Virus-mediated gene delivery for human gene therapy KURT NURMI

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Virus-mediated gene delivery for human gene therapy KURT NURMI"

Pauliina Palo
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Virus-mediated gene delivery for human gene therapy KURT NURMI

2 Sisältö Lyhyesti geeniterapiasta, yleisimmistä virusvektoreista ja niiden ominaispiirteistä Kliininen käyttö ja ongelmat

3 Johdanto Geeniterapian tarkoituksena on hoitaa tai estää sairautta geenien siirron avulla Geeniterapiaa voidaan käyttää Korvaamaan viallinen geeni toimivalla Inaktivoimaan mutatoitunut geeni Auttamaan kehoa taistelemaan sairautta vastaan Geeniterapian kohteena somaattiset solut Sukusoluja käytetään harvoin eettisten syiden takia (laitonta)

4 Johdanto Somaattinen geeniterapia Ex Vivo: kohdesoluja modifioidaan kehon ulkopuolella ja istutetaan kehoon Esim. Kymriah, leukemialääke In Vivo: haluttu geeni siirretään kehoon suoraan Esim. Imlygic, onkolyyttinen herpesvirus Geenien siirto soluihin Viraaliset vektorit Rekombinantti virukset Ei-viraaliset vektorit Paljas DNA tai DNA-kompleksit

5 Viraalinen geeniterapia Tavoitteena siirtää geeni soluun virusvehikkelin avulla Virusvehikkelin ja kohteen ominaisuuksiin kiinnitettävä huomiota Episomaalinen vai integroituva Kohdesolun tyyppi: jakautuva vai ei-jakautuva Toivottu vaikutuksen kesto: ohimenevä vai jatkuva Annostelureitti

9 Gammaretrovirus ssrna-virus Valtaosa tuotettu Moloney murine leukemia viruksen pohjalta Rakenne yksinkertaisimmillaan Rekombinantti vektori, joka sisältää LTR:t ja pakkaussignaalin Kaksi plasmidia, ei pakkaussignaalia Gag ja pol Env Päättää vektorin tropismin Vesicular stomatitis virus (VSV-G) yleisin pseudotyypityksessä käytetty (laajakirjoinen)

10 Gammaretrovirus Voi ilmentyä vain jakautuvissa soluissa, sillä vektori ei kykene läpäisemään tumakalvoa Tulevaisuuden haasteena spesifisemmän tropismin kehitys Lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV-GP) kykenee infektoimaan spesifisesti glioomasoluja säästäen neuronit Kohdekudokselle spesifisiä kuoren glykoproteiineja johdetaan useista virussuvuista

11 ssrna-virus Valtaosa perustuu HIV:een Lentivirus Sisältää gag, pol ja env geenien lisäksi 6 lisägeeniä (accessory genes) Tat, rev, nef, vpr, vpu ja vif Tat (transcriptional transactivator) tärkein: aktivoi viruksen transkription sitoutumalla tar:iin (tat-activating region) CD4 on merkittävä kohdereseptori HIV:n kuoriglykoproteiinille Rajoittaa tropismia Heterologisia glykoproteiineja käytetään pseudotyypitykseen (esim. VSV-G) Merkittävin ero gammaretroviruksiin verrattuna on kyky infektoida postmitoottisia soluja Sytosolissa muodostuvan pre-integration complexin (PIC) ansiosta lentivirus kykenee läpäisemään tumahuokosen

13 Adenovirus dsdna Käytetyimmät adenovirukset ovat alaryhmän C serotyypit 2 ja 5 (Ad2 ja Ad5) Kuorirakenne puuttuu immunogeenisiä/inflammatorisia Kykenee infektoimaan sekä jakautuvia että postmitoottisia Jaetaan kolmeen sukupolveen genomin perusteella Ensimmäinen sukupolvi E1-geeni tai E1- ja E3-geenit korvattu terapeuttisella geenillä, promoottorilla ja polyadenylaatiokohdalla. E3 koodaa proteiineja, jotka ovat olennaisia kantajan antiviraalisten mekanismien vaimentamisessa kykenee lisääntymään vain in vitro Ongelmana useiden adenovirusgeenien ilmentyminen immunogeenisyys ja lyhyt vaikutusaika Lyhytaikaiseen geeniterapiaan

14 Adenovirus Toinen sukupolvi E2 ja E4 geenit poistettu edellisten lisäksi kapasiteetti vierasperäiselle DNA:lle nousi 14 kb:een Ongelmat immunogeenisyyden ja inflammatorisuuden suhteen kuitenkin jatkuivat Mieluiten vain lyhytaikaiseen geeniterapiaan Kolmas sukupolvi Auttaja-riippuvainen (helper-dependent, gutless, gutted) adenovirus Adenoviruksen koko genomi poistettu lukuun ottamatta terapeuttista geeniä sekä pakkauksen ja replikaation kannalta olennaisia alueita (ITR ja ψ) Replikaatio voi tapahtua vain auttajavektorin (RC-adenovirus) avustuksella Auttajavektori tuottaa replikaatiossa tarvittavat proteiinit

