Esperança de nova da terapia gene: um neurônio-alvo do vírus é salvar vidas infantis

Nada incomum salta no encontro de Evelyn, uma borbulhante quase-3-ano-velho com cachos vermelhos — exceto que ela não deveria estar aqui, conversando com os visitantes na sala de estar da família dela, girando em suas meias para a canção de Pharrell Williams, "Happy".

Irmã mais velha da Evelyn Josephine tinha atrofia muscular espinhal tipo 1 (SMA1), uma doença genética que, gradualmente, paralisa os bebês. Ela morreu aos 15 meses. Evelyn foi uma gravidez inesperada, mas os pais dela decidiam ter o bebê, apesar de um em quatro chances de uma segunda tragédia.

Logo depois Evelyn nasceu em dezembro de 2014, eles foram devastados para aprender com testes genéticos que, também, tinha SMA1. "Sabíamos o que estávamos a lidar com: nós vai adorá-la por enquanto podemos," diz o pai dela, o Villarreal de Milão. Mas naquela mesma noite, freneticamente procurando na internet, eles aprenderam sobre um ensaio clínico em Ohio e enviaram um e-mail. Às 8 semanas de idade, Evelyn recebeu um tratamento de terapia de gene que deu o corpo de uma proteína crucial falta.

E agora aqui, não está tão diferente de qualquer criança saudável. Embora ela tem coxas fracas e não pode correr normalmente ou saltar, ela pode caminhar rapidamente, dançar, traçar letras, atira blocos de espuma, carregar uma cadeira pequena e subir no colo de sua mãe de Elena. Após o desgosto de perder seu primeiro filho, os Villarreals assistido em espanto enquanto Evelyn tem rastreado, andou e falou. "Foi um milagre. Cada etapa era como uma celebração. "Abrimos uma garrafa de vinho para cada pequena coisa que ela fez, diz Milan.

MIKE SHANAHAN

Os resultados do julgamento que participou de Evelyn tenham desintegradas pesquisadores terapia genética, também, marcando um dos mais dramáticos sucessos do campo uma vez conturbado ainda. Todos os 15 bebês tratados para SMA1, esperada-se que morrem por idade 2, são vivo em 20 meses de idade, e a maioria pode se sentar, de acordo com um relatório esta semana no The New England Journal de medicina (NEJM). Como Evelyn, um menino está caminhando. Embora uma droga recentemente aprovada para SMA1 alcançou efeitos similares, ele deve ser injetado na coluna vertebral em 4 meses. Destina-se a terapia genética como um tratamento único, e simplesmente é infundida na veia. "Nunca vi um efeito [da terapia do gene] tão bom em uma doença letal,", diz o neurologista Jerry Mendell do Hospital de crianças em todo o país, em Columbus, que liderou o julgamento recente.

A notícia acrescenta às fortunas crescentes da terapia gênica. Um tratamento de uma forma genética de cegueira, aprovada no mês passado por um painel consultivo E.U. Food and Drug Administration (FDA), está em vias de ser a primeira terapia genética dos EUA aprovado para uma doença hereditária. No mês passado, uma equipe relatou no NEJM que dar meninos um transplante de suas próprias células-tronco geneticamente modificadas poderia travar uma doença devastadora do cérebro. Uma terapia genética no mercado na Europa curado crianças com um distúrbio imunológico fatais, e outros em desenvolvimento ajudado a hemofílicos vão longe das drogas de coagulação do sangue.

Mas o SMA1 estudo quebra o chão porque ele demonstra o poder de um novo vetor, um vírus carregando um gene terapêutico, infundido na veia, pode transportar sua carga para o sistema nervoso central, através da chamada barreira hemato - encefálica. No passado, os esforços para tratar doenças neurológicas com terapia genética, muitas vezes tinham resultados sem brilho, e entregar o vetor por vezes necessário fazer furos no crânio de um paciente. Agora, os cientistas têm um indiscutível sucesso oferecendo terapia genética no sistema nervoso central. Os resultados também receios que inundações na corrente sanguínea com vírus pode levar a outra tragédia como a morte de um adolescente em um julgamento de terapia do gene há 18 anos, que jogou o campo em desordem.

