DNL104 is a potential treatment for neurodegenerative diseases.

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An inhibitor of RPK1 has been tested for safety in healthy people

Why take an interest in RPK1?

Serine / threonine protein kinase 1 (RIPK1) interacting with receptors is an intracellular protein involved in the regulation of inflammation and cell death. RIPK1 is activated in response to several inflammatory stimuli, including tumor necrosis factor alpha (TNF-α) signaling by the TNF 1 receptor. When activated, RIPK1 elicits multiple cellular responses, including cytokine release, microglial activation, and necroptosis, a regulated form of cell death.

The early role of RIPK1 in this signaling cascade led to the hypothesis that inhibition of RIPK1 signaling could be beneficial in diseases characterized by excess cell death and inflammation such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS).

Indeed, inhibition of RIPK1 activity has been shown to protect against necroptotic cell death in vitro over a range of cell death models (see below).

In animal models of diseases ranging from ulcerative colitis to multiple sclerosis, inhibition of this pathway protects against pathology and cell death. These non-clinical findings, coupled with observations of increased activity of RIPK1 in human diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Alzheimer's disease (AD), and multiple sclerosis, suggest that inhibition of RIPK1 could be beneficial in many different chronic diseases.

What problems are there with RPK1 inhibitors?

Inhibitors of RIPK1 are currently being evaluated as treatments for systemic inflammatory diseases, including inflammatory bowel disease and psoriasis, but there is no evidence that previously studied inhibitors in humans enter the system. central nervous system (CNS). To evaluate the potential for inhibition of RIPK1 as a therapeutic for chronic neurodegenerative diseases, it is necessary to study the pharmacokinetics (PK), pharmacodynamics (PD) and safety profile of a molecule capable of entering in the CNS at effective concentrations.

DNL104 is a selective inhibitor of CNS penetrable RIPK1 activity developed by Denali Therapeutics as a potential treatment for neurodegenerative disease. Denali, a CNS biotechnology company, is made up of veterans from Genentech, and joined the RIK1 program in 2016 with the acquisition of Incro Pharmaceuticals. Sanofi paid $ 125 million (€ 110 million) by the end of 2018 for participation in two developing RIPK1 inhibitors in Denali. The agreement covers small molecules designed to treat several neurodegenerative and systemic inflammatory diseases.

What is the current knowledge on the subject?

Inhibition of phosphorylation of RIP K 1 shows protection against pathology and inflammation in vitro and in animals, induced by various challenges, including in animal models with CNS disease (AD and ALS).

What question did this study address?

The safety, tolerability, pharmacokinetic, and pharmacodynamic effects of the CNS-penetrating RIP1 kinase inhibitor D NL104 were tested in randomized, placebo-controlled, increasing dose placebo-controlled trials.

What does this study add to our knowledge?

The results show that DNL104 inhibits phosphorylation of RIPK1 in healthy healthy volunteers with no effect on central nervous system safety, but liver toxicity issues have been raised in the multiple-dose-escalation study, in which 37.5 % of subjects (6 subjects) developed high liver function tests. related to the drug, of which 50% (3 subjects) were classified in the category inducing a drug-induced liver injury (DILI).

Why focus on necroptosis?

In 2014, we knew for a long time that the origin of ALS was not in motor neurons, but in other cells. But 8 years after the discovery of TDP-43 and 3 years after the discovery of C9orf72, most knowledge about the mechanisms of motor neuron degeneration in ALS still came from studies on SOD1-type mouse models. A clear conclusion from these studies is that non-neuronal cells play a critical role in the neurodegeneration related to SOD1 mutations. Indeed, the presence of healthy glial cells significantly delayed the onset of motor neuron degeneration, increasing the life without disease by 50%.

Since the work of the Jean-Pierre Julien Group in 2005, it has been suggested several times that interneurons, myelinating Schwann cells of the peripheral nervous system and endothelial cells of the vascular system could be at the origin of ALS. But other studies have suggested instead that astrocytes could cause spontaneous degeneration of motor neurons. For example, in 2003, researchers led by Don Cleveland of the University of California at San Diego involved astrocytes in motor neuron death, showing that administering SOD1 to these non-neuronal cells still resulted in motor neuron disease.

