CRISPR-Gene Editing ist vielversprechend für die Behandlung einer seltenen Form von Blindheit

Netzhautdegeneration kann vererbt oder erworben sein. Im ersten Fall handelt es sich um eine unheilbare und fortschreitende Erkrankung. Eine kürzlich im New England Journal of Medicine veröffentlichte Studie untersuchte den möglichen Einsatz von Gen-Editierung zur Korrektur einer angeborenen Netzhautdegeneration namens CEP290, die zu frühem Sehverlust führt.

Erbliche Netzhautdegenerationen werden durch pathogene Mutationen in einem von über 280 Genen verursacht. Diese Mutationen führen zu Fehlfunktionen und zum Absterben der Photorezeptoren (lichtempfindliche Stäbchen und Zapfen) in der Netzhaut, was bei den Betroffenen zu Sehverlust führt. Diese Erkrankungen sind weltweit eine der häufigsten Erblindungsursachen.

Bei der CEP290-assoziierten Netzhautdegeneration (Lebersche Amaurose) führt das mutierte Centrosomprotein 290 (CEP290) innerhalb der ersten zehn Lebensjahre zu teilweiser oder vollständiger Erblindung. Es ist damit die häufigste Ursache für genetisch bedingte Blindheit bei Kindern infolge einer Netzhautschädigung.

Eine genetische Variante namens p.Cys998X ist allein in den USA für mehr als drei Viertel aller Fälle dieser Erkrankung verantwortlich. Die normale Funktion von CEP290 wird durch die Einfügung eines einzelnen codierenden Segments während der Transkription blockiert. Ein Mangel an diesem Molekül stört die normale Zilienaktivität der Photorezeptoren.

Eine Heilung ist derzeit nicht möglich. Die unterstützende Pflege umfasst den Einsatz von Lupen und Braille sowie die Anpassung der häuslichen Umgebung, um eine sichere Umgebung für Menschen mit Sehbehinderung zu schaffen.

Auf Gewebeebene kommt es in den äußeren Segmenten der Netzhaut zu einer Desorganisation von Stäbchen und Zapfen, da in diesem Zustand keine sensorischen Zilien mehr vorhanden sind. Stäbchen in der mittleren peripheren Netzhaut sterben ab, während Zapfen in der Makula, dem Mittelpunkt der Netzhaut, verbleiben.

Ein charakteristisches Merkmal dieser Patienten ist eine Trennung zwischen Netzhautstruktur und -funktion. Proximale Komponenten der Sehbahn bleiben intakt, was darauf hindeutet, dass die Photorezeptoren in diesen Augen zur Wiederherstellung des Sehvermögens genutzt werden könnten. Verschiedene Ansätze werden untersucht, darunter die Verwendung von Oligonukleotiden zur Verhinderung der Expression des eingefügten Exons oder die Einschleusung einer Miniaturversion des CEP290-Gens in die Zelle.

Die neueste Technologie nutzt die Gen-Editierung durch Injektion von EDIT-101. Sie basiert auf der Verwendung des Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)-Systems in Kombination mit dem CRISPR-assoziierten Protein 9 (Cas9) zur Eliminierung der pathogenen Variante IVS26. Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Sicherheit und Wirksamkeit dieser Therapie.

Die Forscher entschieden sich für eine offene Studie, in der den Teilnehmern Einzeldosen des Medikaments in aufsteigender Reihenfolge verabreicht wurden. Ziel dieser Phase-1-2-Studie war die Bewertung der Sicherheit des Medikaments, wobei auch sekundäre Wirksamkeitsergebnisse untersucht wurden.

Zu den Sicherheitsendpunkten zählten unerwünschte Ereignisse und inakzeptable Toxizität, die die Anwendung der betreffenden Dosis verhinderten. Die Wirksamkeit wurde auf verschiedene Weise gemessen, darunter korrigierte Sehschärfe, Netzhautempfindlichkeit, sehbezogene Lebensqualitätsbewertung und Tests der visuellen Navigationsmobilität.

Das EDIT-101-Gen wurde zwölf Erwachsenen und zwei Kindern injiziert. Die Erwachsenen waren zwischen 17 und 63 Jahre alt, die Kinder neun bzw. vierzehn Jahre alt. Alle trugen mindestens eine Kopie der IV26-Variante.

Die Dosierungen reichten von 6×10^11 Vektorgenomen/ml bis 3×10^12 Vektorgenomen/ml. Zwei, fünf und fünf Erwachsene erhielten jeweils eine niedrige, mittlere und hohe Dosis. Kinder erhielten die mittlere Dosis.

