Лизосомные болезни накопления (LSDs) - это группа прогрессирующих наследственных метаболических заболеваний, вызванных нарушением функций лизосом вследствие таких факторов, как дефекты лизосомных ферментов и транспортеров, которые могут привести к избыточному накоплению неразложившихся субстратов. Пациенты с LSDs имеют широкий спектр клинических проявлений, что обусловлено широким воздействием накапливаемых субстратов и разнообразными местами их накопления. На сегодняшний день идентифицировано более 50 различных LSDs, основанных на различных ферментах-возбудителях. Каждое заболевание LSDs встречается редко, а суммарная заболеваемость оценивается как 1 на 7000-9000 живорожденных (Fletcher, 2006).

LSDs - прогрессирующие заболевания; скорость прогрессирования варьируется в зависимости от заболевания и пациента. В последние годы наличие эффективных методов лечения, включая субстрат-редуцирующую терапию, фармакологическую шаперонную терапию, заместительную ферментную терапию (ERT) и трансплантацию костного мозга, позволило увеличить время выживания и улучшить качество жизни многих пациентов с LSDs (Beck, 2007; Solomon and Muro, 2017; de Oliveira Poswar et al., 2019). Однако большинство видов применения ERT, за исключением IZCARGO® (Pabinafusp Alfa), не влияют на мозг, поскольку препараты не могут пересечь гематоэнцефалический барьер (BBB) (Okuyama et al., 2021). Субстрат-снижающая терапия оказывает ограниченное влияние на неврологические проявления, даже если соединения пересекают ВВВ. Трансплантация костного мозга, если она была проведена своевременно до развития определенных неврологических проявлений, может предотвратить прогрессирование неврологических проявлений при некоторых LSDs. Хотя при мукополисахаридозе (MPS) типа I (или синдроме Герлера), при котором трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (HSC) широко применяется в последние десятилетия, получены довольно положительные результаты, при других MPS, в основном MPS типа II, эффективность трансплантации HSC при поражении мозга у детей не доказана, за исключением очень редких случаев. Поэтому, хотя некоторые из этих традиционных методов лечения могут оказывать ограниченное воздействие на мозг пациентов с MPS, они не предлагают окончательного лечения неврологической патологии, связанной с MPS.

Ожидается, что при продолжающемся развитии генотерапия станет перспективным методом лечения неврологической патологии LSDs (Rastall and Amalfitano, 2015; Penati et al., 2017; Poswar et al., 2017; Beck, 2018). В настоящем обзоре мы представляем текущее состояние генных терапий, связанных с LSDs, клинические испытания которых уже проводились, проводятся или будут проведены в ближайшем будущем. Кроме того, мы обсуждаем роль и будущие перспективы клинического применения генотерапии.

Мы провели поиск клинических испытаний генотерапии LSDs с использованием общедоступной базы данных ClinicalTrials.gov (https://clinicaltrials.gov/ct2/home). Кроме того, мы изучили отчеты о генотерапии LSDs, доступные в PubMed (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) или Google Scholar (https://scholar.google.com). В результате поиска были найдены клинические испытания генотерапии LSDs, которые продолжаются или уже завершены и обобщены в таблице 1. Исследования генотерапии, проведенные на модельных животных с LSDs, клинические испытания которых на людях не проводились, обобщены в таблице 2.

TABLE 1

Gene therapy-based clinical trials for lysosomal storage diseases.



< a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9880060/table/T2/"> TABLE 2 Gene therapy-based pre-clinical studies for lysosomal storage diseases.

Fabry disease (FD, MIM number: 301500) - это Х-сцепленная болезнь LSD, вызванная мутацией в гене α-галактозидазы A (GLA) (рис. 1). FD проявляется прогрессирующим накоплением гликосфинголипидов, таких как Gb3, особенно в кровеносных сосудах, сердце, почках, мозге, коже и глазах. FD делится на два типа по времени начала и клиническим проявлениям. У пациентов с классическим типом FD в детстве наблюдаются гипогидроз, акропарестезии, ангиокератомы и помутнения роговицы. У пациентов с поздним началом FD развивается цереброваскулярная болезнь, сердечная и почечная недостаточность из-за накопления Gb3 в сердечной мышце и эндотелии сосудов.

FIGURE 1 Sphingolipid metabolism in the lysosome. *(2.1, 2.3, 2.4, 2.6, 2.7, 2.9, and 2.17) indicate the sections in which studies on gene therapy for LSDs are described.

FLT190 - это рекомбинантный адено-ассоциированный вирусный (AAV) вектор, содержащий кДНК GLA человека. Однократное введение FLT190 способно обеспечить непрерывную и длительную экспрессию GLA. У мышей Gla -/- введение FLT190 вызвало экспрессию GLA в печени и устойчивый уровень активности GLA в плазме, что привело к поглощению GLA в сердце и почках, удалению телец включения, снижению почечного Gb3, снижению уровня Gb3 и лизо-Gb3 в плазме и других тканях. В исследовании NCT 04040049 препарат FLT190 назначался 15 взрослым мужчинам, как получавшим, так и не получавшим лечение, с классической FD (Hughes et al., 2020). Была исследована долгосрочная безопасность и стойкость GLA у пациентов, которым внутривенно вводили FLT190 (NCT 04455230) (Таблица 1).

ST-920 - рекомбинантный вектор AAV2/6, кодирующий человеческий GLA (Yasuda et al., 2020). У мышей с FD однократная доза ST-920 увеличивала активность GLA в почках, сердце, печени, селезенке и плазме, а также снижала уровни Gb3 и лизо-Gb3 в печени, сердце, плазме и почках. В настоящее время проводится клиническое исследование ST-920; 48 пациентам с FD (~18 лет) была введена внутривенно однократная доза ST-920, и их клиническое течение будет отслеживаться в течение 52 недель (NCT 04046224) (Таблица 1) (Hughes et al., 2019).

AVR-RD-01 представляет собой аутологичный лекарственный препарат, состоящий из обогащенной CD34+ клетками фракции, содержащей клетки, трансдуцированные лентивирусным (LV) вектором, кодирующим человеческий GLA. В общей сложности 20 пациентов с классической FD мужского пола (~16 лет), которые ранее не получали ERT и/или шаперонную терапию в течение 3 лет с момента скрининга, получили однократное внутривенное введение AVR-RD-01 и наблюдались в течение 64 недель. Кроме того, в настоящее время проводится долгосрочное последующее исследование в течение 14 лет участников, которым вводили AVR-RD-01 (NCT 04999059) (Таблица 1).

В исследовании NCT 02800070 пять пациентов с FD мужского пола (18-50 лет) перенесли аутологичную трансплантацию HSC с использованием CD34+ клеток, трансдуцированных с помощью LV, содержащим кДНК GLA человека, и наблюдались в течение 5 лет (Khan et al., 2021). У всех пациентов в течение 1 недели после лечения наблюдался нормальный уровень активности GLA, а вектор LV был обнаружен в периферической крови и клетках костного мозга. Анализ плазмы и лейкоцитов показал улучшение активности GLA до уровня в пределах или выше контрольного референсного диапазона. Уровни Gb3 и лизо-Gb3 в плазме и моче также снизились. Трое из пяти пациентов смогли прекратить ERT (табл. 1).

