Nueva esperanza de la terapia del gene: un Virus dirigido a neurona es salvar vidas infantiles

Nada inusual salta al encontrarse con Evelyn, una burbujeante casi-3-años de edad con rizos rojos, excepto que ella no debe ser aquí, charlando con un visitante en la sala de estar de su familia, girando en sus mallas a la canción Pharrell Williams "Feliz."

Hermana de Evelyn Josephine tenía atrofia muscular espinal tipo 1 (SMA1), una enfermedad genética que paraliza poco a poco los bebés. Ella murió a los 15 meses. Evelyn fue un embarazo inesperado, pero sus padres decidieron tener al bebé a pesar de una de cuatro probabilidades de una segunda tragedia.

Poco después de que Evelyn nació en diciembre de 2014, fueron devastadas para aprender de las pruebas genéticas que, también, tenía SMA1. "Sabíamos lo que estábamos tratando con: a amarla para siempre y cuando sea posible," dice su padre, Milán Villarreal. Pero esa misma noche, desesperadamente buscando por internet, aprendieron sobre un ensayo clínico en Ohio y envió un correo electrónico. En 8 semanas de edad, Evelyn recibió un tratamiento de terapia de gene que dio a su cuerpo una proteína crucial que falta.

Y ahora aquí está, no tan diferente a cualquier niño sano. Aunque ella tiene muslos débiles y no puede funcionar normalmente o saltar, ella puede caminar rápidamente, bailar, trazar letras, tirar bloques de espuma, llevar una silla pequeña y subir en el regazo de su madre Elena. Después de la angustia de perder a su primer bebé, el Villarreal ha visto con asombro como Evelyn ha rastreado, caminó y habló. "Fue simplemente un milagro. Cada hito fue como una celebración. Abrimos una botella de vino para cada pequeña cosa que ella hizo,"dice Milano.

MIKE SHANAHAN

Los resultados de la prueba en que Evelyn participó han flipado gene terapia los investigadores, también, marcando uno de los éxitos más dramáticos del campo de problemas de una vez sin embargo. Todos los bebés de 15 tratados de SMA1, esperada a morir por la edad 2, son vivo en 20 meses o más, y más pueden sentarse, según un informe de esta semana en The New England Journal of Medicine (NEJM). Como Evelyn, un niño está caminando. Aunque un medicamento recientemente aprobado para SMA1 ha logrado efectos similares, se debe inyectar en la espina dorsal cada 4 meses. La terapia del gene está concebida como un tratamiento una sola vez, y simplemente se infunde en una vena. "Nunca he visto un efecto de la terapia génica] que bueno en una enfermedad letal," dice el neurólogo Jerry Mendell del Hospital infantil nacional en Columbus, que dirigió el juicio reciente.

La noticia se suma a las fortunas de levantamiento de la terapia génica. Un tratamiento para una forma genética de la ceguera, aprobado el mes pasado por un panel consultivo U.S. Food y Drug Administration (FDA), está en camino de ser la primera terapia del gene en los Estados Unidos aprobadas por una enfermedad hereditaria. El mes pasado, un equipo informó en NEJM que dando a los niños un trasplante de sus propias células madre genéticamente modificadas podría poner fin a una devastadora enfermedad cerebral. Una terapia génica en el mercado en Europa cura niños con un desorden inmune mortal, y otros en desarrollo ayudó a hemofílicos se apagan drogas de coagulación de la sangre.

Pero SMA1 estudio rompe la tierra ya que demuestra el poder de un nuevo vector, un virus que porta un gen terapéutico que infunde en una vena, puede llevar su carga al sistema nervioso central, a través de la llamada barrera hemato - encefálica. En el pasado, los esfuerzos para tratar enfermedades neurológicas con terapia génica a menudo tenido resultados mediocres, y entrega el vector a veces requiere perforación de agujeros en el cráneo de un paciente. Ahora, los científicos tienen un indiscutible éxito entrega de terapia génica en el sistema nervioso central. Los resultados también disipar los temores que inundando el torrente sanguíneo con el virus podrían provocar otra tragedia como la muerte de un adolescente en un ensayo de terapia génica hace 18 años, que lanzó el campo en desorden.

