Prezentacje projektów − Obiecująca terapia genowa przy chorobach mózgu
Choroby centralnego układu nerwowego (CNS) stwarzają najbardziej druzgocący i niszczycielski stan zdrowia, wpływający zarówno na pacjenta, jak też na jego otoczenie. Na przykład, choroba Parkinsona jest zaburzeniem zwyrodnieniowym, które powoli pogarsza zdolności ruchowe, procesy poznawcze i inne funkcje mózgu, powodując także trudności ze snem oraz odczuciami. Fizycznie, pacjenci typowo doznają drżączki, a ich ruchy stają się powolne i bardziej ostrożne, podczas gdy ich postawa może być usztywniona i mniej stabilna. Oprócz tego, występują także objawy poznawcze i neurobehawioralne, takie jak demencja, która może wpływać na uwagę, język, rozwiązywanie problemów i pamięć, co powoduje, iż bliskie osoby stają się nieznane. "Przy większości chorób CNS nie ma określonych dróg leczenia, ale terapia genowa może być obiecującym rozwiązaniem," mówi Dr Sebastian Kügler, starszy naukowiec, uczestniczący w projekcie Neugene. "Sądzimy, że możliwe jest zmodyfikowanie funkcji mózgu i patofizjologii przez docelowe podawanie specyficznych czynników leczniczych do wybranych grup komórek mózgowych, na które wpływa choroba," mówi on.Terapia genowa jest atrakcyjną i szybko rozwijającą się dziedziną medycyny, która polega na wprowadzaniu, modyfikacji i usuwaniu genów z komórek i tkanek biologicznych pacjenta. Najbardziej typowe zastosowanie terapii genowej polega na zastępowaniu zmutowanych genów, innymi, które funkcjonują normalnie. Nowe geny wprowadzane są przy użyciu wektorów wirusowych, które wchodzą do docelowej komórki oraz dostarczają swój ładunek genetyczny, a następnie komórki wirusowe zostają rozkładane. Technologia ta jest w dalszym ciągu w powijakach, ale osiągnięto już pewne częściowe sukcesy, zwłaszcza przy leczeniu ciężkiego złożonego niedoboru immunologicznego (SCID), choroby "przezroczystej komory dziecięcej", w przypadkach tak poważnego niedoboru immunologicznego, iż dziecko musi przebywać w całkowicie sterylnym środowisku. Świadomość społeczna objawów SCID zaistniała w następstwie oglądania filmu z roku 1976, pod tytułem "Chłopiec w przezroczystej komorze" z udziałem młodego Johna Travolty, w oparciu o scenariusz Davida Vettera, który spędził swoje krótkie życie właśnie w takiej plastikowej komorze. W okresie 35 lat od czasu powstania filmu, nauka poszła do przodu, ale nadal pozostają otwarte pytania. Osiem z dziewięciu niemowląt płci męskiej, urodzonych z objawem SCID, pozostało przy życiu, w dziewięć lat po przeprowadzeniu terapii genowej we Francji. Ale istnieje związane z tym ryzyko; po terapii genowej prawie połowa uczestników badania studialnego zapadła na ostrą leukemię. Trzy osoby przeżyły, jedna zmarła. Konieczność dalszych prac Sprawą oczywistą jest, że istnieje potrzeba prowadzenia dalszych prac, ale terapia genowa pozostaje potencjalnie ważnym sposobem leczenia wielu schorzeń. "Otwiera ona także drzwi do efektywnych metod leczenia chorób CNS," zauważa Dr Kügler. "Może być dostosowana do indywidualnych potrzeb pacjenta. Jednakże, dostępne obecnie wektory przekazywania genów posiadają pewne ograniczenia, dotyczące bezpieczeństwa i skuteczności, ponieważ nie pozwalają na naprowadzanie na specyficzne populacje neuronów lub glejów, bądź też ekspresję transgenu." Gleje są komórkami mózgowymi, które zapewniają pomoc i ochronę neuronów, tak więc regulacja ekspresji transgenu jest ważna, ponieważ naukowcy chcą bezbłędnie wiedzieć, w jaki sposób przekazywany gen będzie wyrażony lub uaktywniony, a także chcieliby kontrolować lub regulować taki proces. Przezwyciężenie takich ograniczeń jest głównym celem konsorcjum projektu Neugene, który zgromadził naukowców europejskich z uczelni akademickich i przemysłu. Do naprowadzania i regulacji transferu genów do różnych populacji komórek przy