为帕金森病基因治疗

文摘

目前的药物和手术治疗帕金森病症状改善提供这些患有无法治愈的退行性神经紊乱,但这些已令人信服地证明对疾病进展的影响。新方法基于基因疗法比传统治疗方法有几个潜在的优势。这些可以用来提供更加一致的多巴胺的补充,用更少的副作用可能提供优越的症状缓解。更彻底,基因治疗可以用来纠正失衡的基底神经节与帕金森病的症状相关电路,或保留或恢复多巴胺神经元疾病过程中失去了本身。后者神经保护方法是最令人兴奋的,因为它理论上可以修改而不是简单的疾病症状减轻。基因治疗药物使用这些方法目前转型从实验室到床边。本文总结了理论方法为帕金森病基因治疗和临床试验的结果在这个快速变化的领域。

1。介绍

帕金森病(PD)是一种常见的神经退行性疾病,假设在一个老龄化的社会,增加临床重要性发病平均年龄为60至65年,但发现发病高峰年龄在70年和79年。具体的发病率是依赖于人口年龄结构研究,很难精确地评估,但大约是17每100000根据系统回顾在这一领域(1]。

PD是典型的特点是基底神经节内纹状体多巴胺能神经元的损失;然而,潜在的病理生理学是非常复杂的。兴奋性glutamatergic和抑制γ氨基丁酸酸通路(GABA)参与基底神经节的监管运动的影响(2]。这些变化导致去抑制丘脑核(STN)输出,进而增加了活动的兴奋性预测内部苍白球(GPi)和黑质pars网状带(SNpr)。最终的结果是增加了抑制流出谷歌价格指数和SNpr基底神经节核,丘脑,和皮层,导致PD的典型电动机特性(3]。各种治疗方法目标STN或谷歌价格指数被用来改善PD的运动机能,包括立体定向损伤(4,5),高频脑深部电刺激(6,7和药理沉默8]。

多巴胺替代治疗,如左旋多巴、开发大约50年前,仍然是治疗PD的支柱9]。病人通常很好应对这一战略最初,以至于未能对左旋多巴治疗导致医生诊断的准确性问题。然而,随着长期治疗,多巴胺替代波动的响应和“穿”现象或令人不安的动作障碍发展10]。帕金森研究小组估计,超过一半的早期PD患者接受左旋多巴发展至少有一个这些副作用在治疗的前两年(10]。

长期左旋多巴治疗的问题导致PD的寻找新的治疗策略。多巴胺受体激动剂等药物可用于延缓左旋多巴的起始或作为辅助疗法。同样,儿茶酚O-methyltransferase(转移酶)抑制剂用于佐剂的作用。在更高级的疾病,连续皮下注入阿朴吗啡或intraduodenally服用左旋多巴(Duodopa)可以在一定程度上解决这一问题的临床反应和改善PD症状波动控制。

上述药物和手术疗法旨在改善帕金森病的症状但没有被证明能产生重大影响的潜在疾病过程对减缓疾病进展或恢复受影响的多巴胺能神经元。基因治疗具有明显的潜在优势传统的治疗方法为PD它理论上可以被用来保护或恢复多巴胺神经元受到PD通过神经营养因子的作用11,12)或者增加多巴胺合成所需的酶的可用性(13,14]。虽然这些治疗的疾病修改属性仍有待证实,他们有可能目标潜在的病理生理失衡和波动可能会导致更少的反应和动作障碍患病率低于常规药物治疗PD。应该强调,PD体现用额外的临床和paraclinical nonmotor特性(包括睡眠障碍/疲劳、自主、胃肠道、神经精神,和感觉症状)(15,16)不太可能源于特定的变性的多巴胺能通路。替代治疗方法需要解决这些问题。

2。基因传递

使用基因疗法治疗PD交货需要使用合适的方法对合成的核酸acid-viral或病毒。向量的选择极大地影响交付使用的技术,作为一个次要地管理向量必须能够穿过血脑屏障与可接受程度的组织特异性。另外,用于脑深部电刺激的外科技术可以被用来提供矢量直接到一个特定的大脑区域。

病毒技术在技术上和概念上更直接的但是不太适合治疗慢性神经退行性疾病如帕金森病,由于基因表达的时间短,通常是实现。使用病毒载体转染率低意味着实验经常使用多个剂量方案(17]。这给翻译带来了特殊的问题人类研究颅内注射如果重复,与它们相关的风险,需要实现一个有意义的临床反应。这种方法可能仍然被证明是有效的,因为在最近的一项研究使用人类的神经胶质细胞衍生神经营养因子(GDNF)基因和神经降压素polyplex纳米载体在PD动物模型,发现颅内注射一个代理可能足以引起生化和功能反应(18]。其他病毒载体研究PD动物模型的结合有针对性组织特异性配体,以最大化使用静脉注射向量[17]。例如,一组(19)使用特洛伊木马脂质体和转铁蛋白受体的单克隆抗体,以促进交通穿过血脑屏障的外围地管理GDNF治疗包含DNA质粒。他们还将对酪氨酸羟化酶(TH)基因启动子,多巴胺的合成的关键酶,限制转基因的表达含有儿茶酚胺的神经元。

