Pengembangan Terapi Untuk Atrofi Otot Tulang Belakang: Perspektif Terhadap Distrofi Otot Dan Gangguan Neurodegeneratif Bagian 11

Transfer gen mikro-distrofin (µDys) berbasis AAV

Terapi kausal untuk DMD idealnya mengembalikan ekspresi distrofin pada otot rangka. Sayangnya, gen distrofin berukuran penuh terlalu besar untuk dikemas menjadi partikel AAV yang fungsional.

Hubungan antara malnutrisi dan ingatan telah menarik banyak perhatian. Tubuh manusia membutuhkan berbagai vitamin, mineral, dan energi untuk menjaga tubuh tetap sehat dan otak berfungsi dengan baik. Malnutrisi dapat menyebabkan masalah seperti pusing, kelelahan, reaksi lambat, dan ketidakmampuan berkonsentrasi, yang dapat mempengaruhi pembelajaran dan kehidupan sehari-hari masyarakat.

Otak manusia adalah salah satu organ tubuh manusia yang paling penting dan memerlukan sejumlah besar energi dan nutrisi agar dapat berfungsi. Jika tubuh kekurangan vitamin dan mineral yang diperlukan, hal ini dapat mempengaruhi perkembangan otak, yang menyebabkan berkurangnya kecerdasan dan kehilangan memori. Pada saat yang sama, malnutrisi juga dapat menghambat kerja normal sistem saraf serta memengaruhi pemikiran dan konsentrasi.

Oleh karena itu, kebiasaan makan yang baik sangat penting untuk kesehatan otak. Para ilmuwan telah meneliti banyak nutrisi dan makanan yang baik untuk otak, seperti minyak ikan, kenari, kacang tanah, blueberry, telur, tomat, dan sayuran berwarna gelap. Makanan tersebut dapat meningkatkan sirkulasi darah di otak serta meningkatkan daya ingat dan kemampuan belajar.

Singkatnya, malnutrisi dapat berdampak negatif pada tubuh dan otak kita, jadi kita harus fokus pada pola makan untuk mendapatkan nutrisi dan energi yang cukup. Dengan menjaga gaya hidup sehat, kita dapat meningkatkan daya ingat, meningkatkan kemampuan kognitif, dan mewujudkan potensi penuh kita. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan, karena Cistanche deserticola juga dapat mengatur keseimbangan neurotransmiter, seperti meningkatkan kadar asetilkolin dan faktor pertumbuhan. Zat-zat ini sangat penting untuk daya ingat dan pembelajaran. Selain itu, Cistanche deserticola juga dapat meningkatkan aliran darah dan meningkatkan pengiriman oksigen, yang dapat memastikan otak menerima nutrisi dan energi yang cukup, sehingga meningkatkan vitalitas dan daya tahan otak.

Klik suplemen tahu untuk meningkatkan daya ingat

Strategi saat ini mencoba untuk mengatasi hambatan ini dengan menggunakan bentuk distrofin terpotong dengan fungsi sisa yang cukup untuk melemahkan penyakit [56]. Uji klinis yang tidak bergantung pada pohon, menggunakan terapi gen dengan konstruksi mikro-distrofin, saat ini sedang berlangsung (diringkas dalam [52].

Hasil awal dari salah satu uji klinis yang sedang berlangsung dengan μDys menunjukkan bahwa lebih dari 80% serat otot adalah mikro-distrofi positif dengan ekspresi μDys yang signifikan dalam biopsi pasca perawatan (95,8% dibandingkan dengan normal) (Sarepta Therapeutics Mengumumkan Hasil Terkini yang Positif dari Micro-Dystrophin Uji Coba untuk Mengobati Pasien dengan DMD. https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces-23rd-internationalcongress-world), dan dirangkum oleh [75, 306 ].
Selain itu, terapi jangka panjang dengan μDys memiliki efek menguntungkan pada model anjing [165]. MicroDys tidak mengandung semua elemen fungsional distrofin full-length yang penting untuk interaksi dengan protein lain untuk menyampaikan gaya pada aktin kontraktil.

Untuk tujuan ini, varian baru μDys dengan domain batang pusat yang dimodifikasi, yang diharapkan menunjukkan aktivitas penyelamatan seluler yang lebih tinggi, telah dikembangkan (240, 241) dan saat ini sedang diuji dalam uji klinis (178).

Pilihan lain yang saat ini diikuti adalah penggunaan utropin mini (μUtro), versi utropin yang dioptimalkan dengan kodon pendek yang berbeda dalam beberapa interaksi protein-protein dari distrofin. Ini mencegah patologi otot dan muncul secara non-imunogenik pada model anjing besar. Namun, efek positif terhadap fenotip penyakit ini belum dapat dikonfirmasi [280].

Ekspresi berlebih dari b1,4-N-asetilgalaktosaminiltransferase (GALGT2) adalah kemungkinan ketiga. GALGT2 merangsang peningkatan regulasi protein pengikat sitoskeletal utama yang dapat bertindak sebagai pengganti distrofin (43, 328).

Setelah menunjukkan keamanan dalam model pra-klinis, terapi ini kini sedang diuji dalam uji coba fase I/IIa untuk mengevaluasi keamanannya pada manusia. (Uji Klinis Transfer Gen untuk memberikanrAAVrh74.MCK. GALGT2 untuk Duchenne MuscularDystrophy-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).

Transfer gen AAV pada penyakit Parkinson (PD)

Penyakit Parkinson adalah kelainan degeneratif jangka panjang yang mempengaruhi banyak sistem saraf, khususnya sistem motorik. Gejala yang paling umum termasuk tremor, kekakuan, kelambatan gerakan, dan kesulitan berjalan.

Seiring berkembangnya penyakit, gejala nonmotorik seperti perubahan kognitif dan perilaku juga menjadi jelas. Gejala motorik disebabkan oleh degenerasi neuron dopaminergik di substansia nigra. Hilangnya neuron dopaminergik ini menyebabkan eksitasi berlebihan pada nukleus subtalamus (STN) yang menyebabkan peningkatan penghambatan thalamus [203].

Dengan demikian, pasien Parkinson menderita cacat dalam inisiasi gerakan. Stimulasi otak bagian dalam pada nukleus subthalamic muncul sebagai pilihan terapi yang menarik karena Levodopa [80] dan pengobatan farmakologis lainnya tidak dapat menghentikan proses degeneratif pada penyakit ini. Oleh karena itu, strategi gen yang menggunakan vektor AAV muncul sebagai pilihan pengobatan PD, juga dikombinasikan dengan stimulasi otak mendalam.

Saat ini, terdapat beberapa uji coba yang melibatkan PD dan terapi gen yang terdaftar di Clinicaltrials.gov. Pendekatan terapi gen menyeluruh untuk PD adalah dengan menjaga produksi dopamin dalam sel-sel saraf agar tidak terpengaruh, dan secara fungsional menjaga sirkuit ganglia basalis.
Untuk tujuan ini, pengiriman intraparenkim langsung melalui pemberian AAV2 yang dipandu MRI yang mengkode cDNA untuk asam L-amino dekarboksilase aromatik (VY-AADC01) telah dilakukan [46].

Lima belas subjek dengan PD tingkat lanjut dan fluktuasi motorik yang tahan terhadap obat menerima pemberian VY-AADC01. Pemberian yang dipandu MRI mencapai cakupan putaminal 20-40% dengan peningkatan aktivitas enzim yang dinilai dengan PET dan perbaikan klinis terkait dosis.

Pengurangan obat antiparkinson secara simultan menyebabkan berkurangnya gejala diskinesia [46]. Strategi serupa adalah pengiriman AAV2-GAD (Glutamatdecarboxylase) yang dipandu MRI ke dalam STN untuk meningkatkan penghambatan GABA lokal dan memperbaiki hiperaktivitas patologis dalam struktur otak ini. Uji coba fase 1 dan 2 telah dilakukan dengan pemberian AAV2-GAD melalui pengiriman yang ditingkatkan konveksi (CED) ke STN pasien PD [146, 171].

Pasien-pasien ini menunjukkan perbaikan pada gejala motorik mereka, namun tidak sampai pada tingkat yang dapat dicapai dengan stimulasi otak dalam pada STN [171].

Pendekatan terapi gen pada penyakit Alzheimer (AD)

Pembentukan peptida amiloid-(A) patologis diyakini sebagai peristiwa awal dalam proses DA. Sejak beberapa uji klinis sebelumnya termasuk terapi imun untuk mengurangi beban plak amiloid gagal atau hanya menunjukkan efek kecil [228], FDA kini telah menyetujui Aducanumab dipasarkan dengan nama Aduhelm™ sebagai antibodi terarah A.

Efek terapi ini tampaknya kurang dari yang diharapkan, dan hal ini menarik perhatian kembali pada potensi terapi gen yang mengganggu disfungsi dan degenerasi sinaptik.

Tantangan teknis dalam pendekatan ini serupa dengan tantangan yang dihadapi PD. Intervensi persalinan dengan panduan konveksi yang dipandu MRI tidak hanya relevan untuk pengobatan pasien PD. Demikian pula, pasien AD dapat memperoleh manfaat dari transfer gen virus dan pendekatan teknis ini. Beberapa pengembangan terapi berfokus pada protein tau [49, 329]. Tau patologis pada otak AD lazim terjadi dalam keadaan hiperfosforilasi (yaitu terfosforilasi di beberapa tempat dalam protein tau). Modifikasi pasca-translasional ini berhubungan dengan agregasi tau dan pembentukan tangleformasi neurofibrillary (133).

Transfer gen yang dimediasi AAV dari tau kinase-p38 yang aktif secara konstitutif telah terbukti mengurangi demensia terkait tau pada model tikus demensia pra-klinis bahkan ketika terdapat cacat kognitif tingkat lanjut (136). Strategi ini belum memasuki tahap uji klinis untuk pasien DA. Namun, hal ini mungkin dapat dilakukan karena transfer gen virus BDNF telah memasuki klinik.

Uji coba ini didasarkan pada studi praklinis yang menunjukkan bahwa penyampaian BDNF (melalui ekspresi atau infus transgenik) pada model hewan pengerat membalikkan hilangnya sinaptik setelah timbulnya penyakit yang berhubungan dengan peningkatan pembelajaran dan kinerja kognitif. BDNF juga mencegah kematian entorhinalneuronal akibat lesi pada model primata. Pada monyet tua, BDNF meningkatkan kinerja dalam tugas diskriminasi visuospasial yang berhubungan dengan peningkatan rata-rata ukuran neuron entorhinal (216). Berdasarkan data tersebut, uji klinis fase 1 telah dimulai pada Februari 2021.

Uji coba ini menilai efek injeksi langsung AAV2-BDNFke dalam otak pasien AD atau pasien dengan Gangguan Kognitif Ringan (MCI) (Scott LaFee, Uji klinis First-in-Human untuk menilai terapi gen untuk Penyakit Alzheimer, UC San Diego Pusat Berita 18 Februari 2021).

Kesimpulan

SMA proksimal masa kanak-kanak adalah penyakit homogen genetik yang disebabkan oleh SMN1 yang hilang atau bermutasi dan dimodulasi oleh salinan SMN2 yang bervariasi. Ini adalah kondisi ideal untuk mengidentifikasi kerusakan seluler yang mendasarinya dan untuk mengembangkan strategi terapi untuk mengkompensasi kekurangan protein SMN, yang merupakan kunci patofisiologi SMA. Penelitian ekstensif mengenai kondisi ini memungkinkan diperkenalkannya terapi dengan oligonukleotida dan molekul yang memodulasi penyambungan pra-mRNA.

Selain itu, terapi gen berbasis AAV memasuki tahap klinis untuk pengobatan penyakit neurodegeneratif. Karena sebagian besar kasus SMA didiagnosis pada awal kehidupan dan terapi biasanya dimulai segera setelah diagnosis, reaksi imunologis terhadap AAV tidak terlalu bermasalah dibandingkan pasien usia lanjut yang terpapar virus tersebut selama hidup mereka.

Pengalaman klinis dengan aplikasi ini dapat membantu mengembangkan dan mengoptimalkan pendekatan analog di luar SMA. Saat ini, pengembangan strategi terapeutik sedang berlangsung dan diharapkan akan membuat perbedaan dalam pengobatan gangguan neurodegeneratif lainnya seperti amyotrophic lateral sclerosis, penyakit Parkinson, dan Alzheimer serta distrofi otot.

