Ретровирусные/Лентивирусные векторы
Семейство Retroviridae состоит из широкого спектра мелких РНК-вирусов, общей особенностью которых является репликация через промежуточное звено ДНК. К этому семейству относятся γ-Ретровирус и лентивирус. Первый больше подходит для применения в генной терапии ex vivo, так как не позволяет эффективно инфицировать неделящиеся клетки, а также потому, что трудно достичь высоких вирусных титров. Последний инфицирует как пролиферирующие, так и покоящиеся клетки, обеспечивая долговременную экспрессию генов при отсутствии воспалительных реакций.
Несмотря на то, что лентивирусная интегративная природа обеспечивает стабильную и устойчивую экспрессию трансгена, она также влечет за собой риск инсерционного мутагенеза. Однако генное редактирование позволило разработать безопасные лентивирусные векторы со специфическими интеграционными сайтами. Для повышения безопасности лентивирусных векторов вирусный геном может быть разделен на несколько плазмид, что делает очень маловероятным генерирование рекомбинантных вирусов. Кроме того, конвертные гликопротеины (gp) могут быть псевдотипированы для перенаправления вирусных частиц на конкретные мишени.
Поскольку лентивирусные векторы эффективно трансдуцируют нейроны, они были испытаны для лечения болезни Альцгеймера (БА) и болезни Паркинсона (БП).
Аденовирусные векторы
Аденовирусы - линейные двухцепочечные ДНК-вирусы с размером генома 35-40 kb, кодирующие примерно 30-40 генов. Существует 100 серотипов аденовирусов, 57 из которых обладают потенциалом заражения человека. Они разделены на семь подгрупп от А до G, различающихся по клеточному тропизму. Наиболее часто для генной терапии используются типы 2 и 5, оба из которых относятся к подтипу С.
Аденовирусные векторы трансдуцируют эффективно делящиеся и неделящиеся клетки, не подвергаясь риску интеграции в геном клетки-хозяина. Их основными ограничениями являются высокая иммуногенность, транзиторная экспрессия трансгена (от 2 недель до нескольких месяцев) и высокий риск цитопатических эффектов. Новые поколения аденовирусных векторов частично преодолевают эти ограничения.
Аденовирусные векторы широко изучаются для лечения опухолей. Кроме того, проводились доклинические исследования грызунов на моделях БД и болезни Хантингтона (БД).
Адено-ассоциированные векторы
Адено-ассоциированные вирусы (AAVs) - это небольшие, неосвоенные, одноцепочечные ДНК-вирусы, принадлежащие семейству Парвовирусы. Несмотря на ограничение размеров, они считаются наиболее перспективным средством генной терапии, направленной на ЦНС, поскольку являются клинически безопасными и эффективными в трансдуцировании делящихся и успокаивающих клеток, в то же время способными обеспечивать долговременную экспрессию трансгена. Более 150 клинических испытаний с хорошим профилем безопасности и значительным клиническим преимуществом при многих генетических заболеваниях использовали AAV-векторы. Геном AAV содержит только три гена: репликация (репликация), сборка (сборка) и капсид (крышка), необходимые для репликации, интеграции и упаковки вируса. AAVs могут сохраняться в клетке-хозяине в эпизомном состоянии, лишь небольшая их часть интегрируется в геном клетки-хозяина.
Было выделено более 12 различных серотипов AAV. Каждый из них имеет свои особенности, в том числе:
- различия в клеточных тропизмах в зависимости от различных белков поверхности капсида;
- различия в эффективности трансдукции;
- различия в способности уклоняться от иммунного ответа хозяина и пересекать BBB.
Многие серотипы эффективно трансформируют нейроны и глиальные клетки. Уточнение векторных особенностей AAV-вектора и увеличение поглощения мозга были получены с помощью псевдотипирования, например, смешивания капсидов и генома с различными вирусными серотипами; вставка пептидных мотивов из страничных библиотек; или обогащение капсида случайным включением пептидных мотивов.
Благодаря малому размеру генома векторы AAV способны вмещать менее 5 кb экзогенной ДНК. Однако в настоящее время разрабатываются стратегии доставки более крупных генов. Одним из подходов может быть использование усеченных форм генов и/или промоторов, сохраняющих свойства полноразмерного аналога. Разработана альтернативная стратегия, использующая врожденную способность AAV проходить геномную межмолекулярную рекомбинацию, которая может привести к конкатамеризации ДНК "голова к хвосту". В этом контексте последовательность ДНК негабаритной кассеты экспрессии может быть разделена и упакована в два или даже в три независимых AAV-вектора. При сопутствующей инфекции хозяина эти множественные векторы могут привести к образованию конкатемер ДНК, которые могут воссоздать целую кассету. Очевидно, что эффективность этой многовекторной стратегии значительно ниже, чем одновозрастной, и в настоящее время предпринимаются попытки улучшить ситуацию.
Терапевтический потенциал AAV-генной терапии был проверен на многих различных неврологических расстройствах.
Продолжение...