Jump to content

Генная терапия эпилепсии

Генная терапия изучается при лечении некоторых форм эпилепсии . [1] Он основан на вирусных или невирусных векторах для доставки ДНК или РНК в области мозга, где возникают судороги, чтобы предотвратить развитие эпилепсии или снизить частоту и/или тяжесть судорог . Генная терапия дала многообещающие результаты на ранних стадиях клинических испытаний других неврологических расстройств , таких как болезнь Паркинсона . [2] вселяя надежду, что это станет средством лечения трудноизлечимой эпилепсии .

Эпилепсия относится к группе хронических неврологических расстройств , характеризующихся судорогами , от которых страдают более 50 миллионов человек, или 0,4–1% населения мира. [3] [4] Существуют базовые представления о патофизиологии эпилепсии, особенно форм, характеризующихся возникновением припадков из определенного участка головного мозга ( парциальная эпилепсия ). Хотя большинство пациентов реагируют на лечение, примерно у 20–30% состояние не улучшается при приеме противоэпилептических препаратов или они не переносят их . [5] [6] Таким пациентам операция по удалению эпилептогенной зоны может быть предложена в небольшом меньшинстве, но она неосуществима, если припадки возникают в областях мозга, которые необходимы для речи, зрения, движения или других функций. В результате многие люди с эпилепсией остаются без каких-либо вариантов лечения, и поэтому существует острая потребность в разработке инновационных методов лечения эпилепсии. [ нужна ссылка ]

Благодаря использованию переноса генов вирусного вектора с целью доставки ДНК или РНК в эпилептогенную зону несколько нейропептидов , ионных каналов и рецепторов нейротрансмиттеров продемонстрировали потенциал в качестве трансгенов для лечения эпилепсии. К векторам относятся аденовирусные и аденоассоциированные вирусные векторы (AAV), которые обладают свойствами высокой и эффективной трансдукции, простотой производства в больших объемах, широким кругом хозяев и расширенной экспрессией генов. [7] Лентивирусные векторы также показали многообещающие результаты.

Клинические исследования

[ редактировать ]

Среди проблем клинической реализации генной терапии — возможные иммунные реакции на вирусные векторы и трансгены, а также возможность инсерционного мутагенеза , который может нанести ущерб безопасности пациентов. [8] Увеличение объема от объема, необходимого для испытаний на животных, до объема, необходимого для эффективной трансфекции человека, представляет собой трудную область, хотя она и преодолена при других заболеваниях. Благодаря размеру менее 20 нм AAV частично решает эти проблемы, позволяя ему проходить через внеклеточное пространство, что приводит к повсеместной трансфекции. Хотя лентивекторы могут интегрироваться в геном хозяина, это может не представлять риска для лечения неврологических заболеваний, поскольку взрослые нейроны не делятся и поэтому менее склонны к инсерционному мутагенезу. [ нужна ссылка ]

Вирусные подходы в доклинической разработке

[ редактировать ]

При поиске метода лечения эпилепсии учитывают патофизиологию эпилепсии. Поскольку припадки, характеризующие эпилепсию, обычно возникают в результате чрезмерных и синхронных разрядов возбуждающих нейронов, логической целью лечения генной терапией является снижение возбуждения или усиление торможения. Из вирусных подходов исследуемыми нейропептидными трансгенами являются соматостатин, галанин и нейропептид Y (NPY). Однако аденозин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) и ГАМК-рецепторы также набирают все большую популярность. Другими изучаемыми трансгенами являются калиевые каналы и инструменты подавления возбудимости по требованию ( оптогенетика и хемогенетика ). [ нужна ссылка ]

Аденозин

[ редактировать ]