15 Adeno-associated virus ssdna 12 eri serotyyppiä tunnistettu (AAV1-AAV12) Kliinisesti ja kokeellisesti käytetyin serotyyppi on AAV2 Erot serotyyppien välillä kapsidiproteiinien aminohappojärjestyksessä Serotyyppien tropismi poikkeaa toisistaan Esim. AAV1 ja AAV6 transduktoivat tehokkaasti luurankolihaksiin Vektorin rakenne muistuttaa auttaja-riippuvaista adenovirusta AAV viruksessa ei kuitenkaan pakkaussignaalia Transduktio mahdollinen sekä jakautuviin että postmitoottisiin soluihin

16 Herpes simplex virus type 1 dsdna-virus Kykenee infektoimaan sekä jakautuvia että postmitoottisia soluja Neurotrooppinen virus Vektorit jaettu kolmeen pääluokkaan Heikennetyt vektorit (attenuated vectors) Heikennetystä HSV-1 vektorista poistettu geenit, jotka ovat tarpeettomia vektorin replikaatiolle in vitro, mutta keskeisiä in vivo replikaatiossa Pystyvät replikoitumaan ja diffundoitumaan inokulaatiokohdasta Replikaatiokyvyttömät vektorit (Replication-defective vectors) ICP4-geeni poistettu replikaation kannalta keskeisten proteiinien tuotanto häiriintyy

17 Herpes simplex virus type 1 Amplikonivektorit Plasmidi, joka sisältää terapeuttisen geenin lisäksi ori-s- ja pakkaussignaaligeenit Korkea transgeenikapasiteetti (n. 150 kb) Replikaatio-ominaisuudet puuttuvat ongelmana genomin laimentuminen jakautuvissa soluissa Myöhemmin kehitetty episomaalinen amplikoni, jolla 2 EBV geeniä (orip ja EBNA-1) replikaatio-kompetentti Integraatio-kompetentti amplikoni HSV-1/AAV-hybridi Rep- ja ITR-geenit AAV:lta. Integroituu AAVS1-lokukseen

19 Turvallisuus ja ongelmat Mutageenisyys Sattumanvaraisesti integroituva geeni (pl. AAV) Adenoviruksiin liittyvä vasta-aineiden muodostus Adenoviruksissa ei kuorirakennetta Vierasperäisen geenimateriaalin tai partikkelin aiheuttama inflammaatio Paikka- ja roturiippuvaisuus Saharan eteläpuolisen afrikan asukkailla jopa 90 %:lla vastaaineita Ad5-serotyyppiä vastaan Aivojen immuunijärjestelmän erikoisominaisuudet Vektorin diffuusio kudoksessa? Sairaudet, joiden synnyn taustalla useamman geenin toimintahäiriö?

20 Markkinoilla olevat valmisteet Imlygic (talimogene laherparepvec) Onkolyyttinen herpesvirusterapia melanoomaleesioiden hoitoon Sisältää GM-SCF-geenin, joka stimuloi immuunijärjestelmää Kymriah (tisagenlecleucel) Lasten ja nuorten aikuisten b-solu akuutin lymfoblastisen leukemian hoitoon Potilaalta kerätään T-soluja, jotka puhdistetaan soluihin siirretään geeni, joka tuottaa kimeeristä antigeenireseptori proteiinia, joka ohjaa leukemiasolut kohdentamaan hyökkäykset CD19-antigeenia sisältäviä leukemiasoluja kohtaan Geeni siirretään esim. retro/lentiviruksen avulla Lentiviruksella turvallisempi integraatioprofiili

21 Markkinoilla olevat valmisteet Yescarta Erilaisten suurisoluisten B-solulymfoomien hoitoon Mekanismi samankaltainen kuin Kymriahilla (CAR T-soluterapia)

23 Yhteenveto Vektoreiden ominaispiirteet suhteessa kohdekudokseen tunnettava valmistetta kehitettäessä Turvallisuus ja teho Kudosspesifisyys, integraation hallinta, replikaatio kohdekudoksen ulkopuolella, rekombinaatio ja immunogeenisyys Hoidon tavoite ja kokonaiskuva

24 Lähteet HSV-1 amplicon Gammaretroviral/lentivirus vectors Inflammaatio CAR T-cell therapy HIV-rokotteesta

25 Lähteet Duodecimin artikkeli geenihoidosta FDA:n hyväksymiä harvinaislääkkeiksi luokiteltuja vektoreita Amplikoneista Aivot ja vektorit Herpes simplex ja syöpä

Samankaltaiset tiedostot

Conflict of interest: No! VH has no association with companies mentioned! VH has authored reviews on virus vectors in Suomen Lääkärilehti and

Conflict of interest: No! VH has no association with companies mentioned! VH has authored reviews on virus vectors in Suomen Lääkärilehti and Duodecim, and a textbook chapter on viral gene therapy for