Генная терапия в регенеративной медицине: последние достижения и актуальные направления развития (2020)
Под генной терапией понимают лечение различных групп заболеваний путем замены поврежденных генов, введения новых генов или изменения их экспрессии. Это относительно мо- лодая и активно развивающаяся область медицины. Директивы правового регулирования обращения генотерапевтических средств, в части их производства, доклинических и клинических исследований, а также получения разрешения на продажу, регулярно обновляются. В данной работе представлен обзор существующих в мире подходов к проведению исследований генотерапевтических лекарственных средств и процедур их «ускоренной регистрации». Также в статье суммируется опыт МГУ им. М.В. Ломоносова по разработке и созданию векторов нового направления — генной терапии для доставки нескольких терапевтических белков. В ближайшем будущем этот подход может быть использован для повышения эффективности генной терапии, направленной на стимуляцию роста сосудов, нервных окончаний и регенерацию тканей.
Идентификаторы и классификаторы
Среди многих развивающихся направлений передовой терапии к настоящему моменту самый большой клинический опыт накоплен в области генной терапии (ГТ). Под ГТ понимают группу методов, направленных на модификацию последовательности генов или
управление их экспрессией, а также на изменение биологических свойств клеток для их терапевтического или профилактического использования.
Список литературы
-
FDA. Chemistry, manufacturing, and control (CMC) information for human gene therapy investigational new drug applications (INDs); Draft guidance for industry. 2018, https://www.fda.gov/media/113760/ download.
-
Hacein-Bey-Abina S., Von Kalle C., Schmidt M. et al. LMO2-associated сlonal T-сell proliferation in two patients after gene therapy for SCID-X1. Science 2003; 302(5644): 415–9.
-
Cavazzana-Calvo M. Gene therapy of human severe combined immunodeficiency (SCID)–X1 disease. Science 2012; 669(2000): 669–72.
-
Ginn S.L., Amaya A.K., Alexander I.E. et al. Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update. J. Gene Med. 2018; 20(5): 1–16.
-
Liebert M.A. Current status of gendicine in China: recombinant human Ad-p53 agent for treatment of cancers. Gene Med. 2005; 16(9): 1016–27.
-
Zhang W.W., Li L., Li D. et al. The first approved gene therapy product for cancer Ad-p53 (Gendicine): 12 years in the clinic. Hum. Gene Ther. 2018; 29(2): 160–79.
-
EMEA. Summary of product characteristics — Glybera. 2012.
-
Spark Therapeutics I. LUXTURNA (voretigene neparvovec-rzyl). 2017; 1–16.
-
EMEA. Summary of product characteristics — Imlygic. 2016.
-
Liang M. Oncorine, the world first oncolytic virus medicine and its update in China. Curr. Cancer Drug Targets 2018; 18(2): 171–6.
-
FDA. Summary basis for regulatory action — ZOLGENSMA. 2019.
-
Червяков Ю.В., Староверов И.Н., Власенко О.Н. и др. Пятилетние результаты лечения больных хронической ишемией нижних конечностей с использованием генной терапии. Ангиология и сосудистая хирургия 2016; 22(4): 38–44. [Chervyakov Yu.V., Staroverov I.N., Vlasenko O.N. et al. Five-year results of treatment of patients with chronic lower limb ischemia using gene therapy. Angiology and Vascular Surgery 2016; 22(4): 38–44].
-
Deev R.V., Bozo I.Y., Mzhavanadze N.D. et al. PCMV-vegf165 intramuscular gene transfer is an effective method of treatment for patients with chronic lower limb ischemia. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 2015; 20(5): 473–82.
-
Deev R., Plaksa I., Bozo I. et al. Results of an international postmarketing surveillance study of pl-VEGF165 safety and efficacy in 210 patients with peripheral arterial disease. Am. J. Cardiovasc. Drugs 2017; 17(3): 235–42.
-
AnGes. Announces amendment to the global development of HGF plasmid for critical limb ischemia. 2016; 2–3.
-
EMEA. Strimvelis — summary of product characteristics. 2017.
-
FDA. Summary basis for regulatory action — Kymriah. 2017.
-
EMEA. Yescarta — Summary of product characteristics. 2018.
