CRISPR-genbewerking is veelbelovend voor de behandeling van zeldzame vormen van blindheid

Netvliesdegeneratie kan erfelijk of verworven zijn. In het eerste geval is het een ongeneeslijke en progressieve ziekte. Een recent onderzoek gepubliceerd in het New England Journal of Medicine onderzocht het mogelijke gebruik van genbewerking om een aangeboren netvliesdegeneratie genaamd CEP290 te corrigeren, die vroegtijdig gezichtsverlies veroorzaakt.

Erfelijke netvliesdegeneraties worden veroorzaakt door pathogene mutaties in een van de meer dan 280 genen. Deze mutaties zorgen ervoor dat de fotoreceptoren (lichtgevoelige kegeltjes en staafjes) in het netvlies niet goed functioneren en afsterven, wat resulteert in gezichtsverlies bij de getroffen personen. Deze aandoeningen zijn wereldwijd een belangrijke oorzaak van blindheid.

Bij CEP290-geassocieerde netvliesdegeneratie, of Leber's amaurose, veroorzaakt het gemuteerde centrosoomeiwit 290 (CEP290) gedeeltelijke tot volledige blindheid binnen de eerste tien levensjaren. Het is daarom de belangrijkste oorzaak van genetische blindheid bij kinderen die wordt veroorzaakt door schade aan het netvlies.

Een enkele genetische variant, genaamd p.Cys998X, is verantwoordelijk voor meer dan driekwart van de gevallen van deze aandoening in de Verenigde Staten alleen. De normale functie van CEP290 wordt geblokkeerd door de insertie van een enkel coderend segment tijdens transcriptie. Een tekort aan dit molecuul verstoort de normale ciliaire werking op de fotoreceptoren.

Er is momenteel geen behandeling. Ondersteunende zorg omvat het gebruik van vergrootglazen en braille, evenals aanpassingen in huis om een veilige omgeving te creëren voor mensen met een visuele beperking.

Op weefselniveau raken staafjes en kegeltjes gedesorganiseerd in de buitenste segmenten van het netvlies vanwege het ontbreken van sensorische trilhaartjes bij deze aandoening. De staafjes in het mid-perifere netvlies sterven af, terwijl de kegeltjes in de macula, het centrale punt van het netvlies, bewaard blijven.

Een kenmerkend kenmerk bij deze patiënten is een ontkoppeling tussen netvliesstructuur en -functie. De proximale componenten van het visuele pad blijven intact, wat suggereert dat de fotoreceptoren in deze ogen kunnen worden gebruikt om het zicht te herstellen. Verschillende benaderingen die worden bestudeerd, omvatten het gebruik van oligonucleotiden om de expressie van het ingevoegde exon te voorkomen of het toedienen van een miniatuurversie van het CEP290-gen in de cel.

De nieuwste technologie omvat het gebruik van genbewerking met een injectie genaamd EDIT-101. Het is gebaseerd op het gebruik van het clustered regular interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-systeem in combinatie met het CRISPR-associated protein 9 (Cas9)-eiwit om de pathogene variant IVS26 te elimineren. Deze studie had als doel de veiligheid en werkzaamheid van deze therapie te onderzoeken.

De wetenschappers besloten een open-label studie uit te voeren waarin deelnemers enkele doses van het medicijn in oplopende volgorde kregen. Deze fase 1-2 studie had als doel de veiligheid van het medicijn te beoordelen, terwijl secundaire werkzaamheidsuitkomsten ook werden beoordeeld.

De bestudeerde veiligheidseindpunten omvatten bijwerkingen en onaanvaardbare toxiciteit die het gebruik van de gewenste dosis verhinderden. Prestaties werden op verschillende manieren gemeten, waaronder gecorrigeerde gezichtsscherpte, netvliesgevoeligheid, beoordeling van de kwaliteit van leven gerelateerd aan het gezichtsvermogen en mobiliteitstesten voor visuele navigatie.

Het EDIT-101-gen werd geïntroduceerd bij twaalf volwassenen en twee kinderen. De volwassenen waren tussen de 17 en 63 jaar oud en de kinderen waren respectievelijk negen en veertien jaar oud. Allen hadden ten minste één kopie van de IV26-variant.