Aparente seguridad y el éxito del nuevo tratamiento es animar a otros investigadores utilizar terapia del gene en una vena o la espina dorsal para el tratamiento de enfermedades neurológicas y musculares raro de la niñez y adulto incluso común trastornos como la enfermedad de Parkinson. "Abre un nuevo concepto a un campo que ha sido muy prudente", dice Federico Mingozzi, que recientemente dejó el francés Généthon sin fines de lucro para convertirse en director científico de la empresa de terapia de gene Therapeutics chispa en Philadelphia, Pennsylvania.

"La gente va a mirar atrás y ver esto como un hito en un nuevo tipo de medicina que va a tener amplias implicaciones en montones y montones de enfermedades," agrega la investigadora de terapia génica Steven Gray de la Universidad de Carolina del norte (UNC) en Chapel Hill.

Al principio, cuando los animales eran los pacientes, tratamiento de enfermedades neurológicas con terapia génica parecía fácil. En la década de 1990, los investigadores inyectan los cerebros de ratones recién nacidos para tener ciertos trastornos metabólicos con vectores virales llevan un gene que falta. El resultado fue "chocante, fue tan bueno," recuerda Mark arenas de la Washington University School of Medicine en St. Louis en Missouri. Pero un cerebro de ratón es pequeño, agrega. "El desafío era cómo escalar de un cerebro de ratón que pesa medio gramo de cerebro de un niño peso 1000 gramos. Es una 2000-fold diferencia de báscula. ¿Cómo hacer ese trabajo?"

Resultó que los investigadores no pudieron. En 1996, un equipo de inyección de las partículas de grasa que contiene un gen curativo en los cráneos de dos niños que tenían un trastorno cerebral llamado enfermedad de Canavan. La investigación fue muy controvertida, y no ayudó a los pacientes. Más tarde algunos de los investigadores mismos tratan a 13 pacientes de Canavan más aburrido seis agujeros en sus cráneos e inyectando un vector de un virus inofensivo aparentemente conocido como un virus adeno-asociado (AAV); un ensayo de AAV similar ocurrió para otro trastorno de cerebro genética infantil severa, enfermedad de Batten.

Ni tratamiento para enfermedad lenta, sin embargo. Los investigadores en un estudio clínico con los niños taiwaneses que fueron seriamente lisiada de una deficiencia de dos químicos cerebrales informaron beneficios significativos. Pero para otras enfermedades los resultados han sido contradictorios. Mono estudios han sugerido que el vector AAV no difuso lejos de los sitios de inyección, así que no que suficientes neuronas probablemente recibieron el nuevo gen. "Eran heroicos esfuerzos de muchas maneras, pero la tecnología no era la ideal,", dice Gray.

Un enfoque totalmente diferente rindieron los éxitos sólo sólidos en enfermedad neurológica. Investigadores tomaron sangre VIH de las células madre de pacientes, utilizadas modificadas coser en un nuevo gen e infundieron las células en los pacientes. Algunas de las células migran al cerebro y formaron apoyando neurona células llamadas glia que produce una proteína necesaria. En 15 niños, según un estudio publicado el mes pasado en NEJM, esta terapia del gene "ex vivo" dejó una fatal enfermedad llamada adrenoleucodistrofia (ALD), que destruye la vaina de mielina alrededor de las neuronas. Investigadores de la terapia de gen Italianohan reportado resultados comparablespara un tratamiento similar ante pacientes jóvenes con el cerebro enfermedad padece Leucodistrofia.

Pero ex vivo terapia del gene trabaja mejor para enfermedades del cerebro causadas por la falta de proteína secretada: las células trasplantadas pueden sustituirlo por batido hacia fuera de la molécula para otras células neuronales recoger. Para muchos trastornos, la proteína que falta opera dentro de las células, y así todas las células que lo necesitan deben recibir el vector.

(FUENTE)CLINICALTRIALS.GOV

La historia del vector viral que parece responder a esta necesidad comienza con una muerte. En el 2000s temprano un líder del campo, genetista James Wilson de la Universidad de Pennsylvania (UPenn), se vio obligado a dirigir su investigación. Wilson había conducido el ensayo de 1999, en que 18-year-old Jesse Gelsinger murió de una masiva reacción inmune a un vector de adenovirus potente que había recibido para tratar su enfermedad del hígado. Wilson, que tenía un interés financiero en el juicio, ante una demanda por parte de la familia y la investigación de la FDA, y finalmente aceptó una prohibición de 5 años en los más importantes ensayos clínicos. Así que él dio vuelta a la búsqueda de nuevos tipos de aireación, que eran más seguros que los adenovirus y se había convertido en un vector popular.