Do novo tratamento aparente segurança e sucesso é encorajar outros pesquisadores para usar a terapia gênica, entregue em uma veia ou coluna vertebral para tratar doenças neurológicas e musculares da infância rara, e mesmo comum adulto distúrbios como a doença de Parkinson. "Abre-se um novo conceito para um campo que tem sido muito cauteloso," diz Federico Mingozzi, que recentemente deixou o francês Généthon sem fins lucrativos para se tornar diretor científico da sociedade de terapia de gene faísca terapêutica em Filadélfia, Pensilvânia.

"As pessoas vão olhar para trás e vê isso como um marco em um novo tipo de medicina que vai ter grandes implicações para muitas e muitas doenças," Adiciona o pesquisador de terapia de gene Steven Gray da Universidade da Carolina do Norte (UNC) em Chapel Hill.

No início, quando os animais eram os pacientes, tratamento de doenças neurológicas com terapia genética parecia fácil. Na década de 1990, investigadores injetaram os cérebros dos ratos recém-nascidos, projetados para ter certos distúrbios metabólicos com vetores virais carregando um gene ausente. O resultado foi "chocante, foi tão bom," recorda Mark areias da Washington University School of Medicine em St. Louis em Missouri. Mas um cérebro de rato é minúsculo, acrescenta. "O desafio era como você escala de um cérebro de rato que pesa meio grama de cérebro de uma criança que pesos 1000 gramas. Isso é uma 2000-fold diferença na escala. Como você faz esse trabalho?"

Descobriu-se os pesquisadores não podia. Em 1996, uma equipe injetado partículas de gordura que contém um gene curativo para os crânios de duas crianças que tinham um distúrbio cerebral chamado doença de Canavan. A pesquisa foi controversa, e isso não ajuda os pacientes. Alguns dos mesmos pesquisadores posteriormente trataram mais 13 Canavan pacientes por chato seis buracos em seus crânios e injetando um vetor formado a partir de um vírus aparentemente inofensivo, conhecido como um vírus adeno-associado (AAV); um julgamento de AAV semelhante ocorreu para outra desordem de cérebro genéticas graves da infância, doença de Batten.

Nenhum tratamento fez muito a doença lenta, no entanto. Pesquisadores em um julgamento com crianças taiwanesas que foram severamente deficientes de uma deficiência de dois produtos químicos do cérebro fizeram relatório benefícios significativos. Mas os resultados para outras doenças têm sido equívocos. Macaco estudos têm sugerido que o vetor de vírus adeno-associados não difusa longe de locais de injeção, então não que suficiente células cerebrais prováveis receberam o gene novo. "Eles eram heroicos esforços de muitas formas, mas a tecnologia não era ideal," diz Gray.

Uma abordagem inteiramente diferente rendeu apenas sólidos sucessos na doença neurológica. Pesquisadores levaram sangue HIV de células-tronco de pacientes, usados modificadas para bordar em um novo gene e infundido as células volta para os pacientes. Algumas das células migraram então para o cérebro e formaram de células neurônio-apoio chamadas glia que produzia uma proteína necessária. Em 15 rapazes, de acordo com um estudo publicado no mês passado no NEJM, esta terapia de gene "ex vivo" parou de uma doença fatal chamada Adrenoleucodistrofia (ALD), que destrói a bainha de mielina em torno de neurônios. Pesquisadores de terapia do gene italianotêm relatado resultados comparáveispara um tratamento similar dada para pacientes jovens com a doença de cérebro metacromática.

Mas ex vivo terapia genética funciona melhor para doenças cerebrais causadas pela falta de proteína secretada: células transplantadas podem substituí-la pela agitada fora da molécula para outras células neurais pegar. Para muitas doenças, a falta de proteína opera dentro das células, e então todas as células que precisam devem receber o vetor.

