Γονιδιακή θεραπεία

Η γονιδιακή θεραπεία αποτελεί επαναστατική ιατρική τεχνική για άτομα που πάσχουν από σπάνιες ασθένειες, απειλητικές για τη ζωή, προσφέροντάς τους τη δυνατότητα για μία μακρά και υγιή ζωή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μία εφάπαξ θεραπεία μπορεί να προσφέρει οφέλη για μια ζωή τόσο στους ασθενείς όσο και στις οικογένειές τους αλλά και στην ευρύτερη κοινωνία.

Η γονιδιακή θεραπεία αντιμετωπίζει τη βαθύτερη αιτία μιας εκ γενετής νόσου, αντικαθιστώντας τη λειτουργία ενός απόντος ή ελαττωματικού γονιδίου, με ένα νέο, λειτουργικό αντίγραφο του γονιδίου αυτού. Εάν, για παράδειγμα, σε μια (συνήθως υπολειπόμενη) κληρονομική ασθένεια, όπου μία μετάλλαξη σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο οδηγεί στην παραγωγή μιας δυσλειτουργικής πρωτεΐνης, η γονιδιακή θεραπεία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την μεταφορά ενός αντιγράφου αυτού του γονιδίου που δεν περιέχει τη δηλητηριώδη μετάλλαξη και έτσι να επαναφέρει την κανονική λειτουργία τής πρωτεΐνης αυτής. Αυτή η στρατηγική αναφέρεται ως θεραπεία γονιδιακής υποκατάστασης.

Οι γονιδιακές θεραπείες για τη νόσο Pompe βρίσκονται ακόμη υπό διερεύνηση, αν και η οι διαδικασίες ανάπτυξης έχουν γίνει καλύτερα κατανοητές μέσω των ήδη εγκεκριμένων γονιδιακών θεραπειών για άλλες ασθένειες. Η έρευνα και οι κλινικές δοκιμές είναι εξαιρετικά σημαντικές και πολύτιμες, για τη διασφάλιση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας αυτών των θεραπειών μακροπρόθεσμα. Είναι πιθανόν να χρειαστούν αρκετά χρόνια για μια επιτυχημένη γονιδιακή θεραπεία για τη νόσο Pompe που μπορεί να ανταποκρίνεται ή να μην ανταποκρίνεται στις τρέχουσες προσδοκίες.

Η γονιδιακή θεραπεία διακρίνεται σε 2 τύπους

Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων

Η έρευνα σήμερα γίνεται κυρίως σε αυτόν τον τύπο. Στη γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων, τα θεραπευτικά γονίδια επηρεάζουν τον μεμονωμένο ασθενή μόνο και δεν κληρονομούνται από τους απογόνους. Χρησιμοποιείται θεραπευτικό DNA για την αντιμετώπιση ανίατων και δύσκολων στην αντιμετώπισή τους νοσημάτων. Ορισμένες γενετικές ασθένειες όπως η νόσος Pompe είναι μονογονιδιακές, δηλαδή προκαλούνται από ένα κληρονομικό ελάττωμα σε μόνο ένα γονίδιο, καθιστώντας τις ασθένειες αυτές ιδανικές για γονιδιακή θεραπεία.

Γονιδιακή θεραπεία γεννητικών κυττάρων

Σ’ αυτόν τον τύπο τροποποιούνται τα γεννητικά κύτταρα (σπέρμα, ωάριο και γονιμοποιημένα ωάρια) με την εισαγωγή λειτουργικών γονιδίων στο γονιδίωμά τους. Η αλλαγή αυτή επηρεάζει όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού και καθίσταται κληρονομική. Η γονιδιακή θεραπεία γεννητικών κυττάρων έχει απαγορευτεί σε πολλές χώρες για τεχνικούς, αλλά και ηθικούς λόγους, που περιλαμβάνουν την ανεπαρκή γνώση για πιθανό ρίσκο για τις επόμενες γενιές.

Γονιδιακές θεραπείες για τη νόσο Pompe

Προς το παρόν, διερευνώνται 3 διαφορετικές στρατηγικές γονιδιακής θεραπείας σωματικών κυττάρων για τη νόσο Pompe:

1. Γονιδιακή θεραπεία με αδενο-σχετιζόμενους ιικούς φορείς (Adeno-associated Virus - AAV)