-
EMEA. Zalmoxis — Summary of product characteristics. 2016.
-
Shahryari A., Saghaeian Jazi M., Mohammadi S. et al. Development and clinical translation of approved gene therapy products for genetic disorders. Front. Genet. 2019; 10: 868.
-
Yinglun S.S. Korea cancels approval of gene therapy Invossa for false reporting of ingredient, http://www.xinhuanet.com/english/2019- 05/28/c_138097183.htm.
-
Han-soo L. Regulator under fire for neglecting reported side effects of Invossa,23.
-
Федеральный закон «Об обращении лекарственных средств» от 12.04.2010 № 61-ФЗ (ред. от 06.06.2019). [Federal Law «On the Circulation of Medicines» dated 12.04.2010 № 61-FL (as amended on 06.06.2019)].
-
Борисов А., Борисова М., Вайпан Д. Комментарий к Федеральному закону от 23 июня 2016 г. № 180-ФЗ «О биомедицинских клеточных продуктах». 2-е изд., доп. и перераб. Москва: Юстицинформ; 2018. [Borisov A., Borisova M., Vaipan D. Commentary on the Federal Law of June 23, 2016 № 180-FL «On Biomedical Cellular Products». 2nd ed. Moscow: Justicinform; 2018].
-
Приказ Минпромторга России от 14.06.2013 № 916 (ред. от 18.12.2015) «Об утверждении правил надлежащей производственной практики». 2015. [Order of the Ministry of Industry and Trade of Russia dated 14.06.2013 № 916 (Rev. dated 18.12.2015) «On the Approval of the Rules of Good Manufacturing Practice». 2015].
-
Росздравнадзор зарегистрировал первый в мире генактивированный материал для костной пластики. Медвестник 2019, https://medvestnik.ru/content/news/Roszdravnadzor-zaregistrirovalpervyi- v-mire-gen-aktivirovannyi-material-dlya-kostnoi-plastiki.html
[Roszdravnadzor registered the world’s first gene-activated material for bone grafting. Medmessenger. 2019]. -
Деев Р.В., Дробышев А.Ю., Бозо И.Я. и др. Создание и оценка биологического действия ген-активированного остеопластического материала, несущего ген VEGF человека. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2013; VIII(3): 78–85. [Deev R.V., Drobyshev A.Yu., Bozo I.Ya. et al. Creation and evaluation of the biological effect of geneactivated osteoplastic material carrying the human VEGF gene. Cellular transplantation and tissue engineering 2013; VIII(3): 78–85].
-
FDA. Fast Track. 2018, https://www.fda.gov/patients/ fast-track-breakthrough-therapy-accelerated-approval-priority-review/ fast-track.
-
FDA. Breakthrough Therapy, https://www.fda.gov/patients/ fast-track-breakthrough-therapy-accelerated-approval-priority-review/ breakthrough-therapy.
-
FDA. Priority Review, https://www.fda.gov/patients/fasttrack- breakthrough-therapy-accelerated-approval-priority-review/ priority-review.
-
FDA. Accelerated Approval, https://www.fda.gov/patients/ fast-track-breakthrough-therapy-accelerated-approval-priority-review/ accelerated-approval.
-
FDA. Expedited programs for regenerative medicine therapies for serious conditions. 2019; 17.
-
Van Norman G.A. Expanding patient access to investigational drugs: single patient investigational new drug and the «Right to try». JACC Basic to Transl. Sci. Elsevier 2018; 3(2): 280–93.
-
Patrick Celis. Advanced therapy medicinal products (ATMPs) and ATMP Regulation. RD-ACTION, European Medicines Agency, and European Commission-DG SANTE workshop: how European Reference Networks can add value to clinical research; 29 May 2018.
-
EMA. PRIME: priority medicines, https://www.ema.europa.eu/ en/human-regulatory/research-development/prime-priority-medicines.
-
Yano K., Yamato M. Compassionate use and hospital exemption for regenerative medicine: Something wrong to apply the program for patients in a real world. Regen. Ther. Elsevier Taiwan LLC 2018; 8: 63–4.
-
Kondo H., Hata T., Ito K. et al. The current status of Sakigake designation in Japan, PRIME in the European Union, and Breakthrough Therapy designation in the United States. Ther. Innov. Regul. Sci. 2017; 51(1): 51–4.
