O nouă terapie genetică ce poate viza căile respiratorii și plămânii cu ajutorul unui spray nazal

Progresele în terapia genică pentru afecțiuni respiratorii sunt adesea limitate de lipsa unor vectori eficienți pentru livrarea genelor terapeutice. Vectorul viral adeno-asociat (AAV) este una dintre cele mai utilizate platforme pentru terapia genică in vivo, însă serotipurile clasice, precum AAV6 și AAV9, oferă rezultate limitate în țesutul pulmonar, în special în studiile pe primate. Un nou vector, AAV.CPP.16 - derivat din AAV9 și modificat pentru a penetra bariera hematoencefalică - a demonstrat recent tropism extins pentru țesuturile respiratorii, sugerând potențialul său ca platformă pentru terapii intranazale în boli precum fibroza pulmonară idiopatică (IPF) și infecțiile virale respiratorii, inclusiv SARS-CoV-2.

Context: două provocări majore în bolile respiratorii

Fibroza pulmonară idiopatică este o boală progresivă, fatală, ce afectează peste 3 milioane de persoane la nivel global. Mecanismele bolii implică o activare aberantă a epiteliului pulmonar și transformarea fibroblastelor în miofibroblaste, cu depuneri fibrotice masive. Terapia actuală cu nintedanib și pirfenidonă încetinește progresia, dar nu oprește sau inversează evoluția bolii.

Infecțiile cu SARS-CoV-2 rămân o amenințare, în special pentru pacienții imunocompromiși și în contextul apariției variantelor virale care pot evita răspunsul imun. Soluții terapeutice bazate pe mecanisme non-imune, precum editarea genică, sunt explorate pentru a suplimenta strategiile existente.

AAV.CPP.16: caracterizare și tropism respirator

AAV.CPP.16 a fost comparat cu AAV6 și AAV9 în culturi celulare, șoareci și maimuțe rhesus. Rezultatele au arătat:

•  În celule epiteliale nazale umane (RPMI 2650), AAV.CPP.16 a indus expresie GFP de 3 ori mai mare decât AAV6 și de 6,6 ori mai mare decât AAV9.
•  La șoareci, administrarea intranazală a dus la transducție superioară în cavitatea nazală, trahee și plămân, cu semnal GFP intens în structurile epiteliale.
•  AAV.CPP.16 a prezentat tropism selectiv, cu expresie redusă în alte organe (ficat, rinichi) și absența expresiei în creier, inimă, splină.

În primates non-umane (NHPs), AAV.CPP.16 a demonstrat o transducție de 2,5–10,5 ori mai mare în diferite segmente ale căilor respiratorii față de AAV9. A fost eficient în transducerea:

•  23% din celulele caliciforme
•  18% din celulele club
•  33% din celulele alveolare de tip I

Terapie genică pentru fibroza pulmonară: inhibarea dublă VEGF și TGF-β1

Cercetătorii au creat un vector AAV.CPP.16 care exprimă o proteină bifuncțională secretată, ce combină:

•  un receptor decoy pentru VEGF (asemănător afliberceptului)
•  un fragment scurt de anticorp (scFv) împotriva TGF-β1

Această abordare vizează blocarea simultană a celor două căi majore pro-fibrotice, evitând efectele secundare ale terapiei medicamentoase combinate. Într-un model murin de fibroză pulmonară idiopatică indusă cu bleomicină:

•  Administrarea unică intranazală a CPP.16-IPF trap a redus remodelarea fibrotică, expresia colagenului, α-SMA, și a citokinelor proinflamatorii (TNF-α, IL-6, IL-1β).
•  Eficiența a fost comparabilă cu pirfenidona administrată zilnic, dar cu avantajul unei singure doze.

Strategie antivirală împotriva SARS-CoV-2: CRISPR-CasRx direcționat către Rdrp

S-a dezvoltat un sistem complet AAV.CPP.16 care exprimă:

•  nucleaza CasRx (din familia CRISPR-Cas13d)
•  4 ghiduri ARN (gRNA) care vizează gene extrem de conservate din genomul SARS-CoV-2, în special Rdrp (ARN-polimeraza dependentă de ARN)

Testele au demonstrat:

•  Inhibiție a expresiei Rdrp cu până la 60% în celule umane și blocaj aproape complet al transcripției virale în cavitatea nazală a șoarecilor.
•  Sistemul CRISPR a fost livrat eficient prin vectorul AAV.CPP.16, permițând profilaxie pasivă împotriva unei replicări virale simulate.

Perspective și implicații clinice

AAV.CPP.16 este un vector puternic pentru terapii genice respiratorii, capabil să transducă eficient atât celulele proximale (nazale, traheale), cât și distale (alveolare). Poate fi utilizat pentru terapie genică convențională (prin exprimarea de proteine terapeutice) sau editare genică ARN (prin CRISPR-Cas13). Rezultatele în primate indică un potențial translational ridicat, dar sunt necesare studii de siguranță pe termen lung, în special privind toxicitatea genomică și imunogenicitatea.

Concluzii

Acest studiu oferă dovezi solide privind superioritatea vectorului AAV.CPP.16 pentru livrarea genelor în tractul respirator și demonstrează fezabilitatea terapeutică în două domenii critice:

•  Tratarea fibrozei pulmonare idiopatice prin inhibarea țintită a VEGF și TGF-β1;
•  Prevenirea infecțiilor virale respiratorii printr-o abordare CRISPR non-imunologică.

În contextul limitărilor terapiei actuale pentru fibroza pulmonară idiopatică și vulnerabilității populației imunodeprimate la infecții virale, aceste rezultate deschid calea pentru terapii intranazale personalizate și durabile.