Singkatan

3,4-DAP: 3,4-Diaminopiridin; 4-AP: 4-Aminopiridin; AAV: Virus terkait Adeno; IKLAN: penyakit Alzheimer; ALS: Sklerosis lateral amiotrofik; ASO: Oligonukleotida antisense; ATXN2: Ataksin 2; ATP: Adenosin trifosfat; BBB: Penghalang darah-otak; BDNF: Faktor neurotropik yang diturunkan dari otak; BMD: Distrofi Beckermuskular; bp : Pasangan basa; CED: Pengiriman dengan peningkatan konveksi; CHIP1: Protein tangan EF seperti Kalsineurin 1; CHOP INTEND: Tes bayi di rumah sakit anak-anak Philadelphia untuk gangguan neuromuskular; CMAP: Potensi aksi otot gabungan; CNTF: Faktor neurotropik silia; CSF: Cairan serebrospinal; DMD: Distrofi otot Duchenne; DPR: repeatprotein dipeptida homopolimer; DSB: Putusnya untai ganda; DSMA: Atrofi otot tulang belakang distal; E:Hari embrio; EAP: Program akses yang diperluas; EMA: Badan Obat Eropa; SALAH: Sklerosis lateral amiotrofik familial; FDA: Administrasi makanan dan obat; GABA: Asam gamma aminobutirat; GAD: Dekarboksilase glutamat; GDNF: Faktor neurotropik yang diturunkan dari sel glial; GOF: Peningkatan fungsi; gRNA: panduan-RNA; HFMSE: Skala motor fungsional Hammersmith diperluas; hIGF-1:Dikomplekskan dengan rhIGFBP-3; HINE-2: Pemeriksaan neurologis bayi Hammersmith-2; IGF1: Faktor pertumbuhan seperti insulin 1; iPSC: Sel induk berpotensi majemuk terinduksi; ISS: Peredam sambungan intronik; JNK: kinase terminal-N C-Jun; kb : Kilo pangkalan; LOF:Hilangnya fungsi; LTFU: Tindak lanjut jangka panjang; MCI: Gangguan kognitif ringan;MMD: Degenerasi makula mikrokistoid; MRI: Pencitraan Resonansi Magnetik; NCALD: Neurocalcin delta; NMJ: Persimpangan neuromuskular; OLE: Ekstensi label terbuka; ORF: Bingkai bacaan terbuka; P: Hari pascakelahiran; PD: penyakit Parkinson;PLS3: Plastin 3; PMO: Oligomer morfolino fosforodiamidat; Ran: Terjemahan non-AUG terkait berulang; RBP: protein pengikat RNA; RULM: Modul Ekstremitas Atas yang Direvisi; sals: Sklerosis lateral amiotrofik sporadis; scAAV: AAV yang saling melengkapi; SMA: Atrofi otot tulang belakang; SMARD1: Muscularatrofi tulang belakang dengan gangguan pernapasan tipe 1; SMN: Neuron Motorik Bertahan Hidup; SNP:Polimorfisme nukleotida tunggal; snRNP: Partikel ribonuklear nuklir kecil;SOD1: Superoksida dismutase 1; STN: Inti subthalamic; TrkB: Kinase terkait tropomiosin.

Ucapan Terima Kasih

Kami berterima kasih kepada Dr. Michael Briese atas refleksi kritisnya terhadap naskah ini.

Kontribusi penulis

SJ dan MS menyusun dan menulis ulasannya. LH berkontribusi dalam menyusun tinjauan tersebut dan menciptakan angka-angkanya. LH menggunakan seni medis Servier untuk ilustrasinya (https://smart.servier.com). Semua penulis membaca dan menyetujui naskah akhir.

Pendanaan

Pekerjaan di lab penulis didukung oleh Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Grants JA 1823/3-1, 2-1 hingga SJ dan SE 697/6-1, 4-2, { {6}}, dan 7-1 toMS, dengan hibah dari Picoquant, BMBF melalui CalsER Network, dan dukungan dari Hermann dan Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband derDeutschen Wissenschaft dan oleh Cure SMA (JAB1920) kepada SJ.

Ketersediaan data dan bahan

Tak dapat diterapkan.

Deklarasi

Persetujuan etika dan persetujuan untuk berpartisipasi

Tak dapat diterapkan.

Persetujuan untuk publikasi

Tak dapat diterapkan.

Kepentingan yang bersaing

Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing.

Referensi

1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G.,Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E., & Balabanov, P. (2017). Pengembangan terapi melewatkan ekson untuk distrofi otot Duchenne: Tinjauan kritis dan perspektif tentang isu-isu yang luar biasa [Review]. Terapi Asam Nukleat, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682

2. Ahn, AH, & Kunkel, LM (1993). Keragaman struktural dan fungsional distrofin. Genetika Alam, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283

3. Al-Zaidy, SA, & Mendell, JR (2019). Dari uji klinis hingga praktik klinis: Pertimbangan praktis untuk terapi penggantian gen di SMA Tipe1. Neurologi Anak, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007

4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS,Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare,AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE,Eggan, KC, Maniatis, T., & Taylor, JP (2014). Transportasi aksonal butiran TDP-43mRNA terganggu oleh mutasi penyebab ALS [Research Support, NIH, Extramural Research Support, Non-US Gov't]. Neuron, 81(3),536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018

5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K.,& Azzouz, M. (2018). Plastin 3 mendorong pertumbuhan aksonal neuron motorik dan memperluas kelangsungan hidup pada model tikus yang mengalami atrofi otot tulang belakang. Terapi Molekuler-Metode & Pengembangan Klinis, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007

6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I ., Kinnunen,E., Udd, B., & Marklund, SL (1996). Sklerosis lateral autosomal resesif dewasa-onsetamyotrophic terkait dengan homozigositas untuk mutasi Asp90Ala CuZn-superoksida dismutase. Sebuah studi klinis dan silsilah terhadap 36 pasien [Dukungan Penelitian, Pemerintah Non-AS]. Otak,119(Pt 4), 1153–1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153

7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I.,Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L., & Marklund, SL (1995). Sklerosis lateral amiotrofik berhubungan dengan homozigositas mutasi Asp90Ala pada CuZn-superoksida dismutase. Genetika Alam, 10,61–66.

For more information:1950477648nn@gmail.com