Рекомбинантный AAV-вектор 4D-310 состоит из двух активных компонентов: капсиды (4D-C102) и трансгенной кассеты, кодирующей человеческий GLA под управлением промотора CAG. В исследовании NCT 04519749 18 пациентов с FD мужского пола (~18 лет) получили однократное внутривенное введение 4D-310 и наблюдались в течение 1 года (Таблица 1).

В настоящее время проводятся клинические испытания FD, направленные на печень (in vivo) и на гемопоэтические стволовые/прогениторные клетки (HSPC) (ex vivo). In vivo терапия включает использование гепатотропных AAV-векторов AAV2/6 и AAVS3 для переноса гена GLA в гепатоциты и, как ожидается, продукция ферментов для обеспечения терапевтического эффекта. Терапия ex vivo включает трансдукцию гена GLA в CD34+ HSPC пациентов с помощью LV. Трансдуцированные HSPC будут доставлять функциональный фермент в места, недоступные для ERT. В будущем терапевтическая стратегия может быть определена в зависимости от типа заболевания пациента, степени тяжести и органа-мишени.

Болезнь хранения гликогена II типа (MIM: 232300), известная как Pompe disease (PD), является аутосомно-рецессивным заболеванием, вызванным дефектом в α-глюкозидазе (AαGlu, EC: 3.2.1.20), кодируемой GAA. PD проявляется в виде накопления лизосомного гликогена в сердце и скелетных мышцах (Martiniuk et al., 1986); массивное накопление в конечном итоге приводит к смерти от кардиореспираторной недостаточности (Mellies and Lofaso, 2009). Пациенты с инфантильным началом PD (IOPD), у которых отсутствует активность AαGlu, имеют гипертрофическую кардиомиопатию и гипотонию и часто умирают в течение нескольких месяцев после рождения. Пациенты с поздней стадией PD (LOPD), при которой активность AαGlu снижена, страдают от дисфункции скелетных мышц, но редко имеют проявления со стороны сердечной мышцы. Время начала и тяжесть LOPD различны, и в основном симптомы проявляются у пациентов после 40 лет (Hagemans et al., 2005).

SPK-3006 представляет собой AAV-вектор, доставляющий человеческую GAA. Безопасность, переносимость и эффективность однократного внутривенного введения SPK-3006 были изучены у взрослых с умеренной формой LOPD, получающих ERT (NCT 04093349) (Таблица 1).

Исследование (NCT 04174105) с использованием AT845, вектора AAV8, доставляющего кДНК GAA человека под контролем специфического для мышц промотора, находится на стадии набора (Таблица 1). В этом исследовании планируется оценить до трех номинальных уровней дозы AT845. Будет проведено однократное введение AT845 внутривенно. Когорта для начальной дозы получит однократную дозу 3 х 10¹³ векторных геномов (vg)/кг, вторая когорта получит разовую дозу 6 х 10¹³ vg/кг, а третья когорта - однократную дозу 1 х 10¹⁴ vg/кг. Субъекты будут наблюдаться в отношении безопасности и эффективности AT845 в течение 48 недель.

В исследовании NCT 00976352 все испытуемые нуждались в хронической и постоянной механической вентиляции из-за дыхательной недостаточности и не реагировали ни на ERT, ни на предоперационные упражнения по восстановлению мышц. После получения дозы 1 х 10¹² vg (n = 3) или 5 х 10¹² vg (n = 2) вектора rAAV1-hGAA, у пациентов значительно увеличился приливной объем без посторонней помощи [медиана (интерквартильный размах) 28,8% (15,2-35,2), p менее 0,05]. Кроме того, большинство пациентов переносили заметно более длительные периоды дыхания без посторонней помощи [увеличение на 425% (103-851), p = 0,08]. Генотерапия не способствовала улучшению максимального инспираторного давления. Не было выявлено Т-клеточно-опосредованных иммунных ответов на вектор и ожидаемых уровней циркулирующих антител. Полученные результаты подтверждают безопасность и умеренную эффективность rAAV1-hGAA (Smith et al., 2013). В исследовании NCT 02240407 у двух пациентов с LOPD изучалась потенциальная активность, биораспределение и токсикология повторного введения вектора rAAV9-desmin enhancer/promoter-human GAA, введенного внутримышечно в передней большеберцовой кости.

ACTUS-101 - это вектор AAV 8, кодирующий GAA человека под контролем промотора легкой нити. Генотерапия депо печени считается эффективной стратегией лечения PD (Kishnani and Koeberl, 2019). Ding et al. (2002) сообщили о наличии высокомолекулярного предшественника AαGlu в крови, который был поглощен и переработан до зрелого AαGlu в скелетных и сердечных мышцах, где накопленный лизосомный гликоген был эффективно разобран. Хотя экспрессия GAA в печени оказалась преходящей, опосредованная аденовирусным вектором экспрессия GAA из депо печени достигла высокого уровня биохимической коррекции в скелетной и сердечной мышцах (Ding et al., 2002).

При генотерапии PD введение осуществляется внутривенно или внутримышечно. Ожидается, что эффективным будет как внутривенное, так и внутримышечное введение вектора AAV, кодирующего hGAA. В будущем более подходящий путь введения вектора AAV может быть определен на основе типа заболевания пациента, IOPD или LOPD, поскольку орган-мишень для генотерапии варьирует в зависимости от типа и тяжести заболевания.

Gaucher disease (GD, MIM: 606463) - это аутосомно-рецессивное заболевание LSD, вызванное мутациями в гене глюкоцереброзидазы (GBA), кодирующем глюкоцереброзидазу (GCase, EC: 3.2.1.45). GCase катализирует превращение глюкозилцерамида в церамид (рисунок 1). Дефект GCase приводит к накоплению глюкозилцерамида и/или глюкозилсфингозина в лизосомах различных клеток, что приводит к системным проявлениям GD, включая костные и нервные нарушения, гематологические дефекты и гепатоспленомегалию (Platt, 2014).

В исследовании NCT00001234 изучалась безопасность и целесообразность ретровирусной трансдукции CD 34+ клеток периферической крови или костного мозга с кДНК GBA. К сожалению, уровень трансфицированных клеток (менее 0,02%) был слишком низким, чтобы вызвать какую-либо клиническую пользу, а активность GCase не увеличилась ни у одного пациента (n = 3) после введения трансдуцированных клеток (Таблица 1) (Dunbar et al., 1998).

AVR-RD-02 - это препарат, состоящий из аутологичных CD34+ обогащенных HSCs, генетически модифицированных ex vivo с помощью LV, содержащих транскрипт РНК, который приводит к кодон-оптимизированной кДНК, кодирующей GBA человека. У мышей модели GD типа I AVR-RD-02 привел к значительному снижению накопления глюкоцереброзида с последующим улучшением гепатоспленомегалии, восстановлением показателей крови и тенденцией к увеличению массы и плотности костной ткани. Более того, после генотерапии наблюдалось значительное снижение количества клеток Гоше в костном мозге (Таблица 1) (Dahl et al., 2021). В рамках NCT 04145037 эффективность и безопасность AVR-RD-02 будет оцениваться у 8-16 испытуемых (мужчин и женщин) в возрасте от 18 до 50 лет с GD типа I. После трансплантации AVR-RD-02 испытуемые вступят в пост-трансплантационный период наблюдения (~52 недели). В течение этого времени будут проводиться периодические оценки эффективности и безопасности для определения показателей безопасности, приживления и клинического ответа после трансплантации. Кроме того, за испытуемыми будут наблюдать еще 14 лет для мониторинга безопасности и изменений в отдельных биомаркерах и клинических результатах (NCT04836377).

