Разбиране на заболяването на дихателните пътища при JEB (2023)

Шестнадесет бебета със симптоми на дихателните пътища са имали генетични тестове, които показват, че тринадесет от тях имат JEB, две имат EBS и едно има RDEB. Специфичен ламининов ген (LAMA3) има генетични промени при десет от пациентите, което предполага, че въпреки че дихателните пътища могат да бъдат засегнати от други видове ЕВ, този симптом е по-вероятен, ако генетичната промяна е в LAMA3. Генетичните промени в гените на ламинина предотвратяват производството на протеина ламинин и причиняват симптоми на JEB, тъй като кожните клетки не могат да залепнат правилно без него.

Биопсии на дихателните пътища от четирима от пациентите бяха използвани за отглеждане на клетки на „EB на дихателните пътища“ в лабораторията. Изследователите показаха, че им липсва протеинът ламинин, произведен от гена LAMA3. В сравнение с клетките от хора без EB, клетките на „EB на дихателните пътища“ бяха по-малко добри при залепване към чиния с клетъчна култура. Генната терапия е разработена, за да постави работещ LAMA3 ген в клетките на „EB на дихателните пътища“. Когато клетките започнаха да произвеждат протеини от новия ген, те станаха толкова добри, колкото не-EB клетките в прилепването към съда с клетъчна култура.

В бъдеще тези клетки ще трябва да се отглеждат по начин, по който хирурзите да могат да ги използват, за да заменят частите от увредените дихателни пътища при пациенти с ЕБ. За да потвърдят, че това е възможно, изследователите практикуваха върху модел, използвайки 3D отпечатани опори, за да отгледат клетки на дихателните пътища в присадки и да ги трансплантират успешно.

Тази генна терапия изисква допълнителна оптимизация, преди да може да помогне на хора със симптоми на ЕБ на дихателните пътища, но това изследване показва, че този вид лечение е възможно.

Резултатите от тази работа са публикувани през 2024 г.: Лентивирусната експресия на див тип LAMA3A възстановява клетъчната адхезия в базалните клетки на дихателните пътища от деца с булозна епидермолиза и описано в коментарна статия: От LAMA3 и LAMB3: Нова генна терапия за булозна епидермолиза. Работата също беше обхваната от epidermolysisbullosanews.com в статия на обикновен език: Подходът на клетъчната и генната терапия е обещаващ за деца с ЕБ.

Генетично модифициран вирус е използван за успешно поставяне на работещи ламининови гени в клетки, отгледани от биопсии на пациенти. Този процес е повторен и подобрен, за да се намери най-добрият начин за вкарване на новия ген във възможно най-много клетки. Изследователите могат да покажат, че протеинът ламинин се произвежда в клетките на пациента след това лечение и че клетките се слепват по-добре.

Направени са протеинови листове и е доказано, че са подходящи за отглеждане на слой кожни клетки. Този процес може да направи присадка, която ще бъде тествана, за да се види дали клетките оцеляват. Ако работи, могат да бъдат създадени присадки от собствени третирани клетки на пациентите.

Ръководител на изследването:

Г-н Колин Бътлър, педиатричен УНГ сътрудник / почетен старши преподавател, UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, Лондон

Колин Бътлър е клиничен специалист по уши, нос, гърло в болница Great Ormond Street и има специализиран интерес към лечението на деца със сериозни проблеми с дихателните пътища. Той е преминал хирургическа стипендия в тази област и има опит в трансплантацията на кожа в дихателните пътища. Сега той е част от екип, лекуващ деца, които имат ЕБ, засягащи дихателните им пътища. Неговият доктор е по регенеративна медицина и е удостоен със стипендия Wellcome за изследване на начини за разширяване на стволовите клетки на възрастни дихателни пътища към епителни терапии за дихателните пътища. Има обширни публикации в областта на дихателните пътища и има опит в разработването на продукти от „пейка до легло“.

Съкандидати:

Професор Сам Джейнс, ръководител на отдела за респираторни изследвания в UCL; Професор Паоло Де Копи, неонатален специалист в UCL – В сътрудничество с: д-р Габриела Петроф, д-р Анна Мартинез, г-н Ричард Хюит (педиатричен отоларинголог, уши, нос и гърло GOSH)

„ЕБ, засягащо дихателните пътища, е рядко явление, но за засегнатите състоянието води до сериозни проблеми с дишането поради белезите. Засегнатите имат дихателни тръби, които са толкова малки, че би било подобно на дишане през сламка. Клиничните възможности са силно ограничени, като единственият начин за справяне със стесняване на дихателните пътища е разширяването на дихателните пътища с балон. Докато дилатацията може да помогне за облекчаване на незабавното стесняване, допълнителната травма води до допълнителни белези. Това изследване има за цел да разбере този процес и да разработи начини за лечението му, особено чрез разработване на нови начини за отглеждане на специализирана кожа за дихателните пътища. Надеждата е, че чрез справяне с дихателните пътища други области могат да бъдат насочени с помощта на подобни техники. Възможността за лечение на белези на дихателните пътища с имплантируема мукоза на дихателните пътища, която е направена от собствените клетки на пациента, наистина би променила начина, по който можем да лекуваме това заболяване.