(FONTE)CLINICALTRIALS.GOV

A história do vetor viral que parece responder a esta necessidade começa com uma morte. No início de 2000, um líder do campo, geneticista James Wilson da Universidade da Pensilvânia (UPenn), foi forçado a redirecionar sua pesquisa. Wilson tinha conduzido o julgamento de 1999 que 18-year-old Jesse Gelsinger morreu de uma maciça reação imune a um vetor de adenovírus potente que ele tinha recebido para tratar sua doença hepática. Wilson, que tinha um interesse financeiro no julgamento, enfrentou um processo pela família e uma investigação do FDA, e eventualmente concordou com a proibição de 5 anos de conduzindo testes clínicos. Então ele virou-se para encontrar novos tipos de AAVs, que eram mais seguro do que o adenovírus e tornam-se um vetor popular.

Em 2004, Guangping Gao e outros no laboratório de Wilson informou que eles vasculharam os tecidos humanos e primatas e encontrou mais de 100 novos AAVs com um "tropismo", ou de preferência, por infectar tipos específicos de células. Era de um tipo, AAV9, "ao contrário de qualquer outro vírus adeno-associados. Quando você é injetado do sangue em uma dose alta, correu por toda a parte "— coração, músculo, tecido cerebral — Wilson recorda. Mais tentadora de todas foi a sua capacidade para casa em sobre os neurônios, que são a chave para o tratamento de muitos cérebro e doenças da coluna vertebral.

Outros pesquisadores se esforçavam para confirmar o amor do AAV9 do sistema nervoso. Em 2009, uma equipa francesa e o laboratório de Brian Kaspar em âmbito nacional publicaram documentos separados que galvanizou o campo: administrado por via intravenosa para ratos recém-nascidos, AAV9 cruzou a barreira sangue - cérebro — a rede apertada de células que protege o sistema nervoso central de patógenos e toxinas — e infectado de neurônios em todo o cérebro e a medula espinhal.

Quando a equipe em todo o país estava pronta para tentar AAV9 em pessoas, escolheu para alvo SMA1, a causa genética mais comum de morte em bebés. Lactentes com isso faltam um gene SMN1 funcionamento, o que os códigos para uma proteína chamada survival motor neuron (SMN) que sustenta os neurônios da coluna vertebral ao longo da vida. A maioria das pessoas tem várias cópias de um gene de backup, SMN2, que pode produzir pequenas quantidades de SMN, limitar a severidade da doença. Mas aqueles com SMA1 têm apenas dois daqueles genes backup e muito pouco da proteína crucial.

Bebês nascidos com SMA1 disquetes e não podem chupar bem ou levantar a cabeça; Porque espinhais neurônios motores estão faltando, os músculos enfraquecem e em algum momento eles não podem mais respirar por conta própria e morrer. Uma equipe liderada por Kaspar começou a desenvolver um tratamento de engenharia AAV9 para transportar o gene SMN. Eles planejavam injetar por via intravenosa, após mostrando que ratos recém-nascidos com SMA1 que tratavam-se desta forma a função motora normal e expectativa de vida.

Mas isso provavelmente exigiria quantidades maciças de vetor viral. Porque as células do fígado também são um alvo favorito de AAVs, o fígado remove a maioria dos AAV9 injetado de sangue; muito do que resta vai para outros tecidos. Como resultado, menos de 1% da dose original atravessa a barreira hemato - encefálica, Gray estimado enquanto ele era um pós-doutorado com Jude Samulski do UNC. Com base no montante necessário para tratar SMA1 ratos, a equipe nacional propôs uma dose terapêutica de vetor 100 vezes maior do que já tinha sido injetado sangue de um paciente em uma terapia genética experimental.

No entanto, testes com macacos sugeriram que a dose seria segura. FDA e o Comité Consultivo do DNA recombinante, o corpo do National Institutes of Health (NIH) que analisa a maioria dos ensaios de E.U. gene terapia, aprovaram o estudo, que Nationwide e uma Fundação concordaram em financiar. (Uma nova empresa co-fundada por Kaspar chamado AveXis financiado os estagios do julgamento após a terapia de âmbito nacional de licenciamento).

Ainda assim, muitos pesquisadores de terapia de gene prenderam a respiração, temendo outro desastre como Gelsinger. "Ela tinha um número de gente nervosa. "Foi uma tremenda carga viral, sendo dada para pacientes muito jovens, diz Samulski.

