AAV를 이용한 생체 내 유전자 치료의 현재 임상 적용 3부
Jul 24, 2024
간
GAN은 중추 및 말초 신경계의 상염색체 열성 신경퇴행성 장애로, 일반적으로 진행성 약화 및 운동실조를 나타냅니다. 또한 개인은 감각 상실과 보행 상실을 겪고 호흡 부전으로 쓰러집니다.62
열성 상속과 기억은 직접적인 관련이 없어 보이는 두 가지 주제이지만, 둘 사이에는 밀접한 관계가 있습니다. 열성 유전이란 게놈에 존재하지만 뚜렷한 표현형 변화를 일으키지 않는 유전적 유전 현상을 말합니다. 기억이란 인지 과정에서 정보를 획득, 저장, 검색하는 인간의 능력을 말합니다. 그렇다면 이 두 주제는 어떻게 연결되어 있을까요?
우선, 열성 유전과 기억은 모두 신경계의 산물입니다. 우리 뇌에는 신경절이전 흑색질과 시냅스를 통해 정보를 전달하는 수백억 개의 뉴런이 있습니다. 뉴런 사이의 연결과 시냅스의 전달 효율은 모두 유전자의 영향을 받습니다. 그러므로 신경계의 발달과 기능은 열성 유전과 기억 사이의 다리라고 말할 수 있습니다.
둘째, 열성 유전과 기억 역시 상호 영향 관계를 갖는다. 일부 연구에서는 유전자 변이가 기억 성능에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다. 예를 들어, 특정 유전자의 손실이나 돌연변이는 뇌의 시냅스 형성과 안정성에 영향을 미쳐 사람들의 기억에 영향을 줄 수 있습니다. 동시에 기억 훈련은 열성 유전에도 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 실험에서는 특정 상황에서 기억의 가소성이 특정 유전자의 발현과 돌연변이에 영향을 미쳐 개별 자손의 표현형 특성을 변화시킬 수 있음을 보여주었습니다.
마지막으로 열성 상속과 기억은 모두 변경되고 향상될 수 있습니다. 게놈을 바꿀 수는 없지만, 좋은 환경을 조성하고 실천하면 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 건강한 생활 방식, 좋은 수면, 인지 훈련은 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 마찬가지로, 유전자 편집 및 유전자 치료와 같은 일부 신기술 및 치료법도 열성 유전 관련 질환을 치료하고 개선하는 데 사용될 수 있습니다.
요약하자면, 열성 유전과 기억 사이에는 밀접한 관계가 있습니다. 유전적 유전을 완전히 통제할 수는 없지만, 좋은 환경과 습관을 조성함으로써 기억력을 변화시키고 향상시킬 수 있다는 점도 긍정적으로 생각해야 합니다. 우리는 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있는데, 시스탄체는 기억력과 학습에 매우 중요한 아세틸콜린과 성장인자의 수치를 높이는 등 신경전달물질의 균형도 조절할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 Cistanche는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌가 적절한 영양과 에너지를 얻을 수 있도록 하여 뇌 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
신경병리학적 연구에 따르면, 소뇌 피질, 뇌간 및 척수의 후방 기둥에 영향을 미치는 기가톤 발현의 손실이 있어 AAV9 유전자 전달의 척수강내 전달을 위한 이상적인 후보 장애가 됩니다(Bailey et al.63 검토).
Gigaxonin은 중간 필라멘트를 조직하고 분해하는 데 필요하며 조밀하게 묶인 중간 필라멘트가 있는 확대된 축삭을 유도합니다(Bailey et al.63 검토).
척수강 내 AAV9/GAN에 대한 1상 용량 증량 연구가 미국 국립보건원(NIH; ClinicalTrials.gov: NCT02362438)에서 진행 중입니다.
미래 전망
AAV2를 사용한 최초의 뇌내 유전자 전달 실험 이후 거의 20년 동안 CNS로의 유전자 전달 방법이 크게 확장되었습니다. PD 및 AADC와 같이 초점 유전자 전달이 필요한 경우 MRI 유도 대류 강화 전달과 같은 방법을 사용하여 AAV2 벡터를 사용하여 더 많은 양의 뇌 조직으로 보다 정확한 유전자 전달을 달성할 수 있습니다.64-66
그러나 대부분의 CNS 장애는 이상적으로 전체 CNS로의 광범위하고 효율적인 유전자 전달이 필요합니다. AAV9와 같은 새로운 AAV 캡시드의 발견은 다중 정위 주사보다 훨씬 더 넓은 범위의 유전자 전달을 허용했습니다.9,10,67-69 동물 모델에 대한 수많은 연구 외에도 AAV9의 적용은 척수강내 주사 후 임상 시험에서 입증되었습니다. (GAN의 경우) 또는 정맥 주사(SMA13의 경우).
