CRISPR-genredigering gir store muligheter for behandling av en sjelden form for blindhet

Netthinnedegenerasjon kan være arvelig eller ervervet. I førstnevnte tilfelle er det en uhelbredelig og progressiv sykdom. En nylig studie publisert i New England Journal of Medicine utforsket den potensielle bruken av genredigering for å korrigere en medfødt netthinnedegenerasjon kalt CEP290, som forårsaker tidlig synstap.

Arvelig netthinnedegenerasjon er forårsaket av patogene mutasjoner i ett av mer enn 280 gener. Disse mutasjonene fører til at fotoreseptorene (lysfølsomme staver og tapper) i netthinnen ikke fungerer som de skal og dør, noe som fører til synstap hos berørte individer. Disse tilstandene er en ledende årsak til blindhet over hele verden.

Ved CEP290-assosiert netthinnedegenerasjon eller Lebers amaurose forårsaker det muterte sentrosomproteinet 290 (CEP290) delvis eller fullstendig blindhet i løpet av de første ti leveårene. Det er derfor den viktigste årsaken til genetisk blindhet hos barn forårsaket av netthinneskade.

Én genetisk variant, kalt p.Cys998X, står for mer enn tre fjerdedeler av tilfellene av tilstanden bare i USA. Den normale funksjonen til CEP290 blokkeres av innsetting av et enkelt kodende segment under transkripsjonen. Mangel på dette molekylet forstyrrer normal ciliærvirkning på fotoreseptorer.

Det finnes for øyeblikket ingen kur. Støttende behandling inkluderer bruk av forstørrelsesglass og blindeskrift, samt tilpasninger i hjemmet for å skape et trygt miljø for personer med synshemming.

På vevsnivå blir staver og tapper uorganiserte i de ytre segmentene av netthinnen på grunn av fraværet av sensoriske cilier i denne tilstanden. Staver i den midtre perifere netthinnen dør av, mens tapper vedvarer i makula, netthinnens sentrale punkt.

Et karakteristisk trekk ved disse pasientene er en mangel på kobling mellom netthinnens struktur og funksjon. Proksimale komponenter i synsbanen forblir intakte, noe som tyder på at fotoreseptorene i disse øynene kan brukes til å gjenopprette synet. Ulike tilnærminger som utforskes inkluderer bruk av oligonukleotider for å forhindre uttrykk av det innsatte eksonet eller levering av en miniatyrversjon av CEP290-genet inn i cellen.

Den nyeste teknologien involverer bruk av genredigering med injeksjon av EDIT-101. Den er basert på bruk av CRISPR-systemet (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) i kombinasjon med CRISPR-assosiert protein 9 (Cas9)-protein for å eliminere den patogene varianten IVS26. Denne studien hadde som mål å studere sikkerheten og effektiviteten til denne terapien.

Forskerne bestemte seg for å gjennomføre en åpen studie der deltakerne fikk enkeltdoser av legemidlet i stigende rekkefølge. Denne fase 1-2-studien hadde som mål å vurdere legemidlets sikkerhet, samtidig som sekundære effektutfall også ble vurdert.

Sikkerhetsendepunktene inkluderte bivirkninger og uakseptabel toksisitet som forhindret bruk av den aktuelle dosen. Effekten ble målt på en rekke måter, inkludert korrigert synsskarphet, netthinnefølsomhet, vurdering av synsrelatert livskvalitet og testing av synsnavigasjonsmobilitet.

EDIT-101-genet ble injisert i tolv voksne og to barn. De voksne var i alderen 17 til 63 år, mens barna var henholdsvis ni og fjorten år gamle. Alle hadde minst én kopi av IV26-varianten.

Dosene varierte fra 6 × 10^11 vektorgenomer/ml til 3 × 10^12 vektorgenomer/ml. To, fem og fem voksne fikk henholdsvis lave, middels og høye doser. Barn fikk middels dose.

Alle injeksjoner ble gitt i øyet med dårligst ytelse, studieøyet.

Hva viste studien? De fleste deltakerne hadde alvorlig synsskarphetstap under 1,6 logMAR. Synsskarphet kunne bare testes ved hjelp av Berkeley Vestigial Vision Test. Spektralfølsomheten økte med minst 3 log-enheter, og stavfunksjonen var ikke påvisbar hos noen av deltakerne.

Tykkelsen på fotoreseptorlaget var imidlertid innenfor normale grenser hos de fleste pasientene, som forventet.

De fleste bivirkningene var milde, omtrent en femtedel var moderate, og bare omtrent 40 % var behandlingsrelaterte. Det var ingen alvorlige behandlingsrelaterte bivirkninger og ingen dosebegrensende toksisitet. Netthinnestrukturen viste ingen negative endringer, noe som viser akseptabel sikkerhet for legemidlet.

Når det gjelder effektiviteten, viste en foreløpig studie signifikante forbedringer i kjeglesynet fra baseline-nivåene hos seks pasienter. Av disse viste fem forbedring på minst ett annet område.

Forbedring i minst ett av følgende domener (best korrigert synsskarphet, rødt lysfølsomhet eller synsbasert mobilitet) ble observert hos ni pasienter, eller nesten to av tre i hele gruppen. Nesten 80 % hadde forbedringer i minst ett ytelsesmål, og seks hadde forbedringer i to eller flere mål.

Fire viste en økning på 0,3 logMAR i best korrigert synsstyrke, og oppfylte dermed kriteriene for en klinisk signifikant forbedring. Av disse rapporterte tre forbedring så tidlig som tre måneder etter injeksjon. Den gjennomsnittlige endringen i denne parameteren for hele gruppen var -0,21 logMAR.

For nesten halvparten av gruppen (6/14) viste kjeglefølsomheten for lys ved forskjellige frekvenser, rød, hvit og blå, en visuelt signifikant økning i studieøyet sammenlignet med kontrolløyet, noen etter bare tre måneder. Alle fikk middels og høye doser. To viste en forbedring på >1 logMAR, det maksimale mulige for kjegler alene.

Keglemediert sensitivitet var størst hos pasienter med verst svekket funksjon ved baseline. Nesten alle pasienter med forbedret keglefunksjon viste også forbedring i ett eller flere andre mål.

Fire deltakere viste visuelt signifikant forbedring i sin evne til å navigere i mer komplekse stier sammenlignet med baseline, hvorav én fortsatte å vise denne forbedringen i minst to år.

Seks deltakere opplevde klinisk signifikante økninger i synsrelaterte livskvalitetsscore.

"Disse resultatene bekrefter tilstedeværelsen av produktiv in vivo genredigering av EDIT-101, terapeutiske nivåer av CEP290-proteinuttrykk og forbedret tappefotoreseptorfunksjon."

Denne lille studien viste en høy sikkerhetsprofil og forbedret fotoreseptorfunksjon etter at EDIT-101 ble administrert til deltakerne. Disse resultatene «støtter videre in vivo-studier av CRISPR-Cas9-genredigering for behandling av arvelige retinaldegenerasjoner forårsaket av IVS26 CEP290-varianten og andre genetiske årsaker.»

Områder som er verdt videre undersøkelse inkluderer funnet at forbedret tappefunksjon etter behandling ikke tilsvarer forbedret synsskarphet, noe som er et klinisk meningsfullt mål. For det andre kan tidligere intervensjon gi bedre resultater. Til slutt kan det å målrette begge kopiene av genet resultere i større terapeutisk nytte.