Przegląd omawiający rozsiewanie wektorów wirusowych
„Wektory wirusowe to narzędzia [nośniki] powszechnie stosowane przez biologów molekularnych do dostarczania materiału genetycznego do komórek. Proces ten może być przeprowadzony wewnątrz żywego organizmu (in vivo) lub w hodowli komórkowej (in vitro). Wirusy wykształciły wyspecjalizowane mechanizmy molekularne do efektywnego transportu swoich genomów do wnętrza infekowanych przez nie komórek. Dostarczanie genów lub innego materiału genetycznego przez wektor jest określane mianem transdukcji, a zainfekowane komórki są określane jako transdukowane. Biolodzy molekularni po raz pierwszy wykorzystali tę maszynerię w latach 70-tych. Paul Berg użył zmodyfikowanego wirusa SV40 zawierającego DNA bakteriofaga λ do zainfekowania komórek nerki małpy utrzymywanych w hodowli.
Oprócz zastosowania w badaniach z zakresu biologii molekularnej, wektory wirusowe wykorzystywane są w terapii genowej oraz przy opracowywaniu szczepionek.
Terapia genowa
Terapia genowa to technika korygowania wadliwych genów odpowiedzialnych za rozwój chorób. W przyszłości terapia genowa może być sposobem na leczenie chorób genetycznych, takich jak ciężki złożony niedobór odporności, mukowiscydoza czy nawet hemofilia A. Ponieważ choroby te wynikają z mutacji w sekwencji DNA konkretnych genów, w badaniach nad terapią genową wykorzystuje się wirusy w celu dostarczenia niezmutowanych kopii tych genów do komórek organizmu pacjenta. Terapia genowa odniosła ogromną liczbę sukcesów laboratoryjnych. Zanim jednak terapia genowa zyska powszechne zastosowanie, należy przezwyciężyć kilka problemów z nią związanych. Odpowiedź immunologiczna na wirusy nie tylko utrudnia dostarczanie genów do komórek docelowych, ale może powodować poważne powikłania u pacjenta. W jednej z pierwszych prób terapii genowej w 1999 roku doprowadziło to do śmierci Jesse Gelsingera, który był leczony przy użyciu wektora adenowirusowego.
Niektóre wektory wirusowe, na przykład gamma-retrowirusy, wstawiają swoje genomy w pozornie przypadkowym miejscu na jednym z chromosomów gospodarza, co może zaburzać funkcję genów komórkowych i prowadzić do nowotworów. W przeprowadzonym w 2002 roku badaniu terapii genowej retrowirusami w ciężkim złożonym niedoborze odporności u czterech pacjentów rozwinęła się białaczka; trzech z nich wyzdrowiało po chemioterapii. Wektory wirusowe oparte na adenowirusach są pod tym względem znacznie bezpieczniejsze, ponieważ integrują się zawsze w tym samym miejscu ludzkiego genomu, co znajduje zastosowanie w różnych schorzeniach, takich jak choroba Alzheimera.
Szczepionki wektorowe
Szczepionka zawierająca żywy wektor to szczepionka, która wykorzystuje organizm (zwykle wirus lub bakterię), który nie wywołuje choroby, do przeniesienia genów patogenu do organizmu w celu pobudzenia odpowiedzi immunologicznej. Obecnie opracowywane są wirusy wydalające białka patogenów jako szczepionki przeciwko tym patogenom, w oparciu o te same przesłanki, co szczepionki DNA. Geny wykorzystywane w takich szczepionkach są zazwyczaj kodującymi antygen białkami powierzchniowymi patogennego organizmu. Są one następnie wprowadzane do genomu organizmu niepatogennego, gdzie ulegają ekspresji na jego powierzchni i mogą wywoływać odpowiedź immunologiczną.
W przeciwieństwie do szczepionek atenuowanych, szczepionki wektorowe pozbawione są innych genów docelowego patogenu wymaganych do replikacji, więc zakażenie patogenem jest niemożliwe. Adenowirusy są aktywnie rozwijane jako wektory szczepionek.”- Wikipedia, maj 2021
Szczepionki wektorowe na Covid-19
–Szczepionka na COVID-19 firmy Oxford-AstraZeneca, sprzedawana pod nazwami handlowymi Vaxzevria i Covishield
— Szczepionka Sputnik V na COVID-19 jest szczepionką wektorową wyprodukowaną przez rosyjski Instytut Badawczy Epidemiologii i Mikrobiologii Gamaleya.
— Sputnik Light to szczepionka wektorowa, wyprodukowana przez rosyjski Instytut Badawczy Epidemiologii i Mikrobiologii Gamaleya. W rzeczywistości składa się ona z pierwszej dawki szczepionki Sputnik V, która oparta jest na wektorze Ad26.
— Szczepionka firmy Johnson & Johnson na COVID-19 jest szczepionką wektorową wyprodukowaną przez firmę Janssen Pharmaceutica (spółkę zależną Johnson & Johnson) i Beth Israel Deaconess Medical Center. Jest ona również znana pod nazwą Janssen.