Για να πολλαπλασιαστούν, οι ιοί εισάγουν το γενετικό τους υλικό στο κύτταρο ξενιστή, ξεγελώντας τον κυτταρικό μηχανισμό του ξενιστή για να τον χρησιμοποιήσουν ως προσχέδια για ιικές πρωτεΐνες. Οι επιστήμονες το εκμεταλλεύονται αυτό και αντικαθιστούν το γενετικό υλικό ενός ιού με θεραπευτικό γενετικό υλικό. 
Ο αδενο-σχετιζόμενος ιός είναι ένας ακίνδυνος ιός του οποίου έχουν αφαιρεθεί τα παθογόνα γονίδια ώστε να μην είναι πλέον μολυσματικός και του έχει προστεθεί τα γονίδιο ενδιαφέροντος. Υπάρχουν διαφορετικοί υπότυποι αδενο-σχετιζόμενων ιών. Για παράδειγμα, οι AAV5 και AAV8 στοχεύουν το ήπαρ και ο AAV1 στοχεύει τα μυϊκά κύτταρα.
Ο αδενο-σχετιζόμενος ιικός φορέας που μεταφέρει το γονίδιο δύσκολα ενσωματώνεται στο ανθρώπινο γονιδίωμα αλλά παραμένει ως μια επιπλέον χρωμοσωμική οντότητα. Αυτό έχει συνέπειες επειδή όταν ένα κύτταρο διαιρείται, ο ιικός φορέας που μεταφέρει το γονίδιο δεν διπλασιάζεται όπως όλο το υπόλοιπο DNA. Επομένως, θα εξασθενήσει με την πάροδο του χρόνου, καθώς τα κύτταρα διαιρούνται.
Στη νόσο Pompe, η θεραπεία συνήθως σχεδιάζεται στοχεύοντας το ήπαρ ή τα μυϊκά κύτταρα. Ο εγκέφαλος προστατεύεται από μόλυνση από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, συνεπώς αυτοί οι τύποι γονιδιακών θεραπειών δεν αναμένεται να διορθώσουν νοσούντα κύτταρα στον εγκέφαλο ή στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Υπάρχουν άλλοι αδενο-σχετιζόμενοι ιικοί φορείς που στοχεύουν τον εγκέφαλο, αλλά δεν εξετάζονται επί του παρόντος για τη νόσο Pompe.
Οι γονιδιακές θεραπείες που χρησιμοποιούν αδενο-σχετιζόμενους ιικούς φορείς θα χορηγούνται εφάπαξ, μέσω ενδοφλέβιας έγχυσης αν και είναι πιθανό τα συστήματα υγείας να απαιτήσουν τακτική παρακολούθηση για πολλά χρόνια μετά την έγχυση. 

Οι γονιδιακές θεραπείες με αδενο-σχετιζόμενους ιούς διακρίνονται σε: 

Αυτές που στοχεύουν το ήπαρ

Παρέχουν θεραπευτικό DNA στο ήπαρ για να παράγει συνεχώς ένα υγιές αντίγραφο του ενζύμου της άλφα γλυκοσιδάσης ή GAA που βρίσκεται σε έλλειψη στη νόσο Pompe. Το λειτουργικό ένζυμο παραδίδεται στη συνέχεια στα κύτταρα του σώματος (εκτός από το νευρικό σύστημα), ιδιαίτερα στα μυϊκά κύτταρα, παρόμοια με μια συνεχή έγχυση ενζυμικής υποκατάστασης.

Αυτές που στοχεύουν τους μύες

Παρέχουν θεραπευτικό DNA απευθείας στα μυϊκά κύτταρα (ίνες) για να διορθώσουν το γενετικό σφάλμα στο μυϊκό DNA. Τα θεραπευμένα μυϊκά κύτταρα θα πρέπει στη συνέχεια να είναι σε θέση να παράγουν το ένζυμο GAA ώστε να  αποκατασταθεί η φυσιολογική μυϊκή λειτουργία και να σταματήσει η επιδείνωση της νόσου. 

Πλεονεκτήματα της γονιδιακής θεραπείας με αδενο-σχετιζόμενους ιούς:

• Η μεταφορά του γονιδίου γίνεται με σχετικά εύκολο τρόπο.
• Ο ιικός φορέας που μεταφέρει το υγιές γονίδιο δύσκολα ενσωματώνεται στο DNA του ξενιστή.
• Οι πιθανότητες ογκογένεσης είναι μικρές.
• Δεν εξαρτάται από τη μετάλλαξη του γονιδίου GAA του ασθενούς.

