Genterapi: Det är dags att prata om högdos AAV

Nicole Paulk, PhD
Assisterande adjungerad professor, UCSF

Vecka veckan före den virtuella 2020-konferensen för American Society for Gene & Cell Therapy ägde en tragedi rum inom sällsynta sjukdomar och genterapi. Den 6 maj meddelade genterapiföretaget Audentes (som förra året förvärvades av Astellas Pharma) gemenskapen kring X-linked myotubular myopathy (XLMTM) att ett barn i ASPIRO-studien (NCT03199469) hade dött av sepsis. En utredning inleddes med hjälp av FDA:s tillsynsmyndigheter för att fastställa om detta var relaterat till behandlingen med en högdos adenoassocierat virus (AAV).1

För tio dagar sedan (den 23 juni) avled tyvärr ett andra barn i samma kohort, som fick samma höga dos AAV, också av sepsis efter behandlingen.1 Det är viktigt i avgörande ögonblick som detta att vi snabbt och lugnt reder ut vad som hände och inför skyddsåtgärder för att förhindra att detta händer igen. Patienternas förtroende för våra behandlingar är av största vikt – utan det har vi ingenting.

Baserat på de begränsade data som finns tillgängliga,1 här är vad vi vet hittills:

Sjukdomen: XLMTM

XLMTM är en sällsynt neuromuskulär sjukdom hos nyfödda pojkar. Patienterna drabbas av allvarlig muskelsvaghet och hypotoni som leder till andningssvikt och matningssvårigheter. Den är ofta dödlig. Sjukdomen orsakas av mutationer i MTM1-genen, som kodar för myotubularin, ett essentiellt protein för normal skelettmuskelfunktion.

Capsid: AAV8

Den experimentella genterapin AT-132 som uttrycker den terapeutiska MTM1-nyttolasten för XLMTM paketerades i en AAV8-kapsida. Detta är en mycket vanligt förekommande kapsidserotyp vid genterapi. Enligt ClinicalTrials.gov har AAV8 använts i 14 av de 180 interventionella AAV-genterapistudier som hittills genomförts2 (tabell 1).3 Det är viktigt att notera att av de nästan 250 patienter som hittills behandlats med AAV8 för olika indikationer har inga andra allvarliga biverkningar av denna grad inträffat, vilket understryker den hittills utmärkta säkerhetsprofilen för denna kapsid.

Dosen: 3×1014 vektorgenom per kilogram kroppsvikt

De två unga pojkar som avled ingick båda i högdosgruppen i ASPIRO-studien. De fick 3×1014 vektorgenom per kilogram kroppsvikt (vg/kg) genom intravenös administrering. Detta är bland de högsta doserna av någon AAV som någonsin administrerats till vare sig vuxna eller barn (se tabell 2). Enligt uttalanden från försökssponsorn1 befann sig båda pojkarna i den övre delen av åldersgränsen (mindre än 5 år).

Som exempel, om vi antar att dessa pojkar var 4 år gamla och befann sig i det nedre intervallet av normal kroppsvikt för den åldern med tanke på deras tillstånd, så vägde de troligen ~13.5 kg och skulle ha fått en dos på över 4×1015 vg. Med andra ord är det drygt 4 kvadriljoner virus. Det är ett mått på de partiklar som innehåller arvsmassa. Mängden tomma kapsidor i AT-132-partierna är inte offentligt tillgängliga och dessa skulle öka ”AAV8”-dosbelastningen ännu mer. (Inom genterapifältet finns ingen universell standardiserad analys för att titerar AAV-vektorer, varför dessa (och alla AAV-doser) bör betraktas som ungefärliga).

Den allvarliga biverkningen: dödsfall på grund av sepsis

Tre pojkar i kohorten med hög dos AT-132 utvecklade allvarlig hepatobiliär sjukdom (skador på levern och gallgångarna); två av dessa pojkar avled på grund av bakterieinfektioner och sepsis. Även om XLMTM är en skelettmuskelsjukdom omfattar de medicinska komplikationerna ofta många andra organsystem, inklusive levern. Båda pojkarna som dog uppges ha haft någon form av redan befintlig hepatobiliär sjukdom (vilken typ specificerades inte). Detta skulle kunna vara relevant, eftersom nästan alla AAV-terapier trafikerar levern när de levereras intravenöst, oavsett vilket målorgan som slutligen används. Levern måste därför hantera dessa stora virala doser, vilket säkert skulle kunna orsaka toxicitet, särskilt om levern är skadad i förväg.

