Vejen til behandling 7

I ADOA er synsnervens død normalt forårsaget af en fejl i OPA1-genet. OPA1-genet sikrer produktionen af ​​OPA1-proteinet, som er vigtigt for korrekt fungerende optiske nerveceller. Der er flere forskere, der har formået at redigere OPA1-genet under laboratorieforhold. Dette er meget vigtigt, fordi det reparerede protein stopper både den langsomme celledød af synsnerven og den langsomme nedgang i synet.

Den ledende genetiker i en nylig undersøgelse, professor Michael Cheetham fra University College London Institute of Ophthalmology, var villig til at opsummere undersøgelsen i lægmandstermer, forklare, hvad vi kan forvente af forskningen, og hvordan dette arbejde i sidste ende kunne bidrage til en kur mod ADOA .

Kan du beskrive forskningen i lægmandstermer?
Arvelige ændringer i OPA1-genet producerer et defekt protein, hvilket fører til lavere energiniveauer i optiske nerveceller og i sidste ende celledød. Dette er årsagen til ADOA. Vores team korrigerede ændringerne i genet ved at udlede stamceller fra patienter ved hjælp af den nyudviklede CRISPR/CAS9-genredigeringsmetode. Korrektion af genmutationen genoprettede proteinet, øgede energiniveauet i optiske nerveceller og reducerede celledød under laboratorieforhold. 

Hvad er konklusionen på undersøgelsen i en eller to sætninger?
Undersøgelsen viser, at korrigering af de arvelige ændringer i genet kan forhindre de defekter i synsnervecellerne forårsaget af det defekte protein. Vi har korrigeret OPA1-genet på det sted, der forårsager ADOA+-mutationen og viste, at de optiske nerveceller faktisk ikke dør.

Kan du forklare lidt mere detaljeret, hvordan du redigerede OPA1-genet (teknisk)?
ADOA er normalt forårsaget af genetiske fejl i OPA1-genet. OPA1-genet koder for produktionen af ​​et stort protein kaldet OPA1. OPA1-proteinet er i det væsentlige en switch, der styrer den optiske nervecelles energiaktivitet ved hjælp af en faktor kaldet GTP. Ændringerne i OPA1, der forårsager ADOA, er spredt ud over genet, påvirker forskellige dele af proteinet og betyder normalt, at der ikke dannes noget protein. Nogle gange fører stavefejl (som ændrer en type byggesten til en anden) i den del af proteinet, der binder til GTP, til produktion af et defekt protein. Det defekte protein kan så påvirke funktionen af ​​den anden normale kopi af proteinet. I dette tilfælde kan mere forskelligartede symptomer udvikle sig med andre berørte væv, dette er tilfældet hos personer med ADOA+. Vi korrigerede også denne afvigelse i OPA1-proteinet i denne undersøgelse. Dette er vigtigt, fordi denne tilgang ikke kun producerer den anden kopi, der er nødvendig, men også fjerner det defekte 'dårlige' protein og forhindrer det i at have en dårlig effekt på den optiske nervecelle.

Adskillige mutationer på OPA1-genet kan forårsage ADOA. Men i denne undersøgelse fokuserede vi på en meget specifik del af OPA1-genet for at korrigere OPA1-proteinerne. Det er i bund og grund sådan den CRISPR-teknologi, vi brugte, fungerer – det er et stort gennembrud for forskning, fordi det giver os forskere mulighed for at foretage ændringer næsten overalt i genomet. Brug af noget, der kaldes en RNA-guide, som dirigerer et enzym Cas9 til at skære på et bestemt sted, og en reparationsskabelon, der derefter erstatter den beskadigede del af genet gennem en proces kaldet homolog rettet reparation (HDR). Denne HDR er noget, celler gør for at rette fejl i deres DNA, mens de vokser.

Men ulempen ved denne metode er, at den er meget specifik – det er en tilgang, der skal udvikles og testes for hver enkelt DNA-ændring. Den gode nyhed er, at vi for nylig har været i stand til at målrette mod andre ændringer i OPA1 med nye guider og rettelsesskabeloner, men muligheden for at målrette mod flere eller forskellige mål med den samme guide ville betyde, at de skulle være meget tæt på hinanden (og normalt er de ikke sådan her). Nogle af de nedarvede ændringer i OPA1 er dog ret almindelige, så for folk, der har samme abnormitet, kan de samme værktøjer bruges.

Når det er sagt, er der forsøg på at erstatte store bidder af gener på en mindre specifik måde - men disse er meget mindre effektive og er endnu ikke blevet prøvet i OPA1.

Hvordan kan disse resultater bidrage til et lægemiddel mod ADOA?
Nu har vi etableret et system til at producere optiske nervestamceller med redigerede gener. Disse giver den nødvendige infrastruktur til yderligere forskning. Vi kan bruge disse genredigerede stamceller til at lave synsnerveceller i laboratorieretter og bruge dem til at forstå sygdomsprocessen i en menneskelig synsnervecelle. I søgningen efter en behandling kan vi også bruge disse genredigerede stamceller til at sammenligne med de originale patientceller og til at teste, hvor godt mulige terapier virker. Kort sagt er vi klar til at begynde at teste terapier hos biotekvirksomheder eller andre akademiske laboratorier. Vi kan også forsøge at udvikle effektive metoder til at manipulere ændringerne i optiske neuroner.

Kan denne tilgang prøves i rigtige ADOA-patienter?

Der er flere teknologiske udfordringer, før vi kan bruge denne terapi i levende patienter. Ægte optiske nerveceller er ikke stamceller, og i denne undersøgelse kræver HDR-teknologien, at cellerne deler sig. Synsnerveceller i en ADOA-patient deler sig ikke længere, så denne tilgang ville ikke fungere uden modifikationer. Vi overvejer forskellige tilgange til at genoprette gener i en levende optisk nervecelle, men forskere som os er stadig i de tidlige stadier af at udvikle en praktisk terapi.

Det, vi med sikkerhed ved, er, at hvis vi reparerer genet, kan det reparerede gen stoppe celledød i stamceller, og vi håber, at det samme vil ske i synsnerven.

Forbedrer sådan genredigering synet, eller hjælper det bare de retinale ganglieceller med at overleve (meget) længere? Så kan sådan en genterapi vende visuel tilbagegang eller bare stabilisere synet?
Denne tilgang ligner mange andre, der i øjeblikket udvikles og testes - den vil primært sigte mod at hjælpe synsnerveceller med at overleve længere. Det er muligt, at de resterende synsnerveceller som led heri vil fungere bedre udover at stabilisere synet. Denne tilgang kan dog ikke erstatte celler, der allerede er gået tabt. Så det ville være til begrænset brug for en person, der er meget hårdt ramt af ADOA.

Det er tilsyneladende en meget spændende udvikling, som vi vil følge i de kommende år!

Af Peter Makai