病毒载体,来自DNA或RNA病毒载体,通常被认为是一个更实际的方法,可能导致持久的基因表达通过形成游离基因或DNA整合到宿主基因组。一系列不同类型的病毒,每个都有不同的特性和优势,一直在寻找一个合适的利用向量在帕金森病基因治疗。这些是详细的下面,特别注意腺相关病毒,包括迄今为止最大的类别向量用于临床试验。

3所示。AAV

腺相关病毒是相对简单的4.7 Kb的单链DNA病毒科的家庭(20.]。他们包括两个基因编码衣壳(帽)和病毒复制(代表)蛋白质和末端反向重复序列,但需要额外的来自其他病毒的基因(例如,腺病毒)复制。装甲防护很适合基因治疗PD长期诱导基因表达的能力,通常是通过附加体形成(21]。装甲防护也可以集成到一个特定的网站在人类基因组的染色体19提高潜在担忧关于插入突变,虽然整合发生的频率在活的有机体内尚不清楚(22,23]。超过100 AAV变异已确定,他们分为九个基因演化支不同组织取向(24]。装甲防护1 - 10已用于基因治疗载体生产但AAV-2-derived特征向量是最好的和最经常利用血清型帕金森病基因治疗研究。

AAV-2的一个优点,当本地管理,是它能传感仅在中枢神经系统中神经元和特别有效的大脑区域参与了帕金森病的病理生理学,苍白球、黑质(22]。最近使用AAV-2作为病毒载体的啮齿动物研究发现,立体定向注射实质后,97%的转基因表达仅限于针对丘脑核和接受血液中未发现AAV基因组或脑脊液,尽管少数动物基因组检测AAV在nonbrain组织(25]。

最近的研究还表明,AAV-1 5和8还能使转染基底神经节神经元以高效和特定的方式在非人灵长类动物,因此可以用这些血清型在未来基因治疗试验(26]。此外,最近的一项研究调查使用促红细胞生成素治疗PD代理人使用AAV-9成功交付了纹状体神经元的基因在啮齿动物模型(下面讨论)27]。

AAV的缺点之一是,大约有80%的人表现出AAV-2抗体,潜在的不利影响AAV-2-mediated基因transfer-particularly中枢神经系统之外。相比之下,AAV-5作为病毒载体的应用似乎是体液免疫应答的影响(28,29日]。因此,未来人类的基因治疗试验PD不会局限于AAV-2血清型。也有证据表明细胞免疫反应,这也可能影响转基因表达的效率使用AAV [30.]。使用固有的装甲防护作为载体的另一个潜在的问题是规模相对较小,限制插入DNA的能力在4 kb。

装甲防护有非常有吸引力的概要文件在安全方面,除了对基底神经节神经元的取向。AAV不与任何人类疾病和野生型病毒复制缺陷(31日,32]。Three-plasmid系统正在建立和经常用于生产高纯度装甲防护,进一步提高他们的安全(33)(图1)。

4所示。慢病毒

慢病毒是逆转录病毒,可以有效地感染:间期细胞分裂和细胞(22]。这个类包含了人类免疫缺陷病毒(HIV),已被广泛的研究,最慢病毒载体是基于HIV(因此34]。HIV-1-derived向量合并长末端重复之间的转基因(公升)需要整合到宿主基因组。的hiv - 1env基因产物在很大程度上限制了野生型病毒CD4含有细胞的趋向性。用env其他病毒糖蛋白基因编码,如疱疹性口炎病毒糖蛋白、细胞取向可以扩大或更具体的神经元(35,36]。特异性神经元可以进一步提高了使用特定的启动子特异性神经元烯醇酶或synapsin-1等,同时介绍人类胶质原纤维酸性增加启动子特异性的神经胶质(37,38]。

最近的两个或三个质粒系统增加了安全性lentiviral-based向量的但是仍然有人担忧关于重组的可能性事件生产复制病毒(主管39]。然而,这些向量的容量,大约9 kb,使他们一个非常有吸引力的选择对未来基因治疗研究(40]。

5。腺病毒

腺病毒是第一个病毒载体的动物模型成功地应用PD和包含36个kb基因组组成的双链DNA (22,41]。野生型腺病毒往往会有轻微的呼吸道,消化道,和结膜感染人类,尽管罕见的严重后遗症,如腺病毒肺炎可以死亡率超过50% (42]。早期的运载体使用E1创建或E3 / E4基因区域删除,但这些证明不满意由于宿主炎性反应和毒性发生有关在活的有机体内当剩下的野生型基因在宿主中表达的43]。