-
Sietsema W.K., Takahashi Y., Ando K. et al. Japan’s conditional approval pathway for regenerative medicines. Regul. Focus 2018; 1–18.
-
Stone A., Grol M.W., Ruan M.Z.C. et al. Combinatorial Prg4 and Il-1ra gene therapy protects against hyperalgesia and cartilage degeneration in post-traumatic osteoarthritis. Hum. Gene Ther. 2018; 30(2): 225–35.
-
Betz C., Lenard A., Belting H.G. et al. Cell behaviors and dynamics during angiogenesis. Development 2016; 143: 2249–60.
-
Карагяур М.Н., Макаревич П.И., Шевченко Е.К. и др. Современные подходы к регенерации периферических нервов после травмы: перспективы генной и клеточной терапии. Гены и Клетки 2017; 12(1): 6–14. [Karagyaur M.N., Makarevich P.I., Shevchenko E.K. et al. Modern approaches to peripheral nerve regeneration after injury: The prospects of gene and cell therapy. Genes & Сells 2017; 12(1): 6–14].
-
Sulpice E., Ding S., Muscatelli-Groux B. et al. Cross-talk between the VEGF-A and HGF signalling pathways in endothelial cells. Biology of the Cell 2009; 101(9): 525–39.
-
Min J.K., Lee Y.M., Jeong H.K. et al. Hepatocyte growth factor suppresses vascular endothelial growth factor-induced expression of endothelial ICAM-1 and VCAM-1 by inhibiting the nuclear factor-κB pathway. Circ. Res. 2005; 96(3): 300–7.
-
Makarevich P., Tsokolaeva Z., Shevelev A. et al. Combined transfer of human VEGF165 and HGF genes renders potent angiogenic effect in ischemic skeletal muscle. PLoS One 2012; 7(6): 1–13.
-
Makarevich P.I., Dergilev K.V., Tsokolaeva Z.I. et al. Angiogenic and pleiotropic effects of VEGF165 and HGF combined gene therapy in a rat model of myocardial infarction. PLoS One 2018; 13(5): 1–25.
-
Karagyaur M., Dyikanov D., Makarevich P. et al. Non-viral transfer of BDNF and uPA stimulates peripheral nerve regeneration. Biomed. Pharmacother. 2015; 74: 63–70.
-
Kibbe M., Hirsch A., Mendelsohn F. et al. Safety and efficacy of plasmid
DNA expressing two isoforms of hepatocyte growth factor in patients with critical limb ischemia. Gene Ther. 2016; 23(3): 306–12. -
Kessler J.A., Smith A.G., Cha B.S. et al. Double-blind, placebocontrolled study of HGF gene therapy in diabetic neuropathy. Ann. Clin. Transl. 49. Wong E.T., Ngoi S.M., Lee C. Improved co-expression of multiple human genes. Gene Ther. 2002; 9: 337–44.
-
Licursi M., Christian S.L., Pongnopparat T. et al. In vitro and in vivo comparison of viral and cellular internal ribosome entry sites for bicistronic vector expression. Gene Ther. 2011; 18: 631–6.
-
Qin J.Y., Zhang L., Clift K.L. et al. Systematic comparison of constitutive promoters and the doxycycline-inducible promoter. PLoS One 2010; 5(5): 1–4.
-
Karagyaur M., Rostovtseva A., Semina E. et al. A bicistronic plasmid encoding brain-derived neurotrophic factor and urokinase plasminogen activator stimulates peripheral nerve Ther. 2019; 372(3): 248–55.
-
Moimas S., Novati F., Ronchi G. et al. Effect of vascular endothelial growth factor gene therapy on post-traumatic peripheral nerve regeneration and denervation-related muscle atrophy. Gene Ther. 2013; 20: 1014–21.
-
Boldyreva M.A., Bondar I.V., Stafeev I.S. et al. Plasmid-based gene therapy with hepatocyte growth factor stimulates peripheral nerve regeneration after traumatic injury. Biomedicine and Pharmacotherapy 2018; 101(5): 682–90.
-
Pilaro A., Serabian M. Preclinical development strategies for novel gene therapeutic products. Toxicol. Pathol. 1999: 27: 4–7.
