Gentherapie am Auge

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Funktionellen Verbesserungen einer Gentherapie am Auge betreffen vor allem das bessere Sehen bei reduzierten Lichtverhältnissen.

Es ist zehn Jahre her, dass parallel von drei Gruppen in den USA und in England die erste retinale Gentherapie bei Patienten mit einer erblichen Netzhauterkrankung mit schicksalhafter früher Erblindung durchgeführt wurde. Die ersten Ergebnisse wurden 2008 publiziert. Der Erkrankung zugrunde liegt ein Enzymmangel im retinalen Pigmentepithel, weshalb kein aktives Sehpigment hergestellt werden kann (RPE65). Vorausgegangen waren sehr eingehende Untersuchungen an der Maus, am Affen und am Hund. Beim Hund konnte eine über zehnjährige Expression des Gens im retinalen Pigmentepithel nach einmaliger Injektion unter die Netzhaut (subretinale Injektion) nachgewiesen werden. Weder beim Hund noch beim Affen waren wesentliche unerwünschte immunologische Nebenwirkungen aufgetreten. Inzwischen sind 137 Patienten – davon 29 beidseitig – therapiert worden, insgesamt also 166 Augen (J Bennett 2017). Alle bisher publizierten Ergebnisse berichten von einer großen Sicherheit, operationsbedingte Komplikationen sind sehr selten. Die funktionellen Verbesserungen betreffen vor allem das bessere Sehen bei reduzierten Lichtverhältnissen, die Ergebnisse der Verbesserung der Sehschärfe sind nicht signifikant. Über eine Vergrößerung des Gesichtsfeldes wird berichtet.

Prinzipien der Gentherapie

Heutige Gentherapien sind meist sogenannte gene augmentation- (auch gene addition genannt) Therapien, das heißt, mit sogenannten Genfähren wird das normale Gen entweder subretinal (unter die Netzhaut) oder intravitreal (in den Glaskörper) eingebracht, wobei mit heutigen Vektoren bei subretinaler Injektion das retinale Pigmentepithel, die Photorezeptoren und die Müller-Gliazellen transfiziert werden, mit intravitrealer Gentherapie dagegen vor  allem retinale Ganglienzellen. Da es sich in aller Regel um sich nicht teilende Zellen handelt, ist eine einmalige Injektion für eine dauerhafte Expression des Gens ausreichend. Als Genfähren verwendet werden die Hüllen von rekombinanten AAV-Vektoren, in die als Kassette das gewünschte Gen und die notwendige Expressionsmaschinerie eingebracht  sind (Stieger und Lorenz 2013). Aufgrund fehlender Blut- und Lymphgefäße im subretinalen Raum (Spalt zwischen retinalem Pigmentepithel und Photorezeptoren, das heißt Stäbchen und Zapfen) kommt es in aller Regel zu keiner oder nur minimaler Immunreaktion. rAAV- Vektoren können nur kleinere Gene von bis zu circa drei kB aufnehmen. Lentiviren können größere Gene aufnehmen mit dem Nachteil, dass eine Integration in den Zellkern erfolgt im Gegensatz zu den rAAV-Vektoren, die im Zytoplasma der Zelle verbleiben.

Neben der gene augmentation-Therapie ist derzeit auch das sogenannte genome editing eine Methode, an der intensiv geforscht wird. Hier wird kein Gen zugefügt, sondern das Gen wird vor Ort repariert. Die Methode wird derzeit auch an der Universitätsaugenklinik Gießen für die Anwendung an der Netzhaut entwickelt (Yanik et al. 2017). Vor ihrem Einsatz beim Menschen sind noch wesentliche Hürden zu überwinden. Ein wesentlicher Vorteil wäre aber, dass im Gegensatz zur gene addition-Therapie die Gendosis gegenüber Gesunden unverändert bliebe und dass auch Erkrankungen behandelt werden könnten, bei denen die Mutation einen sogenannten dominant negativen Effekt hat.

Therapeutische Ziele. Je nach Krankheitsmechanismus wird beispielsweise eine Korrektur des zugrunde liegenden Enzymdefekts angestrebt (wie bei RPE65-Mangel und der Chorioideremie), eine Korrektur eines Kanalproteins (wie bei der Achromatopsie = angeborene komplette Farbenblindheit) oder eine Korrektur der defekten Atmungskette in den Mitochondrien (den energieproduzierenden Organellen im Zytoplasma der Zellen). Allein für erbliche Netzhauterkrankungen wurden bisher über 250 Gene mit für die Erkrankungen ursächlichen Mutationen identifiziert.

Aktuelle Gentherapiestudien am Auge

Eine aktuelle Übersicht findet sich bei Bennett 2017 sowie in der laufend aktualisierten Datenbank ClinicalTrials.gov. Folgende monogene Erkrankungen werden derzeit im Rahmen von Phase-I/II- und Phase-II- Studien behandelt:

  • Chorioideremie,
  • Achromatopsie,
  • Leberʼsche hereditäre Optikusatrophie (LHON),
  • Morbus Stargardt,
  • X-chromosomale Retinoschisis,
  • MERTK,
  • Usher-Syndrom.

Nur zur Chorioideremie liegen derzeit publizierte Daten vor: Nightstar X, Universität Oxford. Insgesamt wurden bisher 44 Augen von 44 Patienten behandelt.