新“没有生气的”运载体只保留原始野生型病毒基因组末端反向重复。因此他们有更高的能力和已被证明实现转基因表达和降低毒性(44]。然而,这似乎已经取得了的转导效率较低(45)和一些先天免疫反应”没有生气的“持续运载体(46]。这组的一些优势包括相对轻松地扩大生产规模,对AAV相比,例如,和强大的基因表达35,47]。

6。HSV

单纯疱疹病毒是一个150 kb的双链DNA病毒,由于其规模更大的包装能力比病毒已经描述。除了长期游离延迟,病毒载体是neurotropic-the野生型病毒脑炎,唇疱疹和角膜溃疡(48),和1型单纯疱疹病毒可以感染神经元(49]。1型单纯疱疹病毒载体可以分为重组病毒和扩增子向量系统。重组病毒系统保留大部分的野生型基因,利用同源重组插入所需的外源基因。这个系统允许很大的基因插入如果所有的野生型基因被删除(22]。相比之下,扩增子向量只包含一个独联体代理病毒复制和包装信号、起源与所需的基因复制和病毒生产提供反式由一个单独的辅助病毒。

动物研究表明,持久的转基因表达神经元可以通过使用1型单纯疱疹病毒扩增子和特定的启动子的使用,例如,那些酪氨酸羟化酶,可以增加转导特异性(50- - - - - -52]。仍有一些担忧的安全性和毒性HSV-derived向量,但正在研究来解决这些问题35,53]。

7所示。为帕金森病基因治疗

几个复杂而相互关联的问题需要解决在试图使基因治疗PD从实验室到床边。其中最基本的问题是选择一个合适的治疗目标;PD有一个复杂的病理生理学,决不是完全理解和涉及多个大脑结构和信号通路。有三种可供选择的治疗目标。第一和最简单的就是增加多巴胺的水平在基底神经节的引入转基因编码酶或细胞信号蛋白参与了多巴胺生产或监管。多巴胺代谢的关键酶酪氨酸羟化酶(TH)、芳香族氨基酸脱羧酶(AADC)和GTP-cyclohydrolase-1 (GCH-1)。动物研究使用这种方法已经有前途和人类I / II期试验的慢病毒载体包含基因编码三个关键酶(ProSavin),正在进行(14,54,55]。第二种方法旨在调节基底神经节电路受到PD的影响,例如,通过增加GABA水平来抵消过度活跃的丘脑核中观察到这种情况。这两种方法,如果成功的话,可能会导致患者症状缓解而非改变在疾病进展。

最后的方法来选择一个治疗目标旨在使用神经营养因子,如脑源性神经营养因子(BDNF) (56,57),神经胶质细胞line-derived神经营养因子(GDNF) [11,58]或neurturin [59),以防止多巴胺神经元的死亡。第三个方法可能是疾病的修改,除了任何症状获得受益。治疗策略的概述用于基因治疗PD的临床试验在桌子上1。

8。治疗靶点、代理和帕金森病的基因治疗方法

8.1。芳香族氨基酸脱羧酶

芳香族氨基酸脱羧酶(AADC)是一种酶负责多巴胺的生产从内源性或外源性左旋多巴。PD患者需要增加剂量的外源性左旋多巴控制症状,随着病情的发展,有人建议,在PD AADC活动可能会减少。因此这种酶的活性增加使用基因疗法可以减少帕金森病的症状和左旋多巴的数量必须控制它们,也许也减轻长期左旋多巴治疗的副作用64年]。这个提议的有效性治疗approach-targeting脱羧酶缺乏是绝对不成立,因为有证据表明多巴胺是有效的脱羧5-hydroxytryptophan(5)免疫反应性的神经元65年]。同样,很常在临床实践中观察到相当先进的PD患者仍然受益于低个人剂量的口服左旋多巴的使用,这将意味着脱羧酶缺乏症并不是一个主要问题。

尽管如此,一些临床前和临床研究已经出版,产生有趣的结果。实验恒河猴与hemiparkinsonism 1-methyl-4-phenyl-1引起的,2,3,6-tetrahydropyridine注射(MPTP药物)表明,基底神经节注入AAV-AADC诱导AADC活动增加在活的有机体内和增加对AADC疣状,以及改善多巴胺左旋多巴的比率(64年]。AADC的改善活动,持续的转基因表达,降低左旋多巴的需求,改善功能结果持续病毒注射后8年(66年,67年]。结果从这些动物八年提供保证,这种方法的安全性和持久的有效性在PD的灵长类动物模型(67年]。