PR001 (LY3884961) - это вектор AAV9, кодирующий GBA человека. В рамках NCT 04411654 будет проведена оценка эффективности и безопасности однократной дозы PR001 у младенцев с GD типа II. Субъекты будут исследованы на предмет эффективности, безопасности, переносимости, биомаркеров и иммуногенности PR001 в течение первых 12 месяцев, а затем будут наблюдаться еще в течение 4 лет для мониторинга безопасности и изменений в отдельных биомаркерах и клинических результатах.

В настоящее время проводятся клинические испытания GD, направленные на печень (in vivo), мозг (in vivo) и HSC (ex vivo). При терапии in vivo, направленной на печень, используется гепатотропный вектор AAVS3. Ожидается, что перенос гена GBA в гепатоциты приведет к выработке ферментов GCase и выраженному терапевтическому эффекту. При терапии in vivo, нацеленной на мозг, используется вектор AAV9. Внутримозговое введение AAV9/GBA может трансдуцировать олигодендроциты для производства GBA и вызова терапевтического эффекта. При терапии ex vivo ген GBA трансдуцируется в CD34+ HSC пациентов с помощью LV или RV. Трансдуцированные HSC доставляют функциональный фермент в места, недоступные для ERT. В будущем терапевтическая стратегия может быть определена в зависимости от типа и тяжести заболевания пациента.

Болезнь Краббе (KD; глобоидноклеточная лейкодистрофия) (MIM: 245200) - это аутосомно-рецессивная болезнь LSD, вызванная дефектом галактозилцерамид-β-галактозидазы (GALC, EC: 3.2.1.46). И psychosine и galactosylceramide накапливаются в белом веществе мозга. Инфантильное начало KD может проявляться в виде повышенной чувствительности к внешним раздражителям, раздражительности, тяжелого психического и моторного ухудшения, которое обычно возникает в возрасте до 6 месяцев. Большинство пациентов умирают до второго дня рождения без соответствующего лечения. У пациентов, относящихся к ослабленному фенотипу, симптомы часто появляются позже в жизни (Ferreira and Gahl, 2017). Основной патологией KD является демиелинизация нейронов в белом веществе головного мозга; таким образом, ожидается, что восстановление миелина станет потенциальным методом лечения. Трансплантация HSC, которая может способствовать центральной миелинизации, является эффективным вариантом лечения для новорожденных и инфантильных пациентов до начала нейродегенерации (Allewelt et al., 2018).

PBKR03 - это AAV-вектор серотипа Hu68, несущий кДНК GALC человека. NCT 04771416 представляет собой исследование PBKR03, вводимого в виде одноразовой дозы в цистерну магна у субъектов с ранним детским KD. Hordeaux и др. (2022) сообщили о безопасности, масштабируемости и эффективности однократного введения PBKR03 в cisterna magna для лечения мышей и собак на модели KD (Таблица 1).

FBX-101 - это AAV-вектор с дефицитом репликации, кодирующий человеческий GALC, который вводится однократно через венозный катетер, вводимый в периферическую вену конечности. NCT 04693598 представляет собой нерандомизированное, не слепое, эскалационное исследование дозы внутривенного AAVrh10 после трансплантации HSC. Bradbury et al. (2018) сообщили об эффекте генной терапии AAV в собачьей модели KD, которая повторяла клинические проявления у человека. Комбинация интрацеребровентрикулярных и внутривенных инъекций AAVrh10, направленных как на центральную, так и на периферическую нервную систему, имела четкий дозовый ответ и приводила к задержке появления клинических признаков, коррекции биохимических дефектов, ослаблению невропатологии и увеличению продолжительности жизни (табл. 1).

Органом-мишенью для генотерапии KD является мозг, поскольку исход нейрального развития имеет решающее значение. Ожидается, что интрацеребровентрикулярное введение вектора AAV будет полезно для раннего лечения младенцев до появления неврологических проявлений.

Mucopolysaccharidoses (MPS) представляют собой гетерогенную группу LSDs,, клинически проявляющихся сокращением продолжительности жизни и прогрессирующей дисфункцией многих органов (Coutinho et al., 2012). Мукополисахариды - это сложные молекулы сахара, обнаруженные в соединительных и других тканях всего организма, включая печень, селезенку, хрящи, кожу, роговицу и сосудистую ткань. MPS I (Hurler Syndrome, MIM: 607014), II (Hunter syndrome, 309900), IIIA (Sanfilippo syndrome A, 252900), IIIB (Sanfilippo syndrome B, 252920), IIIC (Sanfilippo syndrome C, 252930), IIID (Sanfilippo syndrome D, 252940), IVA (Morquio syndrome A, 253000), IVB (Morquio syndrome B, 253010), VI (Maroteaux-Lamy syndrome, 253200), and VII (Sly syndrome, 253220) вызваны дефектом α-L-идуронидазы (IDUA, EC: 3.2.1.76), идуронат-2-сульфатазы (IDS, EC: 3. 1.6.13), гепаран-N-сульфатаза (SGSH, EC: 3.10.1.1), N-ацетилглюкозаминидаза (NAGLU, EC: 3.2.1.50), гепаран-альфа-глюкозаминид N-ацетилтрансфераза (HGSNAT, EC: 2.3.1.78), N-ацетилглюкозамин-6-сульфатаза (GNS, EC: 3. 1.6.14), N-ацетилгалактозамин-6-сульфат-сульфатазы (GALNS, EC: 3.1.6.4), β-галактозидазы (GLB1, EC: 3.2.1.23), арилсульфатазы B (ARSB, EC: 3.1.6.12) и β-глюкуронидазы (GUSB, EC: 3.2.1.31), соответственно. Пациенты с MPS обычно здоровы при рождении, но клинические проявления, включая ухудшение состояния суставов, дыхательных путей и скелетных мышц, ухудшение зрения и слуха, а также порок сердечного клапана, проявляются с раннего детства. У большинства пациентов с MPS I, II, III или VII также нарушаются когнитивные способности.

Проведены исследования NCT 02702115, 04628871, 03580083 и 03488394 по генотерапии для MPS I и NCT 00004454, 04571970, 03566043, 04597385, 03041324, 04628871 и 05238324 по генотерапии для MPS II. Исследования NCT 01474343 и 02053064 по генотерапии MPS IIIA завершены, NCT 04088734 прекращено, а NCT 03612869, 02716246, 04360265, 04201405 и EudraCT 2015-000359-26 находятся в стадии проведения. Исследование NCT 03300453 по генотерапии для MPS IIIB завершено, а NCT 03315182 и 04655911 находятся в стадии реализации. Для MPS VI ведется NCT 03173521 (Таблица 1).