AAV9 또는 유사한 AAV 캡시드의 사용으로 더 많은 CNS 장애에 대한 유전자 치료법의 적용 범위가 곧 확대될 것으로 예상됩니다. 그러나 AAV9는 더 많은 CNS 장애를 치료할 수 있는 능력을 크게 확장했지만 여전히 뇌 전체의 소수 세포를 표적으로 삼고 있습니다.70
앞으로 CNS 표적화 효율이 더 높은 새로운 세대의 AAV 캡시드는 CNS 지향 유전자 치료의 효과를 증가시킬 뿐만 아니라 유전자 치료로 잠재적으로 치료할 수 있는 질병의 수를 늘릴 것입니다.
안구 장애에 대한 임상 생체 내 유전자 치료
유전자 치료는 유전성 망막 질환(IRD) 망막 색소 상피(RPE)65-LCA(LCA2)에 대한 AAV{0}} 기반 치료제인 Luxturna의 FDA 승인에 따라 주류 의학 분야에서 자리를 잡았습니다.
이러한 성공은 여러 그룹의 수십 년간의 작업에 기반을 두고 있으며 그 중 하나는 제품을 상용화했습니다.71-76 치료받은 환자는 광 민감도 및 시각적 안내 행동에서 삶을 변화시키는 개선을 보였습니다.
RPE65 생물학, 동물 모델의 전임상 연구 및 여러 그룹의 유전자 치료를 통한 LCA2 치료에 대한 자세한 요약이 이미 출판되었습니다.77,78
이 프로그램의 극적인 성공은 유전자 치료가 AMD, 맥락막 이상증, ACHM, 색소성 망막염 및 XLRS를 포함하되 이에 국한되지 않는 다른 망막 질환의 동물 모델에서 시력을 회복하거나 보존할 수 있다는 개념 증명을 확립하는 데 촉매제로 작용했습니다. 85
그러나 흥미롭게도 이러한 전임상 성공은 LCA2 환자에서 관찰된 것만큼 강력한 임상 결과로 일관되게 해석되지 않았습니다.86-92 이러한 불일치의 이유는 아직 완전히 밝혀지지 않았지만 표적 세포에서 AAV에 의해 매개되는 도입유전자 발현이 불충분합니다. 및/또는 면역 반응이 중요한 역할을 했을 가능성이 높습니다.
망막 유전자 치료 공간과 더 넓은 유전자 치료 분야의 향후 성공은 (1) 영장류 망막에서 적절한 세포 유형을 표적으로 삼고 (2) 충분한 수준의 치료적 도입유전자 발현을 유도하는 입증된 능력을 기반으로 하는 실현 가능한 치료 용량 범위를 식별하는 데 달려 있습니다. . 많은 요인이 AAV의 방향성, 형질도입 효율 및 망막의 관련 면역 반응에 기여하는 반면, 전달 경로는 특히 중요합니다. 현재 및 개발 중인 접근법의 요약, 장점과 단점, 관련 임상 사례가 아래에 설명되어 있습니다.
망막하 주사(SRI)
SRI는 치료제를 제자리(광수용체(PR)와 RPE 사이에 외과적으로 생성된 공간(망막하 "수포"라고 함))에 배치할 수 있기 때문에 대부분의 임상 시험에 사용됩니다.