随后的阶段我研究使用双边intraputaminal AAV-AADC注射在中度到重度的PD患者发现AADC示踪剂的吸收增加30% (13]。也有一些改善6个月UPDRS分数(药物和表外),和3参与者能够减少左旋多巴的维持剂量,尽管没有对照组在这项研究和结果必须被谨慎。

随后,另一组由五个病人正在招募阶段我研究和治疗剂量的AAV-AADC略高(3×10¹¹而不是9×10¹⁰向量的基因组)[60]。UPDRS分数在“开”和“关”是显著降低总的来说,UPDRS分数显示更显著降低高剂量组比低剂量组,表明潜在的剂量反应关系。病人报告“关闭”显著减少所需时间和无意义的减少左旋多巴的剂量来控制症状观察8个病人。令人担忧的是,三个总共10个主题研究开发的颅内出血。而进行的研究表明这些与神经外科手术用于矢量交付而不是AAV-AADC本身,它还是有助于增加风险的感知与此相关的治疗模式相比,传统的药物疗法。另两个合格的参与者被排除在研究由于抗体滴定度提高到AAV,突显出关心的感觉关于潜在的免疫反应对AAV在这种类型的临床试验。

8.2。Tricistronic AADC基因疗法,GCH-1和TH

的在活的有机体内化学合成多巴胺始于酪氨酸对左旋多巴的转换,然后由AADC左旋多巴转化为多巴胺。GCH-1是限制酶的辅因子的合成称为四氢生物蝶呤。在PD这个合成过程可能缺乏在几个不同的点和替换单个酶可能不足以实现临床反应。这导致了在不同层次试图干预使用包含基因的慢病毒载体编码多巴胺合成所需的所有三个关键酶(14]。

早期研究使用6-hydroxydopamine (6-OHDA)治疗大鼠PD模型发现,单一的慢病毒载体能够成功地转换这三个酶和这导致重大功能改善电动机不对称(14]。随后在非人灵长类动物研究MPTP-induced震颤麻痹发现同一tricistronic慢病毒载体恢复细胞外纹状体中多巴胺的水平,也纠正功能电动机赤字以下12个月没有诱导动作障碍(55]。阶段I / II使用Prosavin人体试验,上述包含TH基因的慢病毒载体,GCH-1, AADC、进步。制造商的初步数据显示,安全性和功能性的反应令人鼓舞,虽然同行评议结果数据尚未公布。

8.3。迦得

谷氨酸脱羧酶(GAD)是参与合成关键酶的抑制性神经递质GABA兴奋性谷氨酸。PD与多动症有关的丘脑核由于减少活动抑制黑预测(68年,69年];因此交付迦得的基因编码可以提高本地生产在丘脑核GABA,恢复这些路径之间的平衡。迦得存在于两个遗传学上截然不同的亚型,GAD65 GAD67,与不同的解剖和亚细胞分布,以及不同的酶学性质(70年- - - - - -72年]。

一个早期在体外研究使用了两种重组AAV结构,编码GAD65和GAD67转导CNS细胞系导致转录的基因亚型迦得和长期表达(73年]。随后在活的有机体内使用大鼠的研究发现,注射AAV / GAD65或AAV / GAD67与绿色荧光蛋白(GFP)在STN STN导致长期表达与细胞分布在这两种情况下的预测不同的亚型74年]。电生理记录了在实验中,刺激电极探头放置在底丘脑核和微量透析可把时程延长SNpr和记录电极。这些表明AAV / GAD65-treated老鼠显示GABA释放显著增加四倍后STN刺激和单一单元记录从SNpr演示了一个重大转变的电生理反应STN刺激AAV / GAD65-treated老鼠控制相比,更大比例的抑制反应STN刺激前组。

此外,一群老鼠在这项研究中被处理之前直接STN注入AAV / GAD65 6-OHDA前脑损伤中脑多巴胺能电路的值(74年]。动物显示在几个行为措施的多巴胺能显著改善赤字和运动,但也增加了生存的积极的多巴胺能神经元,相比控制注射GFP损伤前或盐水。行为改进的AAV / GAD65 6-OHDA PD大鼠模型已经复制在随后的研究中,但这并没有提供任何进一步的证据支持GAD65转导在多巴胺能神经元的神经保护作用[75年]。

进一步的研究使用的猕猴模型与颈动脉注射注射MPTP药物诱导hemiparkinsonism PD研究后续STN注入AAV /迦得的影响相比,控制GFP注入(76年]。他们发现,AAV / GAD-treated hemiparkinsonian猕猴在帕金森症的临床措施取得了重大改善56周有一个关联的显著增加身体的同侧的氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(FDG PET)活动,相比于控制。使用AAV /迦得的灵长类动物研究没有提出新的安全问题和向量能够转换长期迦得表达,经组织学分析。啮齿动物最近的一项研究使用AAV2 /迦得安全提供了进一步的证据,发现97%的向量的基因组被局限于同侧STN的直接注入STN向量后,并没有明显的不利影响动物健康或行为25]。

这些令人鼓舞的结果在动物研究Kaplitt领导和同事进行第一个成年神经退行性疾病的基因治疗临床试验(61年]。这个开放标签研究的第一阶段使用立体定向单边STN注入一个AAV-2血清型病毒载体编码人类GAD65或GAD67巨细胞病毒(CMV)启动子的控制。十二PD患者霍恩和Yahr阶段3或更大的和重要的电机波动被召集来,每收到一个注射50μL大多数症状的病毒载体半球。这项研究的主要目的是评估安全性和耐受性,一系列浓度1×10之间的向量¹¹和10×10¹¹是使用。跟踪一段至少12个月没有试验干预相关的不良事件记录,没有患者退出研究,没有病人失访。尽管这项研究既不是瞎了,也不是为了建立功效,显著改善统一帕金森病评定量表(UPDRS)运动成绩在“开”和“关”状态,在这种效应持续12个月。FDG PET显示显著减少丘脑的新陈代谢在治疗病人身体的同侧的一侧,有一个关联的代谢增加的辅助运动皮层与改善临床结果的措施。

二期双盲随机对照试验的结果AAV2 /迦得45晚期左旋多巴反应PD患者最近发表(62年]。两国使用的干预立体定向注入AAV2 /迦得丘脑核,而参与者的控制臂收到一个精心设计的骗局的外科手术。当病人的两组都显著降低UPDRS运动成绩在6个月,减少运动干预组的得分显著大于控制。此外,一些辅助措施,如全球UPDRS分数,结果还在干预组比对照组显著提高。一个严重不良事件发生在一个病人在干预组发达肠阻塞,尽管这并不被认为是相关的干预。更严重的副作用更频繁的干预组包括头痛和恶心。总的来说,AAV2 /迦得的II期临床试验提供了大量支持的有效性和PD患者这种方法的安全性。

8.4。GDNF

神经胶质细胞line-derived神经营养因子特征首先是近20年前作为胚胎鼠中脑多巴胺能神经元的神经营养因子,促进他们的生存在体外和增加多巴胺的吸收在TH-positive神经元没有改变的5 -羟色胺和GABA (77年]。作者意识到其潜在应用治疗PD和后续在活的有机体内PD的小鼠模型研究发现,直接注入GDNF在黑质和纹状体导致多巴胺能神经纤维密度的相对增加和改善汽车的行为无论GDNF在注射之前或之后进行MPTP药物用于诱导帕金森症(78年]。

相关实验使用一个复制缺陷腺病毒(广告)向量提供人类GDNF基因编码直接注射在大鼠黑质在活的有机体内之前,一方面与6-OHDA [41]。多巴胺神经元的生存在这些老鼠处理显著增加广告/ GDNF矢量控制相比;然而,转基因表达GDNF和LacZ启动子(用作转基因对照组)减少超过4周随访期间的研究中,长期质疑转基因表达的效果。此外,所有的动物对待广告向量在注射部位局部反应,这种效应在广告/ GDNF和广告/ LacZ组,表明它与向量或注射方法而不是转基因的选择。其他研究用慢病毒载体交付GDNF基因通过立体定向纹状体和黑质注射在活的有机体内在恒河猴注射前一周MPTP药物治疗(11]。这导致增加TH-positive多巴胺能神经元的数量相比,控制。此外,猕猴治疗慢病毒载体编码GDNF在行为表现的更好结果的措施,而不是控制和增加,显示更多的对称fluorodopa纹状体中吸收FDG PET扫描。使用这个慢病毒的转基因表达GDNF方法是持续8个月,没有问题和宿主炎性反应。

阿姆斯特丹分子疗法在2008年宣布,他们已经获得了许可从向量安进公司开发一个AAV-based交付GDNF基因作为PD(潜在的新疗法63年),但没有发表的人类临床试验结果使用这种方法。未来使用GDNF基因治疗PD的人体试验将需要考虑的经验直接注入重组GDNF在PD的临床试验。不幸的是,虽然最初的开放标签试验在这一领域令人鼓舞,与UPDRS分数显著减少患者接受了干预,研究结果不能复制在一个阶段I / II双盲随机对照试验和后来的研究发现,临床效果在开放标签研究UPDRS分数并不是持续治疗一年后撤军(79年- - - - - -82年]。这强调的重要性,结合适当的对照组和合适长度的病人后续实验设计,特别是在演示需要持续的功效(多年)这种方法成为了临床治疗。

8.5。Neurturin

Neurturin(请厂家)是一种神经营养因子,指出结构相似,GDNF和分享的能力GDNF促进多巴胺神经元的生存在体外(83年]。Neurturin随后指出与GDNF分享受体和信号转导途径,提供了一个假定的机制为其神经营养作用[84年]。在活的有机体内对老鼠的实验发现,请厂家mRNA表达在腹侧中脑和纹状体,在开发过程中,除了可以增加生存的成熟当直接注射到黑质多巴胺能神经元损伤与6-OHDA之前(85年]。此外,请厂家直接注入到纹状体完整的成年老鼠导致功能性nigral多巴胺能神经元的过度活跃(85年]。

注射的MPTP药物灵长类PD模型,立体定向注入的纹状体和黑质AAV载体包含一个基因编码请厂家4天后诱导帕金森症导致nigral神经元的保护相对于控制(86年]。恒河猴AAV-NTN处理(也称为蜡膜- 120)显示80 - 90%减少运动损伤治疗后4个月的研究结束在10个月。随后公布的数据没有发现副作用,如神经毒性,请厂家和持续表达AAV-NTN治疗后12个月(87年,88年]。

这些令人鼓舞的动物实验后,12 PD患者至少5年进行的双边立体定向注射intraputaminal AAV 2-neurturin血清型(AAV2-NTN)在非盲阶段我研究[59]。过程及1年随访期间没有发生严重不良事件;然而,一个病人相关开发了一个空气栓塞手术治疗本身。唯一的不良事件,作者觉得可能归因于AAV2-NTN三例运动困难的药物和一个病人谁开发的幻觉。然而,有更频繁的并发症,如头痛发生在8个病人,其中作者属性手术干预。虽然这些不严格有关AAV2-NTN的安全,这些需要考虑当比较基因治疗的风险和益处和传统医疗管理在未来的功效(第三阶段)试验。次要结果措施的疗效令人鼓舞,显著减少off-medication UPDRS运动干预后得分在12个月内与基线相比。

二期双盲随机对照试验的结果的intraputaminal立体定向AAV2-NTN注入和虚假的手术是最近出版的12]。38例患者随机干涉臂和20例虚假手术和参与者评估每隔三个月,直到最后一个病人完成一年的跟踪。不幸的是,没有显著差异的主要结果指标,减少UPDRS off-medication电动机得分在12个月内,之间的控制和干预组()。然而,次要结果措施证明显著改善精神内部氧化物的UPDRS“关闭”状态和“on”中的日常生活组件状态的UPDRS,除了PDQ-39单一指数显著改善。没有二次措施评估结果倾向于对照组。没有显著差异在FDG PET扫描基线和12个月之间的控制和干预组。而缺乏疗效的主要测量结果是令人失望的,一群病人随访18个月温和但显著减少UPDRS评分在这个时间点(89年]。这也许意味着更长的随访期可能需要辨别治疗组疗效,特别是如果行动是神经保护机制。

十三的38例干预组有经验的不良事件,与四的20个控制患者相比(12]。AAV2-NTN组的两名患者死于后续周期经历了心肌梗塞,另一个肺embolus-neither是觉得AAV2-NTN直接相关。三个病人AAV2-NTN组开发肿瘤对照组相比,两个病人。干预组由一个病人的肿瘤与胶质母细胞瘤(回顾中发现存在基线成像研究),与食管腺癌和前列腺的腺癌。在所有情况下活检组织为阴性AAV2-NTN当使用定量PCR检测。最常见的副作用发生更频繁地干预组比对照组的头痛和恶心。

最近的后期研究使用大脑组织从两个病人死于无关的原因已经证实AAV2-NTN基因疗法增加neurturin表达在人类参与者与PD (90年]。然而,有模式的差异蛋白表达在人类死亡的脑组织相比在临床前的灵长类AAV2-NTN研究发现。也许最引人注目的,是缺乏neurturin表达式细胞体的黑质致密部(SNpc)在人类大脑中,相比neurturin的强劲表现和TH免疫反应性增加灵长类动物也AAV2-NTN处理。这些结果可能发生由于AAV2-NTN干预之间的时间框架和死亡患者脑组织中太短了(7周在一个案例中)或由于注射了MPTP药物灵长类动物模型无法准确反映发生在PD的病理生理机制。未能达到显著的逆行运输neurturin从纹状体SNpc-in相比以前的灵长类动物研究是特别明显。尽管这可能是由于在组织处理技术上的差异,它被认为更有可能的是,这些不足引起轴突运输研究PD活性代理的情况。这种现象已经在一系列假设存在神经退行性疾病(肌萎缩性脊髓侧索硬化症和阿尔茨海默病,例如),并且可能不会体现在PD动物模型。观察到轴突运输不足是假设缺乏占主要终点(12个月)AAV2-NTN先进的PD患者的治疗效果。因此,这个代理的正在进行的二期试验包括协议涉及更高剂量的AAV2-NTN和/或两个在每个SNpc注射部位。这些修改协议的临床后果将是极大的兴趣一旦试验结论。

