CRISPR-genredigering har ett stort löfte för behandling av sällsynt form av blindhet

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

Äftliga retinala degenerationer orsakas av patogena mutationer i någon av mer än 280 gener. Dessa mutationer gör att fotoreceptorerna (ljuskänsliga koner och stavar) i näthinnan inte fungerar och dör, vilket resulterar i synförlust hos drabbade individer. Dessa tillstånd är en ledande orsak till blindhet över hela världen.

I CEP290-associerad retinal degeneration, eller Lebers amaurosis, orsakar det muterade centrosomproteinet 290 (CEP290) delvis till fullständig blindhet under de första tio åren av livet. Det är därför den främsta orsaken till genetisk blindhet hos barn orsakad av näthinneskada.

En enskild genetisk variant, kallad p.Cys998X, står för mer än tre fjärdedelar av fallen av detta tillstånd enbart i USA. Den normala funktionen hos CEP290 blockeras genom infogning av ett enda kodande segment under transkription. Brist på denna molekyl stör den normala ciliära verkan på fotoreceptorerna.

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

På vävnadsnivå blir stavar och koner oorganiserade i de yttre segmenten av näthinnan på grund av bristen på sensoriska flimmerhårar i detta tillstånd. Stavarna i den mittperifera näthinnan dör av, medan kottarna bevaras i gula fläcken, den centrala punkten på näthinnan.

Ett kännetecken hos dessa patienter är en koppling mellan näthinnestruktur och funktion. De proximala komponenterna i synvägen förblir intakta, vilket tyder på att fotoreceptorerna i dessa ögon kan användas för att återställa synen. Olika tillvägagångssätt som studeras inkluderar användning av oligonukleotider för att förhindra uttrycket av det insatta exonet eller leverans av en miniatyrversion av CEP290-genen in i cellen.

Den senaste tekniken innebär användning av genredigering med en injektion som kallas EDIT-101. Det är baserat på användningen av det klustrade, regelbundet mellanliggande korta palindromiska upprepningssystemet (CRISPR) i kombination med det CRISPR-associerade protein 9 (Cas9)-proteinet för att eliminera den patogena varianten IVS26. Denna studie syftade till att studera säkerheten och effekten av denna terapi.

Forskarna bestämde sig för att genomföra en öppen studie där deltagarna fick engångsdoser av läkemedlet i stigande ordning. Denna fas 1-2-studie syftade till att utvärdera läkemedlets säkerhet, medan sekundära effektutfall också utvärderades.

De studerade säkerhetseffektmåtten inkluderade biverkningar och oacceptabel toxicitet som förhindrade användningen av den aktuella dosen. Prestanda mättes på en mängd olika sätt, inklusive korrigerad synskärpa, retinal känslighet, synrelaterad livskvalitetsbedömning och synnavigeringsrörlighetstester.

EDIT-101-genen introducerades i tolv vuxna och två barn. De vuxna var i åldern 17 till 63 år och barnen var nio respektive fjorton år gamla. Alla hade minst ett exemplar av IV26-varianten.

Doserna varierade från 6x10^11 vektorgenom per ml till 3x10^12 vektorgenom per ml. Två, fem och fem vuxna fick låga, medelstora respektive höga doser. Barn fick en genomsnittlig dos.

Alla injektioner gavs i det öga som gick sämst, studieögat.

Vad visade studien? De flesta deltagare hade allvarlig synskärpa under 1,6 logMAR. Synskärpan kunde endast testas med Berkeleys rudimentära syntest. Det fanns en ökning med minst 3 log i spektral känslighet och stavens funktion kunde inte detekteras hos alla deltagare.

Men fotoreceptorskiktets tjocklek var inom normala gränser hos de flesta patienter, som förväntat.

De flesta biverkningarna var milda, cirka en femtedel var måttliga och endast cirka 40 % var behandlingsrelaterade. Det fanns inga behandlingsrelaterade allvarliga biverkningar och inga dosbegränsande toxiciteter. Näthinnans struktur visade inga oönskade förändringar, vilket visar läkemedlets acceptabla säkerhet.

När det gäller dess effektivitet, visade en preliminär studie signifikanta förbättringar i konseendet från baslinjenivåerna hos sex patienter. Av dessa visade fem förbättringar på minst ett annat område.

Förbättring på minst ett av följande områden (bäst korrigerad synskärpa, känslighet för rött ljus eller synbaserad rörlighet) observerades hos nio patienter, nästan två av tre i hela gruppen. Nästan 80 % hade förbättringar i minst ett resultatmått och sex hade förbättringar i två eller flera mått.

Fyra visade en 0,3 logMAR-ökning i bäst korrigerad synskärpa, vilket uppfyllde kriterierna för kliniskt signifikant förbättring. Av dessa rapporterade tre förbättringar bara tre månader efter injektionen. Den genomsnittliga förändringen av denna parameter i hela gruppen var -0,21 logMAR.

För nästan hälften av gruppen (6/14) visade konens känslighet för ljus vid olika frekvenser, rött, vitt och blått, visuellt signifikanta ökningar i testögat jämfört med kontrollögat, vissa så tidigt som tre månader. Alla fick medelstora och höga doser. I två steg nådde förbättringen >1 logMAR, det maximala möjliga endast för koner.

Kägelinducerad känslighet var störst hos patienter som var allvarligast drabbade vid baslinjen. Nästan alla patienter med förbättrad konusfunktion visade också förbättring i en eller flera andra åtgärder.

Fyra deltagare visade visuellt signifikant förbättring av sin förmåga att navigera mer komplexa stigar 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 närvaron 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 administrering av EDIT-101 till deltagarna. Dessa resultat "stödjer 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 att undersöka ytterligare inkluderar upptäckten att förbättrad konfunktion efter terapi inte är liktydigt med förbättrad synskärpa, vilket är en kliniskt relevant åtgärd. För det andra kan tidigare intervention ge bättre resultat. Slutligen, om båda kopiorna av genen är riktade, kan den terapeutiska fördelen vara större.