IRD의 대부분은 PR 특정 유전자의 돌연변이로 인해 발생합니다. 가장 일반적인 임상 표적 세포(즉, RPE 및 PR)에 대한 근접성 외에도 SRI는 이 구획의 면역 특권 때문에 매력적입니다. 전신적으로 전달된 AAV와는 달리, 망막하 전달된 벡터는 ACAID(전방 관련 면역 편차)와 유사한 상대적으로 감소된 면역 반응을 유도합니다.93,94
그러나 SRI는 "거의 그 자체로 하위 전문 분야"라고 설명되는 까다로운 기술입니다.95 이를 위해서는 유리체 절제술(유리체액 제거) 및 망막 절개술(바늘이 망막을 통과하는 통로)이 필요하며, 이는 망막 열공과 같은 합병증과 관련될 수 있습니다. , 백내장 진행 또는 망막/맥락막 출혈.96
망막하 수포를 생성하려면 기본 RPE에서 망막을 분리해야 합니다. 원추형 중심와(fovea)는 특히 박리에 민감합니다. 일부 LCA2 환자의 중심와 아래 벡터의 SRI는 중심 망막이 얇아지고 시력이 상실되었습니다.75
망막 두께의 유사한 감소가 맥락막피증 환자에게서 관찰되었습니다.96 망막하 유전자 치료의 수술 기법은 신생혈관성 AMD와 관련된 망막하 출혈에 대한 망막하 조직 플라스미노겐 활성제(tPA) 주입과 같은 확립된 망막하 시술을 기반으로 합니다.96
그러나 IRD에 존재하는 망막 구조의 특정 특성에 기술을 적용하려면 특별한 고려 사항이 있어야 합니다. 유리체망막외과 의사들은 망막하 유전자 치료에 대해 잘 알고 있으며, 수술 중 광간섭 단층촬영(OCT)의 유용성을 보고하여 수술 중 생체 내 실시간 피드백을 가능하게 했습니다.97
미세바늘(일반적으로 38-~41-게이지, 테프론 팁, 연장 가능 또는 비확장 가능, apars plana 투관침을 통해 배치되는 캐뉼라)을 사용하여 망막하 수포를 만드는 것은 어렵고 중요합니다. 절차의 단계.98
바늘 관통 단계에는 오차 범위가 좁습니다. 바늘 끝이 지나치게 깊게 침투하면 출혈, 캐뉼라 끝 막힘, 의도하지 않은 벡터의 맥락막상 전달 또는 영구적인 RPE 손상이 발생할 수 있습니다. 그러나 바늘 관통이 너무 얕으면 수포 형성 중 망막 내 수화로 인해 망막 분리증이 발생할 수 있습니다.97
일부 외과 의사는 이 공간에 벡터를 주입하기 전에 균형 잡힌 염 용액(BSS)으로 만든 "사전 수포"를 만들어 수포 생성 중에 벡터가 유리체강으로 손실되는 것을 방지할 수 있습니다.
또 다른 수술적 고려사항은 현재의 횡단 망막하 전달 방법과 관련된 균일하고 정확한 용량 전달의 본질적인 어려움입니다.
벡터 용량은 BSS 사전 수포의 사용, 망막 절개 부위의 유리체 배출로 인한 벡터 손실, 외과의사의 재량(중심와 신장 또는 황반 구멍 형성에 대한 우려 또는 기타 안전 고려 사항)으로 인한 불완전한 표적 벡터 용량 전달에 의해 영향을 받을 수 있습니다.
소수의 피험자를 대상으로 용량 증량 결정을 내리는 임상시험에서는 용량을 투여한 모든 환자에서 정확하고 균일한 벡터 용량 전달이 확인되지 않는 한 안전성이나 유효성을 적절하게 결정하는 것이 어려울 수 있습니다.
상대적인 면역 특권에도 불구하고 AAV 벡터는 여전히 부작용 수준에 도달하고 망막하 공간에서 숙주 세포 반응을 유도할 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.
University College London의 RPE{0}}LCA에 대한 I/II상 임상 시험(ClinicalTrials.gov: NCT00643747)에서 AAV 1,1012vg의 SRI에 이어 안구 염증이 나타났습니다2-RPE65.71,99
펜실베이니아 대학교/플로리다 대학교 실험(ClinicalTrials.gov: NCT00481546)에서는 염증이 발견되지 않았습니다. 특히 다른 AAV 캡시드(AAV4)를 사용한 Nantes 대학병원 시험(ClinicalTrials.gov: NCT01496040)에서는 염증이 4.8 1010 vg.100에서 나타났습니다. Spark Therapeutics의 3상 시험(ClinicalTrials.gov: NCT00999609)에서는 경미한 염증이 나타났습니다. 1.5·1011 vg에서 관찰되었습니다.76,101 맥락막혈증에 대한 임상 시험에서도 1·1011 vg에서 상당한 염증이 관찰되었습니다.90,102
염증이 임상적으로 관찰되는 다양한 용량은 벡터 생산 및 특성화, AAV 캡시드 및 근본적인 망막 질환 상태의 차이에 기인할 수 있습니다.
이제 표적 세포가 PR인 IRD에 대한 유전자 치료법을 평가하는 데 초점이 옮겨졌기 때문에 유전자 대체 제품의 풍부함과 벡터 투여 간의 관계를 고려해 볼 가치가 있습니다.
유전자 치료가 성공하려면, 관리하기 어려운 염증을 일으키지 않는 용량에서 충분한 치료적 이식유전자 발현(예: 단백질) 수준이 달성되어야 합니다. 이상적으로는 동물 모델의 최소 유효 용량과 NOAEL(관찰할 수 없는 부작용 수준) 사이에 충분한 범위가 존재하여 제1상/2상 용량 증량 연구가 수행될 수 있어야 합니다.
