Preview

Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки

Расширенный поиск

Анализ биораспределения аденоассоциированных вирусов 9 и rh.10 серотипов, кодирующих ген арилсульфатазы А, после предварительной иммунизации свиней вирусом 9 серотипа

https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.4.683-703

Аннотация

Лизосомные болезни накопления представляют собой наследственные заболевания, связанные с нарушением функции лизосом, включая работу ферментов, важных для клеточного метаболизма, сигнальных путей и других биологических процессов. Метахроматическая лейкодистрофия (МЛД), входящая в группу лизосомных болезней накопления, вызвана дефицитом арилсульфатазы А (ARSA), что приводит к накоплению сульфатидов и разрушению миелиновых оболочек структур нервной системы. В статье обсуждается эффективность использования аденоассоциированных вирусов (AAВ) при нейродегенеративных заболеваниях, включая МЛД. Показано биораспределение и безопасность векторов AAВ9-ARSA и AAВrh.10-ARSA после предварительной иммунизации свиней. Обсуждены иммунные аспекты, связанные с генной терапией на основе AAВ, а также возможные ограничения в эффективности и долгосрочности такой терапии.

Об авторах

А. И. Муллагулова
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

Муллагулова Айсылу Илдаровна, аспирант кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии, младший научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008



А. А. Шаймарданова
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

Шаймарданова Алиса Алмазовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008



Я. О. Мухамедшина
Казанский (Приволжский) федеральный университет; Республиканская клиническая больница
Россия

Мухамедшина Яна Олеговна, доктор медицинских наук, доцент, ведущий научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии; главный научный сотрудник

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Оренбургский тракт, д. 138., г. Казань, 420064



В. В. Соловьева
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

Соловьева Валерия Владимировна, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008



А. Ибрахим
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

Ибрахим Ахмад, магистрант кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008



А. А. Ризванов
Казанский (Приволжский) федеральный университет; Академия наук Республики Татарстан
Россия

Ризванов Альберт Анатольевич, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины, профессор кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии; академик-секретарь отделения медицинских и биологических наук

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Бауманa, д. 20, г. Казань, 420111



Список литературы

1. Platt F.M., d’Azzo A., Davidson B.L., Neufeld E.F., Tifft C.J. Lysosomal storage diseases // Nat. Rev. Dis. Primers. 2018. V. 4, No 1. Art. 27. https://doi.org/10.1038/s41572-018-0025-4.

2. Шаймарданова А.А, Чулпанова Д.С., Соловьева В.В., Муллагулова А.И., Китаева К.В., Ризванов А.А. Новые терапевтические стратегии для лечения метахроматической лейкодистрофии // Гены и клетки. 2020. Т. 15, № 2. С. 41–50. https://doi.org/10.23868/202004023.

3. Marcus J., Honigbaum S., Shroff S., Honke K., Rosenbluth J., Dupree J.L. Sulfatide is essential for the maintenance of CNS myelin and axon structure // Glia. 2006. V. 53, No 4. P. 372–381. https://doi.org/10.1002/glia.20292.

4. Lamichhane A., Rocha Cabrero F. Metachromatic Leukodystrophy. Treasure Island, FL: StatPearls Publ., 2023.

5. Shaimardanova A.A., Chulpanova D.S., Solovyeva V.V., Mullagulova A.I., Kitaeva K.V., Allegrucci C., Rizvanov A.A. Metachromatic leukodystrophy: Diagnosis, modeling, and treatment approaches // Front. Med. 2020. V. 7. Art. 576221. https://doi.org/10.3389/fmed.2020.576221.

6. Van Rappard D.F., Boelens J.J., Wolf N.I. Metachromatic leukodystrophy: Disease spectrum and approaches for treatment // Best Pract. Res., Clin. Endocrinol. Metab. 2015. V. 29, No 2. P. 261–273. https://doi.org/10.1016/j.beem.2014.10.001.

7. Beerepoot S., Nierkens S., Boelens J.J., Lindemans C., Bugiani M., Wolf N.I. Peripheral neuropathy in metachromatic leukodystrophy: Current status and future perspective // Orphanet J. Rare Dis. 2019. V. 14, No 1. Art. 240. https://doi.org/10.1186/s13023-019-1220-4.