Alle Injektionen wurden in das Auge mit der schlechtesten Leistung verabreicht, das Studienauge.

Was zeigte die Studie? Die meisten Teilnehmer hatten einen starken Sehverlust unter 1,6 logMAR. Die Sehschärfe konnte nur mit dem Berkeley Vestigial Vision Test überprüft werden. Die spektrale Empfindlichkeit erhöhte sich um mindestens 3 log-Einheiten, und die Stäbchenfunktion war bei allen Teilnehmern nicht nachweisbar.

Allerdings lag die Schichtdicke der Photorezeptoren bei den meisten Patienten erwartungsgemäß im Normbereich.

Die meisten Nebenwirkungen waren mild, etwa ein Fünftel mittelschwer und nur etwa 40 % behandlungsbedingt. Es traten keine schwerwiegenden behandlungsbedingten Nebenwirkungen und keine dosislimitierenden Toxizitäten auf. Die Netzhautstruktur zeigte keine negativen Veränderungen, was die akzeptable Sicherheit des Medikaments belegt.

Was die Wirksamkeit betrifft, zeigte eine vorläufige Studie bei sechs Patienten signifikante Verbesserungen des Zapfensehens gegenüber dem Ausgangswert. Fünf dieser Patienten zeigten Verbesserungen in mindestens einem weiteren Bereich.

Bei neun Patienten, also fast zwei von drei in der gesamten Gruppe, wurde eine Verbesserung in mindestens einem der folgenden Bereiche (bestkorrigierte Sehschärfe, Rotlichtempfindlichkeit oder sehbasierte Mobilität) festgestellt. Fast 80 % zeigten Verbesserungen in mindestens einem Leistungsmaß, sechs Patienten in zwei oder mehr Maßen.

Vier Patienten zeigten eine Verbesserung der bestkorrigierten Sehschärfe um 0,3 logMAR und erfüllten damit die Kriterien für eine klinisch signifikante Verbesserung. Drei dieser Patienten berichteten bereits drei Monate nach der Injektion von einer Verbesserung. Die mittlere Veränderung dieses Parameters für die gesamte Gruppe betrug -0,21 logMAR.

Bei fast der Hälfte der Gruppe (6/14) zeigte sich eine deutliche Verbesserung der Zapfenempfindlichkeit für Licht verschiedener Frequenzen (Rot, Weiß und Blau) im untersuchten Auge im Vergleich zum Kontrollauge, teilweise bereits nach drei Monaten. Alle erhielten mittlere und hohe Dosen. Zwei zeigten eine Verbesserung von >1 logMAR, dem maximal möglichen Ergebnis für Zapfen allein.

Die Zapfen-vermittelte Sensibilität war bei den Patienten am stärksten ausgeprägt, die zu Beginn der Studie am stärksten beeinträchtigt waren. Fast alle Patienten mit verbesserter Zapfenfunktion zeigten auch eine Verbesserung in einem oder mehreren anderen Bereichen.

Bei vier Teilnehmern zeigte sich im Vergleich zum Ausgangswert eine deutliche Verbesserung der visuellen Fähigkeit, komplexere Wege zu bewältigen. Bei einem von ihnen hielt diese Verbesserung mindestens zwei Jahre lang an.

Bei sechs Teilnehmern kam es zu klinisch signifikanten Verbesserungen der sehbezogenen Lebensqualität.

„Diese Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein einer produktiven In-vivo-Genbearbeitung durch EDIT-101, therapeutische Niveaus der CEP290-Proteinexpression und eine verbesserte Funktion der Zapfen-Photorezeptoren.“

Diese kleine Studie zeigte ein hohes Sicherheitsprofil und eine verbesserte Photorezeptorfunktion nach der Verabreichung von EDIT-101 an die Teilnehmer. Diese Ergebnisse unterstützen weitere In-vivo-Studien zur CRISPR-Cas9-Geneditierung zur Behandlung erblicher Netzhautdegenerationen, die durch die IVS26 CEP290-Variante und andere genetische Ursachen verursacht werden.

Weitere Untersuchungen lohnen sich unter anderem wegen der Erkenntnis, dass eine verbesserte Zapfenfunktion nach der Therapie nicht mit einer Verbesserung der Sehschärfe einhergeht, die ein klinisch bedeutsames Maß darstellt. Zweitens kann eine frühere Intervention zu besseren Ergebnissen führen. Schließlich könnte die gezielte Behandlung beider Genkopien einen größeren therapeutischen Nutzen bringen.