Agnostic research on the cause of ALS

Usually when a scientist decides to set up an experiment, he wants to test a hypothesis. The hypothesis itself is based on a model of the disease. A new trend in biology is to do research without having a preconceived idea (the model of the disease). It is believed that this is a difficult way to achieve results that could not have been achieved by conventional procedures.

In order to determine whether astrocytes from sALS patients can kill motoneurons independently without being exposed to SOD1, the Przedborski group decides to study the mix of different types of cells after they have been exposed to ALS, without prejudging of what causes ALS. For that they decide to design "their" in-vitro model of ALS. This well-cited article (100 times), however, contradicts many other studies.

Diane Re and Virginia Le Verche isolate astrocytes derived from post mortem motor cortex and spinal cord tissue from six SALS patients and 15 controls. They realize that after one month of culture, astrocytes have dominated other cultures. The researchers then mixed these astrocytes with motor neurons derived from human embryonic stem cells. While neurons thrived when co-occurring with non-sALS control astrocytes, their number began to fall after only four days of culturing with sALS astrocytes. All of this clearly shows that astrocytes from SALS patients specifically kill motor neurons, unlike control astrocytes.

However, other types of neurons than the motoneurons were resistant to the deleterious signals delivered by sALS astrocytes, and the fibroblasts of sALS patients also did not destroy the motoneurons, indicating that the toxic relationship was astrocyte-specific. and SALS motor neurons. To determine the role of SOD1 the researchers inhibited the expression of this protein in astrocytes using four small hairpin RNAs. The treatment failed to protect the motor neurons. The decrease in TDP-43 expression in astrocytes did not save them either.

Controversial research

These results contradict a study conducted by a team of Brian Kaspar, who found that astrocytes derived from neural progenitor cells taken from sALS patients needed SOD1 to destroy motor neurons, even though sALS patients showed no evidence of mutation of this gene (Haidet-Phillips et al., 2011). But in 2014, in the same issue as the publication of the Przedborski group, the Haidet-Phillips group publishes an article1 that is very similar to that of the Przedborski group, except that it incriminates NF-κB and therefore a mechanism for apoptosis rather than necroptosis, but in any case SOD1 is no longer supposed to be the primary cause of ALS.

For this team the inactivation of SOD1 in human astrocytes of patients with SALS does not preserve the motor neurons. How ALS astrocytes become toxic remains completely obscure. No known ALS-related mutations were identified in their samples and yet the toxic phenotype persisted even after several passages of adult astrocytes in culture. The authors suggest that necroptosis is the dominant mode of cell death in their in vitro model of sALS.

In 2019 it is difficult to say who is right between all these contradictory studies. Apoptosis and necroptosis are major mechanisms of cell death that usually result in opposite immune responses. Apoptotic death usually leads to immunologically silent responses, while death by necroptosis releases molecules that promote inflammation, a process called necrosis.

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

DNL104 est un traitement potentiel de maladies neurodégénératives.

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Un inhibiteur de RPK1 a été testé pour son innocuité chez des personnes saines

Pourquoi s’intéresser à RPK1?

La sérine/thréonine protéine kinase 1 (RIPK1) interagissant avec les récepteurs est une protéine intracellulaire impliquée dans la régulation de l’inflammation et de la mort cellulaire. RIPK1 est activé en réponse à plusieurs stimuli inflammatoires, notamment la signalisation du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) par le récepteur du TNF 1. Lorsqu’il est activé, RIPK1 déclenche de multiples réponses cellulaires, notamment la libération de cytokines, l’activation microgliale et la nécroptose, forme régulée de la mort cellulaire.

Le rôle précoce de RIPK1 dans cette cascade de signalisation a conduit à l’hypothèse que l’inhibition de la signalisation de RIPK1 pourrait être bénéfique dans les maladies caractérisées par un excès de mort cellulaire et une inflammation comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA).

En effet, il a été démontré que l’inhibition de l’activité de RIPK1 protège contre la mort cellulaire nécroptotique in vitro sur une gamme de modèles de mort cellulaire (voir plus loin).

