العلاج الجيني للشبكية باستخدام نواقل الفيروسات البطيئة

كان العلاج الجيني باستخدام النواقل الفيروسية البطيئة قيد الاستكشاف في تجارب المرحلة المبكرة اعتبارًا من عام 2009.

في تجربة سريرية من المرحلة الأولى شملت ثلاثة مرضى، لم يُظهر اثنان منهم أي تحسن، بينما شهد الثالث بعض التحسن. وخلصت الدراسة إلى ضرورة إجراء المزيد من الأبحاث حول استخدام هذا الإجراء لعلاج العمى الخلقي لليبر . ^{[ 1 ]} وقد استُخدمت تجارب مبكرة أخرى لاستكشاف إمكانات العلاج، ^{[ 2 ]} بما في ذلك الاستخدام العلاجي لناقلات الفيروسات الغدية المرتبطة المؤتلفة (rAAV). ولا تزال العديد من النواقل الفيروسية الأخرى خيارات متاحة لعلاج مختلف الاضطرابات الوراثية في الشبكية التي تؤدي إلى العمى. وقد يكون العلاج الجيني للشبكية باستخدام نواقل الفيروسات البطيئة وسيلةً لعلاج نطاق أوسع من الاضطرابات الوراثية في الشبكية، وذلك بفضل الخصائص المتنوعة للفيروس البطيء التي تجعله بديلاً جذابًا لنواقل rAAV.

على غرار نواقل الفيروسات المرتبطة بالغدية (rAAV)، توفر نواقل الفيروسات البطيئة العديد من الميزات التي تجعلها أداة ممتازة في البيولوجيا الجزيئية والعلاجات الطبية المحتملة. وكما هو الحال مع العديد من النواقل الأخرى الشائعة الاستخدام في المختبر، تسمح نواقل الفيروسات البطيئة بنقل الحمض النووي الغريب ( الجين المنقول ) بكفاءة إلى الخلايا المستهدفة، والتعبير المستقر طويل الأمد عن الحمض النووي الغريب، وقدرة منخفضة عمومًا على إحداث استجابة مناعية. ^{[ 3 ]} ومثل العديد من نواقل الفيروسات القهقرية الأخرى، لا تحتوي نواقل الفيروسات البطيئة على أي من محتواها الأصلي من الحمض النووي، مما يقلل من استثارة الاستجابة المناعية إلى أدنى حد ممكن. ولكن على عكس العديد من نواقل الفيروسات القهقرية، تتميز نواقل الفيروسات البطيئة بقدرتها على إدخال الجين المنقول بنجاح إلى الخلايا المستهدفة سواء تكاثرت هذه الخلايا أم لا (إذ تتطلب العديد من نواقل الفيروسات القهقرية تضاعف الحمض النووي لإدخال نفسها في جينوم الخلية المضيفة). ^{[ 3 ]}

يُعدّ الفيروس الأصلي الذي نشأ منه الناقل الفيروسي البطيء أحد الاعتبارات المهمة عند استخدامه. فليست كل النواقل الفيروسية البطيئة مناسبة تمامًا لكل تطبيق، وقد يضطر الباحث أحيانًا إلى تجربة ناقل فيروسي بطيء مختلف إذا لم يُحقق الناقل الأول التعبير الجيني المطلوب. وفي أحيان أخرى، قد يكون من الضروري استخدام ناقل فيروسي آخر تمامًا. ومع ذلك، تتوفر خيارات متعددة من النواقل الفيروسية البطيئة، والعديد من النواقل الشائعة تحتوي إما على فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول ( HIV -1) أو فيروس فقر الدم المعدي الخيلي (EIAV). ^{[ 4 ]}

