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Gentherapie statt Anti-VEGF bei AMD

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Academic year: 2022

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Gentherapie statt Anti-VEGF bei AMD

THUMANN, Gabriele, KROPP, Martina, HARMENING, Nina

THUMANN, Gabriele, KROPP, Martina, HARMENING, Nina. Gentherapie statt Anti-VEGF bei AMD. Ophthalmologische Nachrichten , 2015, no. 4, p. 12

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:88218

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OphthalmOlOgische NachrichteN

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04.2015

12

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special

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aMD/Netzhaut

Gentherapie statt Anti-VEGF bei AMD

targetaMD-projekt verfolgt zwei unterschiedliche Strategien basierend auf dem Einsatz von IPE- oder RPE-Zellen

GENF (CH) Schon jetzt ist die Alters­

bedingte Makuladegeneration (AMD) die häufigste Ursache der Erblindung über 65­jähriger Patienten. Die steigende Lebenserwartung westlicher Bevölkerun­

gen wird weiter zu einer Zunahme dieser Altersgruppe und damit der AMD­Patien­

ten führen. Daher ist eine effektive AMD­

Behandlung von großer Bedeutung.

A

ktuell besteht die Therapie aus intravitrealen Injektionen eines VEGF (vascular endothelial growth factor) Hemm stoffes, der cho- roidale Neovaskula risierung (CNV) stoppt. Diese müssen monatlich wie- derholt werden, wobei jedes Mal Kom- plikationen oder „Resistenzen“ auftre- ten können. Aufwand und Kosten der Therapie sind zudem hoch. Dennoch stellen VEGF-Hemmer einen wichtigen

Fortschritt in der AMD-Behandlung dar; etwa 90  Prozent der Patienten sprechen positiv auf die Therapie an.

Nach dem 2004 zugelassenen VEGF-Inhibitor Macugen® ist heute das 2007 zugelassene Lucentis® Markt- führer. Avastin® wurde ursprünglich für die anti-angiogene Tumor-Therapie entwickelt, seit Jahren aber auch erfolgreich gegen AMD getestet und im

„off-label-use“ genutzt. Im Gegensatz zu Lucentis®, dem Fab-Fragment eines VEGF-A-Antikörpers (AK), handelt es sich bei Avastin® um den kompletten AK. Im Jahr 2012 wurde Eylea® vorge- stellt, ein Immunglobulin aus dem Fc- Fragment eines AK und zwei Rezeptor- domänen. Als Vorteile von Eylea werden eine höhere VEGF-Affinität und zusätzliche PIGF(placental-indu- ced growth factor)-Bindungskapazität beschrieben. Der Visus-Verlust bei exsudativer AMD kann durch die Injektionen aufgehalten werden, aller- dings ist die repetitive Behandlung jedes Mal risikobehaftet, und die hohe Frequenz der Klinikbesuche erfordert eine Compliance, die von den Patienten nicht immer zu leisten ist. Zusätzlich entstehen hohe volkswirtschaft liche Kosten.

Bei AMD ist das Gleichgewicht zwischen pro-angiogenen und anti- angiogenen Faktoren gestört, weshalb

neue Therapien hier ansetzen. Haupt- Antagonist von VEGF ist PEDF (pig- ment epithelium-derived factor), des- sen kurze Halbwertszeit von sechs Stunden eine effiziente Ersatztherapie in Molekülform jedoch verhindert.

Seine Überexpression durch genetisch modifizierte Zellen könnte eine dauer- hafte Lösung darstellen.

In der Gentherapie unterscheidet man vier verschiedene Prinzipien:

1) die Substitution (Entfernung defek- ter Gene)

2) das Silencing (Unterdrückung der Expression unerwünschter Gene) 3) die Korrektur („Reparatur“ defekter

Gene)

4) die Addition (Einbau kurativer Sequenzen)

Im TargetAMD-Projekt „Transposon- Based, Targeted Ex Vivo Gene Therapy to Treat Age-related Macular Degene- ration (AMD)“ wird eine additive Gentherapie von 13 Partnern aus acht Ländern entwickelt (Abb.  1). Ziel ist die Durchführung von zwei klinischen Phase-Ib-/-IIa-Studien.

Genmaterial kann über virale oder nicht virale Vektoren in Zellen gelan- gen. Viren sind sehr effektiv bei der

Einschleusung fremder DNA, die Expression ist aber oft nur transient.

Außerdem besteht das Risiko von Immunreaktionen und Störungen der normalen DNA-Transkription. Nicht virale Systeme sind weniger riskant, aber auch weniger effizient. Das TargetAMD-Projekt nutzt deshalb das nicht virale Sleeping Beauty(SB)- Transposon-System. Transposons sind Oligonukleotide, die mithilfe einer Transposase aus dem Genom heraus- geschnitten und an anderer Stelle wie- der eingesetzt werden. Wir verwenden die SB100X, die neben den bekannten Vorteilen der nicht viralen Transfek- tion eine hervorragende Effizienz1 sowie eine stabile und randomisierte Genom-Integration besitzt. Ziel ist es, das PEDF-Gen mithilfe von SB100X in das Genom von Retinal(RPE)- oder Iris(IPE)-Pigment-Epithelzellen zu integrieren. In den geplanten Studien sollen autologe Zellen entnommen, direkt nach Entnahme transfiziert und in derselben Operation retransplan- tiert werden (Abb.  2). So sinkt das Risiko für Infektionen aufgrund wie- derholter Injektionen bei einem gerin- gen finanziellen und persönlichen

Aufwand für den Patienten. Sub- retinal transplantiert sezernieren die Zellen PEDF und stellen so das Gleich- gewicht zwischen VEGF und PEDF wieder her.

