Genska terapija obećavajuće je područje biotehnologije koje ima za cilj liječenje ili prevenciju bolesti uvođenjem genetskog materijala u stanice. Genska terapija ima potencijal izliječiti razne genetske poremećaje, karcinome i zarazne bolesti. Međutim, prije nego što se genska terapija može primijeniti na ljudima, mora proći rigorozna testiranja kako bi se osigurala njezina sigurnost i učinkovitost. Jedan od najvažnijih koraka u ovom procesu je toksikološko istraživanje genske terapije, koje procjenjuje moguće štetne učinke genske terapije na tijelo.
Jedan od izazova toksikološkog istraživanja genske terapije je pronalaženje prikladnih životinjskih modela koji mogu oponašati ljudski odgovor na gensku terapiju. Među različitim dostupnim životinjskim modelima, neljudski primati (NHP) smatraju se najrelevantnijim i najpouzdanijim za toksikološka istraživanja genske terapije. U ovom postu na blogu raspravljat ćemo o prednostima korištenja NHP-a u toksikološkim istraživanjima genske terapije, procesu provođenja takvih istraživanja i nekim primjerima uspješnih studija koje su koristile NHP-ove za testiranje genskih terapija.
I. Prednosti korištenja primata koji nisu ljudi u toksikološkim istraživanjima genske terapije
NHP su najbliži srodnici ljudi u smislu evolucijske povijesti i genetske sličnosti. Oni dijele mnoge fiziološke i imunološke značajke s ljudima, poput strukture i funkcije organa, sastava krvi, metabolizma i imunološkog sustava. Zbog ovih sličnosti postoji veća vjerojatnost da će NHP-ovi odgovoriti na gensku terapiju na sličan način kao i ljudi, te tako pružiti točnije i prediktivnije podatke o sigurnosti i učinkovitosti genske terapije.
U usporedbi s drugim životinjskim modelima, poput glodavaca ili kunića, NHP-ovi imaju nekoliko prednosti za toksikološka istraživanja genske terapije. Prvo, NHP imaju veće tjelesne veličine i dulji životni vijek od glodavaca ili kunića, što omogućuje realističnije doziranje i dugotrajnije praćenje učinaka genske terapije. Drugo, NHP imaju složenije ponašanje i kognitivne sposobnosti od glodavaca ili zečeva, što omogućuje procjenu učinaka genske terapije na neurološke i bihevioralne funkcije. Treće, NHP imaju raznolikije genetsko podrijetlo od glodavaca ili zečeva, što odražava genetsku varijabilnost među ljudskim populacijama i povećava mogućnost generalizacije rezultata.
II. Provođenje toksikoloških istraživanja genske terapije s primatima koji nisu ljudi
Toksikološko istraživanje genske terapije korištenjem NHP uključuje nekoliko koraka, uključujući dizajn studije i analizu podataka. Dizajn studije trebao bi uzeti u obzir različite čimbenike, kao što su vrsta i izvor NHP-a, put i učestalost isporuke gena, doza i trajanje ekspresije gena, krajnje točke i biomarkeri toksičnosti i učinkovitosti te statističke metode za analizu podataka. Dizajn studije također treba biti u skladu s etičkim načelima i regulatornim smjernicama za dobrobit životinja i provođenje istraživanja.
Analiza podataka trebala bi uključivati i kvalitativne i kvantitativne metode za procjenu učinaka genske terapije na NHP. Kvalitativne metode uključuju promatranje i bilježenje kliničkih znakova i promjena ponašanja NHP nakon isporuke gena. Kvantitativne metode uključuju mjerenje različitih parametara zdravlja i funkcije NHP-a, poput tjelesne težine, krvnog tlaka, otkucaja srca, kemije krvi, hematologije, imunologije, histopatologije, molekularne biologije i snimanja. Analiza podataka također bi trebala usporediti rezultate između različitih skupina NHP-a (npr. liječenih u odnosu na kontrolnu) i identificirati sve moguće štetne događaje ili korisne ishode povezane s genskom terapijom.
III. Primjeri uspješnih toksikoloških istraživanja genske terapije na primatima koji nisu ljudi
Posljednjih godina nekoliko je studija koristilo NHP za testiranje sigurnosti i učinkovitosti genskih terapija za razne bolesti. Evo nekoliko primjera:
- Studija Wanga i sur. (2019.) koristili su rezus makake za testiranje novog vektora adeno-pridruženog virusa (AAV) koji isporučuje terapeutski gen za hemofiliju B (poremećaj krvarenja uzrokovan nedostatkom faktora zgrušavanja IX). Studija je pokazala da je jedna intravenozna injekcija AAV vektora rezultirala kontinuiranom ekspresijom faktora IX u makaki dulje od dvije godine bez ikakvih ozbiljnih nuspojava ili imunoloških odgovora.
- Studija Testa i sur. (2017.) koristili su cynomolgus majmune za testiranje lentivirusnog vektora koji isporučuje terapeutski gen za metakromatsku leukodistrofiju (neurodegenerativni poremećaj uzrokovan nedostatkom enzima zvanog arilsulfataza A). Studija je pokazala da je jedna intracerebralna injekcija lentivirusnog vektora rezultirala široko rasprostranjenom ekspresijom arilsulfataze A u mozgu majmuna više od jedne godine bez ikakvih znakova toksičnosti ili upale.
Genska terapija je postigla značajan napredak u posljednjih nekoliko godina, s nekoliko proizvoda odobrenih ili u fazi kliničkog razvoja za različite bolesti. Međutim, još uvijek postoje mnogi izazovi i ograničenja koja treba prevladati prije nego što genska terapija postane široko dostupna i učinkovita opcija liječenja. Neki od tih izazova uključuju:
- Poboljšanje specifičnosti i učinkovitosti dostave gena do ciljnih stanica
- Povećanje stabilnosti i trajnosti ekspresije gena
- Smanjenje rizika od insercijske mutageneze ili onkogeneze
- Smanjenje imunološkog odgovora i toksičnosti
- Povećanje skalabilnosti i pristupačnosti proizvoda genske terapije
NHP će nastaviti igrati ključnu ulogu u rješavanju ovih izazova i unaprjeđenju polja genske terapije. NHP pružaju jedinstvenu priliku za testiranje novih proizvoda genske terapije u pretkliničkom okruženju koje blisko oponaša ljudsku situaciju. NHP također nude vrijednu platformu za istraživanje mehanizama i ishoda genske terapije na različitim razinama, od molekularne preko stanične do organske i sistemske. NHP također pridonose poboljšanju i optimizaciji protokola i postupaka genske terapije, kao što su odabir doze, način primjene, metode praćenja i sigurnosne mjere.
Zaključno, NHP su nezamjenjivi za toksikološka istraživanja genske terapije, budući da pružaju bitne informacije o sigurnosti i učinkovitosti proizvoda genske terapije koje se ne mogu dobiti iz drugih životinjskih modela ili in vitro studija. NHP su također instrumentalni za unaprjeđenje polja genske terapije omogućavajući razvoj i poboljšanje novih proizvoda i strategija genske terapije.
