Gentherapie: It’s Time to Talk about High-Dose AAV

Nicole Paulk, PhD
Assistant Adjunct Professor, UCSF

Een week voor de virtuele American Society for Gene & Cell Therapy conferentie van 2020 vond er een tragedie plaats in de gemeenschap van zeldzame ziekten en gentherapie. Op 6 mei deelde het gentherapiebedrijf Audentes (vorig jaar overgenomen door Astellas Pharma) de gemeenschap van X-gebonden myotubulaire myopathie (XLMTM) mee dat een kind in de ASPIRO-studie (NCT03199469) was overleden aan sepsis. Met de hulp van toezichthouders van de FDA werd een onderzoek gestart om te bepalen of dit verband hield met de behandeling met een hoge dosis adeno-geassocieerd virus (AAV).1

Helaas overleed tien dagen geleden (op 23 juni) een tweede kind in hetzelfde cohort, dat dezelfde hoge dosis AAV kreeg, ook aan sepsis na de behandeling.1 Op scharniermomenten als deze is het belangrijk dat we snel en rustig uitzoeken wat er is gebeurd en voorzorgsmaatregelen nemen om te voorkomen dat dit opnieuw gebeurt. Het vertrouwen van de patiënt in onze therapieën is van het grootste belang – zonder dat hebben we niets.

Gebaseerd op de beperkte beschikbare gegevens,1 dit is wat we tot nu toe weten:

De ziekte: XLMTM

XLMTM is een zeldzame neuromusculaire ziekte bij pasgeboren jongens. Patiënten ervaren ernstige spierzwakte en hypotonie die leidt tot ademhalingsfalen en voedingsproblemen. De ziekte is vaak fataal. De ziekte wordt veroorzaakt door mutaties in het MTM1-gen, dat codeert voor myotubularine, een essentieel eiwit voor een normale skeletspierfunctie.

De capsid: AAV8

De experimentele gentherapie AT-132 die de therapeutische MTM1 payload voor XLMTM tot expressie brengt, werd verpakt in een AAV8-capside. Dit is een zeer vaak gebruikt capsid serotype in gentherapie. Volgens ClinicalTrials.gov is in 14 van de 180 interventiestudies met AAV-gentherapie die tot nu toe zijn uitgevoerd,2 gebruik gemaakt van AAV8 (tabel 1).3 Belangrijk is dat van de bijna 250 patiënten die tot nu toe met AAV8 zijn behandeld voor verschillende indicaties, zich geen andere ernstige ongewenste voorvallen van deze graad hebben voorgedaan, wat het tot nu toe uitstekende veiligheidsprofiel van deze capside onderstreept.

De dosis: 3×1014 vectorgenomen per kilogram lichaamsgewicht

De twee jongetjes die zijn overleden, behoorden beide tot de groep met de hoogste dosis van de ASPIRO-studie. Zij kregen 3×1014 vector-genomen per kilogram lichaamsgewicht (vg/kg) intraveneus toegediend. Dit is een van de hoogste doses AAV die ooit aan volwassenen of kinderen zijn toegediend (zie tabel 2). Volgens verklaringen van de onderzoekssponsor1 bevonden beide jongens zich aan de bovengrens van de leeftijdsgrens (minder dan 5 jaar oud).

Als voorbeeld, als we aannemen dat deze jongens 4 jaar oud waren, en zich in het lagere bereik van het normale lichaamsgewicht voor deze leeftijd bevonden gezien hun toestand, dan wogen ze waarschijnlijk ~13.5 kg (ongeveer 30 pond) en zouden ze een dosis van meer dan 4×1015 vg hebben gekregen. Met andere woorden, dat zijn iets meer dan 4 quadriljoen virussen. Dat is een maat voor de genoom-bevattende deeltjes. De hoeveelheid lege capsiden in de AT-132-partijen zijn niet openbaar beschikbaar en deze zouden de “AAV8”-doseringslast nog hoger maken. (Het gentherapieveld heeft geen universele gestandaardiseerde assay om AAV-vectoren te titereren, dus deze (en alle AAV-doses) moeten als bij benadering worden beschouwd).

Het ernstige ongewenste voorval: overlijden door sepsis

Drie jongens in het hoge-dosis AT-132-cohort ontwikkelden ernstige hepatobiliaire aandoeningen (schade aan de lever en galwegen); twee van deze jongens overleden aan bacteriële infecties en sepsis. Hoewel XLMTM een skeletspierziekte is, hebben de medische complicaties vaak betrekking op vele andere orgaansystemen, waaronder de lever. Beide jongens die stierven hadden naar verluidt een vorm van reeds bestaande hepatobiliaire aandoening (welke soort werd niet gespecificeerd). Dit kan van belang zijn, omdat bijna alle AAV-therapieën bij intraveneuze toediening naar de lever worden overgebracht, ongeacht het uiteindelijke doelorgaan. De lever moet dus deze grote virusdoses beheren, wat zeker tot toxiciteit zou kunnen leiden, vooral als de lever vooraf beschadigd is.

