Geneditierung bei Hunden mit Duchenne-Muskeldystrophie

„Dies sind ohne Zweifel spannende Befunde hinsichtlich der Wiederherstellung der Dystrophin-Bildung ohne offensichtliche Nebenwirkungen – zum Beispiel durch unerwünschte genetische Defekte oder Entzündungen. Die Autoren weisen zurecht darauf hin, dass die Versuchstierzahl von vier zu wenig und die Beobachtungsdauer von maximal acht Wochen zu kurz ist, um eine abschließende Risikobewertung zuzulassen. Daten zur Wiederherstellung der Muskelfunktion wurden nicht vorgelegt. Vermutlich aufgrund des kurzen Beobachtungszeitraums.“

„Die Gruppe von Eric Olson hat in den vergangenen Jahren überzeugende Daten im Mausmodell, in menschlichen Muskelzellen sowie nun in einem Großtiermodell vorgelegt. Das Hundemodell ist aus meiner Sicht wegweisend für eine klinische Anwendung. Es ist aber aus meiner Sicht wichtig, neben der Korrektur der Dystrophin-Bildung auf Proteinebene auch funktionelle Daten vorzulegen, die eine Verbesserung der Muskelfunktion in dem Hundemodell zeigen.“

„Vor dem Hintergrund der klaren Proteindaten sowie der bereits stattfindenden klinischen Anwendung eines alternativen Verfahrens mit einer deutlich geringeren Proteinkorrekturrate (Medikament Eteplirsen), scheint es nur eine Frage der längeren Beobachtung in dem DMD-Hundemodell, um die Grundlage für eine klinische Studie weiter auszubilden. In Anbetracht der infausten (ungünstigen; Anm. d. Red.) Prognose von Patienten mit DMD, der bereits vorliegenden Daten der Anwendung der Genfähren, die von Olson und Kollegen verwendet wurden, sowie der Daten aus menschlichen Zellmodellen, scheint die klinische Erprobung unter Einhaltung von qualitätsüberprüften Herstellungsverfahren – in Deutschland über das Arzneimittelgesetz geregelt – in naher Zukunft möglich.“

„Entscheidend ist die Fähigkeit der Bildung von Dystrophin, in diesem Fall als eine leicht verkürzte Proteinvariante. Dies konnte zu einem erstaunlich hohen Prozentsatz in unterschiedlichen Muskelgeweben nachgewiesen werden – bis zu über 90 Prozent im Herzmuskel. Bedingt ist dies durch die Anwendung von sogenannten Adenovirus-assoziierten Viren mit dem Serotyp 9 (AAV9) als Genfähren: Sie infizieren mit hoher Effizienz Herzmuskelzellen. Dazu kommt die Steuerung der Expression der Cas9-Genschere über ein sogenanntes Muskel-spezifisches Promotorelement aus dem Kreatinkinase-Gen (CK-Gen). Dass trotz alledem die Wiederherstellung der Dystrophin-Bildung in nur 5 bis 70 Prozent der Skelettmuskelzellen gelang, erklärt sich vermutlich über die Gewebeverteilung und Gewebegängigkeit der Genfähren (AAV9). Die zentrale Frage ist, wieviel Muskel tatsächlich repariert werden muss, um einen therapeutischen Effekt zu erzielen. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Olson konnten wir kürzlich zeigen, dass in einem menschlichen Herzmuskel-Modell die Pumpfunktion bereits bei einer Reparatureffizienz von 30 Prozent teilweise und bei 50 Prozent vollständig wiederhergestellt werden kann [1]. Gleiches gilt vermutlich auch für den Skelettmuskel.“