8. Smith N.J., Marcus R.E., Sahakian B.J., Kapur N., Cox T.M. Haematopoietic stem cell transplantation does not retard disease progression in the psycho-cognitive variant of late-onset metachromatic leukodystrophy // J. Inherited Metab. Dis. 2010. V. 33, No S3. P. 471–475. https://doi.org/10.1007/s10545-010-9240-1.

9. Matthes F., Stroobants S., Gerlach D., Wohlenberg C., Wessig C., Fogh J., Gieselmann V., Eckhardt M., D’Hooge R., Matzner U. Efficacy of enzyme replacement therapy in an aggravated mouse model of metachromatic leukodystrophy declines with age // Hum. Mol. Genet. 2012. V. 21, No 11. P. 2599–2609. https://doi.org/10.1093/hmg/dds086.

10. Fumagalli F., Calbi V., Natali Sora M. G., Sessa M., Baldoli C., Rancoita P.M.V., Ciotti F., Sarzana M., Fraschini M., Zambon A.A., Acquati S., Redaelli D., Attanasio V., Miglietta S., De Mattia F., Barzaghi F., Ferrua F., Migliavacca M., Tucci F., Gallo V., Del Carro U., Canale S., Spiga I., Lorioli L., Recupero S., Fratini E.S., Morena F., Silvani P., Calvi M.R., Facchini M., Locatelli S., Corti A., Zancan S., Antonioli G., Farinelli G., Gabaldo M., Garcia‑Segovia J., Schwab L.C., Downey G.F., Filippi M., Cicalese M.P., Martino S., Di Serio C., Ciceri F., Bernardo M.E., Naldini L., Biffi A., Aiuti A. Lentiviral haematopoietic stem-cell gene therapy for early-onset metachromatic leukodystrophy: Long-term results from a non-randomised, open-label, phase 1/2 trial and expanded access // Lancet. 2022. V. 399, No 10322. P. 372–383. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)02017-1.

11. Hocquemiller M., Giersch L., Audrain M., Parker S., Cartier N. Adeno-associated virusbased gene therapy for CNS diseases // Hum. Gene Ther. 2016. V. 27, No 7. P. 478–496. https://doi.org/10.1089/hum.2016.087.

12. Cearley C.N., Wolfe J.H. Transduction characteristics of adeno-associated virus vectors expressing cap serotypes 7, 8, 9, and Rh10 in the mouse brain // Mol. Ther. 2006. V. 13, No 3. P. 528–537. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2005.11.015.

13. Miyake N., Miyake K., Asakawa N., Yamamoto M., Shimada T. Long-term correction of biochemical and neurological abnormalities in MLD mice model by neonatal systemic injection of an AAV serotype 9 vector // Gene Ther. 2014. V. 21, No 4. P. 427–433. https://doi.org/10.1038/gt.2014.17.

14. Mullagulova A., Shaimardanova A., Solovyeva V., Mukhamedshina Y., Chulpanova D., Kostennikov A., Issa S., Rizvanov A. Safety and efficacy of intravenous and intrathecal delivery of AAV9-mediated ARSA in minipigs // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24, No 11. Art. 9204. https://doi.org/10.3390/ijms24119204.

15. Piguet F., Sondhi D., Piraud M., Fouquet F., Hackett N.R., Ahouansou O., Vanier M.‑T., Bieche I., Aubourg P., Crystal R.G., Cartier N., Sevin C. Correction of brain oligodendrocytes by AAVrh.10 intracerebral gene therapy in metachromatic leukodystrophy mice // Hum. Gene Ther. 2012. V. 23, No 8. P. 903–914. https://doi.org/10.1089/hum.2012.015.

16. Rosenberg J.B., Chen A., De B.P., Dyke J.P., Ballon D.J., Monette S., Ricart Arbona R.J., Kaminsky S.M., Crystal R.G., Sondhi D. Safety of direct intraparenchymal AAVrh.10-mediated central nervous system gene therapy for metachromatic leukodystrophy // Hum. Gene Ther. 2021. V. 32, Nos 11–12. P. 563–580. https://doi.org/10.1089/hum.2020.269.

17. Newman S., Rupar T. Viral vector therapy as a therapeutic option for peripheral nerve disease associated with metachromatic leukodystrophy // Eur. J. Hum. Genet. 2019. V. 27, No S2. P. 1134.

