CRISPR-Genbearbeitung verspricht große Erfolge bei der Behandlung seltener Formen der Blindheit

Netzhautdegeneration kann erblich bedingt oder erworben sein. Im ersten Fall ist sie eine unheilbare und fortschreitende Krankheit. Eine kürzlich im New England Journal of Medicine veröffentlichte Studie untersuchte den möglichen Einsatz der Genbearbeitung zur Korrektur einer angeborenen Netzhautdegeneration namens CEP290, die zu frühem Sehverlust führt.

Vererbte Netzhautdegenerationen werden durch pathogene Mutationen in einem von mehr als 280 Genen verursacht. Diese Mutationen führen dazu, dass die Photorezeptoren (lichtempfindliche Zapfen und Stäbchen) in der Netzhaut nicht mehr richtig funktionieren und absterben, was bei den betroffenen Personen zu Sehverlust führt. Diese Erkrankungen sind weltweit eine der Hauptursachen für Blindheit.

Bei der CEP290-assoziierten Netzhautdegeneration oder Leber-Amaurose verursacht das mutierte Centrosomprotein 290 (CEP290) innerhalb der ersten zehn Lebensjahre teilweise bis vollständige Blindheit. Es ist daher die häufigste Ursache für genetisch bedingte Blindheit bei Kindern aufgrund von Netzhautschäden.

Eine einzelne genetische Variante, p.Cys998X genannt, ist für mehr als drei Viertel aller Fälle dieser Erkrankung allein in den Vereinigten Staaten verantwortlich. Die normale Funktion von CEP290 wird durch die Einfügung eines einzelnen Codierungssegments während der Transkription blockiert. Ein Mangel an diesem Molekül stört die normale Zilienwirkung auf die Fotorezeptoren.

Derzeit gibt es keine Behandlung. Zur unterstützenden Pflege gehören die Verwendung von Lupen und Blindenschrift sowie häusliche Anpassungen, um eine sichere Umgebung für Menschen mit Sehbehinderung zu schaffen.

Auf Gewebeebene geraten Stäbchen und Zapfen in den äußeren Segmenten der Netzhaut aufgrund des Mangels an sensorischen Zilien bei dieser Erkrankung in Unordnung. Die Stäbchen in der mittleren peripheren Netzhaut sterben ab, während die Zapfen in der Makula, dem Mittelpunkt der Netzhaut, erhalten bleiben.

Ein charakteristisches Merkmal dieser Patienten ist eine Trennung zwischen Netzhautstruktur und -funktion. Die proximalen Komponenten des Sehpfads bleiben intakt, was darauf hindeutet, dass die Fotorezeptoren in diesen Augen zur Wiederherstellung des Sehvermögens verwendet werden könnten. Zu den verschiedenen untersuchten Ansätzen gehören die Verwendung von Oligonukleotiden, um die Expression des eingefügten Exons zu verhindern, oder die Einbringung einer Miniaturversion des CEP290-Gens in die Zelle.

Die neueste Technologie beinhaltet die Verwendung von Gen-Editierung mit einer Injektion namens EDIT-101. Sie basiert auf der Verwendung des Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)-Systems in Kombination mit dem CRISPR-assoziierten Protein 9 (Cas9)-Protein, um die pathogene Variante IVS26 zu eliminieren. Ziel dieser Studie war es, die Sicherheit und Wirksamkeit dieser Therapie zu untersuchen.

Die Wissenschaftler entschieden sich für eine offene Studie, in der den Teilnehmern Einzeldosen des Medikaments in aufsteigender Reihenfolge verabreicht wurden. Ziel dieser Phase-1-2-Studie war es, die Sicherheit des Medikaments zu beurteilen, wobei auch sekundäre Wirksamkeitsergebnisse beurteilt wurden.

Zu den untersuchten Sicherheitsendpunkten gehörten unerwünschte Ereignisse und inakzeptable Toxizität, die die Verwendung der betreffenden Dosis verhinderten. Die Leistung wurde auf verschiedene Weise gemessen, darunter korrigierte Sehschärfe, Netzhautempfindlichkeit, sehbezogene Bewertung der Lebensqualität und Tests der visuellen Navigationsmobilität.

Das EDIT-101-Gen wurde zwölf Erwachsenen und zwei Kindern eingeführt. Die Erwachsenen waren zwischen 17 und 63 Jahre alt, die Kinder waren neun bzw. Vierzehn Jahre alt. Alle hatten mindestens eine Kopie der IV26-Variante.

