New animal study raises concerns about high-dose gene therapy / Un nuovo studio sugli animali suscita preoccupazioni sulla terapia genica ad alte dosi.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Using adeno-associated viruses to treat neuromuscular diseases could pose safety risks. / L'utilizzo di virus adeno-associati per il trattamento di malattie neuromuscolari potrebbe rappresentare un rischio per la sicurezza.

A gene therapy trial that recently led to dramatic benefits for babies born with a fatal neuromuscular condition has raised hopes for using a similar approach to treat other diseases. But a new animal study suggests that the high doses of gene-carrying viruses used in such treatments may not always be as safe as the human clinical trial indicated.

In the new research, the disclosure of which briefly sent the stock prices of several gene therapy companies plummeting yesterday, researchers injected a handful of young monkeys and pigs with many copies of adeno-associated virus 9 (AAV9), a normally harmless virus that infects neurons and is increasingly being used to ferry therapeutic genes into cells to treat neuromuscular diseases. Within days, some of the animals developed severe liver and neuron damage.

The results have garnered attention in part because they come from the lab of gene therapy researcher James Wilson at the University of Pennsylvania, who led a 1999 trial in which a teenager died from an immune reaction to a gene therapy vector. Based on these latest animal results, Wilson is urging researchers planning to treat patients with high-dose AAV9 gene therapy to look for similar side effects.

Despite that warning, he and others in the gene therapy field say that doesn’t mean ongoing clinical trials with the gene carrier should be halted. “This is a big deal, potentially,” says Terence Flotte, a gene therapy researcher at the University of Massachusetts School of Medicine in Worcester and editor-in-chief of Human Gene Therapy, which published the new study online on 29 January. However, Flotte writes in a commentary, the community should not “overreact.”

Among the so-called vectors used in gene therapy to deliver DNA, AAV9 has proved particularly good at spreading through neural tissue and at high doses can even cross the blood-brain barrier to reach spinal neurons and the brain. In the first human trial with AAV9 published last November, 15 babies with a severe form of spinal muscular atrophy, a neurodegenerative disease that typically kills by age 2, received an infusion of the viruses carrying a missing gene called SMN. Most of the babies can now sit up, and two are walking.

But in Wilson’s study, three young rhesus macaque monkeys that received a high-dose intravenous infusion of a similar AAV9 carrying SMN developed signs of liver toxicity, and one had to be euthanized. Three piglets given the same treatment had motor neuron damage, could no longer walk, and were also euthanized. These reactions don’t seem to involve an immune response to the AAV9's protein shell or the gene it's carrying, unlike side effects seen in previous AAV studies, Wilson’s group reported.

The lab plans to publish similar side effects for another AAV9 variant carrying a different gene that was tested in one monkey, suggesting the results apply broadly, they write. Wilson and colleagues note that at least five planned or ongoing clinical trials are using high doses of AAV9 or other AAV variants to get genes into muscle or neural cells. These studies and other safety tests in animals “should include careful monitoring for similar toxicities,” they write. As his findings were nearing publication earlier this month, it became public that Wilson recently resigned from the board of Solid Biosciences, which is planning to use intravenous AAV9 gene therapy to treat Duchenne muscular dystrophy. (A clinical trial for that treatment is under scrutiny by the U.S. Food and Drug Administration [FDA], effectively halting, for now, its use of high AAV9 doses.)

Flotte notes several reasons the new results may not apply to the human trials: The AAV9 injected by Wilson’s team isn’t the same type used in the clinical trials; the study used a human version of SMN gene, which could make it toxic to the animals; and the researchers didn’t rule out the possibility that the treatment was contaminated. In their commentary, Flotte and a co-author write that AAV9 gene therapy trials should continue because they are potentially saving lives. “Let’s study this, let’s not ignore it,” Flotte adds. An FDA spokesperson declined to comment on the study.

Wilson also does not want to “derail anything at this point.” He agrees that the new experiments differed in significant ways from previous studies of AAV9 safety. Moreover, because labs and vector production facilities use different methods to measure the AAV9 dose, it’s difficult to compare doses across studies. “I just hope this is useful information” that will inform researchers developing new gene therapies, Wilson says.

Gene therapy researcher Jude Samulski of the University of North Carolina in Chapel Hill, who has never seen such toxic effects in his primate studies with AAV9, predicts that many labs will now request Wilson’s vector and repeat his experiments. “If this is truly a concern, it needs to be reproducible,” he says.

ITALIANO

Uno studio di terapia genica che ha recentemente portato a benefici drammatici per i bambini nati con una condizione neuromuscolare fatale ha sollevato speranze per l'utilizzo di un approccio simile per il trattamento di altre malattie. Ma un nuovo studio su animali suggerisce che le alte dosi di virus portatori di geni usati in tali trattamenti potrebbero non essere sempre al sicuro come indicato dallo studio clinico umano.

Nella nuova ricerca, la cui divulgazione ha brevemente inviato i prezzi delle azioni di diverse compagnie di terapia genetica che precipitano ieri, i ricercatori hanno iniettato in giovani scimmie e maiali molte copie del virus 9 adeno-associato (AAV9), un virus normalmente innocuo che infetta neuroni e viene sempre più utilizzato per trasportare i geni terapeutici nelle cellule per trattare le malattie neuromuscolari. In pochi giorni, alcuni degli animali hanno sviluppato gravi danni al fegato ed ai neuroni.