-
EMA. Guideline on the quality, non-clinical and clinical aspects of gene therapy medicinal products. Eur. Med. Agency Guidel. 2018; 44(1): 1–41.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Митомицин С — алкилирующий агент, относящийся к группе одноцентровых мутагенов и наиболее часто использующийся в экспериментах in vitro по моделированию мутагенеза. Целью работы было изучение цитотоксических и генотоксических эффектов митомицина С на эндотелиоциты артерий, в различной степени подверженных развитию атеросклероза, in vitro. С помощью колориметрического МТТ-теста была изучена цитотоксичность различных концентраций митомицина С, а с использованием микроядерного теста проведена оценка генотоксических эффектов данного мутагена на культурах эндотелиальных клеток коронарной и внутренней грудной артерий человека, культивируемых в условиях индуцированного мутагенеза. После 6 ч. культивирования ни одна из концентраций митомицина С не вызывала значимого снижения количества жизнеспособных клеток по сравнению с контролем, а увеличение времени мутагенной нагрузки до 24 ч. приводило к достоверному (p<0,05) уменьшению количества жизнеспособных эндотелиоцитов и внутренней грудной артерий при концентрациях митомицина С выше 350 нг/мл и 200 нг/мл, соответственно. Кроме того, в культурах, обработанных митомицином С, было отмечено почти трехкратное превышение частоты цитогенетических повреждений по нескольким маркерам (количеству клеток с микроядрами, нуклеоплазменными мостами и ядерными протрузиями) по сравнению с контролем (p<0,01), причем уровень повреждений ДНК в клетках внутренней грудной артерии был более высоким по сравнению с таковым в клетках коронарной артерии. Таким образом, было установлено, что эндотелиальные клетки различных сосудов отличаются порогом чувствительности к цитотоксическому действию алкилирующего агента и характеризуются различным уровнем генотоксического стресса в ответ на действие мутагена.
Мышечная дистрофия Дюшенна — Х-сцепленная рецессивная мышечная дистрофия, связанная с мутациями в гене белка дистрофина. Наиболее распространенной лабораторной моделью мышечной дистрофии Дюшенна являются мыши mdx. Для поперечнополосатых мышечных волокон мышей mdx характерно отсутствие дистрофина, наличие центрально расположенных ядер в волокнах, а также высокий уровень обновления поперечнополосатых мышечных волокон. Кроме того, у мышей mdx на- блюдается нарушение структуры нейромышечных соединений, выражающееся в распаде больших кластеров ацетилхолиновых рецепторов, имеющих форму ветвей, на мелкие кластеры, имеющие форму островков. Цель работы — оценить влияние немиелоаблативной трансплантации клеток костного мозга мышей «дикого» типа C57BL/6 на синтез дистрофина и структуру нейромышечных соединений у мышей mdx.
Через 1 сутки после рентгеновского облучения в немиелоблативной дозе 3 Гр мышам mdx внутривенно трансплантировали клетки костного мозга мышей C57BL/6. Через 2, 4, 6, 9 и 12 мес. после трансплантации на гистологических препаратах четырехглавой мышцы бедра и диафрагмы методом имммуногистохимии по окраске антителами к дистрофину определяли количество дистрофин-положительных мышечных волокон, погибших волокон и волокон, не имеющих центрально расположенных ядер. Нейромышечные соединения окрашивали тетраметилродамин-α-бунгаротоксином.
Было показано увеличение количества дистрофин-положительных мышечных волокон в четырехглавой мышце бедра до 27,6±6,7% через 6 мес. после трансплантации и их снижение до 5,1±1,1% через 12 мес., а также увеличение количества поперечнополосатых мышечных волокон, не имеющих центрально расположенных ядер, и уменьшение количества погибших мышечных волокон. Аналогичные изменения были обнаружены в поперечнополосатых мышечных волокнах диа- фрагмы мышей mdx. Кроме того, после трансплантации клеток костного мозга увеличивалось количество нейромышечных соединений с нормальной структурой. Таким образом, немиелоаблативная трансплантация клеток костного мозга мышей «дикого» типа может рассматриваться как один из способов лечения моногенного заболевания — мышечной дистрофии у мышей mdx.