Μειονεκτήματα της γονιδιακής θεραπείας με αδενο-σχετιζόμενους ιούς

• Η ανοσολογική απόκριση του οργανισμού δέκτη στον ιικό φορέα μπορεί να μειώσει τη δυνατότητα επανάληψης της θεραπείας.
• Δεν θα είναι όλοι οι ασθενείς επιλέξιμοι για τη θεραπεία λόγω προϋπαρχόντων αντισωμάτων στον ιικό φορέα.
• Η θεραπεία θα χάσει την αποτελεσματικότητά της με την πάροδο του χρόνου.
• Μπορεί να  προκληθεί ηπατική τοξικότητα σε υψηλές δόσεις.
• Στα παιδιά ο ιικός φορέας που μεταφέρει το υγιές γονίδιο θα εξασθενήσει με την ανάπτυξη του παιδιού με την πάροδο του χρόνου.
• Δεν είναι δυνατή η θεραπεία της κλασσικής βρεφικής μορφής μέσω του ήπατος πριν από την ηλικία των 4 ετών λόγω της ανάπτυξης του παιδιού και της εξασθένισης της θεραπείας.
• Δεν μπορεί να διαπεράσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. 

2. Γονιδιακή θεραπεία με λεντι-ιικούς φορείς (Lentiviral)

Η γονιδιακή θεραπεία με λεντι-ιικό φορέα είναι μια τεχνική κατά την οποία λαμβάνονται βλαστοκύτταρα από τον μυελό των οστών του ασθενούς, τροποποιούνται έξω από το σώμα (ex-vivo) σε αποστειρωμένο περιβάλλον και στη συνέχεια τα τροποποιημένα κύτταρα επανεγχύονται στον ασθενή. Καθώς η τεχνική περιλαμβάνει μόνιμη τροποποίηση των βλαστοκυττάρων, έχει τη δυνατότητα να παρέχει μια εφ’ όρου ζωής θεραπεία μετά από μία μόνο παρέμβαση. Παρέχει επίσης θεραπευτικό αποτέλεσμα στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση της εγκεκριμένης γονιδιακής θεραπείας με λεντι-ιικό φορέα για τη θεραπεία της Μεταχρωματικής Λευκοδυστροφίας (MLD), μια διαταραχή που σχετίζεται με τη νόσο Pompe.

Η διαδικασία της θεραπείας έχει πολλά βήματα που μπορεί να χρειαστούν μερικές εβδομάδες μέχρι να ολοκληρωθούν:

• Το σώμα προετοιμάζεται κατάλληλα, ώστε τα βλαστοκύτταρα του μυελού των οστών να απελευθερωθούν στην κυκλοφορία του αίματος.
• Λαμβάνεται αίμα από τον ασθενή και γίνεται επαρκής συλλογή βλαστικών κυττάρων από τον μυελό των οστών.
• Τα συλλεχθέντα βλαστοκύτταρα τροποποιούνται σε αποστειρωμένο περιβάλλον εισάγοντας έναν λεντι-ιικό φορέα ο οποίος περιέχει το θεραπευτικό γονίδιο.
• Προετοιμάζεται ο μυελός των οστών με έναν ειδικό παράγοντα όπως η βουσουλφάνη.
• Τα τροποποιημένα βλαστοκύτταρα χορηγούνται μέσω ενδοφλέβιας έγχυσης.
• Ο μυελός των οστών μετατρέπεται σε ένα ζωντανό εργοστάσιο παραγωγής της θεραπευτικής πρωτεΐνης.
• Τα κύτταρα που προέρχονται από τον μυελό των οστών διαπερνούν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και εκκρίνουν τη θεραπευτική πρωτεΐνη στο κεντρικό νευρικό σύστημα. 

Πλεονεκτήματα της γονιδιακής θεραπείας με λεντι-ιούς

• Μία εφάπαξ παρέμβαση για μία εφ’ όρου ζωής θεραπεία.
• Μπορεί να θεραπεύσει το κεντρικό νευρικό σύστημα.
• Είναι ανεξάρτητη από τη μετάλλαξη του γονιδίου GAA του ασθενούς.
• Έχει αποδειχθεί ασφαλής σε πολλαπλές κλινικές δοκιμές για άλλες ασθένειες και πρόσφατα εγκρίθηκε για τη θεραπεία της Μελαχρωματικής Δυστροφίας.
• Είναι κατάλληλη για την αντιμετώπιση της κλασικής βρειφικής μορφής της νόσου ανεξαρτήτου ηλικίας.
• Δεν υπάρχει αποκλεισμός ασθενών εξαιτίας των προϋπαρχόντων αντισωμάτων στον ιικό φορέα 

Μειονεκτήματα της γονιδιακής θεραπείας με λεντι-ιούς

• Ενσωματώνεται στο DNA των βλαστοκυττάρων του μυελού των οστών: χρησιμοποιείται χαμηλή δόση για την ελαχιστοποίηση του κινδύνου βλάβης του DNA.
• Οι παράγοντες προετοιμασίας είναι επεμβατικοί και απαιτούν προσεκτική δοσολογία για την αποφυγή παρενεργειών. Η διαδικασία αποτελεί κομμάτι των τυπικών πρωτοκόλλων μεταμόσχευσης του μυελού των οστών, οι οποίες μέχρι σήμερα, είναι κλινικές διαδικασίες που εφαρμόζονται παγκοσμίως και είναι πολύ ασφαλείς.