SB-318 - это нуклеаза с цинковыми пальчиками (ZFN), опосредованное in vivo редактирование генома, использовалось для вставки нормальной копии трансгена IDUA в клетки печени, доставляемого с помощью векторов AAV2/6. Ou et al. (2020) разработали запатентованный системный подход к редактированию генов с использованием CRISPR, который повышает эффективность трансдукции и включает вставку последовательности кДНК IDUA человека без промотора в локус альбумина гепатоцитов. Генотерапия была проведена у новорожденных и взрослых мышей с MPS I и привела к значительному повышению активности фермента IDUA в головном мозге и снижению содержания субстратов для хранения. Кроме того, у обработанных мышей улучшилась память и способность к обучению. При этом не наблюдалось ни ассоциированной с вектором токсичности, ни повышенного риска опухолеобразования (Ou et al., 2020). Harmatz et al. (2022) сообщили о результатах клинического испытания фазы 1/2 на 3 взрослых пациентах с ослабленным MPS I Введение SB-318 однократно внутривенно в дозе 1 x 10¹³ vg/кг (n = 1) и 5 x 10¹³ vg/кг (n = 2) показало хороший профиль безопасности и свидетельство направленного редактирования генома в печени в течение 48 недель после введения.

Гентнер и др. (2021) сообщили о результатах исследования NCT 03488394. Они вводили аутологичные HSC, трансдуцированные ex vivo с помощью LV, кодирующим IDUA человека, пациентам с MPS I после миелоаблативного кондиционирования. У всех испытуемых наблюдалась устойчивая сверхфизиологическая активность IDUA в крови. Выделение гликозаминогликанов (GAG ) с мочой значительно снизилось до нормального уровня после лечения. Активность IDUA спинномозговой жидкости увеличилась после генотерапии и коррелировала с местным клиренсом GAGs. Испытуемые демонстрировали стабильные когнитивные способности и двигательные навыки, уменьшение жесткости суставов и нормальный рост.

SB-913 - это опосредованное ZFN редактирование генома in vivo, используемое для вставки нормальной копии трансгена IDS в клетки печени, доставляемое с помощью векторов AAV2/6. Harmatz et al. (2022) сообщили о результатах клинического испытания фазы 1/2 на девяти взрослых пациентах с ослабленным MPS II. Введение SB-913 однократно внутривенно в дозе 5 x 10¹² vg/кг (n = 2), 1 x 10¹³ vg/кг (n = 2) и 5 x 10¹³ vg/кг (n = 5) показало хороший профиль безопасности и свидетельство целенаправленного редактирования генома в печени в течение 48 недель после введения.

Tardieu et al. (2014) сообщили о результатах интрацеребрального введения AAV rh.10, несущего кДНК SGSH и SUMF1 человека, четырем детям с MPS IIIA. Векторы были доставлены билатерально в белое вещество, переднюю, медиальную и заднюю части базальных ганглиев. Трое пациентов смогли ходить, но их когнитивные способности были аномальными и снижались по мере атрофии мозга. Лечение привело к умеренному улучшению сна, внимания и поведения у трех пациентов. Fu et al. (2016) лечили мышей с MPS IIIA в возрасте 1, 2, 3, 6 и 9 месяцев внутривенной инъекцией (1 x 10¹² vg/кг) вектора scAAV9-U1a-hSGSH, что привело к снижению уровня GAG и восстановлению активности SGSH во всей ЦНС и соматических тканях. Лечение в возрасте до 3 месяцев улучшило когнитивные способности в водном лабиринте Морриса в 7,5 месяцев, а продолжительность жизни нормализовалась. У мышей, которых лечили в возрасте 6 месяцев, поведенческие показатели ухудшились в 7,5 месяцев, но не снизились при повторном тестировании в 12 месяцев, а продолжительность жизни увеличилась, но не нормализовалась. Лечение в возрасте 9 месяцев не увеличило продолжительность жизни, хотя патология хранения GAG в ЦНС уменьшилась. Генотерапия может быть эффективной на ранней стадии заболевания. Ellison et al. (2019) оптимизировали трансдукцию клеток hCD34+ вектором SGSH клинического класса, обеспечив улучшенную фармакодинамику и жизнеспособность клеток, и подтвердили эффективный метод увеличения масштаба и криоконсервации для получения исследуемого лекарственного препарата. Они также установили доклиническую эффективность и безопасность трансплантации трансгенных HSC для мышей с MPS IIIA.

Tardieu et al. (2017) сообщили о результатах фазы 1/2 клинических испытаний интрацеребрального введения AAV2/5, несущего кДНК NAGLU человека, четырем детям с MPS IIIB. Никаких неожиданных значимых побочных реакций не наблюдалось. Устойчивая выработка фермента была индуцирована в мозге, и нейрокогнитивное развитие прогрессировало у всех пациентов, причем у самого младшего пациента неврологические функции были близки к тем, которые наблюдаются у здоровых детей. Gougeon et al. (2021) провели всесторонний анализ цитокиновой картины и клеточного иммунитета у четырех детей, получавших лечение в течение 5,5 лет наблюдения. Память и полифункциональные CD8+ и CD4+ Т-лимфоциты, которые были сенсибилизированы к трансгену, начали появляться вскоре после начала лечения в периферической крови и распространялись волнами на протяжении всего периода наблюдения. Однако этот ответ не оказал явного влияния на экспрессию трансгенов в ЦНС, которая оставалась стабильной через 66 месяцев после операции. Генотерапия не вызвала нейровоспаления через экспрессию хемокинов и цитокинов в CSF пациентов. Ribera et al. (2015) вводили векторы AAV9, кодирующие кДНК мышиного NAGLU, под контролем вездесущего энхансера промотора куриного β-актина/цитомегаловируса (CMV), в цистерну magna 2-месячных самцов и самок мышей с MPS IIIB. Восстановление ферментативной активности в ЦНС привело к нормализации содержания GAG и лизосомной физиологии, облегчило нейровоспаление и восстановило паттерн экспрессии генов в мозге, аналогичный таковому у здоровых животных. Кроме того, трансдукция в печень, благодаря попаданию векторов в кровеносную систему, привела к коррекции заболевания всего организма. У леченных животных также наблюдалось улучшение поведенческих нарушений и увеличение продолжительности жизни.

В качестве генотерапии MPS IIID, Roca et al. (2017) вводили 5 х 10¹⁰ vg вектора AAV9, экспрессирующего мышиный Gns, 2-месячным мышам Gns -/- через инъекцию в цистерну магна. Лечение AAV9-Gns скорректировало патологическое хранение, улучшило лизосомную функциональность в ЦНС и соматических тканях, устранило нейровоспаление, восстановило нормальное поведение и увеличило продолжительность жизни мышей (табл. 2).

В качестве генотерапии MPS IVА, Sawamoto и др. (2020) вводили вектор AAV8, экспрессирующий различные формы человеческого GALNS, под промотором, специфичным для печени, внутривенно 4-недельным мышам с MPS IVА. Активность фермента GALNS была значительно повышена в плазме всех обработанных мышей через 2 недели после инъекции и сохранялась на протяжении всего периода наблюдения. Лечение векторами AAV привело к снижению уровня кератансульфата в плазме крови до нормального уровня через 2 недели после инъекции, который сохранялся до вскрытия. Генотерапия уменьшила накопление кератансульфата в связках, суставном хряще и мениске, окружающем суставной хрящ и области пластинки роста, а также в сердечной мышце и клапанах. Этот результат позволяет предположить, что генотерапия AAV является новым методом лечения заболеваний сердца и костей у пациентов с MPS IVA (табл. 2).

Ferla et al. (2017) показали, что однократное системное введение рекомбинантного вектора AAV2/8, кодирующего ARSB, под транскрипционным контролем промотора тироксин-связывающего глобулина, специфичного для печени (AAV2/8. TBG.hARSB), привело к устойчивой трансдукции печени и к фенотипическому улучшению у мышей с MPS VI. Более того, они проверили эффективность и безопасность однократного внутривенного введения AAV2/8. TBG.hARSB в дозах от 2 x 10¹¹ до 2 x 10¹² геномных копий/кг массы тела. У мышей, обработанных AAV, не наблюдалось токсичности, за исключением гипертрофии эпителия щитовидной железы и преходящего повышения активности аланиновой аминотрансферазы у самок. AAV2/8. TBG.hARSB экспрессия и биораспределение были подтверждены в печени как об основном месте как трансдукции, так и инфекции. Риск как горизонтальной, так и зародышевой передачи был минимальным (Таблица 1).

Macsai et al. (2012) вводили вектор LV, кодирующий ген мышиной β -глюкуронидазы под транскрипционным контролем промотора элонгации 1 альфа, внутривенно мышам с MPS VII при рождении или в 7 недель. Высокие уровни экспрессии вектора были продемонстрированы в селезенке, печени и костном мозге, и в меньшей степени в легких, сердце и почках после инъекции. В соматических тканях обеих групп был обнаружен широко распространенный клиренс хранения GAG, а у мышей, получивших лечение при рождении, наблюдался некоторый клиренс хранящихся нейронов. Таким образом, внутривенная генотерапия LV приводит к измеримому улучшению параметров костной массы и архитектуры, а также к энзиматической и биохимической коррекции. В отличие от этого, хондроциты пластинки роста не реагируют на терапию.

Генотерапия нейронопатических MPS прогрессирует, и многие клинические испытания продолжаются (табл. 1). Существует два типа подходов для воздействия на ЦНС: прямой перенос терапевтического гена в мозг (in vivo) и направленная на HSC генотерапия (ex vivo). На сегодняшний день AAV являются наиболее используемыми вирусными векторами в генотерапии, за ними следует генотерапия ex vivo с использованием лентивирусных векторов. Несмотря на обнадеживающие результаты, еще предстоит решить ряд проблем, связанных с выбором вектора, способом введения и иммуногенностью. Технология редактирования генов недавно была также применена для лечения MPS I, MPS II и гемофилии B у человека (Harmatz et al., 2022). Крайне перспективно, что эти первые испытания на людях доказали возможность редактирования генома in vivo.

GM1-ганглиозидоз (MIM: 230600) - это аутосомно-рецессивная болезнь LSD, вызванная дефектом β-галактозидазы (βG, EC: 3.2.1.23) вследствие мутации гена GLB1 (рис. 1). Дефект приводит к накоплению ганглиозида GM1 в различных тканях, поскольку фермент деградирует GM1 лишь до ганглиозида GM2, особенно в периферической нервной системе и ЦНС (Sandhoff and Harzer, 2013). Основными клиническими проявлениями ганглиозидоза GM1 являются нарушения нейронов, такие как судороги, а также задержки моторного и когнитивного развития (Brunetti-Pierri and Scaglia, 2008).

NCT 03952637 - это исследование фазы 1/2, направленное на оценку безопасности и эффективности вектора AAV9-GLB1 после внутривенной доставки. Latour et al. (2019) продемонстрировали, что микроинъекция вектора AAV9-GLB1 в органоиды нокаутов GLB1, демонстрирующих прогрессирующее накопление ганглиозида GM1, значительно усилила активность β-gal и существенно снизила содержание ганглиозида GM1. Впоследствии были проведены клинические испытания с использованием вектора AAV9-GLB1 (Таблица 1).

LYS-GM101 - вектор AAVrh.10, несущий кДНК GLB1 человека. В NCT 04273269 оценивались безопасность и эффективность внутрикожного введения LYS-GM101 у пациентов с детским ганглиозидозом GM1. PBGM01 представляет собой вектор AAVHu68, несущий кДНК GLB1. Эффективность, переносимость и безопасность однократной дозы PBGM01, введенной через intra-cisterna magna, были исследованы у младенцев с ганглиозидозом GM1 в NCT 04713475 (Таблица 1).

Ганглиозидоз GM1 довольно сильно поражает ЦНС. Внутричерепное введение вектора AAV, кодирующего hGLB1, у детей раннего возраста с ганглиозидозом GM1 может привести к лучшим результатам в плане нейрального развития; никаких других путей введения, кроме внутричерепного, для введения вектора AAV не используется.

GM2 ганглиозидоз является гетерогенным аутосомно-рецессивным заболеванием LSD, вызванным дефектом гексозаминидазы (EC: 3.2.1.52) (рис. 1). Причинные мутации в различных генах могут привести к трем типам заболеваний, а именно: болезни Sandhoff-Jatzkewitz (SD; MIM: 268800), болезни Tay-Sachs (TSD; MIM: 272800) и GM2 ganglioside activator protein deficiency (MIM: 272750). Существует два изофермента β-гексозаминидазы: HEXA, состоящий из α и β субъединиц, и HEXB, гомодимер из β субъединиц. Клинические фенотипы ганглиозидоза GM2 широко варьируют и характеризуются нервным заболеванием, которое проявляется в виде спиноцеребеллярной и двигательной дисфункции.

AXO-AAV-GM2 направлен на восстановление функции HEXA путем введения функциональной копии генов HEXA и HEXB посредством совместного введения двух векторов на основе нейротропного вектора AAVrh.8, несущего кДНК HEXA или HEXB человека. В NCT 04669535 изучается двустороннее интрапаренхимальное таламическое и интрацистернальное/интратекальное введение AXO-AAV-GM2 при TSD или SD. Flotte и др. (2022) сообщили о результатах клинического исследования с расширенным доступом на двух пациентах с инфантильным TSD (IND 18225). Пациентов лечили эквимолярной смесью AAVrh8-HEXA и AAVrh8-HEXB, введенной интратекально в общей дозе 1 х 10¹⁴ vg. Нежелательных явлений, связанных с вектором, не наблюдалось. Активность HexA в спинномозговой жидкости увеличилась и оставалась стабильной у обоих пациентов. Это исследование предоставляет ранние данные о безопасности и доказательстве концепции лечения пациентов с TSD с помощью генотерапии AAV.

TSHA-101 представляет собой вектор AAV9, содержащий кДНК HEXA и HEXB. NCT 04798235 направлен на изучение безопасности и переносимости интратекального введения TSHA-101 (Таблица 1).

Наиболее распространенным симптомом ганглиозидоза GM2 является неврологическое поражение. Поэтому приоритетным направлением генотерапии ганглиозидоза GM2 является воздействие на ЦНС. Два кандидата, оба на основе нейротропного AAV, проходят клинические испытания путем интрацистернального/интратекального введения. Первые испытания на людях являются многообещающими, и вскоре ожидаются данные о долгосрочной безопасности и эффективности.

