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El nuevo caballo de labranza de gen-entrega podía hacer terapia génica más segura, más efectivo para las enfermedades del músculo

Las enfermedades genéticas del músculo llevan a perder progresivo del músculo y a la muerte a menudo temprana, con pocas opciones del tratamiento y ninguna vulcanización. Algunas terapias génicas que utilizan un virus inofensivo para entregar una copia de funcionamiento de un gen enfermedad-que causa a las células han mostrado promesa en las juicios clínicas para un subconjunto de dystrophies musculares, sino haber hecho frente a retos. Las altas dosis del virus gen-que lleva son necesarias alcanzar los músculos en la carrocería y los virus usados en estas juicios terminan a menudo hacia arriba en el hígado más que en el músculo. Esto ha llevado a los niveles del virus en el hígado, los efectos secundarios adversos severos, e incluso la muerte en algunos participantes de ensayo.

Los investigadores en el instituto amplio del MIT y Harvard y Universidad de Harvard han desarrollado una nueva familia de virus adeno-asociados (AAVs) -; el caballo de labranza de gen-entrega de la terapia génica -; eso perfecciona el alcance del tejido del músculo, que podría ser más seguro y más de manera efectiva para los pacientes con enfermedad del músculo. Este grupo de los vectores virales, que los investigadores llaman MyoAAV, es más de 10 veces más eficiente en alcanzar el músculo que ésos usados actualmente en juicios clínicas y evita en gran parte el hígado. Las personas mostraron que, debido a esta eficiencia creciente, MyoAAV se puede utilizar para entregar genes terapéuticos aproximadamente 100 a 250 dosis de las épocas más bajo que otros vectores virales usados en otros estudios y juicios, potencialmente reduciendo el riesgo de daño hepático y de otros efectos secundarios serios.

En un estudio publicó en la célula, Sharif Tabebordbar, científico de la investigación en el amplio, y los colaboradores describen cómo modificaron la granada exterior de la proteína de AAV, conocida como el capsid, para crear MyoAAV. Hicieron esto usando un método que desarrollaron la evolución dirigida llamada de los capsids de AAV Leveraging in vivo la expresión del ARN del transgén (ENTREGUE).

Usando MyoAAV, los investigadores entregaron los genes terapéuticos o el sistema gen-que corregía CRISPR-Cas9 específicamente a las células musculares. Perfeccionaron la función de músculo en modelos del ratón de la distrofia muscular de Duchenne, la forma más común de la enfermedad genética del músculo, y de una enfermedad más rara llamada myopathy myotubular X-conectada. Los investigadores también encontraron que MyoAAV puede entregar efectivo terapias génicas al músculo en primates no humanos y a las células musculares humanas.

Las conclusión son la culminación de 10 años de trabajo de Tabebordbar, el primer autor del estudio, que ha dedicado su carrera a encontrar una mejor terapia génica para la enfermedad genética del músculo. Cuando Tabebordbar era un adolescente, su padre comenzó a tener problema que recorría e hizo eventual silla de ruedas-salto. Lo diagnosticaron más adelante con una enfermedad genética rara del músculo.

“Miré a mi papá conseguir peor y peor cada día. Era un reto enorme para hacer cosas juntas como familia - la enfermedad genética es una carga en no sólo pacientes pero familias. Pensé: Esto es muy injusto a los pacientes y tiene que haber una manera de reparar esto. Ése se es mi estímulo durante los 10 años que he estado trabajando en el campo de la terapia génica,” dijo a Tabebordbar, que está en el laboratorio de Pardis Sabeti, la pieza del instituto en amplio y un profesor en la Universidad de Harvard.

“Ha habido muchos estudios de la ingeniería del capsid, de los cuales hemos aprendido mucho, pero qué hemos hecho aquí es muy completo. Hemos desarrollado una familia de capsids, encontramos el mecanismo por el cual entrega genes, mostrado que este mecanismo está conservado entre la especie, y mostró que podemos proveer de una ventaja terapéutica en los modelos animales extremadamente - la dosis inferior del virus. Ahora nos excitan extremadamente sobre cómo esto se puede utilizar para habilitar el revelado efectivo de la droga para los pacientes,” dijimos a Tabebordbar.

El dirigirse hacia adentro en el músculo

El campo de la terapia génica ha hecho avances importantes en restablecer las copias funcionales de los genes disfuncionales para un alcance de enfermedades genéticas. La entrega de genes de funcionamiento a las células musculares ha mostrado la promesa para tratar enfermedades del músculo, pero ha sido desafiadora.