I risultati hanno attirato l'attenzione in parte perché provengono dal laboratorio del ricercatore della terapia genetica James Wilson dell'Università della Pennsylvania, che ha condotto uno studio del 1999 in cui un adolescente è morto a causa di una reazione immunitaria a un vettore di terapia genica. Sulla base di questi ultimi risultati sugli animali, Wilson sta sollecitando i ricercatori che pianificano di trattare i pazienti con la terapia del gene AAV9 ad alte dosi per cercare effetti collaterali simili.

Nonostante questo avvertimento, lui e altri nel campo della terapia genica dicono che non significa che gli studi clinici in corso con il portatore del gene dovrebbero essere fermati. "Questo è un grosso problema, potenzialmente", dice Terence Flotte, ricercatrice in terapia genetica presso la University of Massachusetts School of Medicine di Worcester e redattore capo della Human Gene Therapy, che ha pubblicato il nuovo studio. Tuttavia, Flotte scrive in un commento, la comunità non dovrebbe "reagire in modo eccessivo".

Tra i cosiddetti vettori utilizzati nella terapia genica per fornire il DNA, AAV9 si è rivelato particolarmente efficace nella diffusione attraverso il tessuto neurale e ad alte dosi può persino attraversare la barriera emato-encefalica per raggiungere i neuroni spinali e il cervello. Nel primo studio sull'uomo con AAV9 pubblicato lo scorso novembre, 15 bambini con una grave forma di atrofia muscolare spinale, una malattia neurodegenerativa che tipicamente uccide all' età di due anni, hanno ricevuto un'infusione del virus che porta un gene mancante chiamato SMN. La maggior parte dei bambini ora può stare seduta e due stanno camminando.

Ma nello studio di Wilson, tre giovani scimmie macaco rhesus che hanno ricevuto un'infusione endovenosa ad alte dosi di un analogo AAV9 portatore di SMN hanno sviluppato segni di tossicità epatica, e uno ha dovuto essere soppresso con eutanasia. Tre maialini che avevano ricevuto lo stesso trattamento avevano un danno al motoneurone, non potevano più camminare e venivano anche sottoposti a eutanasia. Queste reazioni non sembrano comportare una risposta immunitaria al guscio proteico dell'AAV9 o al gene che trasporta, a differenza degli effetti collaterali osservati in studi AAV precedenti, ha riferito il gruppo di Wilson.

Il laboratorio prevede di pubblicare effetti collaterali simili per un'altra variante AAV9 che trasporta un gene diverso che è stato testato in una scimmia, suggerendo che i risultati si applicano ampiamente, scrivono. Wilson e colleghi osservano che almeno cinque studi clinici pianificati o in corso stanno usando alte dosi di AAV9 o altre varianti AAV per ottenere geni nelle cellule muscolari o neurali. Questi studi e altri test di sicurezza sugli animali "dovrebbero includere un attento monitoraggio per tossicità simili", scrivono. Mentre le sue scoperte si avvicinavano alla pubblicazione all'inizio di questo mese, è diventato pubblico che Wilson ha recentemente rassegnato le dimissioni dal consiglio di Solid Biosciences, che prevede di utilizzare la terapia genica per via endovenosa AAV9 per trattare la distrofia muscolare di Duchenne. (Una sperimentazione clinica per quel trattamento è sotto esame da parte della Food and Drug Administration degli Stati Uniti [FDA], fermando di fatto, per ora, il suo uso di alte dosi di AAV9.)

Flotte nota diverse ragioni per cui i nuovi risultati potrebbero non essere applicabili agli studi sull'uomo: l'AAV9 iniettato dal team di Wilson non è dello stesso tipo utilizzato negli studi clinici; lo studio ha utilizzato una versione umana del gene SMN, che potrebbe renderlo tossico per gli animali; e i ricercatori non hanno escluso la possibilità che il trattamento fosse contaminato. Nel loro commento, Flotte e un co-autore scrivono che gli studi di terapia genica dell'AAV9 dovrebbero continuare perché potenzialmente salvano vite. "Studiamo questo, non ignoriamolo", aggiunge Flotte. Un portavoce della FDA ha rifiutato di commentare lo studio.

Wilson, inoltre, non vuole "far deragliare nulla a questo punto". Concorda sul fatto che i nuovi esperimenti differiscono in modo significativo dagli studi precedenti sulla sicurezza dell'AAV9. Inoltre, poiché i laboratori e le strutture di produzione di vettori utilizzano metodi diversi per misurare la dose di AAV9, è difficile confrontare le dosi tra gli studi. "Spero solo che questa sia un'informazione utile" che informerà i ricercatori nello sviluppo di nuove terapie geniche, afferma Wilson.

La ricercatrice di terapia genica Jude Samulski dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, che non ha mai visto effetti così tossici nei suoi studi sui primati con AAV9, prevede che molti laboratori ora richiederanno il vettore di Wilson e ripeteranno i suoi esperimenti. "Se questa è veramente una preoccupazione, deve essere riproducibile", dice.

Da:

http://www.sciencemag.org/news/2018/01/new-animal-study-raises-concerns-about-high-dose-gene-therapy