Цистиноз - это аутосомно-рецессивная болезнь LSD, вызванная мутациями в гене CTNS, кодирующем белок-переносчик цистинозин, который транспортирует цистин из лизосомального компартмента. Дефект функции цистинозина приводит к накоплению лизосомного цистина во всем организме. Почки часто поражаются в течение первого года жизни в результате повреждения проксимальных канальцев с последующим прогрессирующим гломерулярным нарушением и почечной недостаточностью в середине детского возраста. Это заболевание имеет три основных клинических проявления в зависимости от тяжести повреждения гена CTNS: инфантильная нефропатическая форма (MIM: 219800, ORPHA411629), ювенильная нефропатическая форма (MIM: 219900, ORPHA 411634) и глазная нефропатическая форма (MIM: 219750, ORPHA411641) (Gahl et al., 2000).

CTNS-RD-04 и AVR-RD-04 представляют собой фракции аутологичных CD34+ клеток периферической крови, трансдуцированные LV-вектором pCCL-CTNS, содержащим кДНК CTNS человека. В исследовании NCT 03897361 оценивались безопасность, переносимость и эффективность CTNS-RD-04 у пациентов. Кроме того, в исследовании NCT 05146830 планируется оценить долгосрочную безопасность и продолжительность лечения AVR-RD-04 в общей сложности в течение 15 лет (Таблица 1). Harrison et al. (2013) продемонстрировали влияние генетически модифицированных HSC на экспрессию функционального трансгена CTNS с помощью самоинактивирующегося вектора LV у мышей на модели цистиноза. Трансдуцированные HSC снизили содержание цистина во всех тканях и улучшили функцию почек (Таблица 1) (Harrison et al., 2013).

Генотерапия цистиноза включает использование аутологичных фракций CD34+-обогащенных клеток, трансдуцированных вектором LV, кодирующим hCTNS. Хотя внутривенное введение вектора AAV, кодирующего ген hCTNS, может быть эффективным в ограниченных случаях, например, при заболеваниях почек, считается, что одна доза фракций аутологичных CD34+-обогащенных клеток, трансдуцированных вектором LV, кодирующим ген hCTNS, оказывает благоприятное воздействие на весь организм, в то время как необходимо несколько раундов внутривенного введения.

Метахроматическая лейкодистрофия (MLD, MIM: 250100) вызывается дефектом арилсульфатазы A (ARSA, EC: 3.1.6.1), ключевого фермента в катаболизме обогащенных миелином сфинголипидов (Рисунок 1). Прогрессирующее накопление сульфатидов приводит к тяжелой демиелинизации и нейродегенерации периферической нервной системы и ЦНС (Gieselmann et al., 1998).

Были проведены клинические испытания генотерапии, а именно MLD, NCT 04283227, 03392987, 01560182, 01801709, 02559830 и 03725670. Sessa et al. (2016) и Fumagalli et al. (2022) сообщили о результатах NCT 01560182 (Таблица 1). Fumagalli et al. (2022). провели клиническое исследование 1/2 фазы на 29 педиатрических пациентах с предсимптоматической или ранней бессимптомной MLD, получавших генотерапию arsa-cel, содержащую аутологичную популяцию HSC, трансдуцированную ex vivo вектором LV, кодирующим кДНК ARSA человека (OTL-200). Через 2 года после лечения активность ARSA в мононуклеарных клетках периферической крови пациентов была значительно повышена по сравнению с исходным уровнем. У большинства пациентов, получавших генотерапию ex vivo, прогрессивно улучшалось когнитивное развитие и двигательные навыки. Наблюдалось предотвращение или замедление атрофии мозга и периферической и центральной демиелинизации на протяжении всего периода наблюдения. Эффект от лечения был особенно заметен у пациентов с пресимптоматической формой заболевания. У всех пациентов наблюдалось по крайней мере одно нежелательное явление класса 3 или выше, большинство из которых были связаны с кондиционированием или фоновым заболеванием. Единственным неблагоприятным событием, связанным с arsa-cel, было преходящее развитие анти-ARSA антител у четырех пациентов, что не повлияло на клинические исходы (Fumagalli et al., 2022). OTL-200 был одобрен как atidarsagene autotemcel (Libmeldy^R) в декабре 2020 года Европейским агентством по лекарственным средствам (EMA) (Таблица 1).

Piguet et al. (2012) сообщили о краткосрочном действии вектора AAVrh.10, кодирующего кДНК ARSA человека под контролем гибридного промотора цитомегаловируса/β-актина, на 8-месячных мышах MLD, у которых наблюдалось выраженное накопление сульфатидов и патология мозга. Вектор AAVrh.10cuARSA улучшил накопление сульфатидов в мозге, накопление специфических видов сульфатидов в олигодендроцитах и сопутствующую патологию мозга через 2 месяца после внутримозговой инъекции (табл. 1).

MLD вызывается дефицитом ARSA, что приводит к накоплению сульфатидов как в ЦНС, так и в периферической нервной системе. Скорость прогрессирования симптомов при MLD быстрая, и продукт генотерапии становится доступным. Мы должны рассматривать MLD в качестве кандидата для скрининга новорожденных.

Нейрональные цероидные липофусцинозы (NCLs) - это группа крайне редких и фатальных нейродегенеративных LPSs, вызванных мутациями по меньшей мере в 14 различных генах (CLN1-CLN14). Они проявляются внутриклеточным накоплением аутофлуоресцентного липофусцина и жирового липопигмента как в периферических тканях, так и в головном мозге (Mole and Cotman, 2015).

Были завершены исследования NCT 02725580, 01414985, 01161576 и 00151216 у пациентов с late-infantile NCL (LINCL) (Таблица 1). Worgall et al. (2008) ввели общую среднюю дозу 2,5 х 10¹² единиц частиц вектора AAV2, кодирующего кДНК CLN2 человека (AAV2CUh-CLN2), в 12 точек ЦНС у 10 детей с LINCL. Скорость неврологического ухудшения у участников исследования в 18 месяцев оценивалась с помощью неврологической рейтинговой шкалы и трех количественных параметров магнитно-резонансной томографии. Хотя у четырех участников наблюдался преходящий, слабый гуморальный ответ на вектор, введение AAV2CUh-CLN2 способствовало значительному снижению скорости неврологического ухудшения.

Безопасность применения генотерапии для CLN3, CLN5 или CLN7 - вектора AAV9, кодирующего кДНК человека CLN3, CLN5 или CLN7, соответственно, - была оценена в клинических испытаниях (Таблица 1). Вскоре ожидаются клинические испытания для CLN1, CLN8 и CLN10, учитывая положительный эффект генотерапии на мышах, моделирующих заболевания (Таблица 2).