Аденозин — это ингибирующий нуклеозид, который действует как нейромодулятор , помогая модулировать функции мозга. Помимо нейропротекторных и противоэпилептических свойств, он обладает противовоспалительными свойствами. [6] Наиболее распространенная теория состоит в том, что при травме головного мозга увеличивается экспрессия аденозинкиназы ( ADK). Увеличение аденозинкиназы приводит к увеличению скорости метаболизма аденозиннуклеозидов. Из-за снижения содержания этих нуклеозидов, обладающих противоэпилептическими свойствами, и сверхэкспрессии АДК запускаются судороги, потенциально приводящие к развитию эпилептогенеза . [7] Исследования показали, что сверхэкспрессия ADK возникает в результате астроглиоза после черепно-мозговой травмы, что может привести к развитию эпилептогенеза. Хотя сверхэкспрессия ADK приводит к повышенной предрасположенности к судорогам, этим эффектам можно противодействовать и смягчаться аденозином. [9] Учитывая свойства аденозина по предотвращению судорог, а также одобрение FDA для лечения других заболеваний, таких как тахикардия и хроническая боль, аденозин является идеальной мишенью для разработки противоэпилептической генной терапии. [10]

Галанин , обнаруженный в основном в центральной нервной системе ( лимбическая система , грушевидная кора и миндалевидное тело), ​​играет роль в снижении долговременной потенциации (ДП), регулировании привычек потребления, а также в подавлении судорожной активности. [11] Было показано, что галанин, представленный еще в 1990-х годах Мазарати и др., обладает нейропротекторными и ингибирующими свойствами. На мышах с дефицитом рецепторов GalR1 была использована модель, вызванная пикротоксином, чтобы показать, что галанин играет роль в модуляции и предотвращении потери клеток воротничка, а также в уменьшении продолжительности индуцированных судорог. [12] Проведенные исследования подтверждают эти данные о предотвращении потери внутригрудных волосковых клеток, уменьшении количества и продолжительности индуцированных судорог, повышении порога стимуляции, необходимого для индуцирования судорог, и подавлении высвобождения глутамата, который может повысить восприимчивость к судорогам. [6] [11] [13] Экспрессия галанина может быть использована для значительного смягчения и снижения судорожной активности и ограничения гибели эпилептических клеток. [11]

Нейропептид Y

[ редактировать ]

Нейропептид Y (NPY), который содержится в вегетативной нервной системе , помогает модулировать гипоталамус и, следовательно, привычки потребления. [6] Были проведены эксперименты по определению влияния NPY на животных моделях до и после индуцированных судорог. [6] [14] Чтобы оценить эффект до приступов, в одном исследовании за 8 недель до разжигания были вставлены векторы , что показало увеличение порога приступов. Чтобы оценить эффекты после наличия эпилептогенеза , векторы вводили в гиппокамп крыс после индукции судорог. Это привело к снижению судорожной активности. Эти исследования установили, что NPY повышал порог судорожной готовности у крыс, останавливал прогрессирование заболевания и уменьшал продолжительность приступов. [6] [14] После изучения влияния NPY на поведенческие и физиологические реакции было обнаружено, что он не влияет на LTP, обучение или память. [14] Протокол переноса гена NPY находится на рассмотрении FDA. [13]

Соматостатин

[ редактировать ]

Соматостатин — это нейропептид и нейромодулятор , который играет роль в регуляции гормонов, а также способствует сну и двигательной активности. В первую очередь он обнаруживается в интернейронах, которые модулируют скорость срабатывания пирамидных клеток преимущественно на локальном уровне. Они упреждающе ингибируют пирамидные клетки. В серии исследований, в которых соматостатин был экспрессирован на модели киндлинга на грызунах , был сделан вывод, что соматостатин приводил к уменьшению средней продолжительности судорог, увеличивая его потенциал в качестве противосудорожного препарата. [15] Теория использования соматостатина заключается в том, что если пирамидные клетки уничтожаются, то прямая связь, также известная как торможение, теряется. Интернейроны, содержащие соматостатин, несут нейротрансмиттер ГАМК, который в первую очередь гиперполяризует клетки, что и является источником теории прямой связи. Надежда генной терапии заключается в том, что за счет сверхэкспрессии соматостатина в определенных клетках и повышения ГАМКергического тонуса можно восстановить баланс между торможением и возбуждением. [6] [14]

