Progress on RNA-based therapeutics for genetic diseases / 浙江大学学报·医学版

RNA therapeutics inhibit the expression of specific proteins/RNAs by targeting complementary sequences of corresponding genes or encode proteins for the synthesis desired genes to treat genetic diseases. RNA-based therapeutics are categorized as oligonucleotide drugs (antisense oligonucleotides, small interfering RNA, RNA aptamers), and mRNA drugs. The antisense oligonucleotides and small interfering RNA for treatment of genetic diseases have been approved by the FDA in the United States, while RNA aptamers and mRNA drugs are still in clinical trials. Chemical modifications can be applied to RNA drugs, such as pseudouridine modification of mRNA, to reduce immunogenicity and improve the efficacy. The secure and effective delivery systems such as lipid-based nanoparticles, extracellular vesicles, and virus-like particles are under development to address stability, specificity, and safety issues of RNA drugs. This article provides an overview of the specific molecular mechanisms of eleven RNA drugs currently used for treating genetic diseases, and discusses the research progress of chemical modifications and delivery systems of RNA drugs.

Nusinersen en atrofia muscular espinal / Nusinersen in spinal muscular atrophy

INTRODUCCIÓN: La Atrofia Muscular Espinal (AME) es una enfermedad neuromuscular hereditaria caracterizada por la afectación de las células del asta anterior de la médula espinal (neuronas motoras), que cursa con debilidad proximal simétrica y atrofia progresiva de los grupos musculares. Es una patología poco frecuente, altamente discapacitante y con elevada mortalidad en sus formas más graves. Tiene una incidencia aproximada de 1 cada 6.000/10.000 nacidos vivos, y constituye la principal causa de mortalidad infantil por una enfermedad genética. Actualmente, no existe un tratamiento curativo para la AME; sólo se dispone de tratamiento sintomático para retrasar la progresión de la enfermedad y sus efectos discapacitantes, y tratamiento de sostén nutricional, ventilatorio y neuromuscular para mitigar sus complicaciones. OBJETIVO: El objetivo del presente informe es evaluar la evidencia disponible acerca de la eficacia, seguridad y políticas de cobertura de nusinersen para el tratamiento de la atrofia muscular espinal y el impacto presupuestario de su potencial inclusión en la cobertura del sistema de salud. DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA: Nusinersen (ISIS-SMNRx o ISIS 396443, SPINRAZANR) es un oligonucleótido antisentido, diseñado para alterar el empalme de ARN mensajero del gen SMN2 y aumentar la síntesis de proteína SMN funcional compensando así la ausencia de proteína SMN protectora, causada por el defecto en el gen SMN1, y la consecuente atrofia muscular. Se encuentra aprobado por FDA (Food and Drug Administration) y EMA (European Medicines Agency) para el tratamiento de AME6. BÚSQUEDA BIBLIOGRÁFICA: Se llevó a cabo una búsqueda bibliográfica utilizando las siguientes palabras claves: nusinersen (all) OR spinraza (all). Se exploraron las siguientes bases de datos: PubMed, Cochrane Library, Biblioteca Virtual en Salud, Biblioteca Central de Medicina (RIMA), Epistemonikos, Tripdatabase, Lilacs, NICE, National Guidelines Clearinghouse, Scielo, Clinical Trials, Orphanet. También se realizó búsqueda manual. Se encontraron 5 estudios8­12, todos ellos financiados por el productor de la tecnología, de los cuales se seleccionaron 2 estudios de fase 3.8,9 Se consideraron además documentos de aprobación de FDA13, EMA14y NHS15.Se revisó información aportada por el fabricante, que solicitó un registro especial. RESULTADOS: Existe evidencia de que el nusinersen para AME tipo I disminuye la mortalidad y el requerimiento de asistencia ventilatoria mecánica, así como también mejora la función motora permitiendo el desarrollo y la adquisición de ciertas habilidades (por ejemplo sentarse, permanecer de pie o caminar) hasta por lo menos los 13 meses de observación. Por otro lado, si bien existe evidencia sobre el uso de nusinersen en pacientes con AME tipo II que muestra una mejora en la función motora a los 15 meses de tratamiento, no se encontró evidencia sobre efectos en la mortalidad, el requerimiento de asistencia ventilatoria mecánica o la calidad de vida. No se encontró evidencia sobre el uso de nusinersen en pacientes con AME de inicio luego de los 20 meses de edad (la mayoría de los pacientes con diagnóstico de AME tipo III y todos los tipo IV). La incidencia global de Efectos Adversos (EAs) resultó similar en los grupos nusinersen y control, al igual que los EAs moderados o graves. Sin embargo, una comunicación de julio de 2018 del productor de la tecnología revela que se han notificado casos de hidrocefalia comunicante no asociada a meningitis ni a hemorragia en pacientes tratados con nusinersen. Varios de estos pacientes fueron tratados mediante la colocación de una Válvula de Derivación Ventriculoperitoneal (VDVP). La eficacia o riesgos de nusinersen tras la implantación de una VDVP se desconocen. No hay información fehaciente más allá del seguimiento publicado y a largo plazo. CONCLUSIONES: Existe evidencia proveniente de un único ensayo clínico aleatorizado con seguimiento a 13 meses que muestra que nusinersen para pacientes con Atrofia Muscular Espinal tipo I disminuye la mortalidad y el requerimiento de asistencia ventilatoria mecánica, así como también mejora la función motora permitiendo el desarrollo y la adquisición de ciertas habilidades (sentarse, permanecer de pie, caminar). Existe evidencia proveniente de un único ensayo clínico sobre la utilización de nusinersen en pacientes con Atrofia Muscular Espinal tipo II, que muestra una mejora en la función motora a los 15 meses de tratamiento en el subgrupo de pacientes con edad de comienzo menor a los 20 meses, aunque no se encontró evidencia sobre efectos en la mortalidad, el requerimiento de asistencia ventilatoria mecánica o la calidad de vida. No se encontró evidencia sobre el uso de nusinersen en pacientes con Atrofia Muscular Espinal de inicio luego de los 20 meses de edad (la mayoría de los AME tipo III y todos los tipo IV).

