Терапия с помощью переносе генов разработана для лечения лежащих в основе генетических причин болезней. Предполагается доставка трансгена, который сможет компенсировать болезнь-вызывающую мутацию у пациентов. Концепция понятная, но клиническое исполнение идеи затруднено. Реализация обещанной генотерапии предполагает разработку безопасных методов доставки трансгенов в соотв. ткань и специфической экспрессии в ней. Дальнейшие затруднения вносятся факторами, специфическими для редких болезней, и воздействием одиночной дозы при лечении с помощью переноса генов.

Функциональные копии гена могут доставляться с помощью векторной поставляющей системы за счет одного или двух маршрутов: ex vivo или in vivo. Ex vivo перенос генов вносит трансген в интересующие клетки, которые выделяются, поддерживаются в культуре, после чего модифицированные клетки повторно вводятся в пациента [1]. В противоположность, методы in vivo включают перенос гена и редактирование гена за счет прямой доставки в тело или системно или локально [1].

После почти 50 лет с начала генотерапии, предложенной Theodore Friedman в качестве терапевтической стратегии для болезней человека [2], первые клинические испытания были инициированы в 1990s. Вирусные векторы представляют собой многообещающую систему доставки генов благодаря их эффективности и специфичности. Однако, жестокие уроки были преподаны в отношении важности выбора вектора для безопасности для пациентов в этих ранних испытаниях. Много сообщалось о трагическом случае с Jesse Gelsinger, 18-летним с дефицитом ornithine transcarbamylase, к которому была применена аденовирусная генотерапия в 1999 и который впоследствии умер в результате массивной воспалительной реакции [3,4]. Этот случай подчеркнул важность учитывать иммунную реакцию пациента на используемый вектор. Сходным образом, случаи лейкемии, сопровождающиеся ретровирусной генотерапией подчеркнули необходимость учитывать безопасность, связанную с инсерционным мутагенезом, когда предлагаются новые вирусные векторы [5-9].

Впоследствии появились adeno-associated virus (AAV) векторы для системного переносе генов. AAV это аленькие вирусы (25-nm) семейства Parvoviridae, которые состоят из не покрытой оболочкой icosahedral капсиды (protein shell), содержащей линейный из однонитчатой ДНК геном примерно в 4.7 Kb [10,11]. AAV векторы являются предпочтительной системой доставки для использования in vivo, т.к. они могут быть доставлены системно посредством сосудистой ситемы, являются непатогенными и могут инфицировать широкий набор делящихся и не делящихся клеток, а разные серотипы обнаруживают дифференциальный тканевой тропизм [10,12]. AAV векторы в значительной степени заменили аденовирусы дл доставки генов in vivo с началом большого количества клинических испытаний (более 100 испытаний в U.S. [13]). В противовес аденовирусным векторам, использованными ранее для генотерапии, AAVs вызывают умеренные реакции прирожденного иммунитета и это является ключевым детерминантом их предпочтительной безопасности и низкой токсичности [14]. Более того, в протививес ретровирусам с их риском онкогенеза, трансгены, переносимые с помощью AAV векторов нечасто интегрируются в хромосомы, тем самым снижается риск инсерционного мутагенеза, вызываемого ретровирусными векторами [15-17]. Более того, рекомбинантные AAVs (rAAVs) пригодня для большинства серотипов, происходящих из разных видов и филогенетических clades, с разным тканевым тропизмом и иммуногенным профилем [18].

Генотерапевтические воздействия революционизировали потенциал для широкого набора болезней, включая гематологические, глазные, нейродегенеративные болезни и некоторые раковые опухоли [19]. В частности генотерапия обладает потенциалом осуществления длительного одноразового воздействия на болезни, которые ранее были неизлечимы или при которых было только симптоматическое лечение. Наконец, недавно были получены примеры успешных разработок и US Food and Drug Administration (FDA) разрешило генотерапию, включая voretigene neparvovec-rzyl (Luxturna®) [20] и onasemnogene abeparvovec-xioi (Zolgensma®) [21]. Клинические исследования переноса генов продемонстрировали позитивные исходы, включая улучшение мышечной функции, developmental milestones, и жизнеспособность при спинальной мышечной атрофии [22]; восстановление зрения у пациентов, которые были слепы; искоренение рака крови у пациентов, не реагирующих на др. лечение; коррекция гемоглобинопатий и дефицита фактора коагуляции; и восстановление иммунной системы у детей, рожденных с первичным иммунодефицитом [19,23,24]. Особенно много клинических исследований сообщали от успешных результатах генотерапии у детей [25-28].

Базируясь на оценке современной клеточной и генной терапии и клинических успехах, предлагаемых генотерапевтических продуктов, FDA предполагает, что будет предложено более 200 исследованных новых лекарств (IND) в течение 2020 года и будет разрешено 10 - 20 продуктов для клеточной и генной терапии к 2025 [29]. Это станет толчком для разработки безопастных и эффективных клеточных и генных терапий [29-31]. Здесь мы рассмотрим терапию с помощью переносе генов для лечения мышечной дистрофии Дюшена (DMD).

Базируясь на опыте разработки агентов для терапии с переносом генов для DMD, мы обсуждаем здесь пути, с помощью которых генотерапия для редких болезней преодолеет затруднения в традиционной клинической разработке и рекомендовали постепенный подход к осуществлению и оценке генотерапии.

Разработка подходов генотерапии должна обязательно разрабатывать терапевтические конструкции и клинические исследования, чтобы систематически оценивать доставку агента, безопасность и эффективность. Неукоснительные пре-клинические исследования важны для становления эффективной платформы для доставки генов и определения эффективных доз. Клинические исследования д. тщательно оценивать трансдукцию, экспрессию трансгена на мишени в ткани и на клеточном уровне и функциональную эффективность.