3. Τα συμπληρωματικά (Anti-sense) ολιγονουκλεοτίδια (ASO ή AON)

Τα συμπληρωματικά ολιγονουκλεοτίδια μπορούν να επηρεάσουν την επεξεργασία του RNA και να ρυθμίσουν την έκφραση της πρωτεΐνης. Αυτός ο τύπος θεραπείας μπορεί να εφαρμοστεί για παράδειγμα στις μεταλλάξεις του γονιδίου GAA που επηρεάζουν την επεξεργασία του RNA. Σε ασθενείς ευρωπαϊκής καταγωγής με τη μορφή όψιμης έναρξης της νόσου (late onset), το 90% όλων των ασθενών φέρει την ίδια μετάλλαξη C.-32-13T>G (IVS1) GAA που επηρεάζει την επεξεργασία του RNA.
Έχουν δημιουργηθεί συμπληρωματικά ολιγονουκλεοτίδια που μπορούν να διορθώσουν την επεξεργασία του RNA σε κύτταρα ασθενών με τη μετάλλαξη IVS1, αλλά και σε ασθενείς με άλλες, πιο σπάνιες μεταλλάξεις.

• Το RNA το οποίο χαρακτηρίζεται και «μικρός ξάδελφος» του DNA, διαδραματίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των κυττάρων, αφού διαβάζει, μεταφέρει και ρυθμίζει τις γενετικές οδηγίες που είναι εγγεγραμμένες στο «βιβλίο της ζωής», στα μόρια δηλαδή του DNA.
• Το RNA είναι το αντίγραφο που παράγεται από το DNA και από το οποίο παράγεται πρωτεΐνη.
• Το RNA, όπως και η πρωτεΐνη, έχουν μικρό χρόνο ζωής και πρέπει να δημιουργείται κατόπιν ζήτησης για την παραγωγή πρωτεΐνης.
• Το RNA δεν αλλάζει το DNA, είναι απλώς ένα αντίγραφό του. Μετά τη χρήση, υποβαθμίζεται.
• Τα συμπληρωματικά ολιγονουκλεοτίδια επειδή τροποποιούν (διορθώνουν) το RNA πρέπει να δίνονται σε τακτική βάση.
• Τα συμπληρωματικά ολιγονουκλεοτίδια είναι χημικά τροποποιημένα ώστε να ενισχύεται η σταθερότητά τους. Μόλις απορροφηθούν από τα κύτταρα, είναι πολύ πιο σταθερά σε σύγκριση με τις πρωτεΐνες. Ως εκ τούτου, αναμένεται ότι όταν εφαρμόζoνται στo νοσοκομείο, θα χρειάζονται τακτικές εγχύσεις που είναι όμως λιγότερο συχνές σε σύγκριση με τη θεραπεία ενζυμικής υποκατάστασης.

Πλεονεκτήματα της χρήσης συμπληρωματικών ολιγονουκλεοτιδίων για τη θεραπεία της νόσου Pompe

• Αποκαθιστά τη φυσιολογική παραγωγή της πρωτεΐνης GAA.
• Επειδή η συγκεκριμένη θεραπεία έχει διαφορετικό μηχανισμό από τη θεραπεία της ενζυμικής υποκατάστασης θα μπορούσε να είναι κατάλληλη για τους ασθενείς που δεν ανταποκρίνονται καλά στη θεραπεία ενζυμικής υποκατάστασης.
• Μπορεί να είναι δυνατός ο συνδυασμός με τη θεραπεία ενζυμικής υποκατάστασης.
• Είναι κατάλληλη για τους περισσότερους ασθενείς ευρωπαϊκής καταγωγής με όψιμη έναρξη της νόσου Pompe
• καθώς αυτοί φέρουν τη μετάλλαξη IVS1 που μπορεί να διορθωθεί με τα συμπληρωματικά νουκλεοτίδια.

Μειονεκτήματα της χρήσης συμπληρωματικών ολιγονουκλεοτιδίων για τη θεραπεία της νόσου Pompe

• Είναι απαραίτητη η χορήγηση τους εφ’ όρου ζωής.
• Άγνωστες παρενέργειες προς το παρόν.
• Δεν είναι κατάλληλη για ασθενείς με την κλασική βρεφική μορφή της νόσου.
• Είναι κατάλληλη μόνο για ασθενείς που φέρουν συγκεκριμένη μετάλλαξη.