– Д-р Колин Бътлър

Заглавие на безвъзмездната помощ: Комбинирана респираторна епителна клетъчна и генна терапия за облекчаване на респираторни симптоми при деца с junctional epidermolysis bullosa (JEB)

Булозна епидермолиза (ЕБ) е генетично заболяване, при което пациентите страдат от изключително крехки повърхностни тъкани, които причиняват болезнени мехури и белези с минимална травма. Засяга предимно външната кожа, но гласовата кутия и трахеята също могат да бъдат значително засегнати. Възможностите за лечение на ЕБ на дихателните пътища са много ограничени и често засегнатите индивиди ще имат затруднения с преглъщането и могат да страдат от влошаване на дихателните затруднения от белези на дихателните пътища. Евентуалното блокиране на дихателните пътища създава необходимост от трахеостомия, медицинска процедура, която помага за отваряне на дихателните пътища. Изследванията в тази област са установили, че кожните присадки в дихателните пътища могат да осигурят възможност за доставяне на генно-коригирани клетки на дихателните пътища, за да помогнат за осигуряване на потенциален лек за заболяване на дихателните пътища при ЕБ.

Генът, който ще бъде фокусиран в този проект, е генът LAMA3, който е отговорен за протеина ламинин. Този протеин е важен за подпомагане на прикрепването на клетките една към друга, за да осигури здравина на кожата и другите тъкани в дихателните пътища, както и за участие в процеса на заздравяване на рани. Работата тук има за цел да открие дали генна терапия може да помогне за коригиране на лигавицата на дихателните пътища, която е засегната от ЕБ. Ще се използват клетки от дихателните пътища и генът LAMA след това ще бъде коригиран извън тялото и повторно въведен, за да се види дали тази техника ще работи за спиране на заболяването на дихателните пътища.

3-те основни цели на този проект са да се предоставят лабораторни инструменти за моделиране на EB заболяване на дихателните пътища, както и да се използват инструменти за редактиране на гени за коригиране на засегнатата от EB обвивка на дихателните пътища.:

Цел 1: Разберете в по-голяма дълбочина повече за епитела (тъканите), които са засегнати в дихателните пътища в кръстовището на ЕБ;

Цел 2: Генериране на потенциални методи за корекция на LAMA3 ген с помощта на вирусни вектори (вируси, използвани като начин за доставяне на коригирания ген);

Цел 3: Тествайте, за да видите как LAMA3 ген-коригираното лечение се приема в жив модел.

Тези общи цели са да помогнат за предоставянето на пилотни или предварителни данни за генно редактирани терапии за EB заболяване на дихателните пътища и също така да генерират рядък ресурс от първични клетъчни линии (специализирани клетки за напредък в научното разбиране) за разработването на персонализирани медицински стратегии.

Това изследване може също така да отвори възможността за коригиране на форми на ЕБ, които засягат и други тъкани в тялото, включително епител на роговицата (око) и лигавиците на аерохраносмилателния тракт (нос, устни, уста, език, гърло, гласни струни и горната част на хранопровода и трахеята).

Способността за генериране на клетъчни линии за заболяване на дихателните пътища при ЕБ с помощта на тази техника също ще отвори перспективата за персонализирано тестване на лекарства за масов скрининг на малки молекулни съединения. Това означава да се намери специфично лечение за дадено лице, като се използват данните, събрани от това изследване.

