizin Arsenal sicher sein. Wilson sagt: "das war keine leichte Verbesserung. Dies ist eine transformative Veränderung. "Das ist, was wir immer erhofft hatten, wäre Gentherapie."

Nachrichten aus der Wissenschaft, vonJocelyn Kaiser1. November 2017, 17:00

http://www.sciencemag.org/News/2017/11/Gene-Therapy-s-New-Hope-Neuron-Targeting-Virus-Saving-Infant-Lives