논리에 따르면 상대적으로 낮은 수준으로 발현되는 망막 단백질의 결함으로 인해 발생하는 IRD는 유전자 치료를 통해 더 쉽게 해결될 수 있습니다.
IRD의 대규모 동물 모델과 임상 결과의 전임상 결과 비교는 이러한 개념을 뒷받침하지만, 발표된 임상 결과는 현재까지 부족합니다. AGTC가 후원하는 전임상 연구에서는 RPGR X 연관 망막염(XLRP)의 병든 개 모델에서 AAVRPGR(색소망막염 GTPase 조절제)을 평가했습니다.103 효능(안저 자가형광의 개선)은 1.8·109vg,103만큼 낮은 용량에서도 보고되었으며 염증이 발생했습니다. 4.5 1011 vg.103 Biogen의 6-월 AAV-RPGR 1/2상 임상시험 결과가 올해 ASGCT 회의에서 발표될 때까지 관찰되지 않았습니다.
6명의 치료받은 XLRP 환자의 시야 개선, "예외적인 시력 개선", 고용량(5 · 1011 vg) 치료를 받은 1명의 환자에서 "외부 분절 재생 가능성의 증거"가 보고되었습니다. 관리 가능한 염증은 이 고용량 그룹에서만 관찰되었습니다.
아직 발표/발표되지 않았지만, AGTC의 보도 자료104(접근 날짜 6-12-20)에 따르면 주사 후 3개월 동안 미세 시야 측정법 및/또는 BCVA(최상 교정 시력)로 측정한 치료 환자 17명 중 9명이 시력 개선을 경험했습니다. 황반하주사를 받은 환자들만이 이러한 개선을 보였습니다.
주사 후 6개월 동안 9명의 환자의 개선은 안정적이었습니다. 이들 환자 중 4명(4/8 테스트)에서는 시각적 민감도(즉, 미세시야측정법)가 개선되었습니다.
단백질체학 분석에 따르면 PR 감각 섬모(PSC)당 약 2000RPGR 분자가 있어 간상체에서 1,087번째로 풍부한 단백질이 됩니다.105 대조적으로, AAV-순환 뉴클레오티드 개폐 채널 하위 단위 베타 3을 평가하는 전임상 연구에서는 CNGB3 ACHM의 adog 모델에서 (CNGB3)은 5,1010 vg에서 망막 기능이 약간 개선되었고 5,1011 vg에서는 염증이 약간만 개선된 것으로 나타났습니다.
CNGB3 ACHM에 대한 1상/2상 시험은 AGTC와 MeiraGTx에 의해 2016년에 시작되었지만 임상 결과는 아직 제시/발표되지 않았습니다. 순환 뉴클레오티드 개폐 채널은 고도로 발현되어(PSC당 61,{4}} 분자) RPGR보다 훨씬 더 풍부합니다.105
CNGA3(Cyclic Nucleotide-Gated Channel Subunit Alpha 3) ACHM의 양 모델에 대한 전임상 연구에서는 1.8 1011 vg(최저 용량 테스트)에서 망막 기능의 강력한 개선과 6.0 1011 vg에서 염증이 밝혀졌습니다.
튀빙겐 대학 병원과 뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학(ClinicalTrials.gov: NCT02610582)에서 실시된 I/II상 임상 시험에서는 환자를 다음 용량으로 치료했습니다: 1,1010vg, 5,1010vg 또는1,1011vg.91
관리하기 어려운 염증은 보고되지 않았으며 시력, 대비 민감도 및 색채 식별 역치의 약간의 개선이 모든 용량에서 관찰되었으며 이는 벡터에 의해 매개되는 생물학적 활성과 일치합니다.92
전임상 연구에서 치료에 필요한 용량은 RPGR-XLRP에 비해 CNGA3-ACHM에서 더 높았지만, CNGA3-ACHM 임상 결과는 고도로 발현된 유전자의 결함으로 인한 IRD가 여전히 성공할 수 있음을 시사합니다.
MYO7A 관련 어셔 증후군 및 ABCA4-관련 스타가르트병과 같은 일부 IRD는 코딩 서열이 너무 커서 표준 AAV 벡터(패키징 용량 5kb)에 맞지 않는 유전자 돌연변이로 인해 발생합니다.
따라서 더 큰 페이로드(9.7kb)를 수용할 수 있는 렌티바이러스는 2011/2012년에 시작된 1/2상 임상 시험에서 이러한 IRD를 해결하기 위해 선택되었습니다. 두 임상시험 모두 현재까지 생물학적 활동에 대한 보고가 발표되지 않았습니다.
