Войти
Генная терапия изучается для некоторых форм эпилепсии. Он основан на вирусных или невирусных векторах для доставки ДНК или РНК в целевые области мозга, где возникают судороги, чтобы предотвратить развитие эпилепсии или снизить частоту и / или тяжесть приступов. Генная терапия дала многообещающие результаты на ранних стадиях клинических испытаний других неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона, что вселяет надежду на то, что она станет средством лечения трудноизлечимая эпилепсия.
Эпилепсия в группу хронических неврологических расстройств, которые характеризуются припадками, которыми страдают более 50 миллионов человек, или 0,4–1% населения мира. Существует базовое понимание патофизиологии эпилепсии, особенно форм, характеризующихся началом припадков в определенной области мозга (эпилепсия с частичным началом ). Хотя большинство пациентов реагируют на лекарственные препараты, примерно у 20–30% не наблюдается улучшения или плохая переносимость противоэпилептических препаратов. Таким пациентам операция по удалению эпилептогенной зоны может быть предложена в небольшом меньшинстве, но это невозможно, если припадки возникают в областях мозга, которые важны для языка, зрения, движения или других функций. В результате многие люди с эпилепсией остаются без рассмотрения каких-либо вариантов лечения, и поэтому существует острая необходимость в разработке инновационных методов лечения эпилепсии.
Посредством использования переноса генов вирусного вектора с целью доставки ДНК или РНК в эпилептогенную зону, несколько нейропептидов, ионных каналов и нейромедиатора рецепторы показали потенциал в качестве трансгенов для лечения эпилепсии. Среди векторов есть аденовирусные и аденоассоциированные вирусные векторы (AAV), которые обладают свойствами высокой и эффективной трансдукции, простотой производства в больших объемах, широким кругом хозяев и расширенная экспрессия генов. Лентивирусные векторы также оказались многообещающими.
Среди проблем с клинической трансляцией генной терапии - возможные иммунные ответы на вирусные векторы и трансгены, а также возможность инсерционного мутагенеза, который может быть вредным для безопасность пациентов. Увеличение объема, необходимого для испытаний на животных, до объема, необходимого для эффективной трансфекции человека, представляет собой область трудностей, хотя при других заболеваниях ее удалось преодолеть. Имея размер менее 20 нм, AAV частично решает эти проблемы, позволяя ему проходить через внеклеточное пространство, что приводит к широко распространенной трансфекции. Хотя лентивекторы могут интегрироваться в геном хозяина, это может не представлять риска для лечения неврологических заболеваний, поскольку взрослые нейроны не делятся и поэтому менее подвержены инсерционному мутагенезу
При поиске метода лечения эпилепсии учитывается патофизиология эпилепсии. Поскольку припадки, которые характерны для эпилепсии, обычно возникают в результате чрезмерных и синхронных разрядов возбуждающих нейронов, логической целью лечения генной терапией является снижение возбуждения или усиление торможения. Из вирусных подходов исследуются трансгены нейропептидов, такие как соматостатин, галанин и нейропептид Y (NPY). Однако аденозин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) и рецепторы ГАМК также набирают обороты. Другие изучаемые трансгены - это калиевые каналы и средства для подавления возбудимости по требованию (оптогенетика и хемогенетика ).
Аденозин представляет собой ингибирующий нуклеозид, который действует как нейромодулятор, способствуя модуляции функции мозга. Он обладает противовоспалительными свойствами, помимо нейропротекторных и противоэпилептических свойств. Наиболее распространенная теория состоит в том, что при травме головного мозга наблюдается повышенная экспрессия аденозинкиназы (ADK). Увеличение аденозинкиназы приводит к увеличению скорости метаболизма аденозиновых нуклеозидов. Из-за уменьшения количества этих нуклеозидов, обладающих противоэпилептическими свойствами, и сверхэкспрессии ADK запускаются судороги, потенциально приводящие к развитию эпилептогенеза. Исследования показали, что сверхэкспрессия ADK возникает в результате астроглиоза после травмы головного мозга, что может привести к развитию эпилептогенеза. Хотя сверхэкспрессия ADK приводит к повышенной предрасположенности к судорогам, эффекты можно нейтрализовать и смягчить с помощью аденозина. Основываясь на свойствах аденозина в предотвращении судорог, в дополнение к его одобрению FDA для лечения других заболеваний, таких как тахикардия и хроническая боль, аденозин является идеальной мишенью для разработки противоэпилептических генов..