Relaterat har flera andra allvarliga biverkningar (av varierande allvarlighetsgrad) inträffat hos patienter som fått höga doser systemisk AAV (tabell 3). Dessa har till stor del berott på medfödda immunsvar (t.ex. inflammation och komplementaktivering) och cellulära immunsvar mot vektorn dagar till veckor efter intravenös administrering.

Vad vi inte vet

Det är oklart hur AAV8-vektorn i ASPIRO-försöket tillverkades, vilka reningsmetoder som användes och om förändringar skulle kunna förbättra säkerheten vid denna dos. Vi vet inte vilka nivåer av redan existerande anti-AAV8 capsid-antikroppar pojkarna hade, förutom att de uppfyllde försökets inklusionskriterier (inte offentliggjorda). Det finns inget standardiserat test för att mäta redan existerande nivåer av anti-AAV-kapsid, vilket fortfarande är en stor utmaning för området. Detta är viktigt eftersom kapsid:antikroppskomplex kan ha aktiverat komplement i flera av de ovannämnda försöken.9 Dessutom har det inte avslöjats vilken befintlig hepatobiliär sjukdom dessa pojkar hade,1 men förmodligen ansågs den inte vara alltför allvarlig eftersom de listade uteslutningskriterierna för försöken omfattade ”kliniskt signifikant underliggande leversjukdom.”

Avvikande tankar

Det är dags att prata om högdos-AAV. Även om samtalet har inletts10 kräver dessa dödsfall att vi alla bestämmer hur högdos-AAAV ska användas på ett säkert sätt – om alls. På kort sikt behövs ytterligare prekliniska studier för att bättre kunna förutsäga säkrare doser och biomarkörer för toxicitet, liksom påverkan av parametrar som t.ex. nivåer av tomt kapsid, föroreningar till följd av tillverkningsmetoder och olika reningsstrategier.

På lång sikt måste vi skifta fokus från ”hur kan vi använda höga doser på ett säkert sätt” till ”hur kan vi utforma vektorn så att vi inte behöver göra det”. Detta kommer att kräva framsteg på flera fronter, bland annat:

  • konstruerade kapslar som bättre kan ta sig till målorgan
  • nya promotorer och reglerande element för vävnad/miljö-specifikation och omkopplingsbar kontroll
  • säkrare tillverkningsmetoder som samtidigt skalar för att möta produktionskraven men också minskar föroreningar (värdproteiner och oönskade nukleinsyror)
  • ökad förståelse för AAV-biologin under vektortillverkning
  • nya och mer stabila ITR-genomstrukturer (inverted terminal repeat)
  • bättre reningsmetoder för att ytterligare minska föroreningsbelastningen
  • innovativa strategier för att undvika immunsvar
  • nya administreringsmetoder

Bortom teknik, måste vi också överväga om det är lämpligt att använda kroppsvikt för att bestämma doseringen. Ska till exempel två barn som väger lika mycket ges samma vektordos om de har betydligt olika svårighetsgrad av sjukdomen? Eller hur är det med skillnaden mellan ett barn som har genomgått puberteten så att målorganet är färdigutvecklat jämfört med ett spädbarn? Eller till och med om de är av olika kön? Många grupper har nu observerat en uttalad könsdimorf levertransduktion med AAV,11,12 så att män upplever en betydligt större transduktion och därmed kan se ett högre uttryck än kvinnor. När det gäller könsdimorfisk transduktion har vi åtminstone några uppgifter att hänvisa till när vi beslutar om AAV-doserna. Men när det gäller frågor om dosering för olika utvecklingsstadier och sjukdomars svårighetsgrad har vi en allvarlig brist på prekliniska data.

Döden av dessa två unga pojkar är förödande och våra hjärtan går till deras familjer och till XLMTM-gemenskapen. Som forskare och kliniker är vi skyldiga dessa pojkar att se till att detta inte händer igen. Jag hoppas att fler detaljer kommer att offentliggöras så snart som möjligt så att genterapigemenskapen kan lära sig vad som hände och utforma lösningar för att på bästa sätt föra fältet framåt.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.