Hopkins gastroenterologer använder endoskopisk procedur för att leverera terapeutiska gener till levern

Att åtgärda eller byta ut defekta gener har framkommit som en nyckel för att låsa upp botemedel mot många förödande sjukdomar. Men om det nya, konstruerade gener kan inte hitta in i patientens genomiska sekvens, de hjälper inte.

Johns Hopkins gastroenterologer Florin Selaru och Vivek Kumbhari tror att de har tagit ett stort steg i riktning mot att hjälpa patienter med vissa leversjukdomar genom att använda en allt vanligare endoskopisk procedur för att leverera terapeutiska gener till levern via den gemensamma gallgången. Och de tror att deras nya metod är säker och effektiv nog att kliniska prövningar inte är långt borta.

Selaru och Kumbhari publicerade en artikel i sommar i tidningen Gastrointestinal endoskopi som beskriver en studie de utförde på ett dussin grisar. I studien, forskarna introducerade terapeutiska gener till levern genom att komma åt gallgångarna med en endoskopisk teknik som oftast används för att diagnostisera och behandla problem i gallblåsan, gallsystemet, bukspottkörteln och levern.

Forskarna använde tekniken, kallad endoskopisk retrograd kolangiopankreatografi (ERCP), att säkert och framgångsrikt implantera en mänsklig version av gener i celler i grisens lever. De konstruerade generna uttryckte de avsedda proteinerna i alla 12 av djuren 21, 30 och 60 dagar från tidpunkten för procedurerna.

"Vi är nöjda med dessa resultat, och vi tror att det finns en stor framtid för ERCP att leverera genterapi, säger Selaru.

Den nuvarande standarden för administrering av icke-virusbaserad genterapi är via intravaskulär injektion, som kräver en större volym och utgör kardiorespiratoriska risker.

"I vår studie, vi såg ingen av de biverkningar som följer med de intravaskulära injektionerna, "Kumbhari säger." Det var ingen gall- eller leverskada. Våra resultat indikerar att genterapi via ERCP är mycket mindre invasiv än injektion. Det är tekniskt enklare och säkrare. "

Forskarna sa att grisar gav den närmaste simuleringen till mänskliga patienter, med tanke på de fysiologiska och genetiska likheterna.

ERCP använder ett flexibelt endoskop för att komma åt den gemensamma gallgången, ligger mellan levern och bukspottkörteln. Endoskopisten för in omfånget i munnen på en bedövad patient och leder enheten ner i matstrupen, i magen och sedan till tolvfingertarmen. En mindre enhet kommer fram från slutet av omfånget och styrs av endoskopisten in i gallgångarna. Förfarandet använder både en kamera på endoskopet och röntgenteknik för att observera gallgångarna och, I detta fall, vägleda injektionen av terapeutiska gener i leverceller.

Att utveckla nya versioner av muterade eller på annat sätt felaktiga enskilda gener har lett till viktiga nya terapier och upptäckter under de senaste åren. Men än så länge, patienter med ärftliga monogena sjukdomar som hemofili, cystisk fibros och Wilsons sjukdom har sett få fördelar med genterapi, eftersom medicin har saknat ett säkert och effektivt sätt att transportera konstruerade gener till sina system. Genen måste administreras, måste nå sina avsedda mål, måste komma in i de defekta eller skadade cellerna och sedan antingen störa eller uttrycka ett protein.

"Tills nu, det har inte varit möjligt att utföra leverspecifik hydrodynamisk genleverans i en stor djurmodell med direkt översättbarhet till mänskliga försök, säger Selaru.

"Tekniken var besvärlig, tekniskt utmanande och invasiv, "Tillägger Kumbhari." Det gjordes mycket små framsteg i riktning mot kliniska prövningar. "

Bland utmaningarna med venös injektion av terapeutiska gener har varit behovet av en hög volym av lösningen som innehåller de konstruerade DNA -molekylerna. Att trycka in lösningen snabbt i en ven har lett till bristningar och andra venskador. Dessutom, DNA missade ofta sitt mål och lyckades inte replikera framgångsrikt.

Johns Hopkins -forskarna fann, dock, att injektion i gallgångarna krävde en mindre volym och ledde till ingen organskada. Och bäst av allt, generna replikerade och uttryckte sina proteiner.

"Självklart, vid denna tidpunkt, vi kan bara anta att detta förfarande kommer att vara lika godartat hos människor som det har varit i vårt arbete med grisar, "säger Kumbhari." Men det verkar som att säkerheten inte bör vara ett hinder för kliniska prövningar. "

• Att förstå immunsystemets balansgång kan hjälpa till att förebygga,
• Överdriven användning av erektil dysfunktionsmedicin kan leda till långsiktiga synproblem