Булозна епидермолиза (EB) е група от редки генетични кожни заболявания и включва отделяне на тъкани с образуване на мехури в различни слоеве на кожата. При по-тежък тип ЕБ, наречен съединителен ЕБ, някои засегнати пациенти развиват проблеми с дихателните пътища в допълнение към кожните лезии. Образуването на мехури, последвано от белези и удебеляване, се появява в горните дихателни пътища и това запушва дихателните пътища. Дори след отстраняване на запушващите тъкани, увреденият дихателен път е обект на допълнително увреждане поради повтаряща се инфекция и в крайна сметка води до стеноза на дихателните пътища, която може да стане нелечима. Високата смъртност при пациенти с ЕБ със засягане на дихателните пътища ни подтикна да разработим лечение. В нашата кохорта пациенти в болница Great Ormond Street установихме, че пациенти с ЕБ със засягане на дихателните пътища преобладаващо носят ДНК мутации в ген, наречен LAMA3. Нашата група е извлякла и отгледала клетки от дихателните пътища на пациентите в лабораторията. Функционално копие на LAMA3 ДНК беше вмъкнато в генома на тези клетки. Нашите резултати показаха, че тази генна терапия може да върне клетките на пациент с ЕБ към нормална функция в сравнение с клетки от нормални индивиди. Следващата стъпка от нашия проект ще бъде повишаване на ефикасността на метода на генна терапия и оптимизиране на хирургически метод за доставяне на генно коригираните клетки в горните дихателни пътища. (От доклада за напредъка за 2022 г.).

Изследователи от University College London и Great Ormond Street Hospital for Children (GOSH) получиха финансиране от DEBRA за техния проект, подобряващ живота на пациенти с ЕБ, които страдат от затруднения на горните дихателни пътища.

В първата фаза на своето изследване учените се съсредоточиха върху разбирането на специфичните нужди на пациенти с ЕБ, насочени към отделението по уши, нос и гърло в GOSH. Проучването включва 15 пациенти, мъже и жени, със средна възраст малко над 9 месеца към момента на насочване. Сред тези пациенти са идентифицирани различни подтипове на EB, като Junctional Epidermolysis Bullosa-Simplex (JEB-S) е най-често срещаният. Генетичният анализ на тази група пациенти разкри, че девет от 14 пациенти са имали патогенни варианти в един специфичен ген, LAMA3, което предполага, че този ген има особена тенденция да води до проблеми с дихателните пътища.

Изследователският екип успешно създаде клетъчни култури от биопсии на дихателните пътища от четирима пациенти с „EB на дихателните пътища“, което им позволява да изследват клетките в лабораторията. Те откриха, че има липса на LAMA3 ген и експресия на протеин в клетките в културата и че клетките не успяха да се придържат към пластмасови съдове за култура, както и клетки от не-EB донори. Това предполага, че клетъчно базираният модел е полезен за по-нататъшно изследване на ЕВ на дихателните пътища и може да се използва за тестване на потенциални терапии.

Въз основа на прозренията, получени от цел 1, изследователският екип след това разработи лентивирусни вектори, за да достави LAMA3 до епителните клетки на дихателните пътища, които са отгледани в клетъчна култура. Прилагането на вектора LAMA3 към клетки на пациенти с ЕВ на дихателните пътища доведе до значително увеличение на LAMA3 РНК и експресията на протеин. Най-важното е, че коригираните клетки на дихателните пътища на пациент с ЕБ на дихателните пътища показват подобрено клетъчно прикрепване и са сравними с донорните клетки, които не са ЕБ. Това откритие предполага, че терапевтичната корекция на експресията на LAMA3 може потенциално да се справи с дефектите на клетъчната адхезия за някои пациенти с ЕБ на дихателните пътища.

За да направят изследването още една крачка напред, учените ще трябва да могат да вземат коригираните клетки от културата и да ги трансплантират обратно в дихателните пътища. Въпреки това, за разлика от кожните присадки, в момента няма хирургичен метод, който да позволи това да се случи, като същевременно се поддържат свободни дихателни пътища. Като такъв, екипът тества тестваното присаждане на епителни клетки, използвайки хирургически модел. Те изолираха базалните клетки на дихателните пътища и ги отгледаха в условия на клетъчна култура, подобни на тези, използвани преди това за пациенти с ЕБ, след което разработиха персонализирани 3D-отпечатани стентове, предназначени да поддържат трахеални епителни клетъчни присадки. Анализът след операцията разкрива успешно присаждане на култивирани клетки. Важно е, че това отваря вратата към потенциала ex vivo манипулирани автоложни клетки да процъфтяват след трансплантация в клинично значима среда.

Резултатите от това проучване дават надежда, че в бъдеще ще бъде възможно да се комбинират клетъчна терапия и генна терапия, за да се създаде ново решение за пациенти с прояви на ЕБ в дихателните пътища. Напредъкът, постигнат в разбирането на генетичната основа на ЕБ на дихателните пътища, разработването на техники за генна корекция и успешното присаждане на култивирани клетки в животински модел, който е хирургически подобен на човешкия, подчертава потенциала за трансформиращи терапии. Следващите стъпки в това проучване ще бъдат фина настройка на лентивирусните вектори, за да бъдат подходящи за употреба при пациенти, и допълнително оптимизиране на ефективността и възпроизводимостта на клетъчната трансплантация.