Good Mood

Når Katie Brady ‘ s sønn ble født, alt virket normalt. Sykehuset stukket hælen for å få blod til en rutine nyfødt screening test, og hun og hennes mann ventet på resultatet uten mye bekymring., Paret hadde tre barn allerede — alle jenter — og det eneste som så ut til å sette Henry bortsett fra hans søsken ved fødselen var det faktum at han var en gutt.

Men i dagene som fulgte han ikke få så mye vekt som Brady er andre barn hadde gjort umiddelbart etter fødselen. Da resultatet fra blodprøven kom tilbake, og Brady er opptatt av at økt., «Vi fikk ringe når han var seks dager gamle ordtaket om at hans nyfødt screening kom tilbake uavgjorte for cystisk fibrose,» sier hun, med henvisning til den ofte dødelig genetisk tilstand som klorid ikke kan strømme inn og ut av cellene som normalt, noe som fører slim bygge-opp i lungene som skaper en grobunn for dødelige infeksjoner. Da Henry var tre uker gammel, familien hans tok ham med tilbake til sykehuset, der leger analysert svetten hans. Testen viste høye nivåer av klorid, som bekrefter alle frykter. Henry hadde sykdommen.,

Det medisinske teamet tok flere prøver av Henry blodet for å finne ut hvilke mutasjoner som han hadde i genet ved roten av hans tilstand: cystisk fibrose transmembrane konduktans regulator (CFTR). «Vi ville ikke finne ut hans gene mutation inntil åtte uker senere,» sier Brady. Selv om cystisk fibrose er en av de mest vanlige liv-truende genetiske lidelser, rammer anslagsvis 90 000 medlemmer folk over hele verden, noen CFTR-mutasjoner er mer vanlige enn andre., Videre, personer med cystisk fibrose har mutasjoner i begge sine CFTR gener, slik at forskjellige mennesker har forskjellige kombinasjoner av mutasjoner.

Henry viste seg å ha en ultra-sjeldne mutasjon i begge kopier av hans CFTR-genet. «De har fortalt oss at det er kanskje to andre personer i landet eller verden som har sin genet kombinasjon,» sier Brady.

Frisk valg

Det siste tiåret har brakt store gjennombrudd i medikamentelle behandlinger for cystisk fibrose., I 2012, US Food and Drug Administration (FDA) godkjent ivacaftor, som selges under merkenavnet Kalydeco av Vertex Pharmaceuticals i Boston, Massachusetts. Ivacaftor var den første stoffet til å behandle den underliggende årsaken for cystisk fibrose ved å redde funksjon av protein laget av CFTR, og mer legemidler som virker på en lignende måte har kommet siden da. I 2019, FDA godkjent Toppunktet er Trikafta, en trippel-narkotika kombinasjon av ivacaftor, elexacaftor og tezacaftor at økt lungefunksjonen hos personer med cystisk fibrose, med et gjennomsnitt på 14% i klinisk trials1., Selv om dette høres ut som bare en mindre forbedring, pasienter sier at de føler forskjellen med selv små økninger i lungefunksjonen. Trikafta fungerer for personer med cystisk fibrose som har minst én kopi av F508del-mutasjon i deres CFTR gener. Som står for rundt 90% av de med tilstanden.

Imidlertid Henry har ikke mutasjon, eller noen av de andre håndfull av mutasjoner som nye medikamenter er målrettet. Han er blant dem som har ultra-sjeldne mutasjoner i CFTR som hindrer genet fra å produsere noen protein overhodet., Legemidler kan ikke redde protein, fordi det ikke er der. «Det medisiner som har kommet ut vil ikke hjelpe ham i det hele tatt,» moren hans sier. For pasienter som Henry, genetisk terapi er den mest lovende håp for et sunt liv.

Forskere har prøvd for 30 år til å bruke genterapi mot cystisk fibrose. I siste innsats, virus som de er konstruert for å levere arbeider kopi av genet inn i celler ikke fungerer effektivt., Nå, takket være bedre vektorer og andre innovasjoner i å levere genetiske sekvenser, gen-erstatning terapi er nærmer seg kliniske studier, og feltet er i frammarsj.