En 2004, Gao Guangping y otros en el laboratorio de Wilson reportaron que habían peinado a través de los tejidos humanos y primates y encontró más de 100 nuevos aireación con "tropismo" o preferencia para infectar a tipos específicos de células. Era un tipo, AAV9, "a diferencia de cualquier otro AAV. Cuando se inyecta en la sangre en una dosis alta, fue en todas partes ", corazón, músculo, tejido cerebral, recuerda Wilson. Más tentadora de todas fue su capacidad de casa en las neuronas, que son la clave para el tratamiento de muchas enfermedades espinales y cerebro.

Otros investigadores se apresuraron a confirmar el amor de AAV9 del sistema nervioso. En 2009, un equipo francés y el laboratorio de Brian Kaspar en todo el país publicaron trabajos separados que galvanizó el campo: administrado por vía intravenosa a ratones recién nacidos, AAV9 cruzó la barrera blood - brain, la apretada red de células que protege el sistema nervioso central de patógenos y toxinas y las neuronas a lo largo de la médula espinal y el cerebro.

Cuando el equipo nacional estaba listo para probar AAV9 en la personas, eligió atacar SMA1, la causa genética más común de muerte en los bebés. Niños con los carecen de un funcionamiento gen SMN1, que codifica para una proteína llamada neurona de motor de la supervivencia (SMN) que sostiene las neuronas espinales a lo largo de la vida. Mayoría de las personas tiene múltiples copias de un gen de copia de seguridad, SMN2, que puede producir cantidades pequeñas de la SMN, limitando la severidad de la enfermedad. Pero los SMA1 tienen sólo dos de esos genes de copia de seguridad y demasiado poco de la proteína crucial.

Los bebés que nacen con SMA1 floppy y no pueden chupar bien o levantar sus cabezas; porque faltan neuronas de motor espinales, sus músculos se debilitan y en algún momento ya no pueden respirar por su cuenta y morir. Un equipo dirigido por Kaspar se propuso para desarrollar un tratamiento por ingeniería AAV9 para portar el gen SMN. Planearon inyectar por vía intravenosa, después de mostrar que los ratones recién nacidos con SMA1 que fueron tratados de esta manera tenían función motora normal y la vida.

Pero eso probablemente requeriría enormes cantidades de vectores virales. Porque las células del hígado también son un blanco favorito de aireación, el hígado elimina la mayoría AAV9 inyectado en la sangre; mucho de lo que queda va a otros tejidos. Como resultado, menos del 1% de la dosis original cruza la barrera blood - brain, Estimado gris mientras que él era un postdoc con Jude Samulski de UNC. Basado en la cantidad necesaria para tratar ratones SMA1, el equipo nacional propuso una dosis terapéutica de vector 100 veces más alta que nunca se habían inyectado en la sangre de un paciente en una ensayo de terapia génica.

Sin embargo, las pruebas con monos sugirieron que la dosis estaría a salvo. FDA y el Comité Asesor de ADN recombinante, el organismo institutos nacionales de salud (NIH) que comentarios sobre ensayos de terapia genética de la mayoría estadounidense, aprobaron el estudio, que a nivel nacional y una Fundación accedió a financiar. (Una nueva compañía fundada por Kaspar llamado AveXis financiado las etapas posteriores del juicio después de la terapia de todo el país de licencias).

Todavía, muchos investigadores de la terapia de gene sostuvo su aliento, temiendo otro desastre de Gelsinger como. "Tenía un número de personas nerviosas. Fue una tremenda carga viral a pacientes muy jóvenes,"dice Samulski.

Poco después de que el primer bebé recibió una dosis de prueba de la terapia de AAV9, sus enzimas hepáticas se dispararon a daño celular posible 31 veces la normal, señalización. "No duermo bien esa noche," dice Mendell. Pero los esteroides con rapidez los niveles hacia abajo, y FDA aconsejó seguir adelante, dice. Tres otros niños desarrollaron las enzimas elevadas del hígado, pero no había signos clínicos de daño hepático y el juicio continuó.