— Convidecia to szczepionka wektorowa wyprodukowana przez chińską firmę CanSino Biologics i Instytut Biotechnologii przy Wojskowej Akademii Medycznej w Pekinie.
Źródło: Wikipedia, List of COVID-19 vaccine authorizations
Zobacz na: Czy szczepionki na COVID zwiększają podatność na wirusa HIV? [19 październik 2020]
Naukowcy ostrzegają, że niektóre szczepionki przeciwko Covid-19 mogą zwiększać ryzyko infekcji HIV
Pasywna wziewna szczepionka mRNA przeciwko SARS-Cov-2
Szczepionki z zaciskiem molekularnym: lekcje wyciągnięte z porażki
Rozsiewanie wektorów wirusowych
Poniższy materiał pochodzi ze strony Gene Therapy Network prowadzonej przez firmę farmaceutyczną Novartis.Ta strona jest przeznaczona wyłącznie dla pracowników służby zdrowia w USA.
Wydalanie wektora wirusowego jest to zjawisko uwalniania produktów terapii genowej opartych na wirusach od pacjenta jedną lub wszystkimi z następujących dróg: wydaliny (kał), wydzielina (mocz, ślina, płyny nosowo-gardłowe, itp.) oraz skóra (krosty, owrzodzenia, rany)[1].
Biodystrybucja
Rozsiewanie różni się od biodystrybucji, która odnosi się do rozprzestrzeniania się DNA wektora w organizmie pacjenta po podaniu leku oraz jego lokalizacji i utrzymywania się w tkankach, płynach ustrojowych lub narządach[1,2].
Rozsiewanie wektora
Rozsiewanie, które odnosi się do sposobu, w jaki produkt jest wydalany lub uwalniany z organizmu pacjenta, można zaobserwować w wyniku biodystrybucji[2].
Wektory wirusowe są obecnie preferowaną metodą dostarczania terapii genowych, w porównaniu z niewirusowymi systemami dostarczania[3].
Około 70% prowadzonych obecnie badań klinicznych nad terapiami genowymi rzadkich chorób genetycznych wykorzystuje wektory wirusowe[4].
Obecnie wszystkie terapie genowe zatwierdzone przez FDA lub EMA są produktami terapii genowej opartymi na wirusach[3,5-10].
Zdolność wektorów wirusowych do replikacji
Wektory wirusowe pozbawione zdolności replikacji
Wektory wirusowe pozbawione zdolności replikacji są zaprojektowane tak, aby były pozbawione większości sekwencji wirusowych i w związku z tym nie posiadają informacji genetycznej do replikacji; jednakże zachowują zdolność do wprowadzania interesujących nas genów do komórek docelowych[11,12].
Niektóre wirusy typu dzikiego, takie jak te oparte na adenowirusie są naturalnie pozbawione możliwości replikacji i wymagają współzakażenia innymi wirusami pomocniczymi, aby mogły się replikować[11].
Wektory wirusowe zdolne do replikacji
Wektory wirusowe replikacyjno-kompetentne zachowują cechy wirusa macierzystego, które umożliwiają im namnażanie[11.]
Wirusy te są obecnie najczęściej stosowane w terapii nowotworów[11].
Kilka przykładów to wirus opryszczki zwykłej (HSV), reowirusy i adenowirusy[13].
Obawy dotyczące bezpieczeństwa związane z rozsiewaniem wektora wirusowego są niezwykle niskie w przypadku wektorów wirusowych pozbawionych zdolności replikacji.
Oczekuje się, że rozsiewanie wektorów wirusowych pozbawionych zdolności replikacji będzie niskie, ograniczone w czasie i związane z mniejszym potencjałem do uwolnienia jako wirusy zakaźne[15].
Chociaż nie wiadomo, czy ograniczona ekspozycja na wektor wirusowy pozbawiony zdolności replikacji jest wystarczająca do wytworzenia odpowiedzi przeciwciał, to istnieje potencjalne ryzyko serokonwersji* u osób mających kontakt z pacjentami, którym podano terapię genową, co może mieć przyszłe implikacje[16,17].
–U osób narażonych może to ograniczyć możliwość stosowania w przyszłości terapii genowej zawierającej ten sam wektor[16].
–W przypadku ekspozycji u matki nie posiadającej przeciwciał, może wystąpić ryzyko przyszłych ciąż seropozytywnych†[17].
| Terapia genowa | Wektor wirusowy |
| Alipogene tiparvovec* | Pozbawiony zdolności replikacji AAV1[19] |
| Autologous CD34+ cells encoding the human ADA cDNA sequence† | Pozbawiony zdolności replikacji wektor gamma retrowirusowi[20] |
| Axicabtagene ciloleucel‡ | Pozbawiony zdolności replikacji wektor gamma retrowirusowi[21] |
| Gendicine | Pozbawiony zdolności replikacji adenowirus[22] |
| Onasemnogene abeparvovec-xioi | Pozbawiony zdolności replikacji AAV9[23,24] |
| Tisagenlecleucel§ | Pozbawiony zdolności replikacji wektor lentiwirusowy [25] |
| Voretigene neparvovec-rzyl¶ | Pozbawiony zdolności replikacji AAV2[26] |
Obawy dotyczące bezpieczeństwa związane z rozsiewaniem wektora wirusowego stanowią potencjalny problem w przypadku wektorów wirusowych zdolnych do replikacji[15,16].
Ponieważ wektory wirusowe replikacyjno-kompetentne zachowują zdolność do replikacji, prawdopodobnie są one efektywniej i przez dłuższy czas rozsiewane do środowiska w porównaniu z wektorami wirusowymi pozbawionymi zdolności replikacji[18].
–Ten rozsiewany/wydalany wektor może być zakaźny wskazując na możliwość transmisji produktu terapii genowej opartego na wirusie na osoby nieleczone (np. bliskich kontaktów i pracowników służby zdrowia)[15] .
Aby zrozumieć potencjalne ryzyko transmisji i pomóc w ocenie środków zapobiegających transmisji, prowadzi się badania dotyczące rozsiewania w populacji docelowej[15].
| Onkolityczna terapia wirusowa | Wektor wirusowy |
| Talimogene laherparepvec# | Zdolny do replikacji HSV-127 |
Przypisy:
1. U.S. Food and Drug Administration. Design and analysis of shedding studies for virus or bacteria-based gene therapy and oncolytic products. Available at: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/design-and-analysis-shedding-studies-virus-or-bacteria-based-gene-therapy-and-oncolytic-products. Accessed September 10, 2019.
2. Salmon F, et al. Expert Rev Clin Pharmacol 2014;7(1):53–65.
3. Ginn SL, et al. J Gene Med 2018;20:e3015.
4. Nyamay’Antu A, et al. Cell Gene Insights 2019;5(S1):51–57.
5. BioPharm International. May 1, 2004. Available at: http://www.biopharminternational.com/genesis-gendicine-story-behind-first-gene-therapy. Accessed September 10, 2019.
6. Strimvelis® [summary of product characteristics]. 2016. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/product-information/strimvelis-epar-product-information_en.pdf. Accessed August 14, 2019.
7. Kymriah™ [package insert]. 2018. Available at: https://www.pharma.us.novartis.com/sites/www.pharma.us.novartis.com/files/kymriah.pdf. Accessed September 10, 2019.
8. European Medicine Agency. Yescarta: Assessment Report. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/yescarta-epar-public-assessment-report_en.pdf. Accessed September 10, 2019.
9. Zolgensma® [package insert]. 2019. Available at: https://www.avexis.com/content/pdf/prescribing_information.pdf. Accessed September 10, 2019.
10. U.S. FDA. News release. May 24, 2019. Available at: https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-innovative-gene-therapy-treat-pediatric-patients-spinal-muscular-atrophy-rare-disease. Accessed August 14, 2019.
11. Baldo A, et al. Curr Gene Ther 2013;13:385–394.
12. Bourd D, et al. Br J Pharmacol 2009;157:153–165;
13. Saini V, et al. Adv Gene Mol Cell Ther 2007;1(1):30–43.
14. Goswami R, et al. Front Oncol 2019;9:297.
15. U.S. Food and Drug Administration. Design and analysis of shedding studies for virus or bacteria-based gene therapy and oncolytic products. Available at: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/design-and-analysis-shedding-studies-virus-or-bacteria-based-gene-therapy-and-oncolytic-products. Accessed September 10, 2019.
16. Petrich J, et al. J Pharm Prac 2019; doi: 10.1177/0897190019854962 [Epub ahead of print].
17. Al-Zaidy SA, Mendell JR. Ped Neuro 2019; doi: 10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007 [Epub ahead of print].
18. van den Akker E, et al. Curr Gene Ther 2013;13:395–412.
19. European Medicines Agency. Glybera. Assessment report. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/glybera-epar-public-assessment-report_en.pdf. Accessed September 10, 2019.
20. European Medicines Agency. Strimvelis®. Assessment report. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/strimvelis-epar-public-assessment-report_en.pdf. Accessed September 10, 2019.
21. European Medicine Agency. Yescarta®. Assessment report. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/yescarta-epar-public-assessment-report_en.pdf. Accessed September 10, 2019.
22. Goswami R, et al. Front Oncol 2019;9:297.
23. Zolgensma® [package insert]. 2019. Available at: https://www.avexis.com/content/pdf/prescribing_information.pdf. Accessed September 10, 2019.
24. ClinicalTrials.gov. NCT03306277. Available at: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03306277. Accessed September 10, 2019.
25. European Medicines Agency. Kymriah™. Assessment report. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/kymriah-epar-public-assessment-report_en.pdf. Accessed September 10, 2019.
26. Luxturna™ [package insert]. 2017. Available at: http://sparktx.com/LUXTURNA_US_Prescribing_Information.pdf. Accessed September 10, 2019.
27. Imlygic® [package insert]. 2015. Available at: https://www.pi.amgen.com/~/media/amgen/repositorysites/pi-amgen-com/imlygic/imlygic_pi.pdf. Accessed September 10, 2019.