I oktober 2019, Cystisk Fibrose Foundation, en non-profit organisasjon i Bethesda, Maryland, kunngjorde US$500 millioner kroner i støtte over de neste seks årene for forskning på behandlingsmetoder for cystisk fibrose, inkludert genterapi tilnærminger., Og i April 2020, Vertex Pharmaceuticals sa at det var samarbeid med bioteknologi selskap Affinia Therapeutics i Waltham, Massachusetts, å utvikle gen terapi for cystisk fibrose.

Michael Boyle, administrerende direktør i Cystic Fibrosis Foundation, sier at forskere bør utforske mange forskjellige genetiske behandlingsformer som kan hjelpe folk som sykdommen kan ikke behandles med legemidler som Trikafta. «Vi ønsker å ha en masse skudd på mål i denne siste gruppen,» sier han.

Gen-baserte terapier allerede er godkjent for andre sykdommer., I slutten av 2017, for eksempel, FDA skapt overskrifter ved å godkjenne et in vivo-gen-erstatning terapi kalles voretigene neparvovec, eller Luxturna, som behandler en sjelden form for arvelig blindhet.

Katie Brady sier at legene har endret sin melodi og er mye mer optimistisk om gen-terapi alternativer enn de var da Henry ble født. «Da han ble diagnostisert for fem år siden, sa de at vitenskapen har kommet en lang vei og store ting som kommer, men de var ikke på langt nær så positive som de er nå, sier hun. «Det er en helt annen verden., Vi har blitt fortalt i de to siste årene at de tror det vil sannsynligvis være noe for ham, så han kan leve et normalt liv.»

Gå viral

Forskere første identified2 i CFTR-genet som den skyldige bak cystisk fibrose i 1989. Bare ett år senere, er to forskjellige medlem av grupper3,4 uavhengig viste at det var mulig å innføre gen inn ex vivo-celler ved hjelp av en viral vektor, noe som forårsaker at celler til å produsere CFTR proteinet. Dette proof of concept ansporet forskning på genterapi mot cystisk fibrose ved hjelp av adenoviruses som virale vektorer., Vanligvis, adenoviruses ville forårsake forkjølelse eller andre luftveisinfeksjoner-skrift infeksjoner, men forskerne brukte ikke-farlig versjoner og konstruert for dem, slik at de som bæres av CFTR-genet. I 1993, resultater fra den første kliniske studien av denne tilnærmingen var published5.

1993-studie, utført av et team som følger biologer ved Universitetet i Iowa College of Medicine i Iowa City og på bioteknologi selskap Genzyme i Cambridge, Massachusetts, var et tidlig forsøk på en type behandling kalles genet erstatning., I denne tilnærmingen, genet er introdusert inn i en persons celler, men sekvensen ikke integrere i sin DNA. Men resultatene fra denne første genterapi prøveversjon for cystisk fibrose ble lacklustre — som tilfellet var med andre studier over de neste årene.

Forskere begynte å bekymre deg for at gjentatt administrering av adenovirus-baserte behandlinger forårsaket kroppen til å produsere en immunrespons som nøytralisert virus, rendering behandling ineffektiv. Da tragedien rammet., I 1999, en 18-åring som heter Jesse Gelsinger gjennomgikk en adenovirus-basert behandling for en arvelig lidelse. Fire dager senere døde han av en massiv immun reaksjon som kalles et cytokin storm.

innen genterapi kom til en brå stans. Når arbeidet gradvis gjenopptas, forskningsmiljøer ditched adenoviruses og byttet til adeno-assosiert virus (AAVs), som ble antatt å føre til en mildere immunrespons., I februar 1999, før Gelsinger tragiske død, en gruppe ved Stanford University School of Medicine i California hadde publisert resultatene fra en klinisk studie av ti pasienter med cystisk fibrose som ble gitt genterapi som brukte en AAV vector6. Denne rettssaken, og senere de, ikke produsere en stor bedring i symptomer. Men heller ikke de ser ut til å føre til massiv immunologiske problemer som oppsto med adenovirus vektorer.

Stoffet selskapene er fortsatt forfølge AAVs for cystisk fibrose behandling., Den genterapi selskapet 4D Molecular Therapeutics i Emeryville, California, har flere AAV-basert behandling i preklinisk utvikling, og Spirovant, et gen-terapi fast i Philadelphia, Pennsylvania, er også forfølge denne tilnærmingen. David Schaffer, en bioengineer ved University of California, Berkeley, og en co-grunnlegger av 4D Molecular Therapeutics, sier at selskapet bruker en AAV som har blitt utviklet for å være mer smittsomme (men fortsatt ufarlig), slik at det kan komme flere celler i lungene. Han sier at firmaet er i håp om å teste denne tilnærmingen mot cystisk fibrose i kliniske studier i 2021., «Vi har nå vårt føre AAV som er mye, mye bedre enn det har vært i klinikken så langt for cystisk fibrose,» Schaffer sier.