Галанин, обнаруженный в основном в центральной нервной системе (лимбическая система, грушевидная кора и миндалевидное тело), играет роль в уменьшении долгосрочное потенцирование (LTP), регулирующее привычки потребления, а также подавление судорожной активности. Было показано, что галанин, представленный еще в 1990-х годах Мазарати и др., Обладает нейропротекторными и ингибирующими свойствами. За счет использования мышей, дефицитных по рецепторам GalR1, была использована модель, индуцированная пикротоксином, чтобы показать, что галанин играет роль в модулировании и предотвращении потери клеток корня зуба, а также в уменьшении продолжительности индуцированных приступов. Проведенные исследования подтверждают эти данные о предотвращении выпадения внутрикорпусных волосковых клеток, уменьшении количества и продолжительности индуцированных приступов, повышении порога стимуляции, необходимого для индукции приступов, и подавлении высвобождения глутамата, который может повысить восприимчивость к судорожной активности. Экспрессию галанина можно использовать для значительного смягчения и снижения судорожной активности и ограничения гибели судорожных клеток.
Нейропептид Y (NPY), который обнаруживается в вегетативной нервной системе, помогает модулировать гипоталамус и, следовательно, привычки потребления. Были проведены эксперименты для определения эффекта NPY на животных моделях до и после индуцированных судорог. Чтобы оценить эффект до приступов, в одном исследовании вводили векторы за 8 недель до киндлинга, что показало увеличение порога приступов. Чтобы оценить эффекты после эпилептогенеза, векторы вводили в гиппокамп крыс после того, как были вызваны припадки. Это привело к снижению судорожной активности. Эти исследования установили, что NPY увеличивает порог судорожных припадков у крыс, останавливает прогрессирование заболевания и сокращает продолжительность припадков. После изучения эффектов NPY на поведенческие и физиологические реакции было обнаружено, что он не влияет на LTP, обучение или память. Протокол переноса гена NPY рассматривается FDA.
Соматостатин - нейропептид и нейромодулятор, который играет роль в регуляции гормонов, а также способствует сну и двигательной активности. В первую очередь он обнаруживается в интернейронах, которые модулируют скорость активации пирамидных клеток, прежде всего на локальном уровне. Они с прямой связью ингибируют пирамидные клетки. В серии исследований, в которых соматостатин экспрессировался в модели киндлинга грызунов, был сделан вывод, что соматостатин приводит к уменьшению средней продолжительности приступов, увеличивая его потенциал в качестве противосудорожного препарата. Теория использования соматостатина заключается в том, что если пирамидные клетки удаляются, то прямая связь, также известная как ингибирование, теряется. Соматостатин, содержащий интернейроны, несут нейротрансмиттер ГАМК, который в первую очередь гиперполяризует клетки, откуда и исходит теория прямой связи. Надежда генной терапии заключается в том, что за счет сверхэкспрессии соматостатина в определенных клетках и повышения ГАМКергического тонуса можно восстановить баланс между торможением и возбуждением.
Kv1.1 потенциал-зависимый калиевый канал, кодируемый геном KCNA1. Он широко экспрессируется в головном мозге и периферических нервах и играет роль в контроле возбудимости нейронов и количества нейротрансмиттера, высвобождаемого из окончаний аксонов. Об успешной генной терапии с использованием лентивируса доставки KCNA1 сообщалось в модели эпилепсии фокальной моторной коры на грызунах. Лечение хорошо переносилось без заметного влияния на сенсомоторную координацию. Также было показано, что эффективна генная терапия с модифицированным калиевым каналом с использованием либо неинтегрирующего лентивектора, который позволяет избежать риска инсерционного мутагенеза, либо AAV. в других моделях эпилепсии.