Logo após o primeiro bebê recebeu uma dose de teste da terapia AAV9, as enzimas do fígado dela subiram a danos celulares possível 31 vezes normal, sinalização. "Não dormi bem naquela noite," diz Mendell. Mas esteroides rapidamente derrubaram os níveis e FDA aconselhou-o a continuar, diz ele. Três outras crianças desenvolveram enzimas hepáticas elevadas, mas não havia sem sinais clínicos de lesão hepática e o julgamento continuado.

Embora o julgamento foi projetado principalmente para testar a segurança da terapia, rapidamente tornou-se claro que o gene introduzido abrandado atrofia dos infantes. Em vez de se tornar floppier e lutando para respirar, eles têm mais fortes. Deitado de barriga, Evelyn um dia começou a levantar a cabeça, recorda Elena Villarreal. "Era como, que é isso, é impossível com SMA1." Até agora, apenas oito dos 15 bebês tratados preciso da ajuda de uma máscara para respirar. E 11 dos 12 que receberam o maior de duas doses de AAV9 — um dos quais foi tratado até tarde, em 6 meses — pode sentar-se sem ajuda pelo menos momentaneamente, comer e falar. Matteo, um menino em Miami, Flórida, que recebeu a terapia de apenas 27 dias após o nascimento, pode ser executado e está a atingir Marcos do desenvolvimento normais, diz o pai, Derwin Almeida.

Os resultados do ensaio são "notáveis", diz Charlotte Sumner, um pesquisador de SMA na Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland. Uma droga chamada nusinersen, que consiste de um filamento de RNA que ajuda o gene SMN2 produzir mais proteína, teveigualmente efeitos impressionantesem SMA1 crianças em um estudo em curso e foi aprovadas pelo FDA em dezembro passado. Mas a terapia genética é atraente por causa do "um-e-feito benefício," notas de Sumner.

Quanto tempo o tratamento funcionará é desconhecido. Ao contrário do HIV e outros vírus usados para ex vivo a terapia genética, AAVs não integrar o gene terapêutico no genoma da célula; Eles depositá-lo como um loop flutuante de DNA, o que significa que os efeitos podem ser perdidos, como as células se copiarem. Mas os neurônios não se dividem, e então o tecido Tratado deve manter a produzir proteína SMN por anos, diz Kevin Flanigan, diretor do centro de terapia de gene de âmbito nacional.

Se os benefícios da terapia gene desvanecer-se eventualmente, os pacientes SMA1 precisaria de retratamento, e agora têm anticorpos contra o AAV9, o que pode dificultar o. Mas pesquisadores em todo o país estão trabalhando em contramedidas, tais como filtragem de anticorpos do sangue ou dando certas drogas immunosuppressing, diz Mendell.

Outra preocupação distante é câncer. Estudos, areias e outros descobriram que, quando dada por IV em grandes doses para ratos recém-nascidos, alguns AAVs podem integrar seu DNA no genoma e causar câncer de fígado. Notas de areias que os cientistas ainda não sabem se esses resultados são relevantes para os humanos. Alguns terapeutas de gene estão tranquilizados que câncer de fígado não apareceu em centenas de pacientes expostos a AAVs em últimos ensaios de terapia de gene.

AveXis lançou um segundo estudo de SMA1, e também planos para tratar formas mais leves da doença. Se os testes confirmam a promessa da terapia, produzir suficientes doses para atender pacientes precisa será um desafio. Mas um porta-voz do AveXis diz que uma nova fábrica perto de Chicago, Illinois, deve ter capacidade para produzir doses para os 500 nascimentos SMA1 cada ano nos Estados Unidos e na Europa. A empresa não tem ainda colocar um preço sobre o tratamento, mas provavelmente vai ser caro — terapias genética sobre o comando de mercado mais de US $700.000 por tratamento.

CÉREBRO DE MEDICINA WEILL CORNELL E ESPINHA CENTRAL

Agora que elevado-dose, sistemicamente entregues terapia de gene AAV parece segura, equipes em âmbito nacional e em outros lugares está lançando testes para outras doenças neuromusculares, que terá como objectivo entregar um novo gene por IV para as células musculares, em vez de neurônios.