Для CLN1 Shyng et al. (2017) разработали вектор AAV2/9, содержащий кДНК, кодирующую лизосомальный фермент пальмитоил протеин тиоэстеразу 1 (PPT1). Этот вектор был направлен в спинной мозг путем интратекального введения мышам Ppt1-/-, что позволило значительно улучшить двигательную функцию и продолжительность жизни. Для CLN8 Johnson et al.(2021) разработали вектор AAV9, кодирующий кДНК CLN8 человека под контролем промотора MecP2 (AAV9. pT-MecP2. CLN8). Однократная неонатальная интрацеребровентрикулярная инъекция AAV9. pT-MecP2. CLN8 мышам с дегенерацией моторных нейронов приводила к экспрессии трансгена в ЦНС с 4 до 24 месяцев, облегчая поведенческие и гистопатологические признаки и улучшая продолжительность выживания. Кроме того, улучшились показатели теста на функцию двигательных нейронов (Johnson et al., 2021). Для CLN10 Shevtsova et al. (2010) разработали вектор AAV1/2, кодирующий мышиный катепсин D (CtsD) под контролем гибридного промотора CMV/человеческого β-актина (AAV1/2-CtsD). Инъекция AAV1/2-CtsD в мозг мышей с CtsD-/- приводила к увеличению продолжительности выживания и предотвращала как центральные, так и висцеральные патологии. CtsD секретируется нейронами ЦНС и выводится из ЦНС на периферию по лимфатическим путям. Поэтому CtsD действует как важный модулятор гомеостаза периферических тканей и поддержания иммунной системы (Shevtsova et al., 2010).

NCLs являются нейродегенеративными заболеваниями LSDs; все клинические испытания генотерапии NCLs проводились с использованием внутричерепного или интратекального введения вектора AAV. Хотя полученные на сегодняшний день результаты обнадеживают, эффект генотерапии NCL в ЦНС еще предстоит выяснить.

Болезнь Данона (MIM: 300257) - это Х-сцепленное заболевание, вызванное дефицитом с лизосомами ассоциированного мембранного белка (LAMP2). Оно проявляется скелетной миопатией, гипертрофической кардиомиопатией и снижением интеллекта у пациентов мужского пола и более мягким фенотипом, включающим сердечную мышцу, у пациентов женского пола (Boucek et al., 2011). В NCT 03882437 была проведена 1 фаза исследования по оценке токсичности и безопасности генотерапии с использованием рекомбинантного вектора AAV9, содержащего трансген изоформы B человеческого LAMP2 (RP-A501), у пациентов мужского пола с болезнью Данона (Таблица 1).

Rocket Pharmaceutocals Inc. 30 сентября 2022 года объявила данные фазы 1 препарата RP-A501. Семь пациентов получали внутривенно низкую (6,7 х 10¹³ vg/кг, n = 5) или высокую (6,7 x 10¹⁴ vg/кг, n = 2) дозу RP-A501; RP-A501 хорошо переносился, улучшил сердечные симптомы и клиренс вакуолей, а также привел к заметному снижению уровня мозгового натрийуретического пептида и тропонина. Первые испытания на людях являются многообещающими; вскоре ожидаются данные о долгосрочной безопасности и эффективности.

Аспартилглюкозаминурия (AGU) (MIM: 208400) - это наследственное рецессивное и нейродегенеративное LSD, вызванное мутациями в гене аспартилглюкозаминидазы (AGA), что приводит к накоплению гликоаспарагина и клеточной дисфункции. Это заболевание проявляется скелетными аномалиями, избыточным ростом соединительной ткани, нарушением походки, прогрессирующей умственной отсталостью и судорогами, за которыми следует преждевременная смерть.

Chen et al. (2021) внутривенно или интратекально вводили рекомбинантный вектор AAV9, кодирующий ДНК AGA c человека (AAV9/AGA), мышам Aga -/- до или после начала заболевания (Таблица 2). В каждом возрасте лечения введение AAV9/AGA обеспечивало 1) дозозависимое увеличение и устойчивое повышение активности AGA в жидкостях и тканях организма; 2) быстрое, устойчивое и дозозависимое устранение субстрата AGA в жидкостях организма; 3) значительное улучшение локомоторной активности; 4) дозозависимое предотвращение потери нейронов Пуркинье в мозжечке; 5) значительное ослабление глиоза в мозге. Более того, у обработанных мышей не наблюдалось аномального неврологического фенотипа, а масса тела сохранялась на протяжении всего эксперимента до 18-месячного возраста. В будущем ожидаются клинические испытания генотерапии AGU с использованием AAV/AGA.

Болезнь Нимана-Пика типа С (NPC, MIM: 257220) вызывается мутациями в NPC1 или NPC2, которые кодируют белки, участвующие в транспортировке свободного холестерина из лизосом в эндоплазматический ретикулум (ER). Дефекты NPC1 или NPC2 приводят к аномальному отложению свободного холестерина и ганглиозидов GM1 в селезенке, печени и ЦНС (Dahl et al., 2021). Основными признаками NPC являются невральные нарушения, включая мозжечковую атаксию, проблемы с походкой, дизартрию, судороги и задержку развития. У пациентов также развивается дисфункция печени и гепатоспленомегалия (Patterson et al., 2012).

Jiang et al. (2020) разработали генотерапию NPC1 с использованием липосом "Троянский конь" (THLs), в которые были заключены 8,0 кб плазмидной ДНК, кодирующей открытую рамку считывания NPC1 человека размером 3,9 кб, под влиянием промотора 1,5 кб тромбоцитарного фактора роста B. Эта липосома вводилась еженедельно, начиная с 6-7 недель, мышам с нулевым уровнем Npc1-/- Наблюдалась доставка плазмидной ДНК и экспрессия мРНК NPC1 в селезенке, печени и мозге. Лечение THLs уменьшило количество тканевых телец включения в периферических органах и мозге, но не увеличило продолжительность жизни у мышей, моделирующих NPC (Таблица 2) (Jiang et al., 2020). Kurokawa et al. (2021) также разработали вектор AAV9/3, кодирующий кДНК NPC1 человека под промотором CMV (AAV-CMV-hNPC1), и ввели его в cisterna magna и левый боковой желудочек Npc1 -/- мышей в возрасте 4 или 5 дней. Терапия AAV-CMV-hNPC1 улучшила продолжительность выживания, массу тела и показатели rotarod теста у мышей Npc1 -/- (табл. 2). Более того, клетки Пуркинье мозжечка также сохранились у мышей Npc1 -/-, обработанных AAV-CMV-hNPC1, в возрасте 11 недель. Инъекция в cisterna magna и боковой желудочек способствовала доставке AAV-CMV-hNPC1 в ткани организма, включая мозг, печень, легкие и сердце.

Альфа-маннозидоз (AM) (MIM: 248500) - это аутосомно-рецессивное заболевание LSD, обусловленное дефектом лизосомального фермента альфа-маннозидазы вследствие патогенных вариантов в гене MAN2B1. AM характеризуется накоплением богатых маннозой олигосахаридов, что вызывает апоптоз и нарушение клеточных функций и приводит к разнообразным неблагоприятным клиническим проявлениям (Beck et al., 2013).

Yoon et al. (2020) ввели вектор AAVhu.32, кодирующий кДНК MAN2B1 человека (AAVhu.32-MAN2B1), в сонную артерию кошки AM в возрасте 4-6 недель (Таблица 2). Вектор был распределен по всему мозгу от обонятельной луковицы до рострального конца мозжечка, преимущественно в сером веществе. Вектор AAVhu.32-MAN2B1 уменьшал тяжесть неврологических проявлений и продлевал выживаемость кошек с болезнью AM. Степень терапии была дозозависимой. Диффузионная тензорная визуализация и магнитно-резонансная спектроскопия продемонстрировали различия между эффектами высоких и низких доз, а также нормализацию параметров визуализации серого и белого вещества при более высокой дозе (Yoon et al., 2020). Хотя AM является нейродегенеративным заболеванием ЦНС, внутривенное введение высоких доз вектора AAV может привести к улучшению клинических проявлений и, как ожидается, станет перспективным терапевтическим подходом.

