УДК 617.7:576(048)

http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202117075

Результаты и возможные перспективы применения генетических технологий в офтальмологии. Часть 1. 

Н. А. Гаврилова, д-р мед. наук, профессор; О. Е. Тищенко, канд. мед. наук, доцент; А. В. Зиновьева, старший лаборант 

ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет им. А. И. Евдокимова; Москва (Российская Федерация)

E-mail: aleksandra.r@live.ru

КАК ЦИТИРОВАТЬ: Гаврилова Н.А. Результаты и возможные перспективы применения генетических технологий в офтальмологии. Часть 1. / Н. А. Гаврилова, О. Е. Тищенко, А. В. Зиновьева // Офтальмол. журн. — 2021. — № 1. — С. 70-75.  http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202117075

Появление принципиально новых технологических решений в области генной терапии на сегодняшний день и сформировавшийся приоритет развития генетических технологий создают серьезные предпосылки для начала новой Fusion эры в офтальмологии в ближайшее время.

В данном обзоре, в первой его части, представлены результаты  фундаментальных и клинических исследований применения вирусных и невирусных систем доставки генетического материала в офтальмологии. Вторая часть обзора будет посвящена генетическим терапевтическим стратегиям (замена  гена, подавление экспрессии генов, геномное редактирование с помощью технологии CRISPR/Сas9, праймированное и транспозонное редактирование), которые используются в офтальмологии в течение последних нескольких лет. 

Ключевые слова: вирусные векторы, генная терапия, сетчатка

 

Литература

1.Приказ Минздрава России от 30 марта 2013 г. № 175 «Об утверждении плана мероприятий по реализации Стратегии развития медицинской науки в Российской Федерации на период до 2025 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 28 декабря 2012 г. № 2580-р» (в ред. от 26 июня 2015 г. № 373). Собрание законодательства Российской Федерации. – 2013. – №2. – С.111.

2.Постановление Правительства Российской Федерации от 22.04.2019 г. №479 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019 – 2027 годы». Собрание законодательства Российской Федерации. – 2019. – №7. – С.2108.

3.Aktas Z., Rao H., Slauson S.R. et al. Proteasome Inhibition Increases the Efficiency of Lentiviral Vector-Mediated Transduction of Trabecular Meshwork // Invest Ophthalmol Vis Sci. – 2018. – Vol.59(1). – P.298-310. 

4.Alves C.H., Wijnholds J. AAV Gene Augmentation Therapy for CRB1-Associated Retinitis Pigmentosa // Methods Mol Biol. – 2018. – Vol.1715. – P.135-151. 

5.Bai L., Liang W., Chen M., Cissé Y. et al. Effect of Lentivirus-Mediated Gene Silencing, Targeting Toll-Like Receptor 2, on Corneal Allograft Transplantation in Rats // Mol Immunol. – 2017. – Vol.91. – P.97-104. 

6.Basche M., Kampik D., Kawasaki S. et al. Sustained and Widespread Gene Delivery to the Corneal Epithelium via In Situ Transduction of Limbal Epithelial Stem Cells, Using Lentiviral and Adeno-Associated Viral Vectors // Hum Gene Ther. –2018. – Vol. 29(10). – P.1140-1152. 

7.Batabyal S., Gajjeraman S., Tchedre K., Dibas A., Wright W., Mohanty S. Near-Infrared Laser-Based Spatially Targeted Nano-enhanced Optical Delivery of Therapeutic Genes to Degenerated Retina // Mol Ther Methods Clin Dev. – 2020. – Vol. 17. – P. 758-770.

8.Bosco A., Anderson S.R., Breen K.T. et al. Complement C3-Targeted Gene Therapy Restricts Onset and Progression of Neurodegeneration in Chronic Mouse Glaucoma // Mol Ther. – 2018. – Vol.26(10). – P.2379 - 2396. 

9.Boye S.E., Alexander J.J., Witherspoon C.D., Boye S.L. et al. Highly efficient delivery of adeno-associated viral vectors to the primate retina. Hum Gene Ther. // – 2016. –  Vol.27. –  P. 580597.

10.Cai X, Yodoi J, Seal S et al. Nanoceria and thioredoxin regulate a common antioxidative gene network in tubby mice // Adv Exp Med Biol. – 2014. – Vol.801. – P.829–836. 

11.Cai X., McGinnis J.F. Nanoceria: a Potential Therapeutic for Dry AMD // Adv Exp Med Biol. – 2016. – Vol.854. – P.111–118.

12.Cai X., Seal S.., McGinnis JF. Sustained inhibition of neovascularization in vldlr−/− mice following intravitreal injection of cerium oxide nanoparticles and the role of the ASK1-P38/JNK-NF-kappaB pathway // Biomaterials. – 2014. – Vol.35. – P.249–258. 