De doses varieerden van 6x10^11 vectorgenomen per ml tot 3x10^12 vectorgenomen per ml. Twee, vijf en vijf volwassenen kregen respectievelijk een lage, gemiddelde en hoge dosis. Kinderen kregen een gemiddelde dosis.

Alle injecties werden gegeven in het slechtst presterende oog, het onderzoeksoog.

Wat bleek uit het onderzoek? De meeste deelnemers hadden een ernstig verlies van gezichtsscherpte onder de 1,6 logMAR. De gezichtsscherpte kon alleen worden getest met behulp van de Berkeley rudimentaire gezichtstest. Er was een toename van ten minste 3 log in de spectrale gevoeligheid en de staaffunctie was bij alle deelnemers niet detecteerbaar.

De dikte van de fotoreceptorlaag lag bij de meeste patiënten echter binnen de normale grenzen, zoals verwacht.

De meeste bijwerkingen waren mild, ongeveer een vijfde was matig en slechts ongeveer 40% hield verband met de behandeling. Er waren geen behandelingsgerelateerde ernstige bijwerkingen en geen dosisbeperkende toxiciteiten. De structuur van het netvlies vertoonde geen ongewenste veranderingen, wat de aanvaardbare veiligheid van het medicijn aantoont.

Wat de effectiviteit betreft, toonde een voorlopig onderzoek bij zes patiënten significante verbeteringen aan in het kegelzicht ten opzichte van de uitgangswaarden. Hiervan vertoonden er vijf verbetering op ten minste één ander gebied.

Verbetering op ten minste één van de volgende gebieden (best gecorrigeerde gezichtsscherpte, gevoeligheid voor rood licht of op gezichtsvermogen gebaseerde mobiliteit) werd waargenomen bij negen patiënten, bijna twee op de drie in de hele groep. Bijna 80% had verbeteringen in ten minste één prestatiemaatstaf, en zes hadden verbeteringen in twee of meer maatstaven.

Vier toonden een toename van 0,3 logMAR in de best gecorrigeerde gezichtsscherpte, en voldeden daarmee aan de criteria voor klinisch significante verbetering. Hiervan rapporteerden er drie slechts drie maanden na de injectie verbetering. De gemiddelde verandering in deze parameter in de hele groep was -0,21 logMAR.

Bij bijna de helft van de groep (6/14) vertoonde de gevoeligheid van de kegeltjes voor licht op verschillende frequenties, rood, wit en blauw, een visueel significante toename in het testoog vergeleken met het controleoog, sommige al na drie maanden. Ze kregen allemaal een gemiddelde en hoge dosis. In twee gevallen bereikte de verbetering >1 logMAR, het maximum dat alleen voor kegeltjes mogelijk is.

De door kegeltjes geïnduceerde gevoeligheid was het grootst bij patiënten die bij baseline het zwaarst getroffen waren. Bijna alle patiënten met een verbeterde conusfunctie vertoonden ook verbetering op een of meer andere maatregelen.

Vier deelnemers vertoonden een visueel significante verbetering in hun vermogen om op complexere routes te navigeren in vergelijking met de basislijn, van wie er één deze verbetering ten minste twee jaar bleef vertonen.

Zes deelnemers ervoeren een klinisch significante stijging in de scores op het gebied van gezichtsvermogen.

"Deze resultaten bevestigen de aanwezigheid van productieve in vivo genbewerking door EDIT-101, therapeutische niveaus van CEP290-eiwitexpressie en verbeterde kegelfotoreceptorfunctie."

Deze kleine studie toonde een hoog veiligheidsprofiel en een verbeterde fotoreceptorfunctie aan na toediening van EDIT-101 aan deelnemers. Deze resultaten "ondersteunen verdere in vivo onderzoeken naar CRISPR-Cas9-genbewerking voor de behandeling van erfelijke netvliesdegeneraties veroorzaakt door de IVS26 CEP290-variant en andere genetische oorzaken."

Gebieden die verder onderzoek waard zijn, zijn onder meer de bevinding dat een verbeterde kegelfunctie na therapie niet gelijk staat aan een verbeterde gezichtsscherpte, wat een klinisch relevante maatstaf is. Ten tweede kan eerdere interventie betere resultaten opleveren. Tenslotte, als beide kopieën van het gen het doelwit zijn, kan het therapeutische voordeel groter zijn.