7 Beispiele und Anwendungen der Gentherapie im Gesundheitswesen

Gene therapy is revolutionizing Gesundheitswesen and genomic medicine. The year 2017 demonstrated Gentherapie Beispiele und Anwendungen, die zu einer besseren Behandlung von tödlichen Krankheiten, einschließlich Krebs, führen könnten. Therapien, die auf der Umprogrammierung von Zellen beruhen, erhielten die FDA-Zulassung für die Behandlung von B-Zell-Leukämie und vererbtem Seh- und Hörverlust. Die Forschergemeinde bezeichnete dies als einen unbezwingbaren Meilenstein, da sich ihre jahrzehntelange Beharrlichkeit bei der Anerkennung der Grundlagenforschung endlich auszahlt.

A slight recall of not too long ago reveals frequent deaths plaguing gene therapy trials that brought investigation research to an uncanny still. Scientific literature of the 1990s alarmingly account the deviations of genetic research from its fundamental principles towards the methods developed to reduce gene manipulation failures. A record shift in the course of gene therapies came by in 2015 when novel technologies such as cell engineering and gene editing showed remarkable successes. Not surprisingly, the Biotechnologie und Pharmazie industries caught the attention of this development and invested coercively on these developing biotechnologies.

Die Helden dieser Geschichte sind Gen-Editing-Tools (einschließlich CRISPR) und die genetische Reprogrammierung von Zellen wie z. B. Kymriah und Yescarta. Diese Gentherapieprodukte, bestehend aus CAR-T-Zellenhat sich die Gentherapie als brauchbare Alternative zur herkömmlichen Chemotherapie etabliert. Dies ist nicht nur auf die hohen Erfolgsquoten zurückzuführen, sondern auch auf den seit langem bestehenden wissenschaftlichen Glauben an die Fähigkeit der angeborenen menschlichen Immunität, Krebs zu bekämpfen. Ein weiterer bemerkenswerter Erfolg der Gentherapie war ihre Anwendung bei der Heilung von Sinneskrankheiten, insbesondere bei vererbtem Seh- und Hörverlust, für die die FDA in der letzten Woche des Jahres 2017 die Zulassung erteilte.

Während wir diesen vehement positiven Perspektivenwechsel erleben, warten weitere hundert Berichte über experimentelle Ergebnisse darauf, das Licht der Welt zu erblicken. Es gibt Wissenschaftler, die neue Kanäle für die Reprogrammierung von Zellen erforschen, bessere Möglichkeiten zur Visualisierung des DNA-Gerüsts von krankheitsverursachenden Genfragmenten oder zur Schaffung pluripotenter Stammzellen mit spezifischen regenerativen Fähigkeiten. Es gibt also eine Fülle von wissenschaftlichen Fortschritten, die erst noch entdeckt werden müssen, um zu verstehen, wie sich der weitere Verlauf der Gentherapie gestalten wird. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Beispiele und Anwendungen der Gentherapie, die den Ball für noch größere wissenschaftliche Durchbrüche ins Rollen gebracht haben.

1. CAR-gezüchtete Stammzellen zur Behandlung von HIV

Wissenschaftler des Fred-Hutchinson-Krebsforschungszentrums an der Universität von Kalifornien, Los Angeles und Washington haben eine Kultur angelegt und umprogrammiert Blutvorläuferzellen aus dem Knochenmark um HIV-infizierte Zellen abzutöten. Über diese Langzeit-Gentherapie wurde vor kurzem in der Zeitschrift PLOS Antigens berichtet. Es ist die erste Anwendung von hämatopoetischen Stammvorläuferzellen (HSPCs) in der CAR-vermittelten Gentherapie überhaupt. Nach dem Erfolg von Kymriah begannen die Wissenschaftler mit der Erforschung anderer potenzieller Zellkonstrukte, die erfolgreiche Kandidaten für neuartige therapeutische Eigenschaften werden können. Dr. Scott G. Kitchen sagte, dass reprogrammierte HSPCs eine nachhaltige Wirkung haben, weshalb sie gegenüber peripheren T-Zellen mit dem schützenden CD4-Rezeptor bevorzugt werden. Der vorläufige Erfolg der Hypothese in Zellen wurde an Primaten berichtet, und wir können natürlich nur darauf warten, dass dasselbe beim Menschen umgesetzt wird.

