Дефицит Aromatic L-amino acid decarboxylase (AADC) (OMIM #608643) является аутосомно рецессивным нарушением нейротрансмиссии, вызываемым дефектами в гене dopa decarboxylase (DDC), кодирующем AADC. Около 140 пациентов было описано во всем мире (Hyland and Clayton, 1992; Pons et al., 2004; Ito et al., 2008; Manegold et al., 2009; Brun et al., 2010; Ide et al., 2010; Chen et al., 2014; Atwal et al., 2015; Kojima et al., 2016; Lee et al., 2017; Wassenberg et al., 2017). AADC катализирует формирование нейротрансмиттеров с L-DOPA и 5-hydroxytryptophan в dopamine и serotonin, соотв. Поэтому истощение dopamine и serotonin, также как и norepinephrine и epinephrine, которые синтезируются из dopamine, вызывается у пациентов с дефицитом AADC. При CSF и дефиците в сыворотке у пациентов AADC, концентрации этих биогенных аминов и метаболитов снижается, тогда как метаболиты L-DOPA и 3-O-methyldopa увеличиваются (Hyland and Clayton, 1992; Wassenberg et al., 2017). Основным фенотипическим проявлением дефицита AADC является нарушения перемещения, включая потерю волевых движений, гипотонию, intermittent oculogyric crisis (OGC) и дистонию конечностей (Korenke et al., 1997; Brun et al., 2010). OGC проявляется как устойчивые отклонения вперед или вбок глаз в комбинации со сгибанием шеи назад или вбок. У пациентов также присутствует автономная дисфункция, характеризующаяся нарушениями симпатической регуляции скорости сердцебиений и кровяного давления, избыточным потоотделением , избыточным слюноотделением, умственной отсталостью, гипогликемией, эпилепсией, эмоциональной нестабильностью и нарушениями сна (Hyland and Clayton, 1992; Brun et al., 2010; Arnoux et al., 2013; Helman et al., 2014; Lee et al., 2014; Spitz et al., 2017). Начало болезни в раннем детстве и большинство пациентов с тяжелыми фенотипическими отклонениями прикованы к постели всю жизнь. Однако, описаны и некоторые довольно умеренные проявления (Hyland et al., 1992; Swoboda et al., 2003; Tay et al., 2007; Leuzzi et al., 2015). В руководстве по дефициту AADC случаи классифицируются как тяжелые (80%: отсутствие или очень ограниченное достижение основных этапов развития, полная зависимость), слабые (5%: умеренная задержка развития и умственная слабость intellectual disability, амбулаторно без посторонней помощи) и умеренные (15%: между тяжелой и слабой) (Wassenberg et al., 2017). Используются некоторые лекарства для лечения, включая vitamin B6, который является коэнзимом AADC, L-DOPA, агонисты dopamine и ингибиторы monoamine oxidase B (MAOB). Однако, только пациенты с умеренной или легкой степенью проявления реагируют на лекарства, главным образом, на агонисты dopamine и ингибиторы MAOB (Fiumara et al., 2002; Mastrangelo et al., 2013; Leuzzi et al., 2015)- при этом лекарственная терапия оказывает незначительное или не оказывает эффекта у тяжелых пациентов (Hwu et al., 2018).

Успешное использование генотерапии для лечения у 4 пациентов с AADC дефицитом (в возрасте 4-6 лет) было проведено в Taiwan в 2012 (Hwu et al., 2012) и у 10 дополнительных пациентов (в возрасте 1.67-8.42 лет) в 2017 (Chien et al., 2017). Распространенность дефицита AADC в Тайваньской популяции высокая из-за мутации основательницы IVS6+4A>T, и большинство Тайваньских пациентов обнаруживает тяжелый фенотип (Lee et al., 2009; Hwu et al., 2018). После генотерапии некоторые ранее прикованные к постели пациенты оказались способными сидеть или стоять с поддержкой. Лечебный вектор (AAV-hAADC-2) был получен путем вставки гена человека AADC с помощью промотора cytomegalovirus (CMV) в типа 2 adeno-associated virus (AAV) вектор. Вектор затем был инъецирован в putamen с обеих сторон с помощью stereotactic операции (Hwu et al., 2012). AAV-hAADC-2 был первоначально разработан для клинического исследования генотерапии болезни Паркинсона (Muramatsu et al., 2010).

В данном исследовании мы осуществили генотерапию у 6 пациентов (4-19 лет) с дефицитом AADC, используя AADC-экспрессирующий AAV вектор, сходный с тем, чтоб был описан у Тайваньских пациентов (Hwu et al., 2012; Chien et al., 2017). Наши пациенты отличались от Тайваньских тем, что они имели изменчивую генетическую основу, один из них имел умеренный фенотип, а 4 пациентов были старше Тайваньских.

Из 6 пациентов 4 были мальчиками (в возрасте 4, 10, 15 и 19 лет) и одна девочка (возраст 12 лет) с тяжелыми фенотипическими отклонениями, которые были неспособны к волевыми движениям или к речи, и одна девочка (возраст 5 лет) с умеренными фенотипическими проявлениями, которая могла ходить с поддержкой. Пациенты получали в целом 2 х 10¹¹ геномов с векторами в виде adeno-associated virus вектора, содержащего DDC, посредством двухсторонних intraputaminal вливаний. Спустя 2 года после генотерапии моторная функция удивительно улучшалась у всех пациентов. Три пациента с тяжелыми фенотипами оказались способными стоять с поддержкой и один пациент с легкими проявлениями мог ходить и ездить на велосипеде. Этот пациент с умеренным (moderate) фенотипом также обнаруживал улучшения своей умственной функции, он был способен осуществлять простые арифметические действия. Дистония исчезала, а oculogyric crisis заметно снижался у вех пациентов. Пациенты обнаруживали временную choreic дискинезию на пару месяцев, но не обнаруживалось побочных событий, вызываемых вектором. PET с 6-[18F]fluoro-L-m-tyrosine, специфическим трассером AADC, продемонстрировала постоянно увеличивающееся потребление в широких областях putamen. В нашем исследовании, более старые пациенты (>8 лет) также обнаруживали улучшение, хотя лечение было более эффективным у более молодых пациентов. Генетический фон у наших пациентов был гетерогенным и некоторые пациенты возможно обладали остатками ферментативной активности, они обнаруживали более значительное улучшение, чем Тайваньские пациенты. Помимо улучшения моторных симптомов когнитивные и речевые функции улучшались у пациентов с умеренными фенотипами. Восстановление синтеза dopamine в putamen благодаря переносу генов оказывало transformative медицинскую помощь у пациентов всех возрастов, генотипов и независимо от тяжести болезни.