Калийные каналы

[ редактировать ]

Kv1.1 представляет собой потенциалзависимый калиевый канал, кодируемый геном KCNA1 . Он широко экспрессируется в головном мозге и периферических нервах и играет роль в контроле возбудимости нейронов и количества нейромедиаторов, высвобождаемых из окончаний аксонов. успешной генной терапии с использованием лентивирусной доставки KCNA1 Сообщалось об на модели фокальной эпилепсии моторной коры грызунов . [16] Лечение переносилось хорошо, без заметного влияния на сенсомоторную координацию. Генная терапия с модифицированным калиевым каналом, проводимая с использованием либо неинтегрирующего лентивектора , который позволяет избежать риска инсерционного мутагенеза , либо AAV, также показала свою эффективность на других моделях эпилепсии. [17]

Оптогенетика

[ редактировать ]

Потенциальным препятствием для клинического применения генной терапии является то, что манипуляции с генетической структурой нейронов, опосредованные вирусными векторами, необратимы. Альтернативный подход заключается в использовании инструментов для подавления возбудимости нейронов и цепей по требованию. Первым таким подходом было использование оптогенетики . Несколько лабораторий показали, что ингибирующий светочувствительный белок галородопсин может подавлять приступообразные выделения in vitro, а также эпилептическую активность in vivo. [18] [19] [20] [21] Недостатком оптогенетики является то, что свет необходимо доставить в область мозга, экспрессирующую опсин . Этого можно достичь с помощью оптоволокна с лазерной связью или светодиодов, но это инвазивно. [ нужна ссылка ]

Хемогенетика

[ редактировать ]

Альтернативным подходом к контролю возбудимости цепей по требованию, который не требует доставки света в мозг, является использование хемогенетики . Это основано на экспрессии мутировавшего рецептора в очаге приступа, который не реагирует на эндогенные нейротрансмиттеры , но может быть активирован экзогенным лекарственным средством. Рецепторы , связанные с G-белком, мутировавшие таким образом, называются дизайнерскими рецепторами, исключительно активируемыми дизайнерскими лекарствами (DREADD) . Сообщалось об успехе в лечении эпилепсии с использованием ингибирующего DREADD hM4D(Gi), который является производным мускаринового рецептора M4 . [22] AAV-опосредованная экспрессия hM4D(Gi) в модели фокальной эпилепсии на грызунах сама по себе не имела никакого эффекта, но при активации препаратом N-оксид клозапина она подавляла судороги. Лечение не имело заметных побочных эффектов и в принципе пригодно для клинического применения . Оланзапин был идентифицирован как полноценный и мощный активатор hM4D(Gi). [23] Вариант хемогенетики с «замкнутым контуром» для остановки судорог, который позволяет избежать необходимости в экзогенном лиганде, основан на глутамат-управляемом хлоридном канале, который ингибирует нейроны всякий раз, когда повышается внеклеточная концентрация возбуждающего нейромедиатора глутамата. [24]

Мышиную модель синдрома Драве лечили с помощью варианта CRISPR , который основан на направляющей РНК и мертвом белке Cas9 ( dCas9 ) для рекрутирования транскрипции активаторов в промоторную область гена натриевого канала Scn1a в интернейронах . [25]

Невирусные подходы

[ редактировать ]

Магнитофекция осуществляется за счет использования суперпарамагнитных наночастиц оксида железа, покрытых полиэтиленимином . Наночастицы оксида железа идеально подходят для биомедицинского применения в организме благодаря их биоразлагаемой, катионной, нетоксичной и одобренной FDA природе. В условиях переноса генов интересующие рецепторы покрыты наночастицами. Затем рецепторы направятся к интересующей цели. После стыковки частицы ДНК доставляется в клетку посредством пиноцитоза или эндоцитоза . При доставке температура слегка повышается, что приводит к лизису наночастиц оксида железа и высвобождению ДНК. В целом этот метод полезен для борьбы с медленным накоплением переносчиков и низкой концентрацией переносчиков в целевых районах. Этот метод также можно адаптировать к физическим и биохимическим свойствам рецепторов путем изменения характеристик наночастиц оксида железа. [26] [27]

Будущие последствия

[ редактировать ]

Использование генной терапии при лечении неврологических расстройств, таких как эпилепсия, представляет собой все более жизнеспособную область текущих исследований, основными целями которых являются соматостатин , галанин , нейропептид y , калиевые каналы , оптогенетика и хемогенетика эпилепсии. Поскольку область генной терапии продолжает расти и показывает многообещающие результаты в лечении эпилепсии среди других заболеваний, необходимо провести дополнительные исследования для обеспечения безопасности пациентов, разработки альтернативных методов доставки ДНК и поиска возможных методов увеличения объемов доставки. [28] [29]

  1. ^ Уокер MC, Шорге С., Куллманн Д.М., Уайкс Р.К., Хирома Дж.Х., Мантоан Л. (сентябрь 2013 г.). «Генная терапия при эпилептическом статусе» (PDF) . Эпилепсия . 54 (Приложение 6): 43–5. дои : 10.1111/epi.12275 . ПМИД   24001071 .
  2. ^ Палфи С., Гурручага Дж.М., Ральф Г.С., Лепетит Х., Лависс С., Баттери ПК и др. (март 2014 г.). «Долгосрочная безопасность и переносимость ProSavin, генной терапии болезни Паркинсона на основе лентивирусного вектора: повышение дозы, открытое исследование фазы 1/2». Ланцет . 383 (9923): 1138–46. дои : 10.1016/S0140-6736(13)61939-X . ПМИД   24412048 . S2CID   4993549 .
  3. ^ Хиросе Дж. (май 2013 г.). «[Обзор эпилепсии: ее история, классификация, патофизиология и лечение]». Мозг и нервы = Синкей Кенкю Но Синпо . 65 (5): 509–20. ПМИД   23667116 .
  4. ^ Сандер Дж.В., Шорвон С.Д. (ноябрь 1996 г.). «Эпидемиология эпилепсии» . Журнал неврологии, нейрохирургии и психиатрии . 61 (5): 433–43. дои : 10.1136/jnnp.61.5.433 . ПМК   1074036 . ПМИД   8965090 .
  5. ^ Пати С., Алексопулос А.В. (июль 2010 г.). «Фармакорезистентная эпилепсия: от патогенеза к современным и новым методам лечения» . Медицинский журнал Кливлендской клиники . 77 (7): 457–67. дои : 10.3949/ccjm.77a.09061 . ПМИД   20601619 . S2CID   8184157 .
  6. ^ Jump up to: а б с д и ж г Вайнберг М.С., МакКаун Т.Дж. (июнь 2013 г.). «Современные перспективы и проблемы генной терапии эпилепсии» . Экспериментальная неврология . 244 (Специальный): 27–35. дои : 10.1016/j.expneurol.2011.10.003 . ПМК   3290712 . ПМИД   22008258 .
  7. ^ Jump up to: а б Нэгеле-младший, Майсано X, Ян Дж, Ройстон С, Рибейро Э (май 2010 г.). «Последние достижения в области стволовых клеток и генной терапии неврологических расстройств и трудноизлечимой эпилепсии» . Нейрофармакология . 58 (6): 855–64. doi : 10.1016/j.neuropharm.2010.01.019 . ПМЦ   2838966 . ПМИД   20146928 .
  8. ^ Джакка М (2010). Генная терапия . Нью-Йорк: Спрингер. стр. 284–86. ISBN  978-88-470-1642-2 .
  9. ^ Бойзон Д. (декабрь 2006 г.). «Аденозинкиназа, эпилепсия и инсульт: механизмы и методы лечения». Тенденции в фармакологических науках . 27 (12): 652–8. дои : 10.1016/j.tips.2006.10.008 . ПМИД   17056128 .
  10. ^ Бойзон Д., Стюарт К.А. (декабрь 2009 г.). «Терапевтические исследования эпилепсии: от фармакологического обоснования к фокальной аугментации аденозина» . Биохимическая фармакология . 78 (12): 1428–37. дои : 10.1016/j.bcp.2009.08.005 . ПМК   2766433 . ПМИД   19682439 .