Die Dosen reichten von 6x10^11 Vektorgenomen pro ml bis 3x10^12 Vektorgenomen pro ml. Zwei, fünf und fünf Erwachsene erhielten jeweils niedrige, mittlere und hohe Dosen. Kinder erhielten eine durchschnittliche Dosis.

Alle Injektionen wurden in das am schlechtesten funktionierende Auge, das Studienauge, verabreicht.

Was hat die Studie gezeigt? Die meisten Teilnehmer hatten einen starken Sehschärfeverlust unter 1,6 logMAR. Die Sehschärfe konnte nur mit dem Berkeley-Sehtest für rudimentäre Sehschärfe getestet werden. Es gab eine mindestens 3-log-Erhöhung der spektralen Empfindlichkeit und die Stäbchenfunktion war bei allen Teilnehmern nicht nachweisbar.

Die Dicke der Photorezeptorschicht lag jedoch bei den meisten Patienten erwartungsgemäß im Normbereich.

Die meisten Nebenwirkungen waren leicht, etwa ein Fünftel waren mittelschwer und nur etwa 40 % waren behandlungsbedingt. Es gab keine behandlungsbedingten schwerwiegenden Nebenwirkungen und keine dosislimitierenden Toxizitäten. Die Struktur der Netzhaut zeigte keine unerwünschten Veränderungen, was die akzeptable Sicherheit des Medikaments belegt.

In Bezug auf die Wirksamkeit zeigte eine vorläufige Studie bei sechs Patienten signifikante Verbesserungen des Zapfensehens gegenüber dem Ausgangsniveau. Davon zeigten fünf eine Verbesserung in mindestens einem anderen Bereich.

Bei neun Patienten, also fast zwei von drei in der gesamten Gruppe, wurde eine Verbesserung in mindestens einem der folgenden Bereiche (bestkorrigierte Sehschärfe, Rotlichtempfindlichkeit oder sehbasierte Mobilität) beobachtet. Fast 80 % zeigten Verbesserungen in mindestens einem Leistungsmaß, und sechs zeigten Verbesserungen in zwei oder mehr Maßen.

Vier zeigten eine 0,3 logMAR-Steigerung der bestkorrigierten Sehschärfe und erfüllten damit die Kriterien für eine klinisch signifikante Verbesserung. Davon berichteten drei bereits drei Monate nach der Injektion von einer Verbesserung. Die durchschnittliche Änderung dieses Parameters in der gesamten Gruppe betrug -0,21 logMAR.

Bei fast der Hälfte der Gruppe (6/14) zeigte die Zapfenempfindlichkeit für Licht bei verschiedenen Frequenzen, Rot, Weiß und Blau, visuell signifikante Verbesserungen im Testauge im Vergleich zum Kontrollauge, einige bereits nach drei Monaten. Alle erhielten mittlere und hohe Dosen. Bei zweien erreichte die Verbesserung >1 logMAR, das Maximum, das nur für Zapfen möglich ist.

Die durch die Zapfen hervorgerufene Sensibilität war bei den Patienten am stärksten ausgeprägt, die zu Beginn am stärksten betroffen waren. Fast alle Patienten mit verbesserter Zapfenfunktion zeigten auch Verbesserungen in einem oder mehreren anderen Bereichen.

Vier Teilnehmer zeigten eine visuell signifikante Verbesserung ihrer Fähigkeit, komplexere Pfade zu navigieren, verglichen mit dem Ausgangswert, einer von ihnen zeigte diese Verbesserung mindestens zwei Jahre lang.

Sechs Teilnehmer erlebten klinisch signifikante Verbesserungen der sehbezogenen Lebensqualitätswerte.

„Diese Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein einer produktiven In-vivo-Genbearbeitung durch EDIT-101, therapeutische Niveaus der CEP290-Proteinexpression und eine verbesserte Zapfen-Fotorezeptorfunktion.“

Diese kleine Studie zeigte ein hohes Sicherheitsprofil und eine verbesserte Fotorezeptorfunktion nach der Verabreichung von EDIT-101 an die Teilnehmer. Diese Ergebnisse „unterstützen weitere In-vivo-Studien zur Genbearbeitung mit CRISPR-Cas9 zur Behandlung vererbter Netzhautdegenerationen, die durch die Variante IVS26 CEP290 und andere genetische Ursachen verursacht werden.“

Weitere Untersuchungsbereiche sind unter anderem die Feststellung, dass eine verbesserte Zapfenfunktion nach der Therapie nicht mit einer verbesserten Sehschärfe einhergeht, was ein klinisch relevanter Wert ist. Zweitens kann ein früherer Eingriff zu besseren Ergebnissen führen. Und schließlich kann der therapeutische Nutzen größer sein, wenn beide Kopien des Gens angegriffen werden.