CRISPR-genredigering lovar mycket för behandling av en sällsynt form av blindhet

Näthinnedegeneration kan vara ärftlig eller förvärvad. I det förra fallet är det en obotlig och progressiv sjukdom. En nyligen publicerad studie i New England Journal of Medicine undersökte den potentiella användningen av genredigering för att korrigera en medfödd näthinnedegeneration som kallas CEP290, vilken orsakar tidig synförlust.

Ärftliga näthinnedegenerationer orsakas av patogena mutationer i någon av mer än 280 gener. Dessa mutationer orsakar att fotoreceptorerna (ljuskänsliga stavar och tappar) i näthinnan inte fungerar som de ska och dör, vilket leder till synförlust hos drabbade individer. Dessa tillstånd är en ledande orsak till blindhet världen över.

Vid CEP290-associerad retinal degeneration eller Lebers amauros orsakar det muterade centrosomproteinet 290 (CEP290) partiell eller fullständig blindhet inom de första tio åren av livet. Det är därför den främsta orsaken till genetisk blindhet hos barn orsakad av näthinneskada.

En genetisk variant, kallad p.Cys998X, står för mer än tre fjärdedelar av fallen av tillståndet enbart i USA. CEP290:s normala funktion blockeras av att ett enda kodande segment infogas under transkriptionen. Brist på denna molekyl stör den normala ciliära funktionen på fotoreceptorer.

Det finns för närvarande inget botemedel. Stödjande vård inkluderar användning av förstoringsglas och punktskrift, samt anpassningar i hemmet för att skapa en säker miljö för personer med synnedsättning.

På vävnadsnivå blir stavar och tappar oorganiserade i näthinnans yttre segment på grund av avsaknaden av sensoriska cilier i detta tillstånd. Stavar i den mellersta perifera näthinnan dör av, medan tappar finns kvar i makula, näthinnans centrala punkt.

Ett karakteristiskt drag hos dessa patienter är en brist på koppling mellan näthinnans struktur och funktion. Proximala komponenter i synvägen förblir intakta, vilket tyder på att fotoreceptorerna i dessa ögon kan användas för att återställa synen. Olika metoder som utforskas inkluderar användning av oligonukleotider för att förhindra uttryck av det infogade exonet eller att leverera en miniatyrversion av CEP290-genen in i cellen.

Den senaste tekniken involverar användning av genredigering med injektion av EDIT-101. Den är baserad på användningen av CRISPR-systemet (clustred regularly interspaced short palindromic repeats) i kombination med CRISPR-associated protein 9 (Cas9)-proteinet för att eliminera den patogena varianten IVS26. Denna studie syftade till att studera säkerheten och effektiviteten hos denna behandling.

Forskarna beslutade att genomföra en öppen studie där deltagarna fick enstaka doser av läkemedlet i stigande ordning. Denna fas 1-2-studie syftade till att bedöma läkemedlets säkerhet, samtidigt som sekundära effektmått också utvärderades.

Säkerhetsmåtten inkluderade biverkningar och oacceptabel toxicitet som förhindrade användning av den aktuella dosen. Effekten mättes på en mängd olika sätt, inklusive korrigerad synskärpa, retinal känslighet, bedömning av synrelaterad livskvalitet och testning av synnavigeringsmobilitet.

EDIT-101-genen injicerades i tolv vuxna och två barn. De vuxna var i åldern 17 till 63 år, medan barnen var nio respektive fjorton år gamla. Alla hade minst en kopia av IV26-varianten.

Doserna varierade från 6×10^11 vektorgenom/ml till 3×10^12 vektorgenom/ml. Två, fem respektive fem vuxna fick låga, medelhöga respektive höga doser. Barnen fick medeldosen.

Alla injektioner gavs i ögat med sämst prestanda, studieögat.

Vad visade studien? De flesta deltagarna hade allvarlig synskärpeförlust under 1,6 logMAR. Synskärpan kunde endast testas med Berkeley Vestigial Vision Test. Spektralkänsligheten ökade med minst 3 logaritmiska enheter, och stavfunktionen kunde inte detekteras hos alla deltagare.

Fotoreceptorskiktets tjocklek var dock inom normala gränser hos de flesta patienter, som förväntat.

De flesta biverkningarna var milda, ungefär en femtedel var måttliga och endast cirka 40 % var behandlingsrelaterade. Det fanns inga allvarliga behandlingsrelaterade biverkningar och inga dosbegränsande toxiciteter. Näthinnans struktur uppvisade inga negativa förändringar, vilket visar på acceptabel säkerhet för läkemedlet.

När det gäller dess effektivitet visade en preliminär studie signifikanta förbättringar av konseendet jämfört med baslinjenivåerna hos sex patienter. Av dessa visade fem förbättringar inom minst ett annat område.

Förbättring inom minst ett av följande områden (bäst korrigerade synskärpa, rödljuskänslighet eller synbaserad rörlighet) observerades hos nio patienter, eller nästan två av tre i hela gruppen. Nästan 80 % hade förbättringar inom minst ett prestationsmått och sex hade förbättringar inom två eller flera mått.

Fyra visade en ökning på 0,3 logMAR i bästa korrigerade synskärpa, vilket uppfyllde kriterierna för en kliniskt signifikant förbättring. Av dessa rapporterade tre förbättring så tidigt som tre månader efter injektion. Den genomsnittliga förändringen i denna parameter för hela gruppen var -0,21 logMAR.

För nästan hälften av gruppen (6/14) uppvisade ljuskänsligheten hos tapparna vid olika frekvenser, rött, vitt och blått, en visuellt signifikant ökning i studieögat jämfört med kontrollögat, vissa efter bara tre månader. Alla fick medelhöga och höga doser. Två visade en förbättring på >1 logMAR, det maximala möjliga för enbart tapparna.

Konmedierad känslighet var störst hos patienter med svårast nedsatt funktion vid studiestart. Nästan alla patienter med förbättrad konfunktion visade även förbättring i ett eller flera andra mått.

Fyra deltagare uppvisade visuellt signifikant förbättring i sin förmåga att navigera i mer komplexa leder jämfört med baslinjen, varav en fortsatte att visa denna förbättring i minst två år.

Sex deltagare upplevde kliniskt signifikanta ökningar av synrelaterade livskvalitetspoäng.

"Dessa resultat bekräftar förekomsten av produktiv in vivo-genredigering av EDIT-101, terapeutiska nivåer av CEP290-proteinuttryck och förbättrad konfotoreceptorfunktion."

Denna lilla studie visade en hög säkerhetsprofil och förbättrad fotoreceptorfunktion efter att EDIT-101 administrerades till deltagarna. Dessa resultat "stöder ytterligare in vivo-studier av CRISPR-Cas9-genredigering för behandling av ärftliga retinala degenerationer orsakade av IVS26 CEP290-varianten och andra genetiska orsaker."

Områden som är värda ytterligare undersökning inkluderar upptäckten att förbättrad konfunktion efter behandling inte är detsamma som förbättrad synskärpa, vilket är ett kliniskt meningsfullt mått. För det andra kan tidigare intervention ge bättre resultat. Slutligen kan inriktning på båda kopiorna av genen resultera i större terapeutisk nytta.