18. Whitehead M., Osborne A., Yu‑Wai‑Man P., Martin K. Humoral immune responses to AAV gene therapy in the ocular compartment // Biol. Rev. 2021. V. 96, No 4. P. 1616–1644. https://doi.org/10.1111/brv.12718.

19. Nidetz N.F., McGee M.C., Tse L.V., Li C., Cong L., Li Y., Huang W. Adeno-associated viral vector-mediated immune responses: Understanding barriers to gene delivery // Pharmacol. Ther. 2020. V. 207. Art. 107453. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2019.107453.

20. Rivière C., Danos O., Douar A.M. Long-term expression and repeated administration of AAV type 1, 2 and 5 vectors in skeletal muscle of immunocompetent adult mice // Gene Ther. 2006. V. 13, No 17. P. 1300–1308. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3302766.

21. Sinn P.L., Burnight E.R., McCray P.B., Jr. Progress and prospects: Prospects of repeated pulmonary administration of viral vectors // Gene Ther. 2009. V. 16, No 9. P. 1059–1065. https://doi.org/10.1038/gt.2009.87.

22. Louis Jeune V., Joergensen J.A., Hajjar R.J., Weber T. Pre-existing anti-adeno-associated virus antibodies as a challenge in AAV gene therapy // Hum. Gene Ther. Methods. 2013. V. 24, No 2. P. 59–67. https://doi.org/10.1089/hgtb.2012.24.

23. Kruzik A., Fetahagic D., Hartlieb B., Dorn S., Koppensteiner H., Horling F.M., Scheiflinger F., Reipert B.M., de la Rosa M. Prevalence of anti-adeno-associated virus immune responses in international cohorts of healthy donors // Mol. Ther. – Methods Clin. Dev. 2019. V. 14. P. 126–133. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2019.05.014.

24. Matzner U., Hartmann D., Lüllmann‑Rauch R., Coenen R., Rothert F., Månsson J.‑E., Fredman P., D’Hooge R., De Deyn P.P., Gieselmann V. Bone marrow stem cell-based gene transfer in a mouse model for metachromatic leukodystrophy: Effects on visceral and nervous system disease manifestations // Gene Ther. 2002. V. 9, No 1. P. 53–63. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3301593.

25. Biffi A., Capotondo A., Fasano S., del Carro U., Marchesini S., Azuma H., Malaguti M.C., Amadio S., Brambilla R., Grompe M., Bordignon C., Quattrini A., Naldini L. Gene therapy of metachromatic leukodystrophy reverses neurological damage and deficits in mice // J. Clin. Invest. 2006. V. 116, No 11. P. 3070–3082. https://doi.org/10.1172/JCI28873.

26. Pupo A., Fernández A., Low S.H., François A., Suárez‑Amarán L., Samulski R.J. AAV vectors: The Rubik’s cube of human gene therapy // Mol. Ther. 2022. V. 30, No 12. P. 3515–3541. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2022.09.015.

27. Pillay S., Carette J.E. Host determinants of adeno-associated viral vector entry // Curr. Opin. Virol. 2017. V. 24. P. 124–131. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2017.06.003.

28. Zhang H., Yang B., Mu X., Ahmed S.S., Su Q., He R., Wang H., Mueller C., Sena‑Esteves M., Brown R., Xu Z., Gao G. Several rAAV vectors efficiently cross the blood-brain barrier and transduce neurons and astrocytes in the neonatal mouse central nervous system // Mol. Ther. 2011. V. 19, No 8. P. 1440–1448. https://doi.org/10.1038/mt.2011.98.

29. Tanguy Y., Biferi M.G., Besse A., Astord S., Cohen‑Tannoudji M., Marais T., Barkats M. Systemic AAVrh10 provides higher transgene expression than AAV9 in the brain and the spinal cord of neonatal mice // Front. Mol. Neurosci. 2015. V. 8. Art. 36. https://doi.org/10.3389/fnmol.2015.00036.

30. Saraiva J., Nobre R.J., de Almeida L.P. Gene therapy for the CNS using AAVs: The impact of systemic delivery by AAV9 // J. Controlled Release. 2016. V. 241. P. 94–109. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2016.09.011.