2. Veränderte natürliche Killerzellen gegen das Hodgkin-Lymphom

Wie bei zytotoxischen T-Zellen, Wissenschaftler sind neugierig auf die Fähigkeiten natürlicher Killerzellen, die adaptive antikörpervermittelte zellvermittelte Zytotoxizitäten (ADCCs) gegen ein breites Spektrum von Antigenen aufweisen. Natürliche Killerzellen haben eine geringere Chance, sich gegen T-Zellen durchzusetzen, da sie in unmittelbarer Nähe von Tumorzellen sehr aktiv sind. Dies steht im Gegensatz zu T-Zellen, die durch gezielte Moleküle nekrotische Veränderungen in Tumorzellen hervorrufen. Deshalb, natürliche Killerzellen benötigen einen kürzeren Zeitrahmen, um die gleiche Wirkung wie CAR-vermittelte T-Zellen zu erzielen. Diese potenzielle Nischentherapie steht nun im Mittelpunkt der aktuellen Forschung von Fate Therapeutics, für die das Unternehmen eine Zusammenarbeit mit der University of California, San Diego, angekündigt hat. Es scheint also, dass Gentherapien mit umgestalteten natürlichen Killerzellen bald in die Kategorie der zielgerichteten genomischen Behandlungen aufgenommen werden könnten!

3. Auf Pektinsäure basierende auflösbare Mikroträger von Corning für Zelltherapien

Zelltherapien erfordern einen hohen Durchsatz an neu gestalteten Zellen, die nur im dissoziierten Zustand angewendet werden können. Die herkömmliche Form, d. h. Zellen als feste immobilisierte Matrix, stört das therapeutische System aufgrund seiner Kontamination mit unerwünschten Zuckern und stellt zusätzliche Herausforderungen an die nachgeschaltete Verarbeitung. Immobilisierte Zellmatrizen auf kugelförmige Mikroträger sind wichtig, weil sie die rudimentären Strukturen bilden, auf denen monoklonale Antikörper, Proteine, Zellsignalrezeptoren oder Erkennungsmarker exprimiert werden. Zellen, die auf Mikroträgern wachsen, werden fast unzertrennlich, vor allem, wenn sie sich ausgedehnt und zu ihrem vollen Potenzial entwickelt haben. Auflösbare Mikroträger erhöhen ihre Wirksamkeit, indem sie Toxizitäten und Verunreinigungen reduzieren und die Homogenität erhöhen, so dass die Zellen leicht in den Körper aufgenommen werden können und ihre vorgesehene therapeutische Wirkung entfalten.

4. Entwicklung von Zellexpansionssystemen für gen-editierte Blut- und Immunzellen

Die Leukapherese war bis heute das Verfahren der Wahl für die Gewinnung und Züchtung von T-Zellen oder B-Zellen für die Bereitstellung von Zelltherapien für Patienten, die sie benötigen. Die Skalierung ihrer Anzahl zur Steigerung der Effizienz war jedoch das unmittelbare Anliegen von F&E. Die Leukapherese ist mit hohen Kontaminationsraten verbunden, und das Problem der manuellen Handhabung bleibt bestehen. Dies veranlasste den Bioprocessing-Forscher Andrew Fesnak, M.D., dazu, automatisierte, geschlossene Zellexpansionssysteme in großem Maßstab einzuführen. Mit diesen Zellverarbeitungseinheiten entfallen manuelle Eingriffe, Kontaminationsrisiken und längere Zeiträume unter Verwendung einer bewährten Anreicherungstechnologie". Handy-Retter und Sepax sind die beiden neuen automatisierten therapeutischen Zellexpansionsanlagen von GE Gesundheitswesen, die in engem Wettbewerb stehen mit Zellfabrik (R) von Thermo Fisher Scientific in Bezug auf Skalierbarkeit und Präzision.

