Risikominimierung bei genetischen Arzneimitteln mit NeuBase und Ring Therapeutics

Diese beiden präklinischen Biotech-Unternehmen etablieren unterschiedliche Plattformen, um die Sicherheit bei der Genbearbeitung und Nukleinsäuretherapeutika zu gewährleisten

Bildnachweis: agsandrew / iStock / Getty Images Plus

BOSTON – Nach der kürzlichen Veröffentlichung eines Vorabdrucks über die Ursache der Duchenne-Muskeldystrophie (DMD) starb der Patient Terry Horgan in einer genau beobachteten Gentherapiestudie – vermutlich teilweise das Ergebnis einer Immunreaktion auf die hohe Dosis des Adeno-assoziierten Virus (AAV). ) Genübertragungsvektor – die langfristige Sicherheit viral verabreichter Therapeutika wird erneut untersucht. Daher ist es an der Zeit, dass es in meinen ersten beiden Sitzungsinterviews auf der BIO 2023 darum geht, genetische Arzneimittel sicher zu machen.

Dietrich Stephan, PhD, CEO von NeuBase Therapeutics in Pittsburgh, teilt meine Bedenken. „Wie viele virale Gentherapien müssen wir den Menschen noch verabreichen, bevor wir wissen, dass sie fertig sind und dass einige Menschen darauf vorbereitet sind, eine akute Reaktion gegen sie zu zeigen?“ er hat gefragt.

Und Tuyen Ong, MD, CEO von Ring Therapeutics (und Partner-CEO von Flagship Pioneering), bekräftigte, wie wichtig es sei, die virale Lieferplattform seines Unternehmens zu entlasten.

Ich habe beide im Wesentlichen gefragt: Was würde ein Geist (oder eine KI-Plattform) zurückgeben, wenn Sie sich die perfekte genetische Medizin wünschen würden?

Stephan glaubt, dass die Antwort auf sichere genetische Arzneimittel in der Überwindung von Hürden bei der Bereitstellung, Verträglichkeit, Selektivität, Herstellbarkeit, Haltbarkeit und Skalierbarkeit liegt. Erst vor ein paar Wochen stellte NeuBase auf der Konferenz der American Society of Gene and Cell Therapy (ASGCT) seine Stealth-Editoren vor und demonstrierte präklinische Daten, die belegen, dass diese nicht-virale, nukleasefreie Plattform keine zellbasierte Immunität hervorruft, dies jedoch sein könnte eine nicht immunogene In-vivo-Lösung.

Das „Stealth-Editor“-System baut auf der Peptide-Nucleic Acid Antisense Oligonucleobase (PATrOL)-Plattform von NeuBase auf, die Peptidnukleinsäuren (PNAs) verwendet – kleine Moleküle, die aus modifizierten DNA-Oligos von etwa 20 Nukleotiden mit peptidbasierten Rückgraten bestehen. Durch das Einbringen von Modifikationen an den PNAs, die eine Hoogstein-Basenpaarung ermöglichen (anstelle der traditionellen Watson-Crick-Methode), kann dieses System die DNA-Doppelhelix verzerren und die Bindung der Polymerase stören. Jedes dieser Ereignisse löst einen molekularen „Aufflackern“ aus, der eine molekulare Cut-and-Patch-Maschinerie auslöst, die als globale Genom-Nukleotid-Exzisionsreparatur (GG-NER) bezeichnet wird.

Stephan führte aus: „Plötzlich stürzt dieser Enzymkomplex auf den Locus herab und schneidet das PNA-DNA-Ereignis so weit heraus und wirft es weg. Jetzt haben Sie Ihren einzelsträngigen Bruch, und wenn wir ein Donor-Oligonukleotid mit einem korrekten hinzufügen.“ In der Mitte befindet sich eine Basis, die dort hineingleitet, wo sich dieser einzelne Bruchstrang befindet, und installiert die Korrektur. Wenn Sie eine Gain-of-Function-Mutation haben, zielen Sie auf die mutierte Sequenz ab, blockieren die RNA-Polymerase an deren Transkription, und schon sind Sie fertig. Sie können das Gegenteil tun und Promotoren öffnen, so dass sie transkriptionell aktiver sind und die Genomproduktion steigern, was bei Haploinsuffizienz interessant wird.“