Потенциальным препятствием для клинической трансляции генной терапии является то, что опосредованное вирусным вектором манипулирование генетической структурой нейронов необратимо. Альтернативный подход - использовать инструменты для подавления возбудимости нейронов и цепей по требованию. Первым таким подходом было использование оптогенетики. Несколько лабораторий показали, что ингибирующий светочувствительный белок галородопсин может подавлять эпилептические выделения in vitro, а также эпилептическую активность in vivo. Недостатком оптогенетики является то, что свет должен доставляться в область мозга, экспрессирующую опсин. Это может быть достигнуто с помощью волоконной оптики с лазерной связью или светоизлучающих диодов, но они агрессивны.
Альтернативный подход для контроля возбудимости контура по требованию, который не требует доставки света в мозг, - это использование хемогенетики. Это зависит от экспрессии мутировавшего рецептора в очаге приступа, который не реагирует на эндогенные нейромедиаторы, но может быть активирован экзогенным лекарственным средством. Связанные с G-белком рецепторы, мутировавшие таким образом, называются дизайнерскими рецепторами, исключительно активируемыми дизайнерскими препаратами (DREADD). Сообщалось об успехе в лечении эпилепсии с использованием ингибитора DREADD hM4D (Gi), который происходит от мускаринового рецептора M4. Опосредованная AAV экспрессия hM4D (Gi) в модели фокальной эпилепсии на грызунах сама по себе не имела эффекта, но при активации препаратом N-оксид клозапина подавляла припадки. Лечение не имело заметных побочных эффектов и, в принципе, подходит для клинического перевода. Оланзапин был идентифицирован как полноценный и мощный активатор hM4D (Gi). «Замкнутый» вариант хемогенетики для остановки припадков, который позволяет избежать потребности в экзогенном лиганде, основан на глутамат-управляемом хлоридном канале, который ингибирует нейроны всякий раз, когда повышается внеклеточная концентрация возбуждающего нейромедиатора глутамата.
Мышиная модель синдрома Драве лечилась с использованием варианта CRISPR, который основан на направляющей РНК и мертвый белок Cas9 (dCas9 ) для рекрутирования активаторов транскрипции в область промотора натриевого канала ген Scn1a в интернейронах.
Магнитофекция осуществляется с помощью суперпарамагнитных наночастиц оксида железа, покрытых полиэтиленимином. Наночастицы оксида железа идеальны для биомедицинских применений в организме благодаря своей биоразлагаемой, катионной, нетоксичной и одобренной FDA природе. В условиях переноса генов интересующие рецепторы покрыты наночастицами. Затем рецепторы вернутся и переместятся к интересующей цели. Как только частица стыкуется, ДНК доставляется в клетку посредством пиноцитоза или эндоцитоза. После доставки температура немного повышается, что приводит к лизированию наночастиц оксида железа и высвобождению ДНК. В целом, этот метод полезен для борьбы с медленным накоплением переносчиков и низкой концентрацией переносчиков в целевых областях. Этот метод также можно адаптировать к физическим и биохимическим свойствам рецепторов, изменяя характеристики наночастиц оксида железа.
Использование генной терапии в лечении неврологических расстройств, таких как эпилепсия зарекомендовала себя как все более жизнеспособная область продолжающихся исследований с основными целями: соматостатин, галанин, нейропептид y, калиевые каналы, оптогенетика и хемогенетика эпилепсии. Поскольку область генной терапии продолжает расти и показывает многообещающие результаты в лечении эпилепсии среди других заболеваний, необходимо провести дополнительные исследования для обеспечения безопасности пациентов, разработки альтернативных методов доставки ДНК и поиска возможных методов увеличения объемов доставки.
