Persönliche Gentherapie auf Bestellung

Die Vorbereitungen zu dieser ersten maßgeschneiderten Therapie auf Basis eines CRISPR-Base-Editing-Verfahrens, bei dem einzelne Basen der DNA korrigiert werden können, begannen unmittelbar nach der Diagnose.

Dabei wählte das Team einen Ansatz, bei dem der Editierkomplex, bestehend aus der personalisierten CRISPR-guide RNA (gRNA) und einer mRNA, die für eine DNA-editierende Enzymvariante des Cas-Enzyms codiert, in Lipidnanopartikel verkapselt ist. Die Lipidhülle schützt zum einen die mRNA vor einer Degradation im Blut und sichert zum anderen eine gezielte Freisetzung des Editierkomplexes in der Leber.

Nach Translation der mRNA ändert der Basen-Editor (NGC-ABE8e-V106W) dann eine einzelne DNA-Base an der Mutationsstelle im Lebergewebe, um die Funktion des CPS1-Gens wiederherzustellen. Dabei war die gRNA, die den Proteinkomplex an die Zielstelle im CPS1-Gen führt, auf die Mutation des Jungen angepasst.

Um die Sicherheit der Therapie so gut wie möglich zu gewährleisten, waren vor dem Einsatz sowohl ein Zellmodell (HuH-7-Zellen) als auch ein Mausmodell (Rosa26-Q335X-Mäuse) mit den mutierten Genvarianten des Patienten hergestellt worden, an denen das Therapiekonzept erprobt werden konnte. Toxikologische Studien wurden an Javaner-Affen durchgeführt. Diese zeigten keine klinisch relevanten Nebenwirkungen. Zudem belegten die Forschenden durch Off-Target-Analysen nur minimale Effekte außerhalb codierender Bereiche im Genom, die zudem nicht mit krebsrelevanten Genen assoziiert waren.

Die Behandlung erfolgte nach einer Zulassung durch die US-amerikanische Behörde FDA im Rahmen eines beschleunigten Zulassungsverfahrens für individuelle Therapien. Die initiale Dosis betrug 0,1 mg/kg, die zweite Dosis 0,3 mg/kg RNA. Beide Dosen wurden dem Patienten im Alter von sieben und acht Monaten intravenös verabreicht. Zur Vermeidung einer Immunreaktion gegen das nach der Therapie erstmals intakt exprimierte CPS1-Protein wurde eine steroidsparende Immunsuppression mit Sirolimus und Tacrolimus eingeleitet.

Bereits nach der ersten Dosis konnte bei dem Patienten die Proteinaufnahme gesteigert werden. Nach der zweiten Dosis blieb die Toleranz gegenüber der Carbamoylphosphat-Synthetase-1 auch während zweier viraler Infekte erhalten. Zudem ging der Ammoniakspiegel im Median von 23 auf 13 µmol/l deutlich zurück. Die Behandlung mit Glycerolphenylbutyrat als stickstoffbindendes Medikament konnte auf 50 Prozent der Ausgangsdosis reduziert werden. Zu guter Letzt blieb auch der neurologische Status des Patienten nach der Therapie stabil und das Kind nahm zu: von 7,14 kg (9. Perzentile) vor der Therapie auf 8,17 kg (26. Perzentile) nach der Therapie.