Thérapie génique permanente pour DEB

La première étape du processus d'insertion d'un gène fonctionnel a été réalisée dans des cellules « faciles à utiliser » en laboratoire. Les chercheurs travaillent maintenant sur une méthode sûre et efficace pour y parvenir dans les cellules cutanées des patients. Les chercheurs ont utilisé des nanoparticules pour transporter le gène fonctionnel dans les cellules dans une boîte de Pétri et les testent maintenant sur des modèles de peau.

Les résultats ont été publiés en 2024 dans le British Journal of Dermatology et dans le Journal of Investigative Dermatology.

Le Dr Jacków a présenté une mise à jour du projet lors du week-end des membres 2024 :

Chercheur principal :

Le Dr Joanna Jacków possède une vaste expérience et des antécédents avérés en matière de thérapie génique et d'applications d'édition génétique dans le traitement de l'épidermolyse bulleuse. Le Dr Jacków a démontré l'efficacité de l'édition génétique à l'aide de divers outils d'édition génétique, notamment CRISPR-Cas9, l'édition de base et l'édition primaire, dans DEB pour réparer avec précision les mutations dans les kératinocytes, les fibroblastes et les cellules souches pluripotentes inductibles (iPSC).

Co-chercheurs :

Le professeur John McGrath a développé des thérapies cellulaires DEB avancées basées sur l'injection de fibroblastes corrigés par COL7A1, démontrant leur sécurité et leur efficacité précoce dans les essais cliniques. Il se concentrera sur la sélection et la caractérisation d'échantillons cellulaires et contribuera à créer un pipeline pour une traduction clinique rapide de nouvelles thérapies géniques COL7A1 chez les patients.

Le professeur Stephen Hart (UCL, GOSH, Londres) possède une vaste expérience dans les nouvelles formulations et méthodes d'administration d'acides nucléiques thérapeutiques avec des nanoparticules non virales et leur application au traitement de maladies telles que la fibrose kystique, le neuroblastome, la dyskinésie ciliaire primaire et les naevi mélanocytaires congénitaux.

« En écoutant les personnes atteintes de DEB, nous savons que le rêve d’une « crème génique » est en tête de liste de souhaits de tout le monde… Notre nouveau projet de recherche vise à développer une forme permanente de thérapie génique topique COL7A1. À ce stade, nous souhaitons développer une nouvelle technologie pour insérer de manière permanente une copie complète du gène COL7A1 en toute sécurité dans le génome d’une personne atteinte de DEB. »

– Docteur Joanna Jacków

Titre de la subvention : Remplacement du superexon médié par PASTE de COL7A1 comme traitement de l'épidermolyse bulleuse dystrophique

Au cours des 30 dernières années, nous avons appris que l'EBD est causée par des variantes d'ADN du gène du collagène de type VII (COL7A1). Sans gène COL7A1 fonctionnel, la peau ne peut pas produire suffisamment de protéines de collagène de type VII, ce qui signifie que la peau est moins résistante aux blessures et que des cloques se forment. Le défi pour les chercheurs a été de trouver comment remplacer ou réparer le gène COL7A1. En écoutant les personnes atteintes d'EBD, nous savons que le rêve d'une « crème génique » est en tête de liste de souhaits de tout le monde.

Nous sommes également ravis des progrès récents réalisés par des collègues de l’Université de Stanford en partenariat avec Krystal Biotech dans le développement d’un nouveau produit génique topique COL7A1, même si cette approche doit être appliquée à plusieurs reprises pour avoir un effet durable. Notre nouveau projet de recherche vise à développer une forme permanente de thérapie génique topique COL7A1. À ce stade, nous souhaitons développer une nouvelle technologie pour insérer de manière permanente une copie complète du gène COL7A1 en toute sécurité dans le génome d’une personne atteinte de DEB. Le nouveau système de thérapie génique s’appelle PASTE, ce qui signifie « Programmable Addition via Site-specific Targeting Elements ». Pour ce projet, nous utiliserons PASTE pour insérer le gène COL7A1 dans les cellules cutanées DEB. Nous vérifierons ensuite si nous pouvons restaurer le collagène de type VII. Nous travaillerons ensuite à l’optimisation des systèmes d’administration de lipides pour nous assurer que nous pouvons introduire la thérapie dans la peau et pas seulement dans les cellules. Pour l’instant, nous n’entreprenons pas d’essai clinique, mais ce sera notre prochain plan.