Los científicos han estado haciendo el trabajo preclínico para in vivo la terapia génica por los 15 años pasados y han hecho enorme progreso. Sabemos que si usted consigue suficiente de la droga en el tejido del objetivo, va a ser eficaz. Está todo sobre la entrega de una dosis segura del virus.”

Sharif Tabebordbar, científico de la investigación en el amplio

Tabebordbar y sus personas comenzados con AAV9, un vehículo de uso general del gen-lanzamiento en terapia génica, y usados ENTREGAN para perfeccionar su capacidad de ir y genes en las células musculares.

Los investigadores primero generaron millones de diversos capsids de AAV agregando cadenas al azar de aminoácidos a la porción del capsid de AAV que se expone en la superficie del virus y atan a las células. Después inyectaron los capsids en ratones y primates no humanos y muestrearon y ordenaron el tejido del músculo en la carrocería para buscar los capsids que habían entregado con éxito su cargamento genético. Encontraron una familia de variantes del capsid -; MyoAAV -; con una estructura superficial única que apunta específicamente las células musculares y MyoAAV usado para el paso siguiente: tentativa tratar enfermedad genética del músculo en los modelos animales.

“Nuestro método es único porque revisamos una amplia gama de capsids y utilizamos criterios de selección muy rigurosos. Quisimos encontrar los capsids que podrían no sólo incorporar físicamente la célula, pero también procedemos con diversos pasos de la transducción y expresamos sus transgenes,” dijo a Tabebordbar.

Reparación del gen en ratones

En el modelo del ratón para la distrofia muscular de Duchenne, MyoAAV que llevaba CRISPR-Cas9 llevado a una reparación más dispersa del gen disfuncional, llamó el dystrophin, en el tejido del músculo comparado al AAV9 convencional que llevaba los componentes de CRISPR. Los músculos de los animales MyoAAV-tratados también mostraron mayores fuerza y función.

En colaboración con el laboratorio de Alan Beggs en el hospital de niños de Boston, el equipo de investigación mostró que MyoAAV era también efectivo en tratar myopathy myotubular X-conectada (XLMTM) en ratones, una enfermedad que es mortífera después de cerca de 10 semanas en estos animales. Después de recibir un periodo de 100 veces más bajo del virus que se utiliza actualmente en juicios clínicas, los seis ratones trataron con MyoAAV en el estudio vivieron mientras vivieran los ratones normales, mientras que los ratones trataron con AAV9 solamente hasta 21 semanas de la edad.

MyoAAV diseñó para los genes también lejos más eficientemente entregados no humanos de los primates a los músculos en estos animales que los capsids naturales usados actualmente en juicios clínicas. MyoAAV también introdujo con éxito genes a las células humanas en el laboratorio. Los diversos capsids de MyoAAV utilizaron un mecanismo similar para entregar genes a las células musculares del ratón y del ser humano, sugiriendo que MyoAAV se puede utilizar para el lanzamiento músculo-dirigido potente del gen a través de diversa especie.

“Todos estos resultados demuestran la aplicabilidad amplia de los vectores de MyoAAV para el lanzamiento al músculo. Estos vectores trabajan en diversos modelos de la enfermedad y a través de diversas edades, las deformaciones, y la especie, que demuestra la robustez de esta familia de AAVs,” dice las apuestas de Amy, un autor co-mayor del estudio, el profesor y la copresidencia del departamento de Harvard de la célula madre y de la biología regeneradora, y del investigador mayor en el centro de la diabetes de Joslin. “Tenemos una cantidad de información enorme sobre esta clase de los vectores de los cuales el campo puede poner en marcha muchos nuevos estudios emocionantes.”

El equipo de investigación, que los estudiantes de tercer ciclo incluidos Kim Lagerborg, Alexandra Stanton, y Simon YE en el laboratorio de Sabeti en amplio, creen DELIVER tiene el potencial de hacer los capsids virales altamente específicos para cualquier tipo de tejido, que podría estimular el revelado de las terapias génicas para las enfermedades genéticas que afectaban a diversos órganos con necesidad médica incumplida.

“Hemos desarrollado una familia de capsids virales que exquisitamente apunta el músculo esquelético, eso que hemos podido probar a través de escenarios preclínicos múltiples y en modelos múltiples de la enfermedad,” dijo a Sabeti. “Pasamos con muchos, muchos pasos preclínicos encontrar algo que puede potencialmente estar listo para la clínica en un futuro próximo.”

Source:
Journal reference:

Tabebordbar, M., et al. (2021) Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2021.08.028.