AAV vektorer har begrensninger. De små, som er best i stand til å komme inn i cellene, kan bare bære gen sekvenser av opp til rundt 4.7 kilobases., I CFTR-genet sekvens som er lagt inn i dem er rundt 4.6 kilobases, noe som betyr at det er nesten ingen plass som gjenstår for forskere å innlemme flere sekvenser som kan bidra til å fremme protein produksjon fra genet. Slik arrangøren sekvenser teoretisk sett ville øke produksjonen og gjøre vektor bedre på å øke CFTR proteinet nivåer. Spirovant chief executive Joan Lau sier at hennes selskapet har patenterte innovasjoner for å løse dette problemet. «Vi har en funksjonell CFTR som er litt kortere og en sterk pådriver som passer inn i den bæreevne AAV,» sier hun.,

Spirovant og andre bedrifter ser utover AAVs så godt, med et særlig fokus på lentiviruses. Eric Alton, en biolog ved Imperial College London, forteller at lentiviruses kan bære en større genet innsetting enn AAVs kan. Lentiviruses også lavere sannsynlighet for å bli nøytralisert og ødelagt av immunforsvaret enn AAVs, legger Alton, som er koordinator for NORGE Cystisk Fibrose Genterapi Consortium, som består av forskere fra Imperial College London, University of Oxford og University of Edinburgh., Videre, fordi lentiviruses integrere i vert celler’ DNA, kan de ikke trenger å gis så ofte. Konsortiet har inngått samarbeid med farmasøytisk maker Boehringer Ingelheim i Ingelheim, Tyskland, for å forfølge et lentivirus-basert genterapi mot cystisk fibrose, som er i preklinisk fase.

Virus-alternativer

Forskere har også sett utover virale vektorer til å levere gen-baserte terapier. For eksempel, en tilnærming har vært å injisere CFTR genet direkte, men med lipid molekyler lagt rundt det å skjerme den genetiske sekvensen fra degradering., Forsøk med denne tilnærmingen dateres tilbake til tidlig på 1990-tallet. Men tilbake da, den nivåer av protein produksjon var ikke høy nok til å flytte terapi fremover — og hva som liten effekt, det gjorde produserer ikke ut til å vare lenge nok. I 2015, STORBRITANNIA Cystisk Fibrose Genterapi Consortium tok en liposome-basert behandling så langt som en fase IIb trial7, men det bare forbedret lungefunksjon ved et par prosentpoeng, og aldri mer avansert markedet. Alton sier at han og hans kolleger jobber fortsatt for å gjøre liposome-basert behandling mer effektiv. «Vi har ikke sett det til side, sier han.,

Snarere enn å levere DNA-koden for feil i CFTR-genet, noen grupper prøver å levere RNA for å hjelpe personer med cystisk fibrose. For eksempel, den therapeutics selskapet Oversette Bio i Lexington, Massachusetts, er å gjøre dette ved hjelp av budbringer RNA (mRNA). Normalt DNA-et i cellekjernen er kopiert til mRNA, som deretter går inn i cellenes cytoplasma og fungerer som mal for proteinproduksjon. Oversette Bio hopper på første trinn ved direkte å levere mRNA for CFTR i lunge celler., Selskapet har lansert en klinisk studie der minst 40 voksne vil bli randomisert til å motta denne behandling eller placebo. I februar 2020, firmaet annonserte at FDA hadde gitt fast-track » – status til denne behandlingen, noe som betyr at Oversette Bio vil ha hyppigere møter med regulatory agency, som kan bestemme seg for å flytte behandlingen mer raskt mot godkjenning.

en Annen tilnærming som involverer RNA kommer fra biopharma selskapet ReCode Therapeutics i Dallas, Texas., Metoden har selskapet utviklet baserer seg på overføring av RNA (tRNA) — korte sekvenser som hjelper til å frakte aminosyre molekyler til mobile maskiner for å produsere proteiner. Visse tRNA molekyler også starte og stoppe dette protein-produksjon. Dessverre, noen cystisk fibrose mutasjoner tidlig rekruttere tRNA molekyler som signal produksjon av CFTR proteinet til å stoppe. ReCode tilnærming innebærer å skape tRNA molekyler som lure maskiner til å fortsette å gjøre CFTR proteinet., «Det tRNA vi bruker er veldig lik den naturlige tRNA,» sier David Lockhart, president i ReCode Therapeutics, men med en vri som gjør det mulig å holde protein produksjon kommer.