Os cientistas também estão explorando a próxima pergunta para AAV9: ele pode ir além de ajudando os neurônios da coluna vertebral... e alcance profundamente no cérebro em níveis altos o suficiente para deter doenças lá? Os primeiros resultados poderiam vir de um julgamento em curso, patrocinado pela empresa Abeona Therapeutics e executado por de âmbito nacional, que é usando entrega IV de uma terapia de gene AAV9 para síndrome de Sanfilippo tipo A. Crianças com a ausência de doença, uma enzima necessária para quebrar o sulfato de heparan, uma molécula que se acumula no cérebro e causa danos que é evidente em idades de 2 a 6. Um ano depois que três crianças foram tratadas, níveis de sulfato de heparan em sua medula espinal caíram acentuadamente, seus fígados alargados tem encolhido e suas pontuações em testes cognitivos não-verbais parecem ter estabilizado, Flanigan tem relatado nas reuniões.

Outros ensaios contam com propriedades de AAV9 neurônio-homing mas administração-lo diretamente ao sistema do nervoso central do paciente através de uma injeção no (fluido espinhalconsulte a tabela). Isso requer menos vírus do que a entrega do IV, então fabricação não será tanto um obstáculo; também pode funcionar melhor para pacientes mais idosos, cuja barreira sangue - cérebro é mais desenvolvida do que dos infantes. E entrega da coluna vertebral deve reduzir qualquer resposta imune.

No primeiro teste desta estratégia, um julgamento no NIH tem dado oito pacientes com uma doença chamada neuropatia axonal gigante um vetor de AAV9 contendo um gene de substituição para o que a culpa, que destrói os axônios — gavinhas de impulso-transmissão das células nervosas — e afeta o cérebro. Gray, cujos estudos com animais no laboratório do Samulski lançou as bases para o julgamento, diz que ainda é cedo para relatar resultados. Mas Lori Sames de Rexford, Nova York, Hope fundo cuja caridade da Hannah apoiou pesquisa de Gray, diz que a cadeira de rodas, 13 anos a filha dela Hannah, tratada em julho de 2016, tem visto algumas melhorias: A perda de visão se estabilizou, e ela pode se alimentar e o carrinho com suporte. "Estamos muito felizes com o que estamos vendo", diz Sames.

Para pacientes com SMA1 e outros distúrbios progressivos, o tratamento precoce é fundamental. "Uma vez que os neurônios sumiram foram, eles se foram,", diz o pediatra neurologista Jonathan Mink da Universidade de Rochester Medical Center, em Nova York. Por agora, irmãos das crianças já afectados por estas doenças genéticas são as mais susceptíveis de ser identificado cedo o suficiente para o tratamento preventivo. Mas grupos de pacientes estão pedindo que doenças como a ALD e SMA adicionada para testes de triagem neonatal, que poderiam expandir o alcance da terapia.

Alguns pesquisadores continuam céticos de que as formas novas e menos invasivas de entrega de AAV9 vão chegar bastante as células do cérebro. "Tenho dúvidas que vai ser amplamente aplicável a outras doenças," especialmente em crianças mais velhas, diz Ronald Crystal de Weill Cornell medicina na cidade de Nova York, que tem usado a entrega do crânio para tratar a doença de Batten.

Outras terapeutas do gene estão fixando suas esperanças na busca de novos vetores AAV que são ainda melhores em atravessar a barreira hemato - encefálica. Um grupo no Instituto de tecnologia da Califórnia, em Pasadena identificou vários, incluindo uma variante do vírus adeno-associados que atravessa a barreira de 40 vezes mais eficaz do que a AAV9 em camundongos. A Voyager terapêutica em Cambridge, Massachusetts, diz que estes vetores aparecem trabalhar em macacos, também, que os dados permanecem inéditos.

Como emocionado como terapeutas de gene com o estudo de SMA1 que deu pais Evelyn sua menina dança, vão vigiar ansiosamente ver se a mesma estratégia pode salvar mais crianças com doenças genéticas graves. Se isso acontecer, será assegurada lugar da terapia gene no arsenal da medicina. Diz Wilson: "não foi uma melhoria modesta. Esta é uma mudança transformacional. Isso é o que sempre esperávamos terapia genética seria."

Notícias da ciência, porJocelyn Kaiser1 de novembro de 2017, 17:00

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