Факторы, индуцируемые гипоксией (HIFs), являются ДНК-связывающими транскрипционными факторами, которые играют ключевую роль в адаптивной реакции на гипоксические условия. HIFs стабилизируются при гипоксии, но деградируют при нормальной концентрации кислорода.
Cубъединица HIF-2α вовлечена в механизмы регуляции транскрипционных факторов, контролирующих процессы самообновления в плюрипотентных стволовых клетках человека, эмбрионального развития сердечно-сосудистой системы, а также ангиогенеза путем активации каскада ангиогенных факторов в физиологических и патологических процессах. На сегодняшних ишемических и онкологических заболеваний. Однако выбор оптимальных методов эффективной регуляции HIF-2α остается нерешенной задачей. Целью исследования является получение эмбриональных стволовых клеток человека с повышенной экспрессией HIF-2α при нормальной концентрации кислорода за счет сайленсинга INT6, регулятора HIF-2α. Генетически модифицированные эмбриональные стволовые клетки человека с повышенной экспрессией HIF-2α были получены в условиях нормального содержания кислорода с помощью системы геномного редактирования CRISPR/Cas9, направленной на формирование делеции участка гена INT6 — ингибитора HIF-2α. Исследование генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток человека может внести вклад в понимание связи гипоксии и плюрипотентности, а получение дифференцированных эндотелиальных производных плюрипотентных стволовых клеток с повышенной экспрессией HIF-2α и усиленным регенеративным потенциалом стать основой для разработки перспективных стратегий борьбы с ишемическими заболеваниями.
Все больше исследований свидетельствуют о том, что нервная и иммунная системы активно взаимодействуют между собой. Изучение механизмов, лежащих в основе развития септического шока, привело к открытию качественно нового типа нейро-иммунных взаимодействий — холинергического противовоспалительного пути с участием блуждающего нерва. Однако несмотря на то, что электрическая стимуляция блуждающего нерва уже активно применяется для снятия симптомов некоторых аутоиммунных заболеваний, многие молекулярные и клеточные аспекты холинергического противовоспалительного пути остаются неизвестными или спорными. В настоящем обзоре рассматриваются механизмы рецепции медиаторов воспаления афферентными окончаниями блуждающего нерва и клетками нервной ткани в области area postrema, нервные центры, предположительно участвующие в обработке иммунной информации, эфферентные парасимпатические эффекты на иммунную систему, в частности выделение провоспалительных цитокинов макрофагами селезенки, а также роль холинергического противовоспалительного пути в поддержании гомеостаза в организме.
Болезнь Тея-Сакса (OMIM 272800) — наследственное аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное дефицитом фермента β-гексозаминидазы А (HexA), в результате чего происходит накопление GM2-ганглиозидов в нервной и других тканях организма. Дефицит фермента возникает вследствие различных мутаций гена HEXA. Тяжесть клинических признаков при болезни Тея-Сакса определяется остаточной активностью HexA, зависящей от типа (вида) мутации. В настоящее время не существует эффективного лечения болезни Тея-Сакса. Описаны клинические случаи применения субстрат-редуцирующей терапии, трансплантации костного мозга или пуповинной крови, однако терапевтическая эффективность данных методов остается недостаточной для предотвращения усугубления неврологических нарушений у пациентов с болезнью Тея-Сакса. Обнадеживающие результаты получены с использованием ме- тодов генной терапии для доставки генов дикого типа, кодирующих α и β субъединицы фермента HexA. В настоящем обзоре обсуждаются терапевтические стратегии лечения болезни Тея- Сакса, а также методы диагностики и моделирование этой патологии на животных для оценки эффективности новых методов терапии болезни Тея-Сакса.
Издательство
- Издательство
- ФНКЦ ФХМ ИМ. Ю.М. ЛОПУХИНА ФМБА РОССИИ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 119435, г Москва, р-н Хамовники, ул Малая Пироговская, д 1А
- Юр. адрес
- 119435, г Москва, р-н Хамовники, ул Малая Пироговская, д 1А
- ФИО
- Лагарькова Мария Андреевна (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- Контактный телефон
- +7 (499) 2467721
- Сайт
- https://rcpcm.ru/