Spinal muscular atrophy 5Q - Treatment with nusinersen

The Guidelines Project, an initiative of the Brazilian Medical Association, aims to combine information from the medical field in order to standardize producers to assist the reasoning and decision-making of doctors. The information provided through this project must be assessed and criticized by the physician responsible for the conduct that will be adopted, depending on the conditions and the clinical status of each patient.

Epigenetics - Gene silencing.

The discovery of the mechanism of RNA interference by ds RNA by Prof. Andrew Fire and Prof. Craig Mello in 1998, gave them the Nobel Prize in 2006. This discovery revealed a new mechanism for gene regulation through “gene silencing” at the transcriptional level (TGS) or at the post-transcriptional level (PTGS), which play a key role in many essential cellular processes. Today dsRNA is used as a powerful tool to experimentally elucidate the function of essentially any gene in a cell. The immense impact of the discovery of RNA interference (RNAi) on biomedical research and its novel medical applications in the future are reviewed in this article, with particular stress on therapeutic applications of radio-labeled antisense oligonucleotides (RASONs) for diagnosis and treatment of various cancers and neurodegenerative diseases by “gene silencing”. Antisense oligonucleotides (ASONs) can also modulate alternative splicing which 74% of all human genes undergo. The most effective targeting strategy employs simultaneous blocking SnRNP binding sites and splice junctions. Correction of splicing by ASONs can be used to silence mutations causing aberrant splicing as in thalassemia, Duchenne muscular dystrophy and cystic fibrosis. ©

Epigenetic therapy--a new development in pharmacology.

Epigenetics, heritable changes in gene expression that do not involve changes in DNA sequence, is known to be involved in disease. Two important epigenetic changes that are known to contribute to disease are abnormal methylation patterns of DNA and modifications of histones in chromatin. This review describes a new development in pharmacology, epigenetic therapy, which attempts to correct these changes. At present two groups of drugs are being developed. One inhibits DNA methyltransferases (DNMTs) resulting in the inhibition of DNA methylation. This group of drugs may prove to be useful in the treatment of cancer where hypermethylation of tumour suppressor genes is known to lead to silencing of these genes. The other group of drugs inhibits histone deacetylases (HDACs) resulting in the accumulation of acetylated histones which are thought to mediate the anticancer effects of these drugs. Both these drug groups have shown promising results in drug trials for the treatment of cancer. Since epigenetic changes are thought to underlie a wide range of diseases, the scope of epigenetic therapy is likely to expand.

Nuevas estrategias terapéuticas basadas en apoptosis y virus / Viruses and apoptosis-based therapeutic agents in human diseases

En éste trabajo se presentan los mecanismos y las moléculas que participan de la apoptosis en células de mamífero. Se discute la función de la mitocondria, se relacionan los distintos controles del sistema con patologías humanas y se presentan algunos virus neurotrópicos donde existe una importante conexión con la apoptosis. Asimismo, se indican algunos factores participantes del proceso que tienen una veta promisoria en el tratamiento de enfermedades donde la desregulación de la muerte celular programada es la causa de la patología en cuestión

Myeloablative Treatment Supported by Autologous Stem Cell Infusion with Neuroblastoma