Dans les modèles animaux de maladies allant de la colite ulcéreuse à la sclérose en plaques, l’inhibition de cette voie protège de la pathologie et de la mort cellulaire. Ces découvertes non cliniques, associées aux observations de l’activité accrue de RIPK1 dans des maladies humaines telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la maladie d’Alzheimer (AD) et la sclérose en plaques, suggèrent que l’inhibition de RIPK1 pourrait être bénéfique dans de nombreuses maladies chroniques différentes.

Quels traitements problèmes il y a-t-il avec les inhibiteurs de RPK1?

Les inhibiteurs de RIPK1 sont actuellement en cours d’évaluation en tant que traitements des maladies inflammatoires systémiques, y compris les maladies inflammatoires de l’intestin et le psoriasis, mais rien n’indique que les inhibiteurs précédemment étudiés chez l’homme pénètrent dans le système nerveux central (SNC). Pour évaluer le potentiel de l’inhibition de RIPK1 en tant que thérapeutique pour les maladies neurodégénératives chroniques, il est nécessaire d’étudier la pharmacocinétique (PK), la pharmacodynamique (PD) et le profil de sécurité d’une molécule capable d’entrer dans le SNC à des concentrations efficaces.

DNL104 est un inhibiteur sélectif de l’activité de RIPK1 pénétrable dans le SNC, développé par Denali Therapeutics en tant que traitement potentiel de la maladie neurodégénérative. Denali, une société de biotechnologie spécialisée dans le SNC, est composée de vétérans de Genentech, et a adhéré au programme RIK1 en 2016 grâce à l’acquisition d’Incro Pharmaceuticals. Sanofi a déboursé 125 millions de dollars (110 millions d’euros) en fin 2018 pour une participation dans deux inhibiteurs de RIPK1 en développement à Denali. L’accord couvre de petites molécules conçues pour traiter plusieurs maladies inflammatoires neurodégénératives et systémiques.

Quelles sont les connaissances actuelles sur le sujet?

L’inhibition de la phosphorylation de RIP K 1 montre une protection contre la pathologie et l’inflammation in vitro et chez l’animal, induite par divers défis, y compris dans les modèles animaux atteints de maladie du SNC (AD et ALS).

Quelle question cette étude a-t-elle abordée?

Les effets sur l’innocuité, la tolérabilité, la pharmacocinétique et la pharmacodynamique de l’inhibiteur D NL104 du RIP1 kinase pénétrant dans le SNC ont été testés dans le cadre d’essais randomisés contrôlés par placebo à doses croissantes et croissantes.

Qu’est-ce que cette étude ajoute à nos connaissances?

Les résultats montrent que DNL104 inhibe la phosphorylation de RIPK1 chez des volontaires sains en bonne santé sans effet sur la sécurité du système nerveux central, mais des problèmes de toxicité hépatique ont été soulevés dans l’étude à doses croissantes multiples, dans laquelle 37,5% des sujets (6 sujets) ont développé des tests de la fonction hépatique élevés. liés au médicament, dont 50% (3 sujets) ont été classés dans la catégorie induisant une lésion du foie induite par le médicament (DILI).

Pourquoi s’intéresser à la nécroptose?

En 2014, on savait déjà depuis longtemps que l’origine de la SLA n’était pas dans les neurones moteurs, mais dans d’autres cellules. Mais 8 ans après la découverte de TDP-43 et 3 ans après la découverte de C9orf72, la plupart des connaissances sur les mécanismes de la dégénérescence de motoneurone dans la SLA provenaient toujours d’études sur les modèles de souris de type SOD1. Une conclusion claire de ces études est que les cellules non neuronales jouent un rôle critique dans la neurodégénérescence liée aux mutations de SOD1. En effet, la présence de cellules gliales saines retardait considérablement l’apparition de la dégénérescence des motoneurones, augmentant de 50 % la durée de vie sans maladie.