  11. ^ Jump up to: а б с МакКаун, Ти Джей (июль 2006 г.). «Адено-ассоциированная вирусная экспрессия и конститутивная секреция галанина подавляют лимбическую судорожную активность in vivo» . Молекулярная терапия . 14 (1): 63–8. дои : 10.1016/j.ymthe.2006.04.004 . ПМИД   16730475 .
  12. ^ Мазарати А.М., Халаси Э., Телегди Г. (август 1992 г.). «Противосудорожное действие галанина, введенного в центральную нервную систему, при судорогном синдроме, вызванном пикротоксином, у крыс». Исследования мозга . 589 (1): 164–6. дои : 10.1016/0006-8993(92)91179-i . ПМИД   1384926 . S2CID   39796913 .
  13. ^ Jump up to: а б Лёшер В., Гернерт М., Хайнеманн У. (февраль 2008 г.). «Клеточная и генная терапия эпилепсии – многообещающие пути или тупик?». Тенденции в нейронауках . 31 (2): 62–73. дои : 10.1016/j.tins.2007.11.012 . ПМИД   18201772 . S2CID   33488218 .
  14. ^ Jump up to: а б с д Симонато М (сентябрь 2014 г.). «Генная терапия эпилепсии» . Эпилепсия и поведение . 38 : 125–30. дои : 10.1016/j.yebeh.2013.09.013 . ПМИД   24100249 . S2CID   18881057 .
  15. ^ Зафар Р., Кинг М.А., Карни П.Р. (февраль 2012 г.). «Аденосвязанная экспрессия соматостатина, опосредованная вирусным вектором, в гиппокампе крысы подавляет развитие судорог». Письма по неврологии . 509 (2): 87–91. дои : 10.1016/j.neulet.2011.12.035 . ПМИД   22245439 . S2CID   34166460 .
  16. ^ Wykes RC, Heeroma JH, Mantoan L, Zheng K, MacDonald DC, Deisseroth K и др. (ноябрь 2012 г.). «Оптогенетическая генная терапия и калиевые каналы на модели фокальной неокортикальной эпилепсии на грызунах» . Наука трансляционной медицины . 4 (161): 161ра152. doi : 10.1126/scitranslmed.3004190 . ПМЦ   3605784 . ПМИД   23147003 .
  17. ^ Снежок А., Шаброль Е., Вайкс Р.К., Шех-Ахмад Т., Корнфорд Дж.Х., Либ А. и др. (апрель 2019 г.). «Генная терапия эпилепсии с использованием инженерного калиевого канала» . Журнал неврологии . 39 (16): 3159–3169. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1143-18.2019 . ПМК   6468110 . ПМИД   30755487 .
  18. ^ Тоннесен Дж., Соренсен А.Т., Дейссерот К., Лундберг С., Кокая М. (июль 2009 г.). «Оптогенетический контроль эпилептиформной активности» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (29): 12162–7. Бибкод : 2009PNAS..10612162T . дои : 10.1073/pnas.0901915106 . ПМЦ   2715517 . ПМИД   19581573 .
  19. ^ Wykes RC, Heeroma JH, Mantoan L, Zheng K, MacDonald DC, Deisseroth K и др. (ноябрь 2012 г.). «Оптогенетическая генная терапия и калиевые каналы на модели фокальной неокортикальной эпилепсии на грызунах» . Наука трансляционной медицины . 4 (161): 161ра152. doi : 10.1126/scitranslmed.3004190 . ПМЦ   3605784 . ПМИД   23147003 .
  20. ^ Крук-Магнусон Э., Армстронг К., Ойала М., Солтес И. (01.01.2013). «Оптогенетический контроль спонтанных припадков по требованию при височной эпилепсии» . Природные коммуникации . 4 : 1376. Бибкод : 2013NatCo...4.1376K . дои : 10.1038/ncomms2376 . ПМЦ   3562457 . ПМИД   23340416 .
