CRISPR-genredigering giver store muligheder for at behandle en sjælden form for blindhed

Nethindedegeneration kan være arvelig eller erhvervet. I førstnævnte tilfælde er det en uhelbredelig og progressiv sygdom. En nylig undersøgelse offentliggjort i New England Journal of Medicine undersøgte den potentielle brug af genredigering til at korrigere en medfødt nethindedegeneration kaldet CEP290, som forårsager tidligt synstab.

Arvelige nethindedegenerationer er forårsaget af patogene mutationer i et af mere end 280 gener. Disse mutationer forårsager funktionsfejl i fotoreceptorerne (lysfølsomme stave og tappe) i nethinden og dør, hvilket fører til synstab hos berørte personer. Disse tilstande er en førende årsag til blindhed på verdensplan.

Ved CEP290-associeret nethindedegeneration eller Lebers amaurose forårsager det muterede centrosomprotein 290 (CEP290) delvis eller fuldstændig blindhed inden for de første ti leveår. Det er derfor den hyppigste årsag til genetisk blindhed hos børn forårsaget af nethindeskader.

En genetisk variant, kaldet p.Cys998X, tegner sig for mere end tre fjerdedele af tilfældene af tilstanden alene i USA. Den normale funktion af CEP290 blokeres af indsættelsen af et enkelt kodende segment under transkriptionen. Mangel på dette molekyle forstyrrer den normale ciliære virkning på fotoreceptorer.

Der findes i øjeblikket ingen kur. Støttende behandling omfatter brug af forstørrelsesglas og blindeskrift samt tilpasninger i hjemmet for at skabe et sikkert miljø for mennesker med synshandicap.

På vævsniveau bliver stave og tappe uorganiserede i nethindens ydre segmenter på grund af fraværet af sensoriske cilier i denne tilstand. Stave i den midterste perifere nethinde dør, mens tappe forbliver i makula, nethindens centrale punkt.

Et karakteristisk træk ved disse patienter er en mangel på sammenhæng mellem nethindens struktur og funktion. De proksimale komponenter i den visuelle bane forbliver intakte, hvilket tyder på, at fotoreceptorerne i disse øjne kan bruges til at genoprette synet. Forskellige tilgange, der undersøges, omfatter brug af oligonukleotider til at forhindre ekspression af det indsatte exon eller levering af en miniatureversion af CEP290-genet i cellen.

Den nyeste teknologi involverer brugen af genredigering med injektion af EDIT-101. Den er baseret på brugen af CRISPR-systemet (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) i kombination med CRISPR-associated protein 9 (Cas9)-proteinet for at eliminere den patogene variant IVS26. Dette studie havde til formål at undersøge sikkerheden og effektiviteten af denne behandling.

Forskerne besluttede at udføre et åbent studie, hvor deltagerne fik enkeltdoser af lægemidlet i stigende rækkefølge. Dette fase 1-2-studie havde til formål at vurdere lægemidlets sikkerhed, mens sekundære effektmål også blev vurderet.

Sikkerhedsendepunkterne omfattede bivirkninger og uacceptabel toksicitet, der forhindrede brugen af den pågældende dosis. Effektiviteten blev målt på en række måder, herunder korrigeret synsskarphed, nethindefølsomhed, vurdering af synsrelateret livskvalitet og test af synsnavigationsmobilitet.

EDIT-101-genet blev injiceret i tolv voksne og to børn. De voksne var i alderen 17 til 63 år, mens børnene var henholdsvis ni og fjorten år gamle. Alle havde mindst én kopi af IV26-varianten.

Doserne varierede fra 6×10^11 vektorgenomer/ml til 3×10^12 vektorgenomer/ml. To, fem og fem voksne modtog henholdsvis lave, mellemstore og høje doser. Børnene modtog den mellemste dosis.

Alle injektioner blev givet i det øje med den dårligste præstation, studieøjet.

Hvad viste studiet? De fleste deltagere havde et alvorligt synstab på under 1,6 logMAR. Synsskarpheden kunne kun testes ved hjælp af Berkeley Vestigial Vision Test. Spektralfølsomheden steg med mindst 3 logaritmiske enheder, og stavfunktionen kunne ikke detekteres hos alle deltagere.

Fotoreceptorlagets tykkelse var dog inden for normale grænser hos de fleste patienter, som forventet.

De fleste bivirkninger var milde, omkring en femtedel var moderate, og kun omkring 40 % var behandlingsrelaterede. Der var ingen alvorlige behandlingsrelaterede bivirkninger og ingen dosisbegrænsende toksiciteter. Nethindestrukturen viste ingen negative ændringer, hvilket demonstrerer acceptabel sikkerhed for lægemidlet.

Hvad angår effektiviteten, viste et foreløbigt studie signifikante forbedringer i keglesynet i forhold til baseline-niveauet hos seks patienter. Af disse viste fem forbedring på mindst ét andet område.

Forbedring i mindst ét af følgende områder (bedst korrigeret synsstyrke, rødt lysfølsomhed eller synsbaseret mobilitet) blev set hos ni patienter, eller næsten to ud af tre i hele gruppen. Næsten 80 % havde forbedringer i mindst ét præstationsmål, og seks havde forbedringer i to eller flere mål.

Fire viste en stigning på 0,3 logMAR i bedst korrigeret synsstyrke og opfyldte dermed kriterierne for en klinisk signifikant forbedring. Af disse rapporterede tre forbedring så tidligt som tre måneder efter injektionen. Den gennemsnitlige ændring i denne parameter for hele gruppen var -0,21 logMAR.

For næsten halvdelen af gruppen (6/14) viste keglefølsomheden over for lys ved forskellige frekvenser, rød, hvid og blå, en visuelt signifikant stigning i studieøjet sammenlignet med kontroløjet, nogle efter kun tre måneder. Alle modtog mellemstore og høje doser. To viste en forbedring på >1 logMAR, det maksimalt mulige for kegler alene.

Keglemedieret sensitivitet var størst hos patienter med den sværeste funktionsnedsættelse ved baseline. Næsten alle patienter med forbedret keglefunktion viste også forbedring i en eller flere andre målinger.

Fire deltagere viste visuelt signifikant forbedring i deres evne til at navigere i mere komplekse stier sammenlignet med baseline, hvoraf én fortsatte med at vise denne forbedring i mindst to år.

Seks deltagere oplevede klinisk signifikante stigninger i synsrelateret livskvalitet.

"Disse resultater bekræfter tilstedeværelsen af produktiv in vivo genredigering ved EDIT-101, terapeutiske niveauer af CEP290-proteinekspression og forbedret keglefotoreceptorfunktion."

Dette lille studie viste en høj sikkerhedsprofil og forbedret fotoreceptorfunktion efter EDIT-101 blev administreret til deltagerne. Disse resultater "understøtter yderligere in vivo-studier af CRISPR-Cas9-genredigering til behandling af arvelige nethindedegenerationer forårsaget af IVS26 CEP290-varianten og andre genetiske årsager."

Områder, der er værd at undersøge yderligere, omfatter fundet af, at forbedret keglefunktion efter behandling ikke er ensbetydende med forbedret synsskarphed, hvilket er en klinisk meningsfuld måling. For det andet kan tidligere intervention give bedre resultater. Endelig kan målretning af begge kopier af genet resultere i større terapeutisk fordel.