Andre narkotika-utviklere jobber på såkalte lese-gjennom tilnærminger som stimulerer cellene til å ignorere prematur stopp-signal i visse cystisk fibrose mutasjoner. For eksempel, Eloxx Pharmaceuticals i Waltham, Massachusetts, har designet et molekyl triks mobile maskiner i seg selv — som er kjent som ribosomet — for å holde montering av CFTR proteinet ved å ignorere stop-meldinger fra tRNA., Selskapet stoppet sin fase II studie av denne behandlingen på grunn av den COVID-19 pandemi, men det står at det håper å fortsette denne kliniske undersøkelsen snart.

de Fleste av de siste buzz innen genterapi for cystisk fibrose har omgitt genet redigering med systemer som CRISPR–Cas9, en metode hvor DNA fra pasienter’ celler er direkte rettet på en slik måte at påfølgende celler produsert av replikering bære en fungerende versjon av CFTR-genet., (I motsetning behandlinger levert av AAVs ikke resultere i erstatning gener til å bli integrert inn i celler’ DNA; faktisk de ofte forsvinne over tid på grunn av cellefornyelsen.) Den ultimate håp er at pasienter kan en dag mottar en enkelt CRISPR behandling som reparasjoner lungen celler for livet. Dette, sier forskerne, ville være en sann kur for cystisk fibrose.

Noen av de mest fristende bevis for CRISPR løfte kommer fra eksperimenter med organoids — klynger av pasienter’ celler som vokser til å ha noen av egenskapene til et organ., I August 2019, et team av forskere inkludert molekylær virologist Anna Cereseto ved Universitetet i Trento i Italia viste at CRISPR kan redigere ut feil i CFTR og føre genet til å produsere funksjonelle proteiner i organoids8. Det gjorde også dette med hell i luftveiene celler avledet fra celler hentet fra en person med cystisk fibrose. Og i februar 2020, forskere ved Hubrecht Institute i Utrecht i Nederland brukes en presis CRISPR tilnærming kalt base redigering å rette opp mutasjoner i CFTR-genet, og det viste seg at det fungerte i organoids9.,

Veien mot en kur

Bekymringer forbli om hvordan de best skal levere gen-basert terapi for cystisk fibrose. Lungene avviker i mindre og mindre grener, og får en behandling for å nå de minste, dypeste delene av lungene er vanskelig. «Den største utfordringen er å levere en vektor som mange av epitelceller slimhinnen i luftveiene som mulig, sier genetiker Chris Boyd ved University of Edinburgh i STORBRITANNIA.,

For et gen-redigering tilnærming som CRISPR (eller enda lentiviruses) for å gi et sant ‘kur’, det må nå lungen stamceller, sier Nancy Vaidyanathan, som forsker stamcelletransplantasjon ved Stanford University. «En holdbar genterapi for cystisk fibrose,» sier han, «ville behov for å korrigere sykdom som forårsaker mutasjoner i luftveiene stamceller som kan gi opphav til resten av cellene i luftveiene.,»Vaidyanathan var hovedforfatter på en studie publisert i desember 2019 viser at et CRISPR tilnærming kan riktig så mange som halvparten av de øvre luftveier celler tatt fra personer med cystisk fibrosis10.

en Annen bekymring er at CRISPR terapi kan redigere feil sted i genomet. Noen forskere sier at en slik off-target virkninger kan føre til kreft, mutasjoner.

Katie Brady sier at hennes familie ville trenge reassurances at alle gen-basert terapi hennes sønn kan motta i fremtiden er trygt. «Vi ønsker å være sikker på hva det faktisk gjør,» sier hun., Men Brady er ivrig ser på den fremgang som er gjort med genetiske behandlinger. «Jeg vet at det er sannsynligvis den ruten som vi sannsynligvis kommer til å gå fordi hans mutasjoner er så sjeldne. Vi er alle for å prøve alt som kan hjelpe Henry og har minimalt med bivirkninger.”