In TargetAMD verfolgen wir zwei unterschiedliche Ansätze basierend auf dem Einsatz von IPE-oder RPE- Zellen. RPE-Zellen verlangen eine relativ invasive Biopsie mittels Vitrek- tomie und Retinotomie. Die Iridek- tomie dagegen ermöglicht die ein- fache Entnahme von IPE-Zellen.

Allerdings zeigen IPE-Zellen – trotz großer Ähnlichkeiten – auch Unter- schiede zu RPE-Zellen. Nach Abschluss beider Studien wird entschieden, wel- cher Ansatz zur Anwendung kommt.

Zur Erhöhung der Therapie-Sicher- heit nutzen wir pFAR4(plasmids free of antibiotic resistance)-Plasmide.

Diese zeichnen sich durch den Ver- zicht auf Antibiotikum-Resistenz- Gene aus, wodurch die Gefahr von Immunreaktionen sinkt und Antibio- tikum-Resistenzen nicht an endogene Bakterien übertragen werden. Da diese kleiner sind als herkömmliche Plas- mide, steigt parallel die Transfektions- Effizienz2. Außerdem wurden für

TargetAMD ein schon zugelassenes Elektropora- tions-Gerät weiter- und ein Puffer neu entwickelt.

Nachdem die Sicherheit der Transplantation autologer RPE-/IPE-Zellen nachge- wiesen wurde3,4, gelang es, geringe RPE-/IPE-Zell- zahlen (5000) effizient (20–

55 %) und langfristig (> 2  Jahre) mit PEDF zu transfizieren. Auch die Transfektion von circa 50.000 nicht vorkultivier- ter Zellen konnte etabliert werden (ca. 8 % Effizienz).

Nach Transfektion ist die PEDF-Sekretion 22-fach erhöht, und PCR-Analysen bestätigen die genomische Stabilität des Empfänger- Genoms durch die un veränderte Expression wichtiger Schlüsselgene5. Funktionelle Analysen bestätigen die Protektion

von Neuronen und die hemmende Wirkung auf Endothel zellen durch PEDF. In zwei Tier modellen zur corne- alen und choroi dalen Neovaskularisa- tion (NV) konnten PEDF-transfizierte RPE- Zellen die NV signifikant reduzie- ren6,7. Das TargetAMD-Projekt konnte

somit bereits essenzielle Schritte in die Richtung einer humanen Anwendung der Gentherapie bei der AMD gehen und Machbarkeit und Effizienz des Projekt ansatzes aufzeigen. W

( Autorinnen: Prof. Gabriele Thumann Chef de service a. i.

Professeur ordinaire

Département des neurosciences clinique Service d‘ophtalmologie

Hôpitaux Universitaires de Genève Rue Alcide­Jentzer 22

CH­1211 Genève 14 Tel.: +41(0)22­372­8394

E­Mail : Gabriele.Thumann@hcuge.ch www.hug­ge.ch

Dr. rer. nat. Martina Kropp Post­doctorante

Dipl. Biol. Nina Harmening Laboratoire d´Ophtalmologie Université de Genève Tel.: +41(0)22­372­4611 64, Avenue de la Roseraie CH­1211 Genève 5 Literatur

1. Mátés L et al. Molecular evolution of a novel hyperactive Sleeping Beauty trans- posase enables robust stable gene trans- fer in vertebrates. Nat Genet 2009;41:

753–761.

2. Marie C et al. pFARs, Plasmids free of antibiotic resistance markers, display high-level transgene expression in muscle, skin and tumour cells. J Gene Med 2010;12:323–332.

3. Binder S et al. Outcome of Transplanta- tion of Autologous Retinal Pigment Epithelium in Age-Related Macular Degeneration: A Prospective Trial.

Investigative Ophthalmology & Visual Science 2004;45:4151–4160.

4. Aisenbrey S et al. Iris Pigment Epithelial Translocation in the Treatment of Exuda- tive Macular Degeneration. Arch Ophthalmol 2006;124:183–188.

5. Johnen S et al. Sleeping Beauty Transpo- son-Mediated Transfection of Retinal and Iris Pigment Epithelial Cells. Investiga- tive Ophthalmology & Visual Science 2012;53:4787–4796.

6. Johnen S et al. Sleeping Beauty-Mediated PEDF-transfected RPE cells show anti- angiogenic activity in vitro and in vivo.

in prep.

7. Kuerten D et al. Transplantation of PEDF- transfected pigment epithelial cells inhi- bits corneal neovascularization in a rab- bit model. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2015. Epub

Abb.1: TargetAMD ist ein im Rahmen des FP7 Programmes von der EU gefördertes Projekt. Weitere Informationen sind auf www.targetamd.eu verfügbar.

Abb.2: Schematische Darstellung der geplanten Zell-Therapie.

Thumann (3)

Gabriele Thumann

D as TargetAMD-Projekt konnte [...] bereits

essenzielle Schritte in die Richtung einer humanen Anwendung der Gen- therapie bei der AMD gehen und Machbarkeit und Effizienz des Projekt- ansatzes aufzeigen.

Prof. Gabriele Thumann

Z iel ist es, das PEDF-Gen mithilfe von SB100X in das Genom von Retinal- oder Iris-Pigment- Epithelzellen zu integrieren.

Prof. Gabriele Thumann

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