Genska terapija nudi potencijal za liječenje genetskih bolesti isporukom terapeutskog genetskog materijala ciljnim stanicama. Međutim, učinkovita isporuka gena mora prevladati nekoliko bioloških prepreka, uključujući imunološko prepoznavanje, staničnu apsorpciju, unutarstaničnu trgovinu i učinkovitu ekspresiju terapijskog opterećenja. Stoga su razvijeni virusni i ne{2}}virusni vektori za rješavanje ovih izazova.
Među virusnim vektorima, virus povezan s adeno-om (AAV) postao je važna platforma za in vivo prijenos gena. AAV vektori mogu transducirati i stanice koje se dijele i stanice koje se ne dijele i podržavati stalnu ekspresiju transgena. Različite AAV kapside također pokazuju jasan tropizam tkiva, pružajući mogućnosti za razvoj vektora za specifične organe i tipove stanica.
Pristupi-temeljeni na AAV-u ipak imaju važna ograničenja. To uključuje relativno mali kapacitet pakiranja AAV-a, već -postojeću imunost na neke kapside, imunološke odgovore nakon primjene i izazove povezane s postizanjem učinkovite i dovoljno specifične isporuke određenim tkivima. Ta su ograničenja potaknula kontinuirane napore da se poboljša dizajn i izvedba AAV vektora.
Zašto su NHP važni u istraživanju AAV?
Nehumani primati (NHP) mogu pružiti vrijedne translacijske informacije tijekom razvoja terapija temeljenih na AAV-zbog njihove sličnosti s ljudima u anatomiji, fiziologiji, genetici i imunološkoj biologiji. Studije NHP mogu se koristiti za procjenu biodistribucije vektora, transdukcije tkiva, ekspresije transgena, farmakološke aktivnosti i imunoloških odgovora in vivo.
Važno je da izvedba AAV kapside može značajno varirati među vrstama. Vektor koji pokazuje snažan tropizam kod glodavaca možda neće pokazivati isti profil distribucije ili transdukcije kod primata. NHP studije stoga mogu pružiti dodatne informacije kada se procjenjuje ima li AAV vektor karakteristike prikladne za daljnji razvoj.
Razvijanje novih AAV kapsida
Jedno od glavnih područja istraživanja AAV-a je razvoj kapsida s poboljšanim tropizmom tkiva i učinkovitošću transdukcije. Istraživači su koristili pristupe poput usmjerene evolucije, racionalnog dizajna i prikaza peptida za generiranje varijanti AAV-a s izmijenjenim biološkim svojstvima.
Ovi pristupi imaju za cilj poboljšati isporuku određenim tkivima, uključujući središnji živčani sustav, jetru, srce i mrežnicu, dok potencijalno smanjuju neželjenu distribuciju tkiva ili imunološko prepoznavanje. Studije NHP-a mogu pomoći u određivanju prenose li se svojstva primijećena tijekom ranijih-faza probira na veći životinjski model s većom fiziološkom relevantnošću za ljude.
Tkivno-specifična i regulirana ekspresija gena
Djelovanje vektora ne ovisi samo o odabiru kapside, već io tome kako se terapeutski gen eksprimira nakon poroda. Promotorski i regulatorni elementi mogu se konstruirati da utječu na razinu i staničnu specifičnost ekspresije transgena.
Tkivno- ili stanično-promotori mogu pomoći u ograničavanju ekspresije na ciljane stanice, dok inducibilni regulacijski sustavi mogu osigurati dodatnu kontrolu nad vremenom ili razinom ekspresije. Ove strategije mogu poboljšati terapeutski prozor ograničavanjem ekspresije u ne-ciljanim tkivima.
NHP studije mogu biti korisne za procjenu distribucije i specifičnosti ekspresije transgena in vivo, osobito kada se aktivnost promotora i biologija tkiva razlikuju među vrstama.
AAV i CRISPR-Cas9 uređivanje genoma
AAV vektori se također mogu koristiti za isporuku komponenti sustava-za uređivanje genoma kao što je CRISPR-Cas9. Umjesto jednostavnog pružanja funkcionalnog gena, uređivanje genoma temeljeno na AAV-ima ima za cilj modificirati specifičnu genomsku sekvencu unutar ciljnih stanica.
Pretkliničke studije su istraživale pristupe -uređivanju genoma-za bolesti uključujući Duchenneovu mišićnu distrofiju, hemofiliju, cističnufibroza, i nasljedni poremećaji retine. NHP studije mogu pružiti važne informacije o učinkovitosti isporuke, aktivnosti uređivanja, distribuciji tkiva i imunološkim odgovorima prije kliničkog prijevoda.
Međutim, pristupi CRISPR-u koji se temelje na AAV-susreću se s dodatnim izazovima, uključujući ograničenja pakiranja AAV vektora, potencijalno uređivanje izvan-cilja, imunološki odgovor na komponente vektora ili proteine za uređivanje i potrebu za postizanjem dovoljne učinkovitosti uređivanja u relevantnim ciljnim stanicama.
Uloga NHP istraživanja u razvoju AAV-a
Razvoj AAV vektora sve više zahtijeva integriranu procjenu biologije kapside, distribucije tkiva, ekspresije transgena, farmakološke aktivnosti i imunogenosti. NHP modeli mogu nadopuniti in vitro studije i studije na glodavcima pružajući informacije o translaciji koje je teško dobiti iz drugih modela.
Odgovarajuću vrstu NHP-a, put primjene, dozu, strategiju uzorkovanja i krajnje točke treba odrediti prema vektoru, ciljnom tkivu, terapijskom mehanizmu i stupnju razvoja. NHP istraživanje je stoga najinformativnije kada je uključeno u širu pretkliničku strategiju osmišljenu za rješavanje specifičnih razvojnih pitanja.
Kako se AAV tehnologije nastavljaju razvijati, napredak u inženjerstvu kapsida, regulatornim elementima i sustavima-uređivanja genoma može proširiti potencijalne primjene genske terapije. Dobro-osmišljene NHP studije mogu pomoći u karakterizaciji ovih tehnologija i pružiti kritične translacijske podatke za podršku njihovom daljnjem razvoju.