Галактозиалидоз (GS) (MIM: 256540) - это гликопротеиновая болезнь хранения, вызванная мутациями в CTSA, кодирующем лизосомальный карбоксипептидазный защитный белок катепсин A. GS поражает различные системы организма, включая глаза, мозг, скелет и мышцы, и приводит к развитию таких проявлений, как проблемы со зрением, трудности при ходьбе, темно-красные пятна на коже, аномалии позвоночника и умственная отсталость, которые со временем усугубляются (Caciotti et al., 2013). Проявления раннего и позднего инфантильного типов тяжелы и связаны со снижением выживаемости. Hu et al. (2021) сообщили о долгосрочном доклиническом исследовании безопасности и эффективности на мышах GS (Таблица 2). Одномесячным мышам Ctsa -/- внутривенно вводили высокую дозу самокомплементарного вектора AAV2/8, экспрессирующего CTSA человека в печени. Леченные мыши GS, которых исследовали через 12 месяцев после получения генотерапии, внешне были неотличимы от мышей дикого типа. Устойчивая экспрессия scAAV2/8-CTSA в печени привела к высвобождению терапевтического белка-предшественника в циркуляцию и его широкому поглощению клетками мозга и висцеральных органов. Усиление активности катепсина А снижало лизосомную вакуолизацию во всех пораженных органах и сиалил-олигосахаридурию (Hu et al., 2021).

Муколипидоз типа IV (ML IV) (MIM: 252650) - это LSD, вызванная мутациями в MCOLN1. Пациенты с ML IV демонстрируют задержку развития в младенчестве и достигают плато в психомоторном развитии к 2 годам. Признаки экстрапирамидной и пирамидной двигательной дисфункции и осевой гипотонии проявляются в раннем возрасте. Пациенты страдают от нарушения самостоятельного передвижения и резко ограниченных функций мелкой моторики. Более того, у пациентов часто наблюдается прогрессирующая спастическая квадриплегия в течение первого десятилетия жизни со значительной потерей грубой и мелкой моторики во втором десятилетии (Wakabayashi et al., 2011).

В исследовании DeRosa et al. (2021) AAV-опосредованный перенос гена человека MCOLN1 в ЦНС восстановил двигательную функцию и уменьшил патологию мозга у мышей ML IV (Таблица 2). Введение вектора симптоматическим мышам ML IV привело к долгосрочному обращению вспять сниженной двигательной функции и замедлению паралича. Интрацеребровентрикулярное введение самокомплементарного клинического вектора-кандидата AAV9 в постнатальный день 1 у мышей значительно восстановило двигательную функцию и миелинизацию, а также снизило нагрузку лизосомального хранилища в мозге мышей ML IV scAAV9-опосредованная передача MCOLN1 в CSF является потенциальной терапевтической стратегией для ML IV (DeRosa et al., 2021).

В будущем генная терапия муколипидоза IV может стать эффективным подходом к лечению.

Болезнь Фарбера (MIM: 228000) - это аутосомно-рецессивная LSD, вызванныая дефектом активности кислой церамидазы (AC; EC 3.5.1.23) (рис. 1) (Sugita et al., 1972). Дефицит активности AC приводит к накоплению церамида в различных тканях, включая легкие, селезенку и печень. Болезнь Фарбера характеризуется болезненными и прогрессивно деформирующимися суставами, подкожными узелками, охриплостью из-за поражения гортани и преждевременной смертью. Кроме того, могут развиться гепатоспленомегалия и нарушения функций нервной системы. Alayoubi et al. (2013) продемонстрировали эффект генотерапии у мышей Asah1P361R/P361R с дефектом AC, у которых развились проявления болезни Фарбера и они погибли в течение 7-13 недель (табл. 2). Внутривенное введение рекомбинантного LV, кодирующего человеческий AC, новорожденным Asah1P361R/P361R улучшило фенотип болезни, включая снижение уровня церамида, уменьшение клеточных инфильтратов, усиление роста и увеличение продолжительности жизни. В будущем ожидаются клинические испытания генной терапии болезни Фарбера.

В настоящее время проводится несколько клинических испытаний генотерапии LSD в фазе 1/2, а некоторые уже завершены. В большинстве исследований не было зарегистрировано никаких побочных явлений, приведших к их прекращению. Более того, генотерапия LSDs была принята на вооружение; например, OLT-200 (Libmeldy^R) был одобрен Европейским агентством по лекарственным средствам для генной терапии MLD. Недавно были опубликованы некоторые обзоры клинических испытаний генотерапии MLD (Consiglieri et al., 2022; Rajan and Escolar, 2022; Wood and Bigger, 2022). Клинические испытания, включающие введение вирусных векторов в животных моделях LSDs, дали хорошие терапевтические результаты. Поэтому в будущем ожидаются положительные результаты клинических исследований 1/2 фазы на людях с использованием этих векторов, что может способствовать практическому применению генотерапии при LSDs. Несколько проблем, включая выбор подходящего вектора, способ введения и иммуногенность, еще предстоит решить. В частности, при нейродегенеративных заболеваниях ЦНС важен выбор идеального вектора, способа введения и времени. Только ограниченное количество AAV-векторов может пройти через ВВВ (Fu and McCarty, 2016). Поэтому стратегия генотерапии должна рассматриваться в зависимости от органа-мишени и времени начала заболевания.

В Японии и во всем мире был проведен скрининг новорожденных на несколько LSDs, включая FD, PD и GD. Скрининг новорожденных способствовал выявлению пациентов с LSDs до появления признаков или симптомов заболевания (Sawada et al., 2020a; Sawada et al., 2020b; Sawada et al., 2021; Sawada et al., 2022). Для некоторых LSDs доступна ERT, которую можно назначать с неонатального периода. ERT не влияет на ЦНС благодаря наличию ВВВ. Поэтому ожидается, что генотерапия будет эффективна для младенцев с неврологическими LSDs, если терапия будет проводиться вскоре после рождения, до появления симптомов со стороны ЦНС. Более того, ERT может быть практичной, особенно у младенцев, в качестве промежуточной терапии к генотерапии. Если общее состояние пациента плохое, трудно проводить генную терапию. ERT может быть эффективна для поддержания общего состояния пациента. В Японии после заказа препарата для генотерапии спинальной мышечной атрофии onasemnogen abeparvovec (ZOLGENSMA^R) требуется 2 недели. Поскольку между постановкой диагноза и возможностью проведения генотерапии проходит значительное время, ERT может также использоваться в качестве промежуточной терапии в этот период. Таким образом, ожидается, что новые методы лечения, такие как генотерапия, будут играть важную роль в будущем; существующие методы лечения также могут сыграть благоприятную роль в зависимости от состояния пациентов с LSDs.

В заключение следует отметить, что клиническая генотерапия является потенциальным методом лечения LSDs в будущем. Необходимо разработать новые стратегии лечения, а также объединить преимущества существующих методов лечения с генной терапией.