Verband hiermee zijn verscheidene andere ernstige bijwerkingen (van uiteenlopende ernst) opgetreden bij patiënten die hoge doses systemisch AAV kregen toegediend (tabel 3). Deze waren grotendeels het gevolg van aangeboren immuunreacties (bv. ontsteking en complementactivering) en cellulaire immuunreacties op vectoren dagen tot weken na intraveneuze toediening.

Wat we niet weten

Het is niet duidelijk hoe de AAV8-vector in de ASPIRO-studie werd vervaardigd, welke zuiveringsmethoden werden gebruikt en of wijzigingen de veiligheid bij deze dosis zouden kunnen verbeteren. We weten niet welke niveaus van reeds bestaande anti-AAV8 capsid antilichamen de jongens hadden, behalve dat ze voldeden aan de inclusiecriteria van de proef (niet openbaar gemaakt). Er is geen gestandaardiseerde test voor het meten van reeds bestaande anti-AAV capside niveaus, wat een grote uitdaging blijft voor het veld. Dit is belangrijk omdat capsid:antilichaam complexen complement geactiveerd kunnen hebben in verschillende van de bovengenoemde proeven.9 Bovendien werd niet bekendgemaakt welke reeds bestaande hepatobiliaire ziekte deze jongens hadden,1 maar vermoedelijk werd dit niet als te ernstig beschouwd aangezien de vermelde proefuitsluitingscriteria “klinisch significante onderliggende leverziekte” omvatten.”

Parting thoughts

Het is tijd om te praten over hoge-dosis AAV. Het gesprek is begonnen,10 maar door deze sterfgevallen moeten we allemaal bepalen hoe we hooggedoseerde AAV’s veilig kunnen gebruiken – als dat al mogelijk is. Op korte termijn zijn aanvullende preklinische studies nodig om veiliger doses en biomarkers van toxiciteit beter te voorspellen, evenals de invloed van parameters zoals lege capsideniveaus, onzuiverheden als gevolg van fabricagemethoden en verschillende zuiveringsstrategieën.

Op lange termijn moeten we onze focus verleggen van “hoe kunnen we veilig hoge doses gebruiken” naar “hoe kunnen we de vector ontwerpen zodat we dat niet hoeven te doen”. Dit vereist vooruitgang op meerdere fronten, waaronder:

  • ontworpen capsiden die beter in de doelorganen passen
  • nieuwe promotors en regulerende elementen voor weefsel/omgeving-specificiteit en omschakelbare controle
  • veiligere fabricagemethoden die tegelijkertijd de schaal aanpassen aan de productie-eisen en onzuiverheden verminderen (gastheereiwitten en ongewenste nucleïnezuren)
  • vergroot inzicht in AAV-biologie tijdens vectorproductie
  • nieuwe en stabielere ITR-genoomstructuren (Inverted Terminal Repeat)
  • betere zuiveringsmethoden om de hoeveelheid onzuiverheden verder te verminderen
  • innovatieve strategieën om immuunreacties te vermijden
  • nieuwe toedieningsmethoden

Naast engineering, moeten we ook overwegen of het gebruik van het lichaamsgewicht geschikt is om de dosering te bepalen. Moeten bijvoorbeeld twee kinderen die evenveel wegen dezelfde vectordosis krijgen als de ernst van hun ziekte aanzienlijk verschilt? Of wat te denken van het verschil tussen een kind dat de puberteit heeft doorgemaakt, zodat het doelorgaan klaar is met ontwikkelen, en een zuigeling? Of zelfs als ze van verschillend geslacht zijn? Talrijke groepen hebben thans een uitgesproken seksueel dimorfe levertransductie met AAV,11,12 waargenomen, zodat bij mannen een aanzienlijk grotere transductie optreedt en dus een hogere expressie kan worden waargenomen dan bij vrouwen. Voor seksueel dimorfe transductie hebben we tenminste enkele gegevens om naar te verwijzen wanneer we AAV-doseringen bepalen. Maar voor vragen over dosering voor verschillende ontwikkelingsstadia en ernst van de ziekte ontbreekt het ons ernstig aan preklinische gegevens.

De dood van deze twee jonge jongens is verwoestend en onze harten gaan uit naar hun families en de XLMTM-gemeenschap. Als wetenschappers en clinici zijn we het aan deze jongens verplicht om ervoor te zorgen dat dit niet nog eens gebeurt. Ik hoop dat er zo snel mogelijk meer details bekend zullen worden gemaakt, zodat de gentherapiegemeenschap kan leren wat er is gebeurd en oplossingen kan ontwikkelen om het veld zo goed mogelijk vooruit te helpen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.