Depuis les travaux du groupe Jean-Pierre Julien en 2005, il a été suggéré à plusieurs reprises que les interneurones, les cellules de Schwann myélinisantes du système nerveux périphérique et les cellules endothéliales du système vasculaire pouvaient être à l’origine de la SLA. Mais d’autres études ont suggéré au contraire que les astrocytes pouvaient provoquer une dégénérescence spontanée des motoneurones. Par exemple en 2003, des chercheurs dirigés par Don Cleveland de l’Université de Californie à San Diego ont impliqué les astrocytes dans la mort des motoneurones, en montrant qu’administrer SOD1 à ces cellules non neuronales entraînait toujours une maladie du motoneurone.

Une recherche agnostique sur la cause de la SLA

D’habitude quand un scientifique décide de monter une expérience, c’est qu’il veut tester une hypothèse. L’hypothèse, elle-même repose sur un modèle de la maladie. Une nouvelle tendance en biologie est de faire de la recherche, sans avoir une idée préconçue (le modèle de la maladie). On estime que c’est une façon, certes difficile, d’obtenir des résultats que l’on n’aurait pas pu obtenir en procédant classiquement.

Afin de déterminer si les astrocytes de patients atteints de sALS peuvent tuer les motoneurones indépendamment sans être exposés à SOD1, le groupe de Przedborski décide d’étudier la mixité de différents types de cellules après qu’elles eurent été exposées à la SLA, sans préjuger de ce qui cause la SLA. Pour cela ils décident de concevoir « leur » modèle in-vitro de la SLA. Cet article qui est bien cité (100 fois) contredit cependant nombre d’autres études.

Diane Re et Virginia Le Verche isolent des astrocytes issus de cortex moteur post mortem et de tissu de la moelle épinière de six patients sALS et de 15 témoins. Elles se rendent compte qu’après un mois de culture, que les astrocytes ont dominé les autres cultures. Les chercheurs ont ensuite mélangé ces astrocytes à des motoneurones dérivés de cellules souches embryonnaires humaines. Alors que les neurones prospéraient lorsqu’ils cohabitaient avec des astrocytes de témoins non-sALS, leur nombre a commencé à chuter après seulement quatre jours de culture avec des astrocytes sALS. Tout cela montre clairement que les astrocytes de patients atteints de SALS tuent spécifiquement les motoneurones, contrairement aux astrocytes de contrôle.

D’autres types de neurones que les motoneurones étaient cependant résistants aux signaux délétères délivrés par les astrocytes sALS, et par ailleurs les fibroblastes de patients atteints de sALS ne détruisaient pas non plus les motoneurones, ce qui indiquait que la relation toxique était spécifique aux astrocytes et aux motoneurones sALS. Pour déterminer le rôle de SOD1 les chercheurs ont inhibé l’expression de cette protéine dans les astrocytes en utilisant quatre petits ARN en épingle à cheveux. Le traitement n’a pas réussi à protéger les motoneurones. La diminution de l’expression de TDP-43 dans les astrocytes, ne les a pas sauvés non plus.

Une recherche controversée

Ces résultats contredisent une étude menée par une équipe de Brian Kaspar, qui a révélé que les astrocytes dérivés de cellules progénitrices neurales prélevées chez des patients atteints de sALS avaient besoin de SOD1 pour détruire les motoneurones, même si les patients atteints de sALS ne présentaient aucune mutation de ce gène (Haidet-Phillips et al. , 2011). Mais en 2014, dans le même numéro que la publication du groupe de Przedborski, le groupe de Haidet-Phillips publie un article1 qui est très similaire à celui du groupe de Przedborski, sauf qu’il incrimine NF-κB et donc un mécanisme d’apoptose plutôt que de nécroptose, mais en tout cas SOD1 n’est plus supposé être la cause première de la SLA.

Pour cette équipe-ci l’inactivation de SOD1 dans les astrocytes humains de patients atteints de SALS ne permet pas de préserver les motoneurones. Comment les astrocytes de SLA deviennent-ils toxiques reste complètement obscur. Aucune mutation connue liée à la SLA n’a été identifiée dans leurs échantillons et pourtant le phénotype toxique a persisté même après plusieurs passages des astrocytes adultes en culture. Les auteurs suggèrent que la nécroptose est le mode dominant de la mort cellulaire dans leur modèle in vitro de sALS.