이는 렌티바이러스가 USH1B와 Stargardt 모두에서 표적 세포에 유사분열 후 PR을 잘 전달하지 못하기 때문인 것으로 생각됩니다. 현재 여러 그룹에서 PR에 큰 유전자 전달을 촉진할 이중 AAV 벡터 플랫폼을 개발하려는 노력이 진행 중입니다.108,109
단일 유전자 질환 외에도 AAV는 SRI를 통해 망막에 항혈관 내피 성장 인자(VEGF) 시약을 벡터화하여 신생혈관 형태의 AMD(습성 AMD)에 대한 일회성 치료법으로 사용되기도 합니다.
이는 순응도가 낮은 VEGF 억제제의 표준 월별 유리체강내 주사(IVI)에 비해 잠재적인 개선이 있음을 나타냅니다. REGENXBIO는 최근 5개 코호트의 환자에게 눈당 3,109vg~2.4,1011vg 사이의 AAV8-항 VEGF fab 용량을 투여한 I/IIa상 시험을 완료했습니다. 단백질 발현 수준의 용량 의존적 증가는 1개월 pi에서 관찰되었습니다.
약물 관련 AE가 없었고 면역 반응이나 약물 관련 안구 염증의 임상 징후도 없었습니다. 코호트 1(3·109vg/눈) 또는 코호트 2(1·1010vg/눈)에서는 명확한 개선 징후가 나타나지 않았지만, 코호트 3(6·1010vg/눈)의 환자는 평균 BCVA 및 중심 망막 두께가 개선된 것으로 나타났습니다. 코호트 3의 환자 중 50%는 치료 후 최대 2년 동안 주사를 하지 않은 상태(즉, IVI VEGF 억제제 없음)를 유지합니다.
가장 최근에 코호트 5(2.5·1011vg/눈)의 결과에 따르면 환자의 73%가 치료 후 최소 9개월 동안 주사를 사용하지 않은 것으로 나타났습니다. REGENXBIO는 배송 방식을 수정할 계획입니다.
그 목표는 맥락막상 공간에서 뒤쪽으로 망막에 접근하는 미세캐뉼라를 통해 망막하 공간에 AAV를 전달하고(아래 섹션 참조) 이를 통해 치료에 대한 접근성을 높이는 것입니다(유리체 절제술/완전한 수술이 필요하지 않음). 또 다른 주제 IRD 유전자 치료 분야에서 관심을 끄는 것은 망막하 접근법의 이점에 대한 위험 분석의 진화입니다.
예를 들어 SRI를 통해 원추형 중심와를 분리하는 것이 권장되는지 여부입니다. 망막 보존에도 불구하고 심각한 기능적 결함이 존재하는 특정 IRD(예: GUCY2DLCA1)에서 황반의 SRI는 매력적인 위험-혜택 비율을 나타냅니다.110,111간단히 말하면, 중심와 원추의 기능이 완전히 저하된 환자는 기능 측면에서 위험이 없으며 큰 위험이 있습니다. 보존된 망막 층 구조로 인해 (1) 외과적 중심와 박리를 더 잘 견딜 수 있고 (2) 잠재적으로 치료에 더 잘 수용할 수 있기 때문에 이득을 얻을 가능성이 있습니다.
이는 원뿔 기능을 유지하고 망막이 활발하게 퇴행하는 환자(즉, 색소성 망막염)와는 대조적입니다. 후자의 시나리오에서, 박리 한계를 넘어 측면으로 퍼질 수 있는 AAV의 SRI는 중심와 박리와 관련된 위험을 피하면서 중심와 원추에서 유전자 발현의 치료 수준을 중재할 수 있습니다.
실제로, 그러한 벡터(AAV44.9 기반)의 extra-foveal SRI는 수술 중 중심와를 분리할 필요 없이 원숭이에서 중심와 원추의 98% 형질도입을 촉진했습니다.112
또한, 주사 수포에서 측면으로 퍼지는 이러한 새로운 벡터는 망막의 더 넓은 범위에 걸쳐 기능적 개선을 가능하게 할 수도 있습니다.112 수술의 복잡성에도 불구하고 SRI가 제공하는 많은 이점(외부 망막 세포의 강력한 유전자 발현, 상대적으로 면역 세포로의 전달) 권한 있는 사이트, IRD 해결에 있어 입증된 성공, 안전성을 더욱 높이기 위해 탐구 중인 새로운 캡시드 기술)은 이 전달 방식이 한동안 계속 사용될 것임을 시사합니다.
For more information:1950477648nn@gmail.com