„Das ist ein sehr spannendes Konzept, weil es sich die sehr hohe Effizienz des CRISPR-Cas-vermittelten Ausschaltens von Genen – beziehungsweise hier eines einzelnen Exons durch Zerstörung des Splice-Signals – zunutze macht (Das Dystrophin-Gen besteht insgesamt aus 79 Genabschnitten (Exons), die im Zellkern zunächst abgelesen werden. Aus der entstehenden mRNA müssen beim Splicen nicht-proteincodierende Abschnitte entfernt werden (Introns); Anm. d. Red.). Gerade in postmitotischen Zellen (Zellen, die sich nicht mehr teilen; Anm. d. Red.) funktioniert ja die exakte Reparatur nur sehr schlecht, weil der zugrundeliegende Mechanismus – die homologe Rekombination – nicht aktiv ist. Angesichts der Schwere der Krankheit der Duchenne-Muskeldystrophie und des Fehlens effizienter Therapiemethoden, ist eine recht schnelle Translation in die Klinik zu erwarten.“

„Wie die Autoren ja auch selbst schreiben, sind die erhobenen Daten natürlich sehr limitiert: je ein Hund pro getestetem Ansatz. Allerdings sind solche Versuche im Hundemodell natürlich auch sehr aufwendig. Dass das Papier so hochrangig publiziert wurde, liegt sicher nicht zuletzt an den extrem hohen Korrekturraten in einigen Muskelgeweben, insbesondere natürlich im Herzen. Bekannt ist, dass den AAV9-Vektor eine Präferenz für Herzmuskelgewebe auszeichnet, der genaue Mechanismus ist jedoch noch nicht geklärt (Um die Werkzeuge zur Geneditierung in Muskelzellen einzuschleusen, haben die Autoren ein rekombinantes Virus als sogenannten Vektor verwendet, das bereits in einigen Gentherapie-Studien eingesetzt wurde, das Adeno-assoziierte Virus (AAV); Anm. d. Red.).“

„Wie die Autoren anmerken, sind die Beobachtungszeiträume von sechs bis acht Wochen sehr kurz. Da es sich um eine genetische Korrektur handelt, würde man aber per se nicht erwarten, dass die Korrekturrate sinkt. Außer natürlich, die korrigierten Zellen weisen einen irgendwie gearteten Nachteil auf, zum Beispiel infolge von sogenannten off-target-Effekten (Das unerwünschte Einfügen von Mutationen an Orten, die im Erbgut eigentlich nicht verändert werden sollten; Anm. d. Red.) oder durch eine Aktivierung des Immunsystems. Da sich die Zellen nicht teilen und der Vektor damit recht stabil sein dürfte, kann eine Immunreaktion natürlich auch später nach der Behandlung auftreten. Das wäre wiederrum recht gefährlich, wenn bis zu 90 Prozent der Herzzellen Cas9 exprimieren. In diesem Zusammenhang wäre es auch interessant zu klären, in welchem Anteil der Zellen eine permanente Integration des Vektors passiert ist. AAV ist zwar nicht obligat integrierend, jedoch sind zufällige Integrationen mit einer definierten Frequenz zu erwarten. Durch die Cas9-vermittelten DNA-Doppelstrangbrüche könnte die Integration sogar vermehrt erfolgen. Hierzu liefert das Papier keine Daten.“

„Was aus medizinischer Sicht fehlt, sind Daten zum therapeutischen Effekt der Behandlung. Die Autoren beschränken sich, soweit ich sehe, auf die molekularbiologischen und histologischen Untersuchungen. Ich weiß nicht, wie schwer die Ausprägung der Krankheit bei Hunden ist, die Autoren schreiben aber, dass sie der beim Menschen ähnelt. Daher würde ich erwarten, dass eine solch dramatisch gute Korrektur auch zu einer messbaren Verbesserung der Funktion führt.“

„Hinsichtlich der Translation in eine klinische Studie wird interessant sein, ob es beim Menschen eine stärkere Immunantwort gibt. Es wurde ja beschrieben, dass viele Menschen bereits eine präexistierende Immunantwort gegen Cas9 aus Infektionen mit Streptococcus pyogenes haben [2]. Da wird man sehen müssen, inwieweit die bei den Hunden (die sicher S. pyogenes naiv waren) applizierte transiente Immunsuppression (vorrübergehende Unterdrückung der Immunabwehr, um Immunreaktionen gegen die eingesetzten Viren zu unterdrücken; Anm. d. Red.) beim Menschen ausreicht.“