En 2019 il est difficile de dire qui a raison entre toutes ces études contradictoires. L’apoptose et la nécroptose sont des mécanismes majeurs de la mort cellulaire qui entraînent généralement des réponses immunitaires opposées. La mort par apoptose conduit habituellement à des réponses immunologiquement silencieuses, tandis que la mort par nécroptose libère des molécules qui favorisent l’inflammation, un processus appelé nécro-inflammation.

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Le pexidartinib a été approuvé pour le traitement des tumeurs ténosynoviales à cellules géantes

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En août, la FDA a approuvé un nouveau traitement à ciblage moléculaire appelé pexidartinib (Turalio) pour traiter certains adultes atteints de tumeur à cellules géantes ténosynoviales, en particulier ceux dont la tumeur était la cause de graves problèmes de morbidité ou de limitations fonctionnelles et qui ne pouvait pas être opéré.

Les tumeurs à cellules géantes ténosynoviales

Les tumeurs à cellules géantes ténosynoviales sont un groupe de tumeurs rares qui apparaissent dans et autour des articulations et des tendons. Bien que ces tumeurs soient bénignes, elles endommagent les articulations, entraînant douleur, gonflement et limitation du mouvement de l'articulation.

Il a été démontré que certaines cellules des tumeurs à cellules géantes ténosynoviales hébergent des translocations chromosomiques menant à la surproduction d'une protéine appelée CSF1, qui attire un grand nombre de cellules immunitaires. Les cellules immunitaires qui s'accumulent forment la majeure partie de la tumeur et endommagent les tissus environnants. Le pexidartinib cible la protéine à laquelle CSF1 se fixe à la surface des cellules immunitaires, CSF1R, empêchant ainsi CSF1 d’attacher et de recruter les cellules immunitaires à la tumeur.

Le pexidartinib a été approuvé pour le traitement des tumeurs ténosynoviales à cellules géantes après un essai clinique randomisé de phase III selon lequel 38% des patients ayant reçu le traitement à ciblage moléculaire présentaient une réduction totale ou partielle de la tumeur, par rapport à aucun patient recevant le placebo.

Effets indésirables du pexidartinib

Les données, publiées récemment dans Lancet Oncology, ont également montré que sept patients avaient arrêté le pexidartinib en raison d'effets indésirables liés au foie. En conséquence, la FDA a demandé que les informations de prescription pour le pexidartinib incluent un avertissement encadré sur le risque d'atteinte hépatique grave et potentiellement mortelle et que le pexidartinib ne soit disponible que par le biais d'un programme de stratégie d'évaluation et d'atténuation des risques, qui oblige les prestataires de soins de santé utilisant pexidartinib être spécialement certifié.

Un nouveau traitement pour la myélofibrose

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Fedratinib a été approuvé pour la myélofibrose

La myélofibrose est une maladie qui se développe généralement lentement. Des cellules sanguines et des fibres anormales s'accumulent à l'intérieur de la moelle osseuse, entraînant une anémie, qui à son tour provoque fatigue, faiblesse et essoufflement. En outre, pour compenser le faible nombre de cellules sanguines produites dans la moelle osseuse, la rate commence à fabriquer des cellules sanguines, ce qui provoque un grossissement spectaculaire de la rate, une maladie connue sous le nom de splénomégalie.

Chez de nombreux patients atteints de myélofibrose, la maladie est provoquée par des mutations du gène JAK2.

Les inhibiteurs de Janus kinase (JAK)

Les inhibiteurs de Janus kinase, également appelés inhibiteurs de JAK ou jakinibs, sont un type de médicament qui inhibe l'activité d'un ou de plusieurs des enzymes de la famille des Janus kinases (JAK1, JAK2, JAK3, TYK2), en interférant ainsi avec la voie de signalisation JAK-STAT. Ces inhibiteurs ont une application thérapeutique dans le traitement du cancer et des maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde. Leur utilisation présente un intérêt pour diverses affections cutanées. Les inhibiteurs de JAK3 sont intéressants comme traitement possible de diverses maladies auto-immunes car ses fonctions sont principalement limitées aux lymphocytes. Il y a actuellement 7 médicaments de ce type, qui sont autorisés à la vente et 7 autres sont en cours d'essais cliniques.