Bcr-abl antisense oligodeoxynucleotides (AS-ODNs) have provided evidence of an antileukemia effect when tested in vitro against Philadelphia-positive cells. In order to investigate the efficacy of AS-ODNs as purging agents in chronic myeloid leukemia (CML) patients, K562 cells, a human CML cell line, were treated in vitro with various types of AS-ODNs and interferon-alpha. Cells were treated in vitro for 0 and 36 hr with 40 microgram/mL of AS-ODNs, respectively, and incubated at 37 degrees C for 36 hr. Cytotoxic effects were measured by counting the number of viable cells as well as by MTT test. Clonogenic activities were evaluated by methylcellulose culture for 2 weeks. The effects of purging agents on the rearrangement of bcrabl gene were evaluated by RT-PCR. AS-ODNs inhibited the proliferation of K562 cells with time in cell count assay and MTT test. AS-ODNs were superior to INF-alpha in inhibiting clonogenic activity (recovery rate; 26.3% vs 64.0%). After incubation with bcr-abl AS-ODNs primers and mRNA isolated from K562 cells, positive bands were abolished, especially of b3a2 type and phosphorothioate type. Our results suggest that AS-ODNs mediated purging may be one of the efficient methods and that autograft may be an alternative treatment for allograft in high-risk group patients of CML if they do not have a stem cell donor.

Current and future treatment of hepatitis C.

Hepatitis C virus infection is a major health burden affecting an estimated 200 million people worldwide. Chronic hepatitis C is one of the leading causes of cirrhosis and end-stage liver cirrhosis; thus effective therapies are required. For many years interferon-alpha has been the treatment of choice for patients with chronic hepatitis C infection. However, in only 10%-15% of patients is interferon-alpha monotherapy successful, leading to sustained virological response. A combination of interferon-alpha and ribavirin significantly enhanced sustained virological response rates to 40%. Strategies to further improve response rates include modification of the interferon dosing schedule with induction dosing and daily interferon, new interferons such as consensus interferon, or interferon with longer half-life and more favorable pharmacokinetics such as pegylated interferons. Recent trials showed that a combination of pegylated interferons and ribavirin leads to sustained response rates of about 50% with an acceptable safety profile. Hopefully, new treatment modalities will be available in the near future. Helicase, protease and the RNA polymerase are potential targets to suppress HCV replication and several immunotherapeutic approaches are explored.

Aplicación de las técnicas de biología molecular en el estudio del genoma humano y en el diagnóstico de las enfermedades hereditarias / Molecular techniques in the study of the human genome and for diagnosis of hereditary diseases

El advenimiento de las técnicas de DNA recombinante abrió una nueva era en los estudios genéticos. Por primera vez se hizo posible aislar, amplificar e incluso manipular segmentos de DNA de genes individuales. Estos métodos, junto con herramientas poderosas como los métodos de secuenciación, reacción en cadena de la polimerasa y el chips de DNA, han permitido el conocimiento de la estructura, función y regulación de los genes. Actualmente, las técnicas del DNA recombinante tienen muchas aplicaciones importantes, entre las que destacan la localización y clonación de genes responsables de enfermedades, lo que permite su diagnóstico molecular y la identificación precisa de individuos a través de sus huellas genómicas. Además, esta metodología ha permitido la producción comercial de genes y proteínas mediante ingeniería genética para su empleo en medicina y la creación de animales transgénicos

Terapia génica / Gene therapy

La aplicación de la genética molecular a la biología de la enfermedad humana tiene un profundo efecto en la comprensión de los mecanismos moleculares de la patogénesis de la enfermedad. En esta revisión se proporciona una introducción y bosquejo de la terapia génetica, y se presentan y discuten las técnicas más actualizadas para hacer la entrega de genes asi como las hazañas clínicas y experimentales realizadas hasta la fecha. El desarrollo de métodos de entrega de genes a células de mamífero lleva a la posibilidad de tratar la enfermedad humana a través de terapias basadas en genes. Como resultado, conceptos y métodos que podían considerarse ciencia ficción hace 50 años se aplican ahora en el tratamiento de diversas enfermedades. La aplicación de la terapia génica está rompiendo las fronteras tradicionales en la cual la medicina moderna ha estado sumergida. Sin embargo, no obstante los progresos, un gran número de dificultades técnicas necesitan ser resueltas antes de que la terapia génica pueda ser segura y eficientemente aplicada en la clínica. Los desarrollos tecnológicos, particularmente la entrega de genes y el trasplante celular, son críticos para la práctica exitosa de la terapia génica

Oligonucleotidos sintéticos y su aplicación en terapia génica / Synthetic oligonucleotides and their application in gene theraphy

La utilización de los oligonucleótides en terapia génica ha generado un nuevo campo de investigación, el denominado antisense, cuya aplicación posibilita la apertura a una nueva generación de drogas. Esta metodología permite inhibir la producción de una proteína dada a través del apareamiento de un oligonucleotido en el ARNm que da origen a dicha molécula. La factibilidad de la aplicación en medicina de este nuevo principio, se está ya haciendo posible con la iniciación de ensayos en seres humanos, en su mayoría basados en el uso de oligonucleótides sintéticos como agentes antivirales y antileucémicos