Genų terapija yra perspektyvus būdas gydyti įvairias genetines ligas, įvedant terapinius genus į tikslines ląsteles. Tačiau genų pristatymas nėra trivialus uždavinys, nes reikia įveikti keletą biologinių kliūčių, tokių kaip imuninis atpažinimas, ląstelių įsisavinimas, endosominis pabėgimas, branduolio patekimas ir genų ekspresija. Norėdami įveikti šiuos iššūkius, mokslininkai sukūrė įvairių tipų genų pristatymo vektorius, tokius kaip virusiniai ir nevirusiniai vektoriai.
Tarp virusinių vektorių adeno-associated virus (AAV) yra vienas iš plačiausiai naudojamų ir sėkmingiausių genų pristatymo priemonių. AAV yra mažas, be apvalkalo virusas, galintis užkrėsti tiek besidalijančias, tiek nesidalijančias ląsteles ir gali tarpininkauti ilgalaikei genų ekspresijai, neintegruodamasis į šeimininko genomą. AAV turi mažą imunogeniškumą ir platų tropizmą, o tai reiškia, kad jis gali užkrėsti įvairių tipų ląsteles ir audinius. Be to, AAV gali būti sukurtas taip, kad būtų rodomi skirtingi paviršiaus baltymai ar peptidai, siekiant padidinti jo taikymo specifiškumą ir efektyvumą.
Tačiau AAV taip pat turi tam tikrų apribojimų, pvz., maža, maždaug 4,7 kb pakavimo talpa, galima įterpimo mutagenezės rizika ir kai kuriems asmenims jau esantis imunitetas. Todėl mokslininkai nuolat tiria naujus būdus, kaip pagerinti AAV vektorius genų terapijos taikymams.
Viena iš AAV vektorių optimizavimo strategijų yra naudoti nežmoginius primatus (NHP) kaip gyvūnų modelius. NHP yra glaudžiai susiję su žmonėmis fiziologijos, anatomijos, imunologijos ir genetikos požiūriu, todėl gali suteikti tinkamesnius ir nuspėjamus duomenis žmogaus genų terapijos tyrimams. NHP taip pat gali būti naudojami AAV vektorių saugumui, veiksmingumui, biologiniam pasiskirstymui ir imunogeniškumui in vivo įvertinti.
Šiame tinklaraščio įraše apžvelgsime kai kuriuos naujausius pasiekimus naudojant NHP kaip AAV tarpininkaujamos genų terapijos modelius. Mes sutelksime dėmesį į tris pagrindines sritis: (1) naujų AAV serotipų arba variantų su patobulintomis transdukcijos savybėmis kūrimą; (2) audinių specifinių arba indukuojamų promotorių, skirtų genų ekspresijai kontroliuoti, inžinerija; ir (3) taikant CRISPR-Cas9 technologiją, kad būtų pasiektas tikslus genomo redagavimas naudojant AAV vektorius.
Be sveikų genų pristatymo, siekiant pakeisti sugedusius, AAV pagrįsta genų terapija taip pat gali būti naudojama siekiant kitų tikslų, tokių kaip genų ekspresijos gerinimas, genų ekspresijos nutildymas arba genų sekų redagavimas. Siekdami atlikti šias užduotis, mokslininkai kūrė naujus AAV serotipus arba variantus su patobulintomis transdukcijos savybėmis, kūrė specifinius audinių arba indukuojamus promotorius genų ekspresijai kontroliuoti ir taikė CRISPR-Cas9 technologiją, kad būtų pasiektas tikslus genomo redagavimas naudojant AAV vektorius.
Vienas iš būdų pagerinti AAV transdukcijos efektyvumą ir specifiškumą yra sukurti naujus AAV serotipus arba variantus, kurie gali geriau nukreipti norimus ląstelių tipus ir išvengti imuninės sistemos. Pavyzdžiui, mokslininkai naudojo kryptingą evoliuciją, racionalų dizainą ar peptidų rodymo metodus, kad sukurtų naujas AAV kapsides, kurios padidino tam tikrų audinių, tokių kaip smegenys, kepenys, širdis ar tinklainė, tropizmą. Kai kurie iš šių naujų AAV kapsidų taip pat sumažino imunogeniškumą ir padidino stabilumą, palyginti su natūraliais AAV serotipais.
Kitas būdas pagerinti AAV genų terapiją yra sukurti audiniams specifinius arba indukuojamus promotorius, kurie gali reguliuoti, kada ir kur transgenas ekspresuojamas. Pavyzdžiui, mokslininkai naudojo promotorius, kuriuos aktyvuoja tam tikri dirgikliai, tokie kaip šviesa, temperatūra ar vaistai, kad galėtų kontroliuoti transgeno ekspresijos laiką ir lygį. Arba mokslininkai naudojo promotorius, būdingus tam tikriems ląstelių tipams, tokiems kaip neuronai, glia arba fotoreceptoriai, kad apribotų transgeno ekspresiją iki tikslinių ląstelių. Šios strategijos gali padėti sumažinti nepageidaujamą šalutinį poveikį ir padidinti terapinį AAV genų terapijos veiksmingumą.
Trečias būdas pagerinti AAV genų terapiją yra taikyti CRISPR-Cas9 technologiją, kad būtų pasiektas tikslus genomo redagavimas naudojant AAV vektorius. CRISPR-Cas9 yra galingas įrankis, galintis įvesti tikslines genomo mutacijas arba pataisymus naudojant orientacinę RNR (gRNR) ir Cas9 nukleazę. Tyrėjai naudojo AAV vektorius, kad pristatytų gRNR ir Cas9 komponentus į tikslines ląsteles, ir sėkmingai redagavo genomą įvairiuose žmonių ligų modeliuose. Pavyzdžiui, mokslininkai naudojo AAV-CRISPR-Cas9, kad ištaisytų genų, susijusių su Diušeno raumenų distrofija, cistine fibroze, hemofilija ir pigmentiniu retinitu, mutacijas. Tačiau naudojant AAV-CRISPR-Cas9 taip pat yra tam tikrų iššūkių ir apribojimų, pavyzdžiui, netikslinis poveikis, imuninis atsakas ir pakavimo apribojimai.