Fedratinib est un inhibiteur de JAK-2

Fedratinib a montré lors d'un essai clinique randomisé de phase III qu'il pouvait réduire de manière significative le volume de la rate et les symptômes liés à la myélofibrose.

La FDA a donc approuvé ce nouveau traitement pour le traitement de certains adultes atteints de myélofibrose, en particulier ceux présentant un risque primaire ou secondaire de niveau 2 ou élevé de myélofibrose(post-polycythémie virale ou thrombocytémie post-essentielle). La myélofibrose primitive, la polycythémie vraie et la thrombocytémie essentielle font partie d'un groupe de six maladies, notamment la leucémie myéloïde chronique, appelée néoplasie myéloproliférative chronique.

Fedratinib (nom commercial Inrebic) est un inhibiteur semi-sélectif du Janus kinase 2 (JAK-2) disponible par voie orale mis au point pour le traitement des patients atteints de maladies myéloprolifératives, notamment la myélofibrose. Une activité significativement moindre a été observée contre d'autres tyrosine kinases. Dans les cellules traitées, l'inhibiteur bloque la signalisation cellulaire en aval (JAK-STAT), ce qui entraîne la suppression de la prolifération et l'induction de l'apoptose.

Développement du Fedratinib (Inrebic)

Fedratinib a été découvert à l'origine à TargeGen. En 2010, Sanofi-Aventis a acquis TargeGen et poursuivi le développement du fedratinib jusqu'en 2013. En 2016, Impact Biomedicines a acquis les droits sur le fedratinib de Sanofi et poursuivi son développement pour le traitement du myélofibrose et de la polycythémie virale. En janvier 2018, les droits du médicament ont été transférés à Celgene lors de l'achat d'Impact Biomedicines.

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Des cellules immunitaires oubliées sont protectrices dans le modèle murin de la sclérose en plaques

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Etat de la recherche sur la sclérose en plaques

Une grande partie de la recherche actuelle sur la sclérose en plaques est centrée sur la reconstruction de la myéline, la gaine protectrice entourant les neurones qui se décompose en cas de maladie et d’autres troubles neurodégénératifs.

Des scientifiques du système de santé VA Maryland et de la faculté de médecine de l'Université du Maryland ont déclaré au début de l'année qu'ils avaient constaté des résultats précliniques prometteurs, par exemple pour les cellules souches produisant des mélanocytes. Une équipe de l’Université de Chicago s’emploie à réorienter Wytensin, un ancien médicament contre l’hypertension artérielle, en raison de ses propriétés de protection de la myéline.

Les cellules T CD8 du système immunitaire sont bien connues pour leur capacité à éradiquer le cancer. Mais des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Stanford ont peut-être découvert un autre rôle pour ces lymphocytes T: ils peuvent également tuer des cellules immunitaires égarées responsables de la sclérose en plaques.

Faire de la recherche, sans modèle pré-existant

Dans la plupart des cas, les chercheurs ignorent quelles molécules sont à l’origine des maladies auto-immunes, la sclérose en plaques ne fait pas exception. Mais les scientifiques peuvent déclencher une maladie similaire chez les souris en leur injectant un petit morceau, ou peptide, d'une protéine appelée glycoprotéine de la myéline oligodendrocyte, ou MOG. Les souris atteintes, développent une paralysie, tout comme les patients atteints de sclérose en plaques.

Les chercheurs ont utilisé ce modèle murin de la maladie pour étudier le comportement de différentes cellules immunitaires au cours de l'auto-immunité. Ils ont suivi l'abondance de diverses classes de cellules immunitaires chez des souris ayant reçu une injection de MOG.

Ils ont découvert que le nombre de cellules T, qui ordonnent l'échelle et la stratégie globales derrière chaque réponse immunitaire, a augmenté et diminué de façon cyclique. Le séquençage de l'ADN a montré que ces ondes étaient chacune constituées de groupes de cellules identiques - un indice important.

Mais à quoi s'intéressent les cellules T dans les sclérose en plaques?

«Lorsque les cellules T rencontrent un agent pathogène, les cellules uniques qui reconnaissent une partie de l’agent pathogène, produisent de nombreuses copies d’elles-mêmes», a déclaré Naresha Saligrama, une chercheuse impliquée dans l’étude. "Cela a suggéré qu'une population spécifique de cellules répondaient."

Mais à quoi répondaient ces cellules T? Saligrama a d'abord testé le suspect le plus évident: MOG. Elle a exposé les cellules à 350 peptides dérivés de MOG. Mais alors que MOG provoquait la prolifération de certaines cellules T, il existait un groupe de cellules T CD8 qui ne répondait à aucun des peptides.

Les chercheurs se sont donc lancé dans une quête beaucoup plus large: ils ont testé environ 5 milliards de peptides. Ils ont utilisé une technique moléculaire connue sous le nom d'affichage de levure pour générer un ensemble de peptides attachés à des cellules de levure individuelles.

«Nous demandons aux cellules T, au fur et à mesure que la maladie progresse, ce qui les intéresse », a déclaré Davis. "Nous n'essayons pas de deviner ou de formuler des hypothèses sur ce qu'ils reconnaissent."

Deux peptides semblent associés à la sclérose en plaque

Les chercheurs ont découvert que deux peptides sont reconnus par les cellules T CD8 impliquées dans la maladie. Pour comprendre le rôle de ces peptides, ils les ont injectés à des souris avant, après ou à côté de MOG. Puisque les cellules T CD8 sont principalement connues pour tuer les cellules cancéreuses et infectées, les scientifiques s’attendaient à ce que leur activation aggrave la maladie.

Ils avaient tort. Lorsque les chercheurs ont injecté des protéines peptidiques à des souris pour augmenter leurs niveaux de lymphocytes T CD8, la gravité de leurs symptômes de sclérose en plaques a diminué, ont-ils rapporté dans le journal Nature. Lorsqu'ils ont effectué un test similaire sur des cellules prélevées chez des patients atteints de sclérose en plaques, ils ont observé le même phénomène. C’était exactement le contraire de ce à quoi ils s’attendaient.

Cette découverte surprenante a obligé les chercheurs à découvrir une idée avancée dans les années 1970: certaines cellules T CD8 sont immunosuppressives. Après une vague d'intérêt initiaux et d'articles prometteurs, la confiance dans les cellules T CD8 suppressives a coulé une fois que les spéculations ont dépassé les données réelles.

"Les cellules T CD8 suppressives ont fait pour l'immunologie ce que le Titanic a fait pour l'industrie des croisières", a déclaré Davis.

Et après, comment faire progresser la recherche sur la sclérose en plaques?

"Il y a un sous-ensemble de cellules T CD8 qui a une fonction suppressive", a déclaré l'auteur principal Mark Davis, Ph.D., professeur de microbiologie et d'immunologie à Stanford, dans un communiqué. "Si nous pouvions mobiliser ces cellules pour qu'elles fonctionnent plus efficacement chez les patients auto-immunitaires, nous aurions un nouveau traitement pour des maladies telles que la sclérose en plaques ".

La prochaine étape pour l’équipe de Stanford consiste à essayer de déterminer quels lymphocytes T CD8 sont reconnus dans la sclérose en plaques pour qu’ils réagissent de manière thérapeutique. Les chercheurs s'intéressent également au rôle des cellules T CD8 dans d'autres troubles, notamment la maladie cœliaque.

La FDA étend l'usage de nombreux médicaments anti-cancéreux

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La FDA a étendu l'usage des médicaments anti-cancéreux suivants en 2019


Le ramucirumab antiangiogénique (Cyramza) a été approuvé pour le traitement des patients atteints d'un carcinome hépatocellulaire, le type de cancer du foie le plus répandu, en cas de progression malgré le traitement par un autre antiangiogène appelé sorafénib (Nexavar). Le ramucirumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de trois autres types de cancer, les cancers colorectal, du poumon et de l'estomac.


