La thérapie génique offre la possibilité de traiter les maladies génétiques en fournissant du matériel génétique thérapeutique aux cellules cibles. Cependant, une délivrance efficace de gènes doit surmonter plusieurs barrières biologiques, notamment la reconnaissance immunitaire, l’absorption cellulaire, le trafic intracellulaire et l’expression efficace de la charge thérapeutique. Des vecteurs viraux et non viraux ont donc été développés pour relever ces défis.
Parmi les vecteurs viraux, le virus adéno-associé (AAV) est devenu une plate-forme importante pour la délivrance de gènes in vivo. Les vecteurs AAV peuvent transduire à la fois des cellules en division et des cellules non en division et prendre en charge une expression transgénique soutenue. Différentes capsides d’AAV présentent également un tropisme tissulaire distinct, offrant ainsi la possibilité de développer des vecteurs pour des organes et des types de cellules spécifiques.
Les approches basées sur l'AAV- présentent néanmoins des limites importantes. Ceux-ci incluent la capacité d'empaquetage relativement faible de l'AAV, l'immunité préexistante contre certaines capsides, les réponses immunitaires après l'administration et les défis associés à l'obtention d'une administration efficace et suffisamment spécifique dans certains tissus. Ces limitations ont motivé des efforts continus pour améliorer la conception et les performances des vecteurs AAV.
Pourquoi les PSN sont-ils importants dans la recherche sur les AAV ?
Les primates non humains (PSN) peuvent fournir des informations translationnelles précieuses lors du développement de thérapies basées sur l'AAV-en raison de leurs similitudes avec les humains en termes d'anatomie, de physiologie, de génétique et de biologie immunitaire. Les études NHP peuvent être utilisées pour évaluer la biodistribution des vecteurs, la transduction tissulaire, l'expression transgénique, l'activité pharmacologique et les réponses immunitaires in vivo.
Il est important de noter que les performances de la capside de l’AAV peuvent varier considérablement d’une espèce à l’autre. Un vecteur qui présente un fort tropisme chez les rongeurs peut ne pas présenter le même profil de distribution ou de transduction chez les primates. Les études NHP peuvent donc fournir des informations supplémentaires pour évaluer si un vecteur AAV possède des caractéristiques adaptées à un développement ultérieur.
Développement de nouvelles capsides AAV
Un domaine majeur de la recherche sur l’AAV est le développement de capsides présentant un tropisme tissulaire et une efficacité de transduction améliorés. Les chercheurs ont utilisé des approches telles que l’évolution dirigée, la conception rationnelle et la présentation de peptides pour générer des variantes d’AAV aux propriétés biologiques modifiées.
Ces approches visent à améliorer l’administration vers des tissus spécifiques, notamment le système nerveux central, le foie, le cœur et la rétine, tout en réduisant potentiellement la distribution tissulaire indésirable ou la reconnaissance immunitaire. Les études NHP peuvent aider à déterminer si les propriétés observées lors du dépistage-à un stade précoce se traduisent par un modèle animal plus grand avec une plus grande pertinence physiologique pour les humains.
Tissu-Expression génétique spécifique et régulée
Les performances du vecteur dépendent non seulement de la sélection des capsides, mais également de la manière dont le gène thérapeutique est exprimé après l'administration. Des éléments promoteurs et régulateurs peuvent être conçus pour influencer le niveau et la spécificité cellulaire de l’expression du transgène.
Les promoteurs spécifiques aux tissus- ou aux cellules-peuvent aider à restreindre l'expression aux cellules cibles prévues, tandis que les systèmes de régulation inductibles peuvent fournir un contrôle supplémentaire sur le moment ou le niveau d'expression. Ces stratégies peuvent améliorer la fenêtre thérapeutique en limitant l'expression dans les tissus non-cibles.
Les études NHP peuvent être utiles pour évaluer la distribution et la spécificité de l'expression du transgène in vivo, en particulier lorsque l'activité du promoteur et la biologie tissulaire diffèrent entre les espèces.
AAV et CRISPR-Édition du génome Cas9
Les vecteurs AAV peuvent également être utilisés pour fournir des composants de systèmes d'édition du génome-tels que CRISPR-Cas9. Plutôt que de simplement fournir un gène fonctionnel, l'édition du génome basée sur l'AAV- vise à modifier une séquence génomique spécifique au sein des cellules cibles.
Des études précliniques ont étudié les approches d'édition génomique délivrées par l'AAV--pour des maladies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne, l'hémophilie, les maladies kystiquesfibrose, et des troubles héréditaires de la rétine. Les études NHP peuvent fournir des informations importantes sur l’efficacité de la délivrance, l’activité d’édition, la distribution tissulaire et les réponses immunitaires avant la traduction clinique.
Cependant, les approches CRISPR basées sur l'AAV-sont confrontées à des défis supplémentaires, notamment les limitations d'empaquetage des vecteurs AAV, l'édition potentielle-hors cible, les réponses immunitaires contre les composants du vecteur ou les protéines d'édition, et la nécessité d'atteindre une efficacité d'édition suffisante dans les cellules cibles concernées.
Le rôle de la recherche sur les PSN dans le développement des AAV
Le développement de vecteurs AAV nécessite de plus en plus une évaluation intégrée de la biologie des capsides, de la distribution tissulaire, de l’expression transgénique, de l’activité pharmacologique et de l’immunogénicité. Les modèles NHP peuvent compléter les études in vitro et sur les rongeurs en fournissant des informations translationnelles qui peuvent être difficiles à obtenir à partir d'autres modèles.
Les espèces de PSN, la voie d'administration, la dose, la stratégie d'échantillonnage et les paramètres appropriés doivent être déterminés en fonction du vecteur, du tissu cible, du mécanisme thérapeutique et du stade de développement. La recherche sur les PSN est donc plus informative lorsqu’elle est intégrée à une stratégie préclinique plus large conçue pour répondre à des questions de développement spécifiques.
À mesure que les technologies AAV continuent d'évoluer, les progrès en matière d'ingénierie des capsides, d'éléments de régulation et de systèmes d'édition du génome-peuvent élargir les applications potentielles de la thérapie génique. Des études sur les PSN bien conçues peuvent aider à caractériser ces technologies et fournir des données translationnelles critiques pour soutenir leur développement ultérieur.