على الرغم من أن كلاً من ناقلات الفيروسات البطيئة وناقلات الفيروسات الغدية المرتبطة (rAAV) توفر كفاءة عالية في نقل الجينات إلى الخلايا داخل الجسم الحي ، إلا أن ناقلات rAAV تعاني من بعض العيوب الطفيفة التي تحول دون استخدامها في علاج بعض الأمراض. فعلى سبيل المثال، لا تسمح ناقلات rAAV إلا بإدخال جينات يقل طولها عن 4 كيلوبايت (4000 قاعدة) في الناقل؛ بينما تحتوي العديد من الأمراض الوراثية، وليس فقط أمراض الشبكية، على جينات يزيد طولها عن 4 كيلوبايت، مما يحول دون استخدام ناقلات rAAV. ومن هذه الأمراض مرض ستارغاردت (OMIM #601691) ^{[ 5 ]} ، الذي قد ينطوي على طفرة في جين ناقل كاسيت ربط ATP 4 ( ABCA4 ) ^{[ 6 ]} . يحتوي هذا الجين على 50 إكسونًا مع منطقة ترميز تمتد على 6.7 كيلوبايت، وبالتالي يتطلب ناقلًا فيروسيًا قادرًا على التعامل مع هذا الإدخال الكبير نسبيًا. تتميز النواقل الفيروسية البطيئة، على عكس نواقل الفيروسات الغدية المرتبطة (rAAV)، بقدرتها على دمج أجزاء الجينات المنقولة التي يصل حجمها إلى 10 كيلوبايت بكفاءة عالية، والسماح بالتعبير عنها. وتشير الدراسات السابقة إلى أن النواقل الفيروسية البطيئة تُعد خيارًا علاجيًا محتملاً لمرضى داء ستارغاردت (انظر أدناه). مع ذلك، لا يعني هذا أن النواقل الفيروسية البطيئة لا تنقل الجينات إلى الخلايا في الجسم الحي بكفاءة مماثلة لنواقل rAAV التي تحتوي على نسخ جينية أقل من 4 كيلوبايت. تشير نتائج نقل الجينات باستخدام الفيروسات البطيئة في الفئران المصابة بداء LCA-2 إلى أن العلاج الجيني باستخدام هذه النواقل فعال تمامًا مثل استخدام rAAV؛ ^{[ 7 ]} وقد يكون اختيار استخدام ناقل فيروسي بطيء أو ناقل rAAV مسألة تفضيل شخصي.

تنطوي جميع نواقل الجينات المُعدَّلة وراثيًا على خطر التسبب في آثار جانبية تتراوح بين المتوسطة والشديدة على الجهاز المناعي، ولا تُستثنى من ذلك نواقل الفيروسات البطيئة. في التجارب المخبرية أو السريرية، يُعد انخفاض التعبير الجيني أحد مؤشرات الاستجابة المناعية للناقل. غالبًا، لا يعود هذا الفقدان المفاجئ للتعبير الجيني إلى مجرد إسكات الجين المُعدَّل أو فقدان الناقل من الخلية، بل إلى فقدان الخلية نفسها. ^{[ 3 ]} يمتلك الجسم طرقًا متعددة لاستهداف الخلايا المصابة بالفيروس البطيء والتخلص منها، وتندرج جميعها ضمن نشاط الجهاز المناعي الفطري أو الجهاز المناعي التكيفي . في حالة بعض نواقل الفيروسات البطيئة المشتقة من فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول، قد تحدث الاستجابتان المناعيتان معًا. ^{[ 3 ]}

في الاستجابة المناعية الفطرية، تتعرف مستقبلات تول (TLRs) الموجودة في العديد من الخلايا على الجسيمات والجزيئات التي تنتجها الفيروسات القهقرية عادةً، مثل الحمض النووي الجينومي الموجود في الفيروسات، والحمض النووي الريبي الجينومي الموجود في الفيروسات القهقرية، أو الحمض النووي الريبي ثنائي السلسلة الموجود في فيروسات قهقرية أخرى. ^{[ 3 ]} يمكن لهذه المستقبلات أن تُحفز سلسلة من التأثيرات التي قد تؤدي في النهاية إلى فقدان الخلية المصابة وظهور مضاعفات لدى المريض المُعالَج. تشير دراسات أخرى إلى أن الإنترفيرون قد يلعب دورًا هامًا في منع إصابة الخلية المستهدفة بنجاح. على الرغم من أن بعض الباحثين يقترحون معالجة مستقبلات الإنترفيرون لدى المريض بأدوية مثبطة للمناعة لتحسين الاستجابة للعلاج باستخدام ناقلات الفيروسات البطيئة، إلا أن البيانات المتوفرة حول فعالية هذا النهج لا تزال قليلة جدًا. ^{[ 3 ]}