Aunque el ensayo fue diseñado principalmente para probar la seguridad de la terapia, rápidamente quedó claro que el gen introducido redujo la atrofia de los niños. En lugar de convertirse en la trompa y luchando por respirar, volvió más fuertes. Acostada sobre su estómago, Evelyn un día comenzó a levantar su cabeza, recuerda Elena Villarreal. "Era como es él, que es imposible con SMA1." Por ahora, sólo ocho de los bebés tratados 15 necesita ayuda de una máscara para respirar. Y 11 de los 12 que recibieron más de dos dosis de AAV9, uno de los cuales trataron de tarde, a los 6 meses, puede sentarse por lo menos brevemente sin ayuda, comer y hablar. Matteo, un niño en Miami, Florida, que recibieron la terapia sólo 27 días después del nacimiento, puede funcionar y está alcanzando hitos del desarrollo normales, dice a su padre, Derwin Almeida.

Los resultados del ensayo son "notables", dice Charlotte Sumner, un investigador de SMA en la Universidad de Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. Un medicamento llamado nusinersen, que consiste en un filamento de ARN, que ayuda a que el gen SMN2 produce más proteína, ha tenidoigualmente impresionantes efectosen SMA1 niños en un estudio en curso y fue aprobados por FDA en diciembre pasado. Pero la terapia génica es atractiva debido a "un y hecho beneficio," Notas de Sumner.

Cuánto tiempo funcionará el tratamiento es desconocido. A diferencia del VIH y otros virus utilizados para ex vivo la terapia génica, aireación no integra el gen terapéutico en genoma de la célula; que depositar como un bucle libre-flotante del ADN, lo que significa que los efectos pueden ser perdidos como las células se copian. Pero las neuronas no se dividen, por lo que el tejido tratado debe mantener producción de proteína SMN por años, dice Kevin Flanigan, director del centro de terapia de gen de todo el país.

Si los beneficios de la terapia del gene finalmente se descoloran, los pacientes SMA1 necesitaría retratamiento, y que ahora tienen anticuerpos a AAV9 que podrían dificultar la lo. Pero investigadores en todo el país están trabajando en las contramedidas, tales como filtrado de anticuerpos de la sangre o dar ciertos medicamentos immunosuppressing, dice Mendell.

Otra preocupación distante es el cáncer. Los estudios de arenas y otros han encontrado que cuando se administra por vía intravenosa en grandes dosis a ratones recién nacidos, algunos AAVs pueden integrar su ADN en el genoma y causar cáncer de hígado. Notas de arenas los científicos aún no saben si los resultados son relevantes a los seres humanos. Algunos terapeutas de gene se aseguró que el cáncer de hígado no ha aparecido en cientos de pacientes expuestos a aireación en últimos ensayos de terapia genética.

AveXis ha puesto en marcha un segundo estudio SMA1, y tiene previsto también para el tratamiento de las formas más leves de la afección. Si las pruebas corroboran la promesa de la terapia, produciendo suficiente dosis para atender a pacientes necesita será un desafío. Pero un portavoz de AveXis dice que una nueva planta cerca de Chicago, Illinois, debe tener capacidad para producir dosis para los 500 SMA1 nacimientos cada año en Estados Unidos y Europa. La empresa no ha puesto todavía un precio sobre el tratamiento, pero probablemente será costoso — terapias genéticas en el comando del mercado más de $700.000 por tratamiento.

WEILL CORNELL MEDICINA CENTRO DE CEREBRO Y COLUMNA VERTEBRAL

Ahora que sistémicamente entrega altas dosis, terapia del gene AAV parece segura, equipos en todo el país y en otros lugares está poniendo en marcha ensayos para otras enfermedades neuromusculares, que pretenden ofrecer un nuevo gen por vía intravenosa las células del músculo en lugar de las neuronas.

