Therapeutischer Gentransfer mittels Sleeping Beauty Transposon-Vektoren: Präklinische Evaluierung der Effizienz und Biosicherheit in einem Morbus Gaucher-Mausmodell

• Antragsteller: Professor Dr. Zoltan Ivics; Professor Dr. Thomas Georg Ohm
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283749119

Morbus Gaucher (engl: Gaucher disease GD) ist die am weitesten verbreitete lysosomale Speicherkrankheit, die durch eine vererbte Mutation im beta-Glucocerebrosidase (GCase) Gen charakterisiert ist. Drei klinische Subtypen werden unterschieden: GD Typ I (viszerale Symptome), und II/III (mit Symptomen des zentralen Nervensystems). Während Enzymersatztherapien in Typ I zu einer verbesserten Symptomatik führen, sind einige Patienten therapieresistent und haben keinen geeigneten Knochenmarkspender. Für den neuropathischen GD Subtyp gibt es keine geeigneten Behandlungsoptionen. Deshalb ist Gentherapie eine einzigartige Möglichkeit eine lebenslange, ursächliche Korrektur der Erkrankung herbeizuführen. In diesem Projekt wird die Effizienz und biologische Sicherheit des nicht-viralen Sleeping Beauty (SB) Transposon Systems für die genetische Modifikation von GCase-defizienten hämatopoetischen Stammzellen (HSZ) in einem nicht-neuropathischen Mausmodell (GD1 Mäuse) untersucht. GD1 Mäuse zeichnen sich durch einen relativ langsamen Krankheitsverlauf und eine normale Lebenserwartung aus. Unser Ziel ist es den nicht-viralen Transfer des therapeutischen Gens in HSZ durch Kombination des SB Transposonsystems mit "Minicircle"-Technologie zu verbessern. Diese Methode erlaubt es die Vektorgröße durch Entfernung des bakteriellen Plasmidanteils, der in sonst üblichen Plasmidvektoren vorhanden ist, erheblich zu reduzieren. Diese Strategie wird nicht nur die Effizienz der Genkorrektur erhöhen, sondern auch die Sicherheit von nicht-viralem Gentransfer in Zusammenhang mit Gentherapieanwendungen. In dieser Machbarkeitsstudie werden wir auch die Möglichkeit des Enzymtransfers in das zentrale Nervensystem untersuchen, was Voraussetzung für die erfolgreiche Behandlung der schweren neuropathischen Krankheitsform ist. Aus diesem Grund werden wir unsere präklinischen Gentherapieprotokolle mit einem neuartigen Vektordesign kombinieren, in dem die GCase mit einem Sekretionssignal versehen wird. Die so modifizierte GCase, die in genetisch korrigierten HSZ im Knochenmark exprimiert wird, verteilt sich somit systemisch. Außerdem werden Apolipoprotein B und E Domänen an den C-Terminus der GCase angefügt, um es der GCase zu ermöglichen die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden und somit einen hirnspezifischen GCase Transfer zu erreichen. GD1 Mäuse die mit korrigierten HSZ transplantiert wurden, werden ausführlich charakterisiert hinsichtlich Engraftment, Gene-Marking, Vektorintegrationsstellen, Expression des Transgens, Biodistribution und Phänotypisierung viszeraler Organe. Dieses Projekt wir die Entwicklung sicherer präklinischer Gentherapieprotokolle für Morbus Gaucher, sowie deren Übertragung in die Klinik, wesentlich vorantreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen