Wrodzone błędy metabolizmu wątroby to rodzina chorób genetycznych, które łącznie dotykają aż 1 na 800 żywych urodzeń1. Wiele z tych chorób to defekty pojedynczego genu2 i można je funkcjonalnie wyleczyć poprzez wprowadzenie pojedynczej poprawionej kopii dotkniętego genu do wystarczającej liczby hepatocytów3. Rzeczywisty odsetek hepatocytów, które należy skorygować, różni się w zależności od choroby4 i jest w dużej mierze zależny od charakteru kodowanego białka, na przykład wydalanych białek w porównaniu z cytoplazmatycznym. W większości przypadków skuteczność każdego leczenia chorób metabolicznych można łatwo ocenić na podstawie obecności biomarkerów często dostępnych w krążeniu.
HT-1 to wrodzony błąd metabolizmu wątroby, który wynika z defektu hydrolazy fumaryloacetooctanu (FAH)5, ostatni etap enzymatyczny w metabolizmie tyrozyny6. Niedobór FAH prowadzi do gromadzenia się toksycznych metabolitów w wątrobie, które mogą powodować ostrą niewydolność wątroby i śmierć lub w przewlekłej postaci choroby mogą powodować marskość wątroby i raka wątrobowokomórkowego. Choroba jest klinicznie kontrolowana przez podawanie 2-(2-nitro-4-trifluorometylobenzoilo)-1,3-cykloheksanodionu (NTBC), małocząsteczkowego inhibitora enzymu poprzedzającego FAH w metabolizmie tyrozyny. Choroba stanowi idealne środowisko do testowania metod terapii genowej, ponieważ skuteczna korekta nawet niewielkiej liczby hepatocytów ostatecznie doprowadzi do ponownego zasiedlenia całej wątroby skorygowanymi komórkami zarówno w małych, jak i dużych modelach zwierzęcych7,8. Dzieje się tak, ponieważ skorygowane komórki mają znaczną przewagę nad komórkami nieskorygowanymi ze względu na akumulację toksycznych metabolitów w tych ostatnich. Utrata nieskorygowanych hepatocytów pozwala na selektywną ekspansję skorygowanych hepatocytów zgodną ze zdolnościami regeneracyjnymi wątroby. Leczenie można łatwo prześledzić, mierząc spadek poziomu krążącej tyrozyny i sukcynyloacetonu po przeszczepie.
Aby uzasadnić inwazyjny charakter procedury, która obejmuje częściową hepatektomię, celem tego podejścia musi być trwałe wyleczenie. W związku z tym stosuje się wektory lentiwirusowe niekompetentne w zakresie replikacji, ponieważ będą one stabilnie integrować się z genomem hepatocytów9. Zapewnienie dostarczenia skorygowanego genu do wszystkich komórek potomnych, gdy wątroba rośnie i rozszerza się, aby zastąpić szybką utratę nieskorygowanych komórek. Jest to korzystne w porównaniu z wektorami wirusowymi związanymi z adeno (AAV), które istnieją głównie jako episomy, które mogą być przekazane tylko do jednej komórki potomnej podczas mitozy10, tracąc w ten sposób jakikolwiek efekt terapii w ciągu kilku tygodni.
Chociaż rosnąca ilość literatury potwierdza bezpieczeństwo lentiwirusa11, obawy związane z zdarzeniami genotoksycznymi są łagodzone przez ograniczenie transdukcji komórek gospodarza do kontrolowanego środowiska in vitro. Wolny wektor nigdy nie jest wprowadzany ogólnoustrojowo do gospodarza, gdy ta metoda jest wykonywana, co ogranicza ekspozycję na hepatocyty, które zostaną ponownie wprowadzone po autologicznym przeszczepie przez żyłę wrotną.
Ten raport opisuje metodę procedur chirurgicznych i ex vivo stosowanych do izolowania hepatocytów do terapii genowej ex vivo i późniejszego przeszczepu autologicznego12 dla leczenia HT-1 pig8. Cały proces obejmuje 1) częściową hepatektomię, która służy jako źródło hepatocytów i bodziec wzrostu dla wątroby gospodarza, 2) izolację hepatocytów z wyciętej wątroby, a następnie korektę genów ex vivo, i wreszcie 3) ponowne wprowadzenie skorygowanych hepatocytów z powrotem do gospodarza. Opisana metoda ma zastosowanie do wszystkich dużych modeli zwierzęcych z pewnymi modyfikacjami, ale tylko klasa świń z niedoborem FAH13 będzie miała przewagę w postaci selektywnego środowiska dla skorygowanych hepatocytów.