Генна терапія пропонує потенціал для лікування генетичних захворювань шляхом доставки терапевтичного генетичного матеріалу до цільових клітин. Однак ефективна доставка генів повинна подолати кілька біологічних бар'єрів, включаючи імунне розпізнавання, клітинне поглинання, внутрішньоклітинну торгівлю та ефективну експресію терапевтичного корисного навантаження. Тому для вирішення цих проблем було розроблено вірусні та не-вірусні вектори.
Серед вірусних векторів адено-асоційований вірус (AAV) став важливою платформою для доставки генів in vivo. Вектори AAV можуть трансдукувати як клітини, що діляться, так і клітини, що не діляться, і підтримувати тривалу експресію трансгену. Різні капсиди AAV також виявляють чітку тканинну тропність, надаючи можливості для розробки векторів для конкретних органів і типів клітин.
Однак підходи на основі AAV- мають важливі обмеження. До них належать відносно невелика здатність упаковки AAV, існуючий імунітет до деяких капсидів, імунна відповідь після введення та проблеми, пов’язані з досягненням ефективної та достатньо специфічної доставки до певних тканин. Ці обмеження спонукали до безперервних зусиль, спрямованих на покращення векторної конструкції та продуктивності AAV.
Чому NHP важливі в дослідженнях AAV?
Нелюдиноподібні примати (NHP) можуть надати цінну трансляційну інформацію під час розробки терапії на основі AAV- через їх подібність до людини в анатомії, фізіології, генетиці та імунній біології. Дослідження NHP можна використовувати для оцінки біорозподілу вектора, тканинної трансдукції, експресії трансгенів, фармакологічної активності та імунних відповідей in vivo.
Важливо, що продуктивність капсиду AAV може суттєво відрізнятися між видами. Вектор, який демонструє сильний тропізм у гризунів, може не демонструвати такий же профіль розподілу або трансдукції у приматів. Тому дослідження NHP можуть надати додаткову інформацію при оцінці того, чи має вектор AAV характеристики, придатні для подальшого розвитку.
Розробка нових капсидів AAV
Однією з основних областей дослідження AAV є розробка капсидів із покращеним тропізмом до тканини та ефективністю трансдукції. Дослідники використовували такі підходи, як спрямована еволюція, раціональний дизайн і пептидний дисплей, щоб створити варіанти AAV зі зміненими біологічними властивостями.
Ці підходи спрямовані на покращення доставки до певних тканин, включаючи центральну нервову систему, печінку, серце та сітківку, водночас потенційно зменшуючи небажаний розподіл тканин або імунне розпізнавання. Дослідження NHP можуть допомогти визначити, чи властивості, спостережувані під час скринінгу на попередніх-стадіях, переносяться на більшу тваринну модель із більшою фізіологічною значущістю для людини.
Тканино{0}}специфічна та регульована експресія генів
Продуктивність вектора залежить не тільки від вибору капсида, але й від того, як терапевтичний ген експресується після пологів. Промоторні та регуляторні елементи можуть бути сконструйовані для впливу на рівень і клітинну специфічність експресії трансгену.
Специфічні для тканин- або клітин-промотори можуть допомогти обмежити експресію в цільових клітинах, тоді як індуцибельні регуляторні системи можуть забезпечити додатковий контроль над часом або рівнем експресії. Ці стратегії можуть покращити терапевтичне вікно шляхом обмеження експресії в не-цільових тканинах.
Дослідження NHP можуть бути корисними для оцінки розподілу та специфічності експресії трансгенів in vivo, особливо коли активність промотора та біологія тканин відрізняються між видами.
Редагування геному AAV і CRISPR-Cas9
Вектори AAV також можна використовувати для доставки компонентів систем-редагування геному, таких як CRISPR-Cas9. Замість того, щоб просто забезпечити функціональний ген, редагування геному на основі AAV- спрямоване на модифікацію певної геномної послідовності в клітинах-мішенях.
Доклінічні дослідження досліджували підходи до-редагування геному-за допомогою AAV для захворювань, зокрема м’язової дистрофії Дюшенна, гемофілії, кістознихфіброзта спадкові захворювання сітківки. Дослідження NHP можуть надати важливу інформацію щодо ефективності доставки, активності редагування, розподілу тканин та імунної відповіді перед клінічним перекладом.
Однак підходи CRISPR на основі -AAV стикаються з додатковими проблемами, зокрема обмеженнями упаковки векторів AAV, потенційним-нецільовим редагуванням, імунними реакціями на компоненти вектора чи редаговані білки та необхідністю досягти достатньої ефективності редагування у відповідних цільових клітинах.
Роль дослідження NHP у розробці AAV
Розробка вектора AAV все більше вимагає інтегрованої оцінки біології капсиду, розподілу тканин, експресії трансгенів, фармакологічної активності та імуногенності. Моделі NHP можуть доповнювати дослідження in vitro та гризунів, надаючи трансляційну інформацію, яку може бути важко отримати з інших моделей.
Відповідно до вектора, тканини-мішені, терапевтичного механізму та стадії розвитку слід визначати відповідний вид NHP, шлях введення, дозу, стратегію відбору зразків і кінцеві точки. Таким чином, дослідження NHP є найбільш інформативним, якщо воно включене в більш широку доклінічну стратегію, призначену для вирішення конкретних питань розвитку.
Оскільки технології AAV продовжують розвиватися, прогрес у розробці капсидів, регуляторних елементів і систем -редагування геному може розширити потенційні можливості застосування генної терапії. Добре-продумані дослідження NHP можуть допомогти охарактеризувати ці технології та надати важливі трансляційні дані для підтримки їх подальшого розвитку.