قد يؤدي التعبير عن الجين المُدخَل نفسه إلى استجابة مناعية تكيفية، بالإضافة إلى أي استجابة مناعية فطرية يُحفزها الفيروس البطيء. ولأن الجين المُدخَل يُنتج بروتينًا إما لا تُنتجه الخلية عادةً، أو يُنتجه بكمية كبيرة جدًا مقارنةً بالكمية الطبيعية، فقد يُكوّن الجسم أجسامًا مضادة خاصة بهذا الجين، مما يُسبب مشاكل إضافية. ^{[ 3 ]} ورغم أن هذه الاستجابات المناعية قد تُشكل عقبات أمام العلاجات الطبية المستقبلية، إلا أن الباحثين قد يتمكنون من معالجة هذه المشكلة بطرق مختلفة.

قد توفر النواقل الفيروسية البطيئة وعدًا كبيرًا لعلاج العديد من الاضطرابات الوراثية التي تظهر في شبكية العين، مثل LCA-2 ومرض ستارغاردت.

على سبيل المثال، ينطوي مرض LCA-2 على فقدان وظيفة نسختي جين يُعرف باسم RPE65 . في شبكية العين السليمة، يعمل هذا البروتين كإنزيم إيزوميراز ، محولًا الريتينول الكامل (all-trans-retinol) إلى الريتينول 11-cis (11-cis-retinol) خلال دورة الإبصار. يؤدي فقدان هذا البروتين إلى تنكس شبكي مبكر الظهور، يُصاب فيه المرضى بالعمى. ^{[ 8 ]} استخدم باحثون سويسريون ناقلًا فيروسيًا عدسيًا يحتوي على نسخة من جين RPE65 البشري تحت سيطرة جزء من المحفز البشري بطول 800 زوج قاعدي، وذلك للحفاظ على وظيفة الخلايا المخروطية والإبصار لدى الفئران. على الرغم من وجود نافذة علاجية ضيقة نسبيًا (بعد الولادة وقبل أن يصبح التنكس الشبكي شديدًا للغاية)، فقد أظهرت الفئران تعبيرًا عن الجين ووظيفة الخلايا المخروطية بعد أربعة أشهر من العلاج. ^{[ 7 ]} في حين أن إضافة بروتين RPE65 وظيفي إلى الخلايا المخروطية يُساعد في إبطاء معدل فقدان البصر، ولكنه لا يستطيع إيقاف الضرر أو عكسه، إلا أن العلاج لدى البشر قد يُساعد في إطالة فترة الإبصار الوظيفي لدى المرضى المصابين بهذا المرض.

قد يستفيد مرضى ستارغاردت في المستقبل من العلاج الجيني باستخدام الفيروسات البطيئة. على عكس نواقل الفيروسات المرتبطة بالغدية (rAAV) التي لا تستطيع حمل سوى جينات صغيرة نسبيًا، تستطيع نواقل الفيروسات البطيئة حمل جينات أكبر، مما يجعلها الخيار الأمثل للعلاج المحتمل بنسخة فعالة من جين ABCA4، وهو جين غير فعال لدى مرضى ستارغاردت. يؤدي وجود نسختين من جين ABCA4 غير الفعال إلى تراكم مركب ريتينويدي يُعرف باسم A2E، والذي يُعتقد أنه يعمل كمنظف داخل الخلايا، مُسببًا تلفًا خلويًا كبيرًا. ^{[ 4 ]} مع تراكم A2E من الخلايا المستقبلة للضوء في ظهارة الصباغ الشبكي ، يحدث فقدان حاد للبصر. عندما عالج الباحثون فئرانًا مصابة بمرض ستارغاردت بناقل فيروسي بطيء يحتوي على جين ABCA4 فعال ، انخفض تراكم A2E في ظهارة الصباغ الشبكي. والأهم من ذلك، استعادت الفئران جزءًا من بصرها. ^{[ 4 ]} قد تُساعد علاجات النواقل الفيروسية البطيئة المستقبلية في الحفاظ على بصر هؤلاء المرضى.

• الناقل الفيروسي البطيء في العلاج الجيني