schorzeniach CNS, konsorcjum opracowuje narzędzia, oparte na wirusach związanych z adenowirusami (z grupy AAV) oraz lentiwirusami (LV). Wirusy związane z adenowirusami i lentiwirusami są powszechnie spotykanymi typami wirusów, przy czym do terapii wykorzystywane są wirusy niepatogenne. Konsorcjum opracowuje grupę wirusów, które są optymalizowane dla różnych metod leczenia. Na przykład, jednym ze sposobów jest regulacja czynników neurotroficznych, a więc zbioru protein, które wpływają na wzrost i przetrwanie rozwijających się neuronów oraz utrzymanie tych, które są dojrzałe. Inną podejściem, rozważanym w projekcie Neugene, jest opracowanie manipulacji syntezy neuroprzekaźników w specyficznie wybranych neuronach. Neuroprzekaźniki są stymulantami chemicznymi, które przekazują sygnały w obszarze mózgu. W projekcie Neugene prowadzone są prace nad kilkoma pokrewnymi zagadnieniami. Opracowywane są wektory naprowadzane na specyficzne populacje komórek, metody ścisłej kontroli poziomów ekspresji genów terapeutycznych oraz środki bezpieczeństwa, przy zastosowaniu rozpowszechnionego modelu zwierzęcego dla przypadku choroby Parkinsona. Ostatni etap Projekt Neugene, który wykazał dobre postępy, znajduje się w ostatnim stadium trwających trzy lata prac. Uzyskano wielki sukces w opracowaniu wirusa, który naprowadzany jest na astrocyty. Astrocyty są komórkami glejowymi o nieregularnym kształcie gwiazdy, spełniającymi wiele funkcji, które obejmują utrzymanie, żywienie, zbliznowacenia oraz naprawę różnych komórek mózgu. "Funkcje mózgu nie są uzależnione jedynie od neuronów. Komórki glejowe, a zwłaszcza astrocyty, spełniają tu zasadniczą rolę," wyjaśnia Dr Kügler. "Umożliwienie, by astrocyty reagowały na strategie przekazu genów CNS, było jednym z zainteresowań w ramach projektu Neugene i zostało to w pełni osiągnięte przed zaplanowanym terminem." Dzięki pracom projektu Neugene, uznanym za przełomowe osiągnięcie, lekarze będą mogli w przyszłości naprowadzać leczenie na te istotnie ważne komórki. "Ponadto, zoptymalizowaliśmy transfer genów do głównej docelowej populacji komórek uszkodzonych przez chorobę Parkinsona," twierdzi Dr Kügler. Badania ekspresji transgenu zostały także istotnie posunięte. W ramach projektu udało się opracować dwa potencjalne systemy regulacji, jeden przy użyciu regularnych protein, a drugi przy pomocy aptamerów kwasu rybonukleinowego (RNA). Aptamery służą do wiązania specyficznych docelowych cząsteczek. Regulacja w oparciu o proteiny wykazuje doskonałe postępy i testowana jest na modelach zwierzęcych. "Strategia polegająca na stosowaniu aptamerów RNA jest zupełnie nowa i charakteryzuje się wysokim ryzykiem przy jednoczesnych wysokich korzyściach, tak więc, przy planowaniu prób, niezbędnych do identyfikacji odpowiednich aptamerów, poczyniono poważne postępy," zauważa Dr Kügler. Konsorcjum opracowało także funkcjonalny moduł weryfikacji swoich prac, obejmujący optymalizację dozy w przypadkach niektórych wektorów wirusowych. Oddziaływania takich badań mogą posiadać daleki zasięg. "Społeczne i ekonomiczne obciążenie, wynikające z chorób centralnego układu nerwowego u ludzi, szacowane jest na 35% całego obciążenia UE z powodu chorób," wyjaśnia Dr Kügler. "Demograficzne zmiany w starzejącym się społeczeństwie UE, spowodują znaczne podwyższenie tego obciążenia, toteż będzie to krytycznym wyzwaniem dla przyszłych generacji," sugeruje Dr Kügler. Dlatego też opracowania projektu Neugene, dotyczące zaawansowanych wektorów transferu genów w celu stworzenia bezpieczniejszych i bardziej skutecznych opcji leczenia choroby Parkinsona i innych poważnych zaburzeń centralnego układu nerwowego CNS, są zarówno aktualne, jak też ważne. Projekt Neugene otrzymał dofinansowanie na badania z konta programu opieki zdrowotnej w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR).