艾德思：Sangamo独特的锌指蛋白基因调控工具

 7月1日,基因治疗机构 Sangamo Therapeutics 公布了 锌指蛋白转录因子(ZFP-TFs)基因调控疗法用于治疗亨廷顿病(HD) 的临床前数据,并发表于权威期刊 Nature Medicine 上.

锌指蛋白转录因子(ZFP-TF)基因调控技术 旨在选择性地抑制(下调)或激活(上调)特定基因或等位基因的表达. 该技术能够针对需要调节内源性基因表达的广泛疾病,不同于旨在替换或纠正缺失或突变的基因或DNA序列的其他方式,如基因治疗或锌指核酸酶介导(ZFN)基因组编辑.

HD患者来源的成纤维细胞和神经元的临床前数据表明,单次施用ZFP-TFs可在大剂量范围内 选择性抑制99%以上 亨廷顿基因(HTT)的疾病等位基因,同时 保留至少86% 的健康野生型HTT等位基因的表达.

亨廷顿病

亨廷顿病(Huntington's disease, HD)是一种罕见的/致命的神经退行性遗传疾病 ,又称慢性进行性舞蹈病/大舞蹈病.该疾病是由常染色体显性突变引起的, 在亨廷顿基因(HTT)的第一个外显子中存在CAG三核苷酸的异常重复扩增 ,导致产生在大脑中聚集的突变HTT蛋白.突变型HTT的完全外显疾病等位基因有超过39个CAG重复,但大多数HD患者有一个健康的野生型HTT拷贝,其CAG重复少于22个.

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▲ 突变型亨廷顿蛋白(mHTT)可破坏基底神经节中的多巴胺能神经元,这是控制自主运动的大脑部分.患者首先出现一点笨拙,然后渐渐地恶化,表现为非自愿的抽搐运动,因此也被称为亨廷顿舞蹈病

患者一般在中年发病,出现运动/认知和精神方面的症状.HD临床症状复杂多变,患者病情呈进行性恶化,通常在发病15-20年后死亡.起病隐匿,进展缓慢,以舞蹈样动作伴进行性认知/精神功能障碍终至痴呆为该病的主要特征.

根据欧洲药品管理局(EMA),HD影响美国和欧洲大约70,000人,使其成为罕见疾病领域最大的临床未满足需求之一.尽管该疾病的病因明确, 但没有改善疾病的治疗方式 .

ZFP-TF基因调控平台

Sangamo的ZFP-TF技术引入了一种 工程化的锌指蛋白(ZFP) ,其设计用于鉴定和结合DNA的精确序列.一旦与DNA的靶序列结合,与ZFP连接的转录阻遏物结构域可抑制该基因的表达.

▲ ZFP-TF基因调控平台(图片来源:Sangamo)

Sangamo正在 将ZFP-TFs发展为一种新的中枢神经系统(CNS)疾病治疗方式 .同时,该机构正在投资多种递送策略来管理基因疗法,包括mRNA/AAV(腺相关病毒)/腺病毒/质粒和脂质纳米粒子.

与 日本武田制药 合作开发进一步改造的ZFP-TF,用于选择性靶向mHTT基因并抑制其转录.针对这一治疗HD的潜在临床候选药物,武田将负责所有临床开发活动,包括提交研究性新药(IND)申请.

与 辉瑞机构 合作,利用ZFP-TF基因调控方式抑制与肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)基因形式相关的突变C9ORF72基因等位基因的表达.

另外,Sangamo还在开发下调tau蛋白表达的ZFP-TFs,tau蛋白是一种与阿尔茨海默病和其他Tau蛋白病相关的蛋白.

临床前结果积极

在第一作者Bryan Zeitler博士的带领下,ZFP-TFs 被设计成选择性地靶向mHTT并抑制其转录,以选择性地降低mHTT的产量.它能够优先结合疾病等位基因上较长的CAG重复序列,并且避免结合健康等位基因上较短的重复序列. 与人类基因组中其他含CAG的基因相比,这些ZFP-TFs表现出对疾病等位基因的选择性,并且还证明了对突变HTT重复序列的高度特异性.

临床前体内研究数据表明,ZFP-TFs治疗使得 不同HD小鼠模型的分子/组织病理学/电生理学和其他功能终点方面均有改善 .

在HD的zQ175小鼠模型(`188 CAG重复)培养的神经元中,重组AAV将ZFP-TFs递送给原代神经元, 促使突变的HTT mRNA和HTT蛋白降低98%以上,而野生型HTT则没有降低 .在体内, 突变HTT蛋白的毒性聚集物减少了99%以上 .此外,在ZFP治疗后,zQ175的脑电生理缺陷被完全逆转.神经生物标志物的功能恢复也通过一些措施得到了证实,包括在活体小鼠中使用PET成像配体.这一结果有可能被转化为临床试验中的疗效指标.

▲ zQ175小鼠的分子/组织病理学和电生理学改善(图片来源:Nature Medicine)

该结果在另一种HD小鼠模型中得到证实和拓展,即ZFP-TFs治疗可抑制突变的HTT蛋白,并显著改善运动功能.

最后,大量的体内耐受性评估显示,在15个月大的小鼠中,没有证据表明用ZFP-TFs治疗后有神经炎症反应或行为/运动功能的改变.这表明 ZFP-TFs的长期纹状体表达在小鼠中通常耐受良好.

Sangamo研发执行副总裁Adrian Woolfson博士说:"这些研究 首次直接证明了突变的亨廷顿基因位点存在疾病等位基因选择性转录抑制 .虽然一些下调HTT的疗法正在进入临床,但它们都依赖于不直接针对突变的间接方式.此外,这些策略要么同时降低突变型和正常的HTT,要么采用仅限于患者亚群的等位基因靶向治疗,在某些情况下,患者一生中需要接受多次鞘内注射.'

"Sangamo的工程ZFP-TFs显示出高选择性/全基因组特异性和长期耐受性的益处,我们相信这为工程转录因子建立了一个新的基准.总的来说,这些数据证实了ZFP-TF基因调控平台作为HD的新型治疗方式的潜在可行性.'

基因调控疗法有望实现HD的治疗突破

"自从1993年确定HD的致病突变以来,HD研究的最终目标就是开发一种能够直接靶向突变CAG重复的疗法,同时避免影响在许多细胞功能中具有重要作用的野生型形式,' 伦敦大学学院的Gillian Bates教授说,他在克隆HTT基因和致病突变的全球工作中发挥了关键作用,并没有参与这项研究."Sangamo的ZFP-TF方式特别引人注目,因为它 代表了一种潜在的通用等位基因选择性治疗,可能仅需要一次性给药 .如果成功转化到临床,这对患者及其家属来说可能具有变革性.'

荷兰生物技术机构uniQure 也正在开发针对HD的基因调控疗法AMT-130.该疗法利用uniQure 专有的miQURE™沉默技术 ,由携带人工微RNA(micro-RNA, miRNA)的AAV5载体组成,该载体专门用于沉默亨廷顿基因,治疗目标是抑制mHTT的产生.

▲ AMT-130机理图(图片来源:uniQure)

该机构认为,使用AAV载体将微RNA直接递送到大脑中以非选择性地敲低亨廷顿蛋白基因,这代表了治疗亨廷顿氏病的高度创新和有前途的方式.今年1月,AMT-130的IND申请已获FDA批准,预计AMT-130将是用于治疗亨廷顿病的第一个进入临床试验的AAV基因疗法.

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