5. Microsofts KI-Tool zur Feinabstimmung von CRISPR

Das Potenzial von CRISPR, Gene zu verändern/abzuschneiden oder zu verbessern, hat es zu einem weltweiten Phänomen gemacht, und mit dem Tech-Giganten Die Interessen von Microsoft Im Gesundheitswesen nimmt die Bedeutung von CRISPR immens zu, und der Weg für die Anwendbarkeit von CRISPR scheint nur noch breiter und heller zu werden. Computerexperten von Microsoft arbeiteten mit mehreren Universitäten in den USA zusammen und veröffentlichten Erhebungen – an Künstliche Intelligenz tool that alerts CRISPR über alle unerwünschten Wirkungen, die bei der Einwirkung auf Gene auftreten können. Das Forschungsteam, das dieses hochpräzise Vorhersagetool entwickelt hat, gehört zu renommierten akademischen Einrichtungen, darunter das Broad Institute des MIT und Harvard, die Harvard Medical School und das Massachusetts General Hospital. Elevation wird durch ein zusätzliches Tool namens Azimuth ergänzt, das als cloudbasierte, quelloffene End-to-End-Software für die Erstellung von Leitfäden online zur Verfügung steht.

6. Erforschung von Zink-Finger-Nukleasen gegen das Hunter-Syndrom

Als CRISPR Mitte 2015 in die Schlagzeilen geriet, gab es unter Biologen große Diskussionen über die Aussichten anderer Genom-Editing-Module. Während einige sie als ineffizient abtaten, konzentrierten sich andere wieder auf den erhöhten Nutzen von TALENs und ZFNs. CRISPR mag die Grenzen der Forschung überschritten haben und in den klinischen Kreislauf eingetreten sein, aber das ändert nichts an dem Potenzial, das Zinkfingernukleasen und Transkriptor-Aktivator-ähnliche Effektornukleasen haben. Sangamo Therapeutics hat kürzlich eine Erklärung zum vorläufigen Erfolg in der laufenden klinischen Phase I/II-Studie mit einer ZFN-vermittelten Behandlung für 9 Patienten mit einer genetischen Erkrankung veröffentlicht. 2018 ist ein entscheidendes Jahr für diese Studie, da ein Maximum der Patienten die ZFN-vermittelte Gentherapie erhalten soll. Ein positiver klinischer Bericht in dieser klinischen Studie würde bedeuten, dass Zinkfingernukleasen in Zukunft in großem Umfang als paralleles Gen-Editierungswerkzeug neben CRISPR eingesetzt werden können.

7. Allogene Stammzell-basierte Gentherapie für Morbus Crohn

TiGenix and Takeda – both Biotechnologie companies in Belgium and Japan, respectively – have successfully displayed the treatment of perianale Fisteln die schwerwiegende Erscheinungsformen von Morbus Crohn sind. Da es sich um eine Autoimmunerkrankung handelt, die den Dick- und Dünndarm betrifft, benötigen Morbus-Crohn-Patienten spezielle Diäten und Medikamente. Cx601 - die Gentherapie mit spezialisierten Zellkonstrukten aus Fettgewebe - war in der Lage, den Abzug von Wirtszellen zu verringern und die immunmodulatorischen Effekte von T-Zellen zu stimulieren. Diese einzigartige Expression von Stammzellen aus Fettgewebe ermöglichte die Bildung normaler regulatorischer T-Zellen, die die Bildung von Perianalfisteln verhinderten. Perianalfisteln stellen eine komplexe medizinische Herausforderung dar und haben verheerende Auswirkungen auf die Patienten, darunter Tod oder schwere gastrointestinale Blutungen. Da sich perianale Fisteln häufig bei Patienten mit Morbus Crohn bilden, ist diese allogene (von Spendern stammende) genetische Behandlung mit Abstand der beste Versuchskandidat zur Senkung der mit Morbus Crohn verbundenen Risiken.

Genomic treatment seems to have attained a revolutionary status in the Biotech and Pharma arena, and the path currently steeps upward. From downstream processing to lab-on-a-chip devices, every single aspect of biotech Produktentwicklung has been touched by genomic engineering. This makes 2018 only getting more exciting with every passing day, so it’s best to set our eyes forward and only forward!

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