31. Miyake N., Miyake K., Sakai A., Yamamoto M., Suzuki H., Shimada T. Treatment of adult metachromatic leukodystrophy model mice using intrathecal administration of type 9 AAV vector encoding arylsulfatase A // Sci. Rep. 2021. V. 11, No 1. Art. 20513. https://doi.org/10.1038/s41598-021-99979-2.

32. Audouard E., Oger V., Meha B., Cartier N., Sevin C., Piguet F. Complete correction of brain and spinal cord pathology in metachromatic leukodystrophy mice // Front. Mol. Neurosci. 2021. V. 14. Art. 677895. https://doi.org/10.3389/fnmol.2021.677895.

33. Petry H., Brooks A., Orme A., Wang P., Liu P., Xie J., Kretschmer P., Qian H.S., Hermiston T.W., Harkins R.N. Effect of viral dose on neutralizing antibody response and transgene expression after AAV1 vector re-administration in mice // Gene Ther. 2008. V. 15, No 1. P. 54–60. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3303037.

34. Manno C.S., Pierce G.F., Arruda V.R., Glader B., Ragni M., Rasko J.J.E., Ozelo M.C., Hoots K., Blatt P., Konkle B., Dake M., Kaye R., Razavi M., Zajko A., Zehnder J., Rustagi P., Nakai H., Chew A., Leonard D., Wright J.F., Lessard R.R., Sommer J.M., Tigges M., Sabatino D., Luk A., Jiang H., Mingozzi F., Couto L., Ertl H.C., High K.A., Kay M.A. Successful transduction of liver in hemophilia by AAV-Factor IX and limitations imposed by the host immune response // Nat. Med. 2006. V. 12, No 3. P. 342–347. https://doi.org/10.1038/nm1358.

35. Li C., Samulski R.J. Engineering adeno-associated virus vectors for gene therapy // Nat. Rev. Genet. 2020. V. 21, No 4. P. 255–272. https://doi.org/10.1038/s41576-019-0205-4.

36. Vardas E., Kaleebu P., Bekker L.‑G., Hoosen A., Chomba E., Johnson P.R., Anklesaria P., Birungi J., Barin B., Boaz M., Cox J., Lehrman J., Stevens G., Gilmour J., Tarragona T., Hayes P., Lowenbein S., Kizito E., Fast P., Heald A.E., Schmidt C. A phase 2 study to evaluate the safety and immunogenicity of a recombinant HIV type 1 vaccine based on adeno-associated virus // AIDS. Res. Hum. Retroviruses. 2010. V. 26, No 8. P. 933–942. https://doi.org/10.1089/aid.2009.024.

37. Bennett J., Wellman J., Marshall K.A., McCague S., Ashtari M., DiStefano‑Pappas J., Elci O.U., Chung D.C., Sun J., Wright J.F., Cross D.R., Aravand P., Cyckowski L.L., Bennicelli J.L., Mingozzi F., Auricchio A., Pierce E.A., Ruggiero J., Leroy B.P., Simonelli F., High K.A., Maguire A.M. Safety and durability of effect of contralateral-eye administration of AAV2 gene therapy in patients with childhood-onset blindness caused by RPE65 mutations: A follow-on phase 1 trial // Lancet. 2016. V. 388, No 10045. P. 661–672. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)30371-3.


Рецензия

Для цитирования:


Муллагулова А.И., Шаймарданова А.А., Мухамедшина Я.О., Соловьева В.В., Ибрахим А., Ризванов А.А. Анализ биораспределения аденоассоциированных вирусов 9 и rh.10 серотипов, кодирующих ген арилсульфатазы А, после предварительной иммунизации свиней вирусом 9 серотипа. Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2024;166(4):683–703. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.4.683-703

For citation:


Mullagulova A.I., Shaimardanova A.A., Mukhamedshina Ya.O., Solovyeva V.V., Ibrahim A., Rizvanov A.A. Biodistribution Analysis of Adeno-Associated Viral Vectors of Serotypes 9 and rh.10 Encoding Arylsulfatase A Following Prior Immunization with Serotype 9 in Pigs. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki. 2024;166(4):683–703. (In Russ.) https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.4.683-703

Просмотров: 184


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2542-064X (Print)
ISSN 2500-218X (Online)