8.6。选择策略

正如上面提到的,最近的一项研究利用一个AAV-9向量提供人类促红细胞生成素(Epo)的基因直接注入6-OHDA损伤大鼠的纹状体27]。作者发现,健壮的人类促红细胞生成素的表达出现了10周,而且nigral多巴胺能细胞免受6-OHDA-mediated毒性和治疗啮齿动物显示相关的改善行为的结果。这提供了一个新的潜在的神经保护的目标基因治疗PD,显然需要进一步调查。然而,一个潜在的问题还指出在这种啮齿动物研究纹状体注射AAV-9 / Epo导致周边红细胞增多。如果重要polycythaemia是发生在人类,它可以把患者并发症的风险增加,可能包括缺血性心脏病或中风。

我们越来越升值的基因定义帕金森综合症(91年),特别是在大量特定的民族和家庭PD患者群体,导致开发基因治疗方法的概念旨在纠正疾病引起突变的影响。两个主要(特别是LRRK2)和隐性(包括有关帕金,PINK1,和DJ-1相关)形式的PD已确定并详细临床表型特征。

突变帕金——E3 ubiquitin-protein ligase-result降低酶活性的蛋白质,可能导致神经细胞死亡的细胞毒性的侮辱。帕金基因疗法已经被开发出来,使用AAV或慢病毒的方法,显示潜在功效的α-突触核蛋白超表达鼠和猕猴模型PD (92年- - - - - -94年注射)和最近MPTP药物PD小鼠模型(95年]。

疗法为其他设计特征明显的突变形式的隐性PD-resulting PINK1或DJ-1-are在早期阶段的研究和发展。它是假定相关蛋白质的突变导致的损失函数和当前研究主要旨在描述病理结果。DJ-1的例如,降低小鼠的研究表明,减少多巴胺能神经元变性蛋白质的表达主题SNpc(这似乎天生容易氧化应激由于其自治起搏器活动),进一步增加氧化应激(96年)和细胞毒性。在研究的影响AAV-delivered帕金或者DJ-1的mptp缺陷型小鼠,要么剂导致增加多巴胺能神经元生存,但无论是代理阻止了纹状体多巴胺耗竭(97年]。这些有趣的发现需要进一步调查。

核糖核酸干扰(RNAi)技术也带来了很大的小说为PD治疗策略。体内基因LRRK2富亮氨酸重复激酶2()突变被认为导致家族性帕金森病的10%,在一个常染色体显性遗传方式,和2 - 3%的零星PD,可能通过功能获得突变。RNAi技术理论上可以用于体内基因LRRK2等位基因的沉默表达包含体内基因LRRK2没有减少表达野生型等位基因的突变。最近的一项研究RNAi使用在体外实现有效的体内基因LRRK2 allele-specific瞄准两个突变发生在PD,尽管针对第三个突变是更有效的98年]。未来的可能,或许更有效,针对特定的遗传机制与PD在一个特定的个体以这种方式,这种遗传缺陷和倾向识别。

9。设计在帕金森病基因治疗的临床试验

一些复杂的相互关联的问题必须解决基因治疗PD的临床试验的设计。这些需要反映的相对缺乏临床经验与基因治疗与其他治疗方法相比,动物模型预测结果的能力有限的人类基因治疗(89年,99年]。安全的担忧正在人类基因治疗PD导致辩论是否涉及有关转基因产品应放置在细胞特定的控制和/或诱导启动子。乍看之下,直接的理论优势和诱导基因表达出现明显,和大量的临床前实验使用TH子直接多巴胺能细胞的基因表达。使用这种方法并不完全是显而易见的,然而,需要额外基因工程和评估。TH启动子的大(大约2.5 kb大小相比~ 600 bp的CMV)理论上可以AAV-based构造的遗传能力的问题相对有限。此外,治疗的有效性,旨在促进细胞存活(如GDNF或neurturin)可以减少如果基因传递和表达仅限于多巴胺能细胞已经死亡或死亡。更有效治疗广泛的基因表达的细胞,与代理分泌和旁分泌的方式作用。

使用向量与诱导启动子的理论优势,通常使用特定抗生素制剂(如四环素、强力霉素)表达,是显而易见的,因为他们的表达可以停止安全问题出现在中或长期。目前,有相对有限在活的有机体内数据有关这种方法,与大量的患者参与的临床试验(noninducible) AAV-based基因治疗,为帕金森病或其他疾病,如阿尔茨海默氏症或Canavan疾病,没有任何重大安全问题被提出(12,59,62年,One hundred.,101年]。这导致一些人认为继续使用去整容noninducible AAV-based基因疗法可能是safer-based经验证据获得比使用可用性的小说,少well-evaluated regulatable子机制(102年]。

