Neuartige Adeno-assoziierte Virus (AAV) Vektoren zur optimierten retinalen Gentherapie

• Antragsteller: Professor Dr. Stylianos Michalakis
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Augenheilkunde ; Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399445958

Adeno-assoziierte Virus (AAV) Vektoren sind aktuell der Goldstandard für retinalen Gentransfer. AAV-basierte Vektoren wurden bereits in Rahmen mehrerer klinischen Studien am Auge getestet und zeigten ein gutes Sicherheitsprofil. Der zurzeit am weitesten fortgeschrittene Ansatz ist die Gensupplementierung mittels AAV-RPE65 bei der RPE65-bedingten Leberschen kongenitalen Aumaurose (LCA2). Die subretinale Applikation von AAV-RPE65 erwies sich als sehr sicher und führte zur teilweisen Verbesserung des Sehens. Allerdings zeigte die AAV-RPE65 Behandlung leider keinen nachhaltigen Effekt auf die Progression der Photorezeptor-Degeneration in LCA2 Patienten. Die Gründe dafür sind bisher noch unklar. Es werden sowohl krankheitsspezifische, als auch AAV Vektor-bedingte Probleme, wie z.B. inadäquate Expressionslevel als mögliche Faktoren diskutiert. Eine Transduktion durch AAV Vektoren setzt die direkte Interaktion mit Zelloberflächen-Rezeptoren der Zielzelle und anschließende Internalisierung voraus. Die meisten erblichen Netzhauterkrankungen sind bedingt durch Mutationen in Photorezeptor- oder retinalem Pigmentepithel (RPE)-spezifischen Genen. Für ein effizientes Targeting dieser Zellen muss die der Netzhaut operativ vom RPE abgelöst und AAVs in die temporär entstandene subretinale Kavität appliziert werden. Subretinale Injektionen bergen ein erhöhtes Risiko für Kollateralschäden für die erkrankte Netzhaut. Zudem erreicht man nach subretinaler Injektion ausschließlich die retinalen Zellen im Areal der Netzhautablösung. Daher besteht dringender Entwicklungsbedarf für neuartige AAV Vektoren, die eine verbesserte Transduktion retinaler Zellen, optimalerweise über weniger invasive Applikationsrouten, wie z.B. der intravitrealen (IVT) Injektion, ermöglichen. Das Hauptziel des vorliegenden Antrags ist es vielversprechende, bereits im Vorfeld generierte innovative AAV Vektoren, für die klinische Anwendung weiter zu entwickeln. Das Arbeitsprogramm beinhaltet die in vitro Charakterisierung der neuartigen AAVs im 661w Sehzapfen-Zellkulturmodell sowie in retinalen Organoiden, welche aus humanen iPS Zellen generiert wurden. In vivo Experimente in Wildtyp Mäusen und Retina-Degenerations-Mausmodellen mit Vektorversionen, welche eGFP unter Kontrolle von zelltypspezifischen Promotoren exprimieren, sollen die Transduktionseffizienz der neuen AAVs in murinen Sehstäbchen und Sehzapfen etablieren. Im Anschluss folgen analoge Experimente im Hundemodell und im nichtmenschlichen Primaten (NHP), um die Fähigkeit der Vektoren, nach IVT Applikation, Stäbchen und Zapfen zu transduzieren in Großtiermodellen zu bestätigen. Die NHP- und Hunde-Studien werden zudem mögliche Immunantworten auf die Vektoren und einer wiederholten Applikation evaluieren sowie Bestimmung der Biodistribution. Nach Abschluss dieser Experimente sollen die optimale/n Vektorvariante/n in IVT Gensupplementierungsansätzen an etablierten Mausmodellen der Achromatopsie und der Retinitis pigmentosa getestet werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2127: Gen- und Zellbasierte Therapien für die Behandlung neuroretinaler Degeneration