¿Los científicos también están explorando la siguiente pregunta para AAV9: puede ir más allá de ayudar a las neuronas espinales y llegar al cerebro en niveles suficientemente altos como para detener enfermedades hay? Los primeros resultados podrían venir de un ensayo en curso, patrocinado por la empresa terapéutica de Abeona y correr por todo el país, que está utilizando entrega IV una AAV9 de terapia del gene para el síndrome de Sanfilippo tipo A. Los niños con la falta de enfermedad una enzima necesaria para descomponer el heparán sulfato, una molécula que se acumula en el cerebro y causa daños es evidente en 2 a 6 años. Un año después de que tres niños fueron tratados, niveles de heparán sulfato en su líquido cefalorraquídeo han disminuido agudamente, ha reducido el hígado agrandado y sus puntuaciones en pruebas cognitivas no verbales parecen haber estabilizado, Flanigan ha informado en las reuniones.

Otros ensayos se basan en propiedades de la neurona-autoguiado hacia el blanco de AAV9 pero administran directamente a la del sistema nervioso central del paciente a través de una inyección en la columna vertebral (fluidover tabla). Esto requiere menos virus que entrega IV, por lo que la fabricación no será como mucho de un obstáculo; que también puede funcionar mejor para pacientes de edad avanzada, cuya barrera blood - brain está más desarrollada que los bebés. Y entrega espinal debe reducir cualquier respuesta inmune.

En la primera prueba de esta estrategia, un ensayo en el NIH ha dado ocho pacientes con una enfermedad llamada neuropatía axonal gigante un vector AAV9 que contiene un gen de reemplazo para el culpable, que destruye los axones, zarcillos de las células nerviosas que transmiten el impulso — y afecta a el cerebro. Gris, cuyos estudios en animales en laboratorio de Samulski sentaron las bases para el juicio, dice que es demasiado pronto para los resultados del informe. Pero Lori Sames de Rexford, Nueva York, Hope Fund de cuya caridad Hannah apoya investigación de Gray, dice que su silla de ruedas, 13 años de edad hija Hannah, en julio de 2016, ha visto algunas mejoras: la pérdida de su visión se ha estabilizado, y puede alimentar a sí misma y de pie con apoyo. "Estamos muy contentos con lo que estamos viendo", dice Sames.

Para pacientes con SMA1 y otros desordenes progresivos, el tratamiento temprano es fundamental. "Una vez que las neuronas se han ido, que has ido," dice el neurólogo pediátrico Jonathan Mink de la Universidad de Rochester Medical Center en Nueva York. Por ahora, hermanos de niños ya afectados por estas enfermedades genéticas son más susceptibles de identificarse lo suficientemente temprano para tratamiento preventivo. Pero los grupos de pacientes están instando a que enfermedades como la ALD y SMA añadirse a las pruebas de evaluación del recién nacido, que podrían ampliar el alcance de la terapia.

Algunos investigadores se mantienen escépticos de que la menos invasivas y nuevas formas de entregar AAV9 alcance suficientes células de cerebro. "Tengo mis dudas que va a ser ampliamente aplicable a otros trastornos," especialmente en los niños mayores, dice Ronald Crystal de la medicina de Weill Cornell en Nueva York, que ha utilizado la entrega del cráneo para tratar la enfermedad de Batten.

Otros terapeutas del gene han depositado sus esperanzas en la búsqueda de nuevos vectores AAV que son incluso mejores en cruzar la barrera blood - brain. Un grupo en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena ha identificado varios, incluyendo una variante AAV que cruza la barrera de 40 veces más eficazmente que AAV9 en ratones. Terapéutica de Voyager en Cambridge, Massachusetts, dice que estos vectores parecen funcionar en los monos, también, aunque los datos no publicados.

Emocionado como terapeutas de gene con el estudio de SMA1 que dieron a los padres de Evelyn su niña baile, ellos observarán ansiosamente ver si la misma estrategia puede salvar más niños con enfermedades genéticas graves. Si lo hace, se asegurará el lugar de la terapia génica en el arsenal de la medicina. Dice a Wilson: "esto no era una modesta mejora. Se trata de un cambio transformacional. Eso es lo que siempre habíamos esperado sería la terapia génica".

Noticias de la ciencia, porJocelyn Kaiser01 de noviembre de 2017, 17:00

http://www.sciencemag.org/News/2017/11/Gene-Therapy-s-New-Hope-Neuron-targeting-virus-Saving-Infant-Lives