Ab sofort kann NeuBase das nackte Oligosystem injizieren, Stephan sagte jedoch, dass sie daran arbeiten, die PNAs und DNAs in klinisch validierte Lipid-Nanopartikel (LNPs) einzukapseln. Mit diesen LNPs strebt NeuBase die In-vivo-Genbearbeitung an, beginnend mit der Leber und dann dem Knochenmark, und schließt sich dem Wettlauf um die sichere Behandlung von Hämoglobinopathien wie der Sichelzellenanämie an, die einige Unternehmen in Aufruhr versetzt haben.

„Das Feld wird immer überfüllter und es ist ein wirklich schlechtes makroökonomisches Klima für junge Biotech-Unternehmen“, sagte Stephan. „Aber ich denke, es lohnt sich, weiter voranzutreiben.“ (Der Aktienkurs von Neubase erreichte im Februar 2021 mit über 11 US-Dollar pro Aktie seinen Höchststand, ist seitdem jedoch stark gefallen und wird derzeit bei etwa 0,20 US-Dollar pro Aktie gehandelt.)

In einem weiteren mutigen Schritt sagte Stephan, dass NeuBase über ein Programm zur Gen-Stummschaltung verfügt, das darauf basiert, die PNA in ein Molekül umzuwandeln, das „die Zellmembran durchdringen kann, ohne dass ein zellpenetrierendes Peptid (CPP) erforderlich ist, wie es Sarepta oder andere verwenden, und auch Ingenieure.“ die Toxizität, die mit CPPs verbunden ist, um ein oder zwei Größenordnungen.

Peter Nielsen, der diese Technologie in Kopenhagen entwickelte, veröffentlichte 1991 einen ersten Bericht in Science, in dem er die hervorragende Sequenzselektivität und Stabilität der Moleküle in biologischen Flüssigkeiten demonstrierte. Die nächste große Innovation wurde an der Carnegie Mellon University durchgeführt, die die Moleküle löslich und bioverfügbar machte. Hier sprang NeuBase ein, das Mitte 2019 gegründet wurde, und lizenzierte die Technologie.

„Mit diesen Rückgraten kann man viel anfangen“, sagte Stephan. „Tatsächlich gibt es eine nahezu unendliche Komplexität.“

Anstatt die Virusübertragung gänzlich zu umgehen, befasst sich Ong bei Ring Therapeutics mit dem menschlichen Kommensalvirom. Als Ong von kommensalen Viren in uns erfuhr, ging ihm ein Licht auf, wie er die Sicherheit und Verabreichung programmierbarer genetischer Medikamente angehen könnte.

„Wir haben [programmierbare genetische Medikamente] auf verschiedene Weise angegangen, mit viralen, typischerweise AAV, und nicht-viralen Abgabesystemen wie LNPs, denen es im Hinblick auf den Tropismus immer noch mangelt“, sagte Ong.

Durch die Untersuchung des viralen Äquivalents des Darmmikrobioms fanden Ong und Kollegen von Flagship Anelloviren – benannt nach dem lateinischen Wort für kreisförmig oder Ring (daher der Name des Unternehmens). „Das Virus hat zirkuläre einzelsträngige DNA“, sagte Ong. „Wir haben nicht einfach irgendein zufälliges Virus gefunden und es in einen Vektor verwandelt! Es war tatsächlich subtiler als das. Und es ist keine bekannte Krankheit damit verbunden.“

Wissenschaftler von Ring, das 2017 gegründet wurde, haben eine enorme genetische Vielfalt bei Anelloviren entdeckt, die die phänotypische Vielfalt vorantreibt. „Diese Viren haben aus irgendeinem Grund einen Weg gefunden, sich nicht in verschiedenen Geweben unseres Körpers anzusiedeln – sie sind für verschiedene Gewebe tropisch“, sagte Ong. „Sie sind auch unserer Immunantwort etwas entgangen. Bisher haben wir eine Bibliothek von etwa 5.000 Sequenzen von Anelloviren aus verschiedenen Geweben des Körpers gesammelt. Unsere Hypothese ist, dass die Sequenz, die uns Mutter Natur gegeben hat, es uns ermöglicht, diese zu haben.“ Eigenschaften."