  21. ^ Пас Дж.Т., Дэвидсон Т.Дж., Фречетт Э.С., Делорд Б., Парада И., Пэн К. и др. (январь 2013 г.). «Замкнутый оптогенетический контроль таламуса как инструмент прерывания судорог после коркового повреждения» . Природа Нейронауки . 16 (1): 64–70. дои : 10.1038/nn.3269 . ПМК   3700812 . ПМИД   23143518 .
  22. ^ Кетцель Д., Николсон Э., Шорге С., Уокер М.К., Куллманн Д.М. (май 2014 г.). «Химико-генетическое затухание фокальных неокортексных судорог» . Природные коммуникации . 5 : 3847. Бибкод : 2014NatCo...5.3847K . дои : 10.1038/ncomms4847 . ПМК   4050272 . ПМИД   24866701 .
  23. ^ Уэстон М., Касерер Т., Ву А., Муравлев А., Карпентер Дж.К., Снежок А. и др. (апрель 2019 г.). «Оланзапин: мощный агонист hM4D(Gi) DREADD, поддающийся клиническому использованию хемогенетики» . Достижения науки . 5 (4): eaaw1567. Бибкод : 2019SciA....5.1567W . дои : 10.1126/sciadv.aaw1567 . ПМК   6469940 . ПМИД   31001591 .
  24. ^ Либ А., Цю Ю., Диксон С.Л., Хеллер Дж.П., Уокер М.С., Шорге С., Куллманн Д.М. (сентябрь 2018 г.). «Биохимическая ауторегуляторная генная терапия фокальной эпилепсии» . Природная медицина . 24 (9): 1324–1329. дои : 10.1038/s41591-018-0103-x . ПМК   6152911 . ПМИД   29988123 .
  25. ^ Коласанте Дж., Линьяни Дж., Бруско С., Ди Берардино С., Карпентер Дж., Джаннелли С. и др. (январь 2020 г.). «Активация гена Scn1a на основе dCas9 восстанавливает тормозную возбудимость интернейронов и ослабляет судороги у мышей с синдромом Драве» . Молекулярная терапия . 28 (1): 235–253. дои : 10.1016/j.ymthe.2019.08.018 . ПМК   6952031 . ПМИД   31607539 .
  26. ^ Арсианти М., Лим М., Хатри А., Рассел П., Амаль Р. (2008). «Перспективы новых магнитных наночастиц для применения в генной терапии: синтез, стабилизация и доставка генов». Chemeca 2008: На пути к устойчивому развитию Австралии : 734.
  27. ^ Шерер Ф., Антон М., Шиллингер У., Хенке Дж., Бергеманн С., Крюгер А. и др. (январь 2002 г.). «Магнитофекция: усиление и нацеливание доставки генов с помощью магнитной силы in vitro и in vivo» . Генная терапия . 9 (2): 102–9. дои : 10.1038/sj.gt.3301624 . ПМИД   11857068 .
  28. ^ Крук-Магнусон Э, Солтес I (март 2015 г.). «За пределами молотка и скальпеля: селективный контроль эпилепсии» . Природа Нейронауки . 18 (3): 331–8. дои : 10.1038/nn.3943 . ПМК   4340083 . ПМИД   25710834 .
  29. ^ Куллманн Д.М., Шорге С., Уокер М.К., Уайкс Р.К. (май 2014 г.). «Генная терапия при эпилепсии – пришло ли время клинических испытаний?» . Обзоры природы. Неврология . 10 (5): 300–4. дои : 10.1038/nrneurol.2014.43 . ПМИД   24638133 . S2CID   16544426 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3ac6ff9454a8abd1c4d7adc1e5fcbd24__1715141520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3a/24/3ac6ff9454a8abd1c4d7adc1e5fcbd24.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Gene therapy for epilepsy - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)