Ce projet vise à développer un traitement visant à guérir l'épidermolyse bulleuse dystrophique (EDB). Des progrès considérables ont été réalisés dans le développement d'une thérapie génique topique pour l'EDB en utilisant des vecteurs viraux non intégrateurs pour administrer COL7A1 à la peau blessée, bien qu'une administration répétée soit nécessaire pour un bénéfice durable.

En guise d'approche supplémentaire, nous souhaitons utiliser l'intégration permanente du gène COL7A1 complet en utilisant l'ajout programmable via des éléments de ciblage spécifiques au site (PASTE). PASTE combine la spécificité et la sécurité de l'édition primaire avec la grande capacité de transport des intégrases à sérine pour introduire jusqu'à 36 kb de matériel dans des sites spécifiquement conçus dans le génome. L'intégration permanente du gène COL7A1 complet permettra une approche d'édition d'ADN « taille unique ».

Tout d'abord, nous sélectionnerons et caractériserons les kératinocytes et/ou les fibroblastes de la peau des patients atteints de DEB. Nous validerons ensuite la conception de la construction PASTE en utilisant l'électroporation de plasmides personnalisés. L'intégration du gène COL7A1 sera confirmée par PCR et séquençage Sanger. Les cellules éditées avec succès seront isolées et re-caractérisées pour examiner la récupération du collagène de type VII. Après validation de la conception de la construction, au lieu de l'ADN plasmidique, les enzymes PASTE seront délivrées via l'ARNm électroporé synthétisé in vitro. Ensuite, nous nous concentrerons sur les méthodes de livraison, en développant des nanoparticules à base de lipides (LNP) ciblées par récepteur pour délivrer la machinerie PASTE aux cellules cibles. L'affichage des phages identifiera les séquences peptidiques qui se lient fortement et préférentiellement aux fibroblastes et aux kératinocytes. Les composants lipidiques seront étudiés pour leur adéquation à une application topique dans des modèles de peau 3D. En résumé, ce projet vise à développer une nouvelle forme de thérapie de remplacement génique pour DEB.

Notre projet a deux objectifs principaux :

Premièrement, nous voulons prendre une copie entière d'un gène non muté et l'insérer dans l'ADN des patients afin que leurs cellules puissent commencer à produire la protéine nécessaire à une peau saine. Cela nous permettra de créer un traitement permanent et indépendant du génotype (c'est-à-dire qu'il fonctionne quelle que soit la mutation du patient). Au cours des six derniers mois, nous avons réussi à faire fonctionner très bien la première étape de la modification de l'ADN dans des cellules faciles à modifier, mais les cellules cutanées des patients se révèlent plus tenaces. Nous travaillons maintenant à garantir que nous disposons d'un protocole sûr et efficace pour modifier l'ADN dans les cellules qui comptent.

Deuxièmement, nous voulons créer des nanoparticules capables de transporter ce mécanisme d’édition de l’ADN dans les cellules de la peau grâce à une formule de crème topique facile à appliquer. Nous expérimentons différentes formules pour ces nanoparticules. Nous avons obtenu des résultats prometteurs en appliquant des nanoparticules sur des cellules dans une boîte de Pétri, et nous les testons maintenant sur la peau d’un modèle. Cela sera plus difficile (la peau a évolué spécifiquement pour se protéger des éléments), mais chez les patients atteints d’EB, la barrière cutanée est déjà affaiblie et perturbée. Nous explorons des moyens de prétraiter la peau du modèle pour reproduire la peau des patients atteints d’EB, et nous espérons que cela permettra aux nanoparticules de pénétrer plus profondément dans les tissus.

Actuellement, nous sommes en pourparlers avec l'Economist pour qu'une journaliste vienne observer notre travail afin qu'elle puisse écrire un article sur nos progrès.