Von dort aus hat Ring maschinelles Lernen integriert, um eine Plattform für die Erstellung gewebespezifischer Vektoren zu schaffen. „Niemand sonst arbeitet an Anelloviren, daher verfolgen wir einen sehr koordinierten Ansatz und versuchen, das wissenschaftliche Verständnis in unserem Entwicklungsplan zu gefährden“, sagte Ong.

Eine Einschränkung dieser Anelloviren besteht darin, dass sie nur wenige Kilobasen an Nukleinsäuren verpacken können. Aber Ong glaubt, dass es angesichts der bereits bestehenden Herausforderungen rund um die Genbearbeitung und -übertragung besser ist, sich mit den Herausforderungen und dem Tropismus der Genübertragung zu befassen. „Es ist den Menschen nicht gelungen, sich der Anziehungskraft der Leber zu entziehen, und ich denke, dass wir dazu in der Lage sind.“

Ong sagte, dass etwa 100 Mitarbeiter bei Ring hart daran arbeiten, dem ersten Patienten die Dosis zu verabreichen. „Im Hinblick auf unsere präklinischen Daten haben wir Anelloviren aus verschiedenen Geweben erzeugt, sie vektorisiert und gezeigt, dass wir Dosen wiederholen und auf Gewebe von Interesse abzielen können“, sagte Ong. „Wir fangen an, ganz gezielt das Profil zu entwickeln, in die Klinik zu gehen. Wir haben Indikationen identifiziert, bei denen wir uns vom Gesichtspunkt der Entbindung unterscheiden können.“

NeuBase und Ring sind zwei Beispiele dafür, wie man genetische Arzneimittel zum Erfolg führen kann, indem man humanspezifische Eigenschaften ermöglicht, um sicherere Therapeutika zu entwickeln. Einerseits macht sich Ring Therapeutics die harmlosen Viren in uns zunutze. Andererseits ermöglicht NeuBase einen DNA-Reparaturmechanismus, der von menschlichen Zellen verwendet wird, im Gegensatz zum CRISPR-Cas-System, das von einem bakteriellen Immunsystem stammt. Prokaryotische und eukaryotische Zellen trennten sich vor über zwei Milliarden Jahren, wobei eukaryotische Arten hinsichtlich ihrer Genome und der Maschinerie, die sie entwickeln mussten, um diese Genome in einem Zustand mit hoher Wiedergabetreue zu halten, immer komplexer wurden.

„Die Familie der DNA-Reparaturproteine ​​– Dutzende und Aberdutzende verschiedener Proteine, die bei unterschiedlichen Mutationen auf unterschiedliche Weise wirken – bereinigt insgesamt etwa eine Million Mutationen pro Zelle und Tag und macht das über Billionen von Zellen hinweg verdammt gut“, sagte Stephan. „Ich denke, das gibt einem ein intuitives Gefühl für die hervorragende Genauigkeit dieser Maschinen, die ständig arbeiten, im Vergleich zu einigen Berichten von CRISPR-Cas-Basis- und Prime-Editoren in Bezug auf Fehlerraten von 0,1 % gegenüber 10-6 bis 10-9 Fehlerraten. "

Es ist eine entscheidende Zeit für die Gentherapie, um nicht in ein weiteres dunkles Zeitalter zu stürzen, wie das, das auf den Tod von Jessie Gelinger im Jahr 1999 folgte, insbesondere nachdem so viel investiert wurde. Im Bereich des Base Editing beispielsweise stellte David Liu bei ASGCT fest, dass es von der ersten Veröffentlichung bis zu einer erfolgreichen klinischen Intervention nur sechs Jahre dauert, was eine Hommage an die 3.000 Labore und mehr als 4.000 darauf aufbauenden Veröffentlichungen auf diesem Gebiet ist Kerntechnologie.

NeuBase und Ring sind nur zwei der vielen Bemühungen im Bereich der genetischen Medizin, die der Klinik immer näher kommen. Je mehr diese Ansätze entwertet werden können, desto größer ist die Chance, das Leben der Patienten positiv zu beeinflussen.

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