PD是一个异构条件和大多数临床试验排除老PD患者和痴呆,以及入选标准,限制试验那些更严重的疾病。所使用的试验数量可能不代表普通人群的PD患者的社区作为一个整体。此外,它显然是重要的有一个合适的控制人口进行致盲在可能的情况下,包括虚假的手术(99年],一些基因治疗试验已经证明了积极作用在开放标签第一阶段研究相同的结果,但是没有很大的益处在双盲控制二期研究(12,59]。

测量结果的选择也有问题;大多数研究主要目的将多巴胺缺乏PD-have使用的马达组件UPDRS分数,但这忽略了影响nonmotor症状往往在PD年底问题最多。虽然UPDRS可能仍将是结果数据的主要来源,一些作者强调了效用的收集更多的数据来了解其他结果由病人自己价值高99年]。不幸的是没有目标目前生物标志物的有效性和可靠性作为主要结果指标,虽然一些研究使用FDG PET和SPECT研究多巴胺系统功能的补充测量结果(12,99年]。

治疗基因和其提出的治疗机制的设计还应该在研究设计产生重大影响。例如,基因疗法旨在增加多巴胺的释放以达到为PD患者症状的改善可能观察到的功效在更短的时期比基因治疗策略希望实现神经保护。此外,这些基因疗法旨在保护更多的多巴胺能神经元或改善其功能的能力可能早期PD患者最大的功效虽然有更大比例的SNpc多巴胺神经元仍然剩余,然而那些早期PD没有包含在任何基因治疗临床试验的日期。包括那些早期PD试验本身也会带来问题,因为缺乏“金本位”诊断测试,缺乏可能增加异质性的研究小组无意中包括那些有另一个诊断。未来的研究将需要非常小心在选择患者尽可能定义和同质的“打开”或“关闭”成绩作为患者居高不下”“成绩并不显著受益于治疗旨在解决多巴胺不足。同样,非常高的“关闭”成绩中发现一些患者可能的表现尤其是先进的退行性疾病,这可能不适合神经基因疗法。

治疗的目标也可能影响结果的措施的选择,这取决于治疗打算减轻症状,也就是说,马达或nonmotor,无论是旨在减缓疾病的进展。进一步的困难将会经历长时间的基因治疗试验;随着临床条件下的发展,很可能录取的比例患者需要升级的疗法包括星展银行或注入疗法,这将使解剖具体治疗的贡献从基因治疗具有挑战性。

10。讨论

基因治疗经历了文艺复兴以来基因疗法试验暂时被停止在1999年当病人死于multiorgan失败在收到一个adenoviral向量为鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症基因治疗(103年]。矢量设计和生产的后续技术进步中,如three-plasmid系统,以及改善监管框架和更广泛的动物研究来增加信心基因治疗的临床试验原理和实践。到2008年,超过40个基因治疗的临床试验已被美国食品和药物管理局批准,主要使用AAV血清型2 (104年]。

几个I和II期临床试验的结果在PD可用,使用AAV-based基因治疗和临床试验的一个慢病毒剂,Prosavin,正在进行12,59,61年- - - - - -63年]。安全数据从这些研究非常鼓励很少引起严重副作用的证据使用的治疗药物。长期从这些研究结果数据将提供额外的有价值的数据关于基因治疗PD的安全可用。药效基因治疗PD的临床试验的数据喜忧参半。第一阶段研究使用AAV传递基因对广泛性焦虑症和请厂家对UPDRS运动成绩都观察到显著的积极作用后几个月的干预。不幸的是,二期随机对照试验AAV-NTN未能找到一个显著差异的主要终点控制相比,虽然在某些次要结果有改善措施(12]。

最近出版的数据随机对照II期临床试验的AAV-GAD PD患者证明选择的主要结果明显改善,减少off-medication UPDRS评分从基线到6个月,患者进行干预,而不是虚假的手术控制(62年]。这是第一个成功的随机对照试验的基因治疗神经紊乱,除了将基因治疗PD又迈进了一步,为其他神经系统疾病有更广泛的影响。例如,AAV-GAD审判作为基因治疗的原理证明AAV-based等中枢神经系统疾病的基因治疗试验Canavan疾病,一种罕见的脑白质营养不良(101年]。

基因治疗策略治疗PD的越来越复杂和试验设计在这一领域的重要性是显而易见的。这有助于满足的一些挑战固有的靶向基因治疗中枢神经系统退行性疾病,包括向量交付到适当的大脑区域,避免神经毒性和识别的一个合适的目标分子。未来基因治疗PD的临床试验可能会有长时间的跟踪,尤其是神经保护的作用机理提出转基因,他们将受益于更广泛的验证结果的措施。除了提供一个有前途的衰弱和无法治愈的疾病新的治疗模式,寻找一种有效的教训为帕金森病基因治疗提供洞察潜在的基因治疗的实践和实现目标的其他神经系统疾病。

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