13.Campochiaro P.A. Nguyen Q.D., Shah S.M. et al. Adenoviral vectordelivered pigment epithelium-derived factor for neovascular agerelated macular degeneration: results of a phase I clinical trial // Hum Gene Ther. – 2006. – Vol.17(2). – P.167–176.

14.Campochiaro P.A., Lauer A.K., Sohn E.H. et al. Lentiviral Vector Gene Transfer of Endostatin/Angiostatin for Macular Degeneration (GEM) Study // Hum Gene Ther. – 2017. – Vol.28(1). – P.99-111. 

15.Cashman S.M., Ramo K., Kumar-Singh R. A non membrane-targeted human soluble CD59 attenuates choroidal neovascularization in a model of age related macular degeneration // PLoS One. – 2011. – Vol.6(4). – e19078. 

16.Chekuri A., Sahu B., Chavali V. R. M. et al. Long-Term Effects of Gene Therapy in a Novel Mouse Model of Human MFRP-Associated Retinopathy // Human Gene Therapy. – 2019. – Vol. 30(5). – P. 632-650. 

17.Constable I.J., Lai C.M., Magno A.L. et al. Gene Therapy in Neovascular Age-related Macular Degeneration: Three-Year Follow-up of a Phase 1 Randomized Dose Escalation Trial // Am J Ophthalmol. – 2017. – Vol.177. – P.150-158. 

18.Dezawa M., Takano M., Negishi H. et al. Gene transfer into retinal ganglion cells by in vivo electroporation: a new approach // Micron. – 2002. – Vol.33(1). – P.1 - 6. 

19.Dugel P.U. Clinical trial download: Data on a Gene Therapy for Dry and Wet AMD. A phase 1 clinical trial program is targeting both disease states // Retinal Physician. – 2020. – Vol.17. – P.16-17.

20.Dyka F.M., Molday L.L., Chiodo V.A. et al. Dual ABCA4-AAV Vector Treatment Reduces Pathogenic Retinal A2E Accumulation in a Mouse Model of Autosomal Recessive Stargardt Disease // Hum Gene Ther. – 2019. – Vol.30(11). – P.1361 - 1370. 

21.Feathers K.L., Jia L., Perera N.D. et al. Development of a Gene Therapy Vector for RDH12-Associated Retinal Dystrophy. Hum Gene Ther. – 2019. – Vol.30(11). – P.1325 - 1335.

22.Gamlin P.D., Alexander J.J., Boye S.L. et al. SubILM Injection of AAV for Gene Delivery to the Retina // Methods Mol Biol. –2019. – Vol.1950. – P.249 - 262. 

23.Gao Y., Liu X., Li C. et al. Targeting VEGF siRNA Transfection by New Polymeric Liposomes to Inhibit Retinal Neovascularization // Zhonghua Yan Ke Za Zhi. – 2015. – Vol.51(5). – P.344 - 350.

24.Han Z., Banworth M.J., Makkia R. et al. Genomic DNA nanoparticles rescue rhodopsin-associated retinitis pigmentosa phenotype // FASEB J. – 2015. – Vol.29. – P.2535–2544. 

25.Kalesnykas G., Kokki E., Alasaarela L. et al. Comparative Study of Adeno-associated Virus, Adenovirus, Bacu lovirus and Lentivirus Vectors for Gene Therapy of the Eyes // Curr Gene Ther. – 2017. – Vol.17(3). – P.235 - 247. 

26.Lee S.H., Kong Y.J., Lyu J., Lee H., Park K., Park T.K. Laser Photocoagulation Induces Transduction of Retinal Pigment Epithelial Cells by Intravitreally Administered Adeno-Associated Viral Vectors // Hum Gene Ther Methods. – 2015. – Vol.26(5). – P.159-161. 

27.Lee S.H., Yang J.Y., Madrakhimov S., Park H.Y., Park K., Park T.K. Adeno-Associated Viral Vector 2 and 9 Transduction Is Enhanced in Streptozotocin-Induced Diabetic Mouse Retina // Mol Ther Methods Clin Dev. – 2018. – Vol.13. – P.55-66. 

28.Lipinski D.M. A Comparison of Inducible Gene Expression Platforms: Implications for Recombinant Adeno-Associated Virus (rAAV) Vector-Mediated Ocular Gene Therapy // Adv Exp Med Biol.– 2019. – Vol.1185. – P.79-83. 

29.Liu S., Song W., Liu F., Zhang J., Zhu S. Antitumor efficacy of VP22-CD/5-FC suicide gene system mediated by lentivirus in a murine uveal melanoma model // Exp Eye Res. – 2018. – Vol.172. – P.144-151. 

30.Maguire A.M., Russell S., Wellman J.A., Chung D.C. et al.  Efficacy, safety, and durability of voretigene neparvovec-rzyl in RPE65 mutation-associated inherited retinal dystrophy: results of phase 1 and 3 trials // Ophthalmology. – 2019. – Vol.26. – P.1273–1285.

31.Matsuda T., Cepko C.L. Electroporation and RNA interference in the rodent retina in vivo and in vitro // Proc Natl Acad Sci USA. – 2004. – Vol.101(1). – P.16 - 22. 

32.Mitra R.N., Nichols C.A., Guo J. et al. Nanoparticle-mediated miR200-b delivery for the treatment of diabetic retinopathy // J Control Release. – 2016. – Vol.236. – P.31–37. 

33.Moore N.A., Bracha P., Hussain R.M. Gene therapy for age-related macular degeneration // Expert Opinion on Biological Therapy. – 2017. – Vol.10. – P.1235-1244. 

34.Nita M., Grzybowski A. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults // Oxid Med Cell Longev. – 2016. – 3164734. 

35.Patrício M.I., Barnard A.R., Xue K., MacLaren R.E. Choroideremia: molecular mechanisms and development of AAV gene therapy // Expert Opin Biol Ther. –2018. – Vol.18(7). – P.807 - 820. 

36.Rakoczy E.P., Magno A.L., Lai C.M. et al. Three-Year Follow-Up of Phase 1 and 2a rAAV.sFLT-1 Subretinal Gene Therapy Trials for Exudative Age-Related Macular Degeneration // American Journal of Ophthalmology. – 2019. – Vol.204. – P.113-123. 

37.Ramachandran P.S., Lee V., Wei Z. et al. Evaluation of Dose and Safety of AAV7m8 and AAV8BP2 in the Non-Human Primate Retina // Hum Gene Ther. – 2017. – Vol.28(2). – P.154 - 167. 

38.Russell S., Bennett J., Wellman J.A. et al. Efficacy and safety of voretigene neparvovec (AAV2-hRPE65v2) in patients with RPE65-mediated inherited retinal dystrophy: a randomised, controlled, open-label, phase 3 trial // Lancet. – 2017. – Vol.390(10097). – P.849 - 860. 

39.Simpson C.P., Bolch S.N., Zhu P., et al.  Systemic Delivery of Genes to Retina Using Adeno-Associated Viruses // Adv Exp Med Biol. – 2019. – Vol.1185. – P.109 - 112. 

40.Simpson E.M., Korecki A.J., Fornes O. et al. New MiniPromoter Ple345 (NEFL) Drives Strong and Specific Expression in Retinal Ganglion Cells of Mouse and Primate Retina // Hum Gene Ther. – 2019. – Vol.30(3). – P.257 - 272.

41.Sun P., Liu Z. Overexpressing kringle 1 domain of hepatocyte growth factor with adeno-associated virus inhibits the pathological retinal neovascularization in an oxygen-induced retinopathy mouse model // Biochem Biophys Res Commun. –2019. – Vol.508(1). – P.130 - 137. 

42.Wang L., Xiao R., Andres-Mateos E., Vandenberghe L.H. Single stranded adeno-associated virus achieves efficient gene transfer to anterior segment in the mouse eye // PLoS One. – 2017. – Vol.12(8). – e0182473. 

43.Wang S.K., Xue Y., Rana P., Hong C.M., Cepko C.L. Soluble CX3CL1 gene therapy improves cone survival and function in mouse models of retinitis pigmentosa // Proc Natl Acad Sci USA. – 2019. – Vol.116(20). – P.10140 - 10149. 

44.Wang Y., Rajala A., Cao B. et al. Cell-Specific Promoters Enable Lipid-Based Nanoparticles to Deliver Genes to Specific Cells of the Retina In Vivo // Theranostics. – 2016. – Vol.6. – P.1514–1527. 

45.Wert K.J., Mahajan V.B. In Vivo Expression of Mutant Calpains in the Eye Using Lentivirus // Methods in Molecular Biology. – 2019. – Vol.1915. – P.233-247. 

46.Wong L.L., McGinnis J.F. Nanoceria as bona fide catalytic antioxidants in medicine: what we know and what we want to know // Adv Exp Med Biol. –2014. – Vol.801. – P.:821–828. 

47.Xue K., MacLaren R.E. Ocular gene therapy for choroideremia: clinical trials and future perspectives // Expert Rev Ophthalmol. – 2018. – Vol.13(3). – P.129 - 138. 

48.Ротов А.Ю., Николаева Д.А., Астахова Л.А., Фирсов М.Л. Вирусные векторы для оптогенетического протезирования сетчатки // Росс. физиол. журнал им. И. М. Сеченова. – 2018. – Т.104(12). – С.1391-1408. 

49.Супотницкий М.В. Генотерапевтические векторные системы на основе вирусов // Биопрепараты. – 2011. – №3. – С.15-26. 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, которые могли бы повлиять на их мнение относительно предмета или материалов, описанных и обсуждаемых в данной рукописи. 

Поступила 10.07.20