Bei der Chorioideremie handelt es sich um eine Erkrankung mit angeborener Nachtblindheit und einer zunehmenden konzentrischen Gesichtsfeldeinschränkung aufgrund eines zunehmenden Schwundes des retinalen Pigmentepithels und der darunterliegenden Choriocapillaris (blutführenden Gefäßschicht). Die Therapie zielt darauf ab, das wichtige Netzhautzentrum (Makula) zu erhalten. Für die ersten sechs in Oxford behandelten Patienten liegen inzwischen Daten für die ersten 3,5 Jahre nach Behandlung vor (Edwards et al. NEJM 2016). Bei zwei Patienten war es im behandelten Auge zu einer wesentlichen Verbesserung des Sehvermögens gekommen, bei weiterer Verschlechterung im unbehandelten Auge. Weitere Patienten wurden in Tübingen (sechs Augen), Alberta/Edmonton, Kanada (sechs Augen), Philadelphia, USA, Spark Therapeutics (15 Augen) und in Miami, USA (sechs Augen) behandelt.

Derzeit mit Spannung erwartet werden die Ergebnisse der ersten in Deutschland initiierten Gentherapie-Studie. Es handelt sich dabei um ein interdisziplinäres Projekt zwischen der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Universität Tübingen und New York. In einer Phase-I/II-Studie wurden bisher neun Augen von neun Patienten mit Mutationen im CNGA3- Gen und dadurch verursachter Achromatopsie beginnend 2015 behandelt. Die Achromatopsie ist eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die mit einer von Geburt an starken Einschränkung des Sehvermögens auf circa zehn Prozent und einer kompletten Farbenblindheit verbunden ist. Da die gut funktionierenden Stäbchen im Hellen nicht funktionieren, sind die Patienten bei Tag quasi blind, wenn sie nicht die Augen zukneifen, um möglichst wenig Licht in die Augen fallen zu lassen. Den gleichen Effekt haben sogenannte Kantenfilterbrillen. Die Gentherapie zielt darauf ab, durch Zuführen des normalen Gens die Zapfen wieder funktionstüchtig zu machen. In der Phase-I/II-Studie wird vor allem die Sicherheit der Therapie geprüft und eine sogenannte Dosis-Eskalations-Studie durchgeführt, das heißt, dass die Dosis jeweils nach drei Patienten gesteigert wird, um die optimale Dosis zu finden. Die ersten Ergebnisse werden für Frühjahr 2018 erwartet.

Herausforderung Messung der Therapieergebnisse

Derzeitige Therapien können bereits stattgefundene Zellatrophien nicht rückgängig machen. Ziel ist entweder eine Funktionsverbesserung der noch prinzipiell vitalen Zellen durch Korrektur des defekten Proteins (RPE65, Achromatopsie) und/oder Aufhalten der fortschreitenden Degeneration (Chorioideremie, RPE65). Während der erste Mechanismus schnell erkennbar sein sollte, ist der zweite Mechanismus möglicherweise erst nach Jahren sicher erkennbar. Da es oft nur relativ geringe Funktionsverbesserungen sind an Zellsystemen, die routinemäßig gar nicht geprüft werden, war und ist die Entwicklung neuer morphologischer und funktioneller Messgrößen notwendig. Darüber hinaus müssen Behörden wie die Food and Drug Administration (FDA) und die Europäische Arzneimittel- Agentur (EMA) überzeugt werden, dass diese neuen Messgrößen patientenrelevant sind, wenn die entwickelten Therapeutika für eine breitere Anwendung zugelassen werden sollen.

Für RPE65-Mangel wurde kürzlich von der FDA anerkannt, dass die Verbesserung der Stäbchenfunktion, gemessen an dem besseren Meistern eines Hindernisparcours unter reduzierten Lichtbedingungen, eine patientenrelevante Messgröße ist. Noch in der Diskussion sind andere Messgrößen wie beispielsweise die Feinanalyse der optischen Kohärenztomografie (OCT), Pupillometrie und funktionelle Kernspintomografie. Die Sektion DOG-Genetik richtet dieses Jahr im Rahmen der Jahrestagung der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft (DOG) ein Symposium mit dem Titel „The clinical side of experimental gene therapy trials for inherited retinal and optic nerve diseases“ aus (siehe unten). Unter den Referenten ist auch Professorin Kathy High, Präsidentin von Spark Therapeutics. Darüber hinaus wird Professor Dominik Fischer, Tübingen, über den Stand der Gentherapiestudien in Tübingen berichten.

RPE65-Gentherapie kurz vor der Zulassung

Kürzlich wurde von Spark Therapeutics bei der FDA (Food and Drug Administration) die Zulassung von Voretigene Neparvovec (voraussichtlicher Handelsname Luxturna) als Therapeutikum für seltene Erkrankungen beantragt. Parallel dazu wird der Antrag zur Zulassung bei der europäischen Behörde EMA (European Medicines Agency) vorbereitet. Nach Genehmigung durch die Behörden soll die Gentherapie mit Luxturna an spezialisierten Zentren in den USA und Europa durchgeführt werden. RPE65-Mangel ist eine relativ seltene Erkrankung, die entweder als schwere frühkindliche Netzhautdegeneration (Leberʼsche kongenitale Amaurose [LCA]) oder als Retinitis pigmentosa mit Manifestation in den ersten zwei Lebensdekaden auftritt. Es wird geschätzt, dass in Deutschland 150 bis 200 Patienten von dieser monogenen Erkrankung betroffen sind. In Gießen werden derzeit circa 25 kindliche und jugendliche Patienten mit RPE65-Mangel betreut.

Literatur:

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Priority Programme „Gene and Cell Based Therapies to Counteract Neuroretinal Degeneration“ (SPP 2127), http://www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/2017/info_wissenschaft_17_22/.

Quelle:

Gentherapie am Auge – endlich der Durchbruch? Erste Studienergebnisse Professorin Dr. med. Birgit Lorenz, Direktorin der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde, Justus-Liebig-Universität Gießen am 115. Kongress der DOG Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft, Berlin, September 2017

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