L'avelumab immunothérapeutique (Bavencio) a été approuvé en association avec l'axitinib antiangiogénique (Inlyta) pour le traitement initial des patients atteints d'un carcinome rénal avancé, le type de cancer du rein le plus répandu. Avelumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de deux autres types de cancer, le cancer de la vessie et le carcinome à cellules de Merkel.


Le lénalidomide à visée moléculaire ciblée (Revlimid) a été approuvé en association avec le rituximab (Rituxab), une immunothérapie pour le traitement de patients atteints d'un lymphome folliculaire ou d'un lymphome en zone marginale ayant progressé malgré un traitement antérieur. La lénalidomide avait déjà été approuvée pour traiter certains patients atteints de deux autres types de cancer, le lymphome à cellules du manteau et le myélome multiple.


Le pembrolizumab (Keytruda) est une immunothérapie qui a été approuvé pour le traitement des patients atteints d'un carcinome épidermoïde récurrent, localement avancé ou métastatique de l'œsophage, dont le test positif pour la protéine PD-L1 a progressé malgré le traitement par au moins un autre traitement systémique. Le pembrolizumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de 11 autres types de cancer, y compris le mélanome et le cancer du poumon, ainsi que pour traiter les patients présentant tout type de tumeur solide caractérisé par la présence d'un déficit en MSI élevé ou en ROR.


Alpelisib cible la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) alpha, qui joue un rôle important dans la multiplication et la survie des cellules. La recherche a montré que les mutations du gène PIK3CA, qui code la protéine PI3K-alpha, favorisent la multiplication et la survie d'environ 40% des cancers du sein à récepteurs hormonaux positifs, HER2-négatifs. Alpelisib est devenu le premier traitement thérapeutique approuvé ciblé PI3K-alpha pour le traitement du cancer du sein. Son utilisation en association avec le fulvestrant a été spécifiquement approuvée pour le traitement du cancer du sein HER2 négatif à HER2 négatif, avancé ou métastatique, avec cancer du sein avancé ou métastatique, qui a donné des résultats positifs pour les mutations de PIK3CA et qui a progressé pendant ou après le traitement endocrinien.

Polatuzumab vedotin-piiq

Polatuzumab vedotin-piiq est un conjugué anticorps-médicament destiné au traitement d'un cancer du sang commun, le lymphome diffus à grandes cellules B. Il comprend l'agent cytotoxique monométhyl auristatin E attaché à un anticorps qui cible CD79b, une protéine qui se trouve à la surface de cellules de lymphome B diffus à grandes cellules. Polatuzumab vedotin-piiq a été spécifiquement approuvé pour une utilisation en association avec la bendamustine chimiothérapeutique cytotoxique et le rituximab immunothérapeutique destiné au traitement des adultes atteints d'un lymphome à grandes cellules B n'ayant pas répondu ou ayant récidivé après deux autres traitements.


Selinexor cible une protéine appelée XPO1, qui est présente à des niveaux élevés dans les cellules de myélome multiple. Il a été approuvé pour le traitement des patients atteints de myélome multiple dont la maladie a récidivé à la suite d'un traitement par au moins deux inhibiteurs du protéasome, ou au moins deux agents immunomodulateurs et un immunothérapeutique ciblant CD38.


Le darolutamide cible le récepteur des androgènes chez les patients atteints d'un cancer de la prostate. Ce faisant, il prive les cellules cancéreuses de la prostate des androgènes (hormones telles que la testostérone) qui alimentent leur croissance. Le darolutamide est devenu le troisième médicament approuvé par la FDA en raison de sa capacité à retarder l'évolution du cancer de la prostate vers un stade métastatique. Les deux autres, l'apalutamide (Erleada) et l'enzalutamide (Xtandi), ont été approuvés en 2018. Ces trois agents thérapeutiques sont spécifiquement approuvés pour le traitement du cancer de la prostate non métastatique résistant à la castration.

ALS Drugs that may enter phase III (2019).

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ALS drugs that may enter a phase III trial in 2019


Arimoclomol is an experimental drug developed by CytRx Corporation. Arimoclomol is believed to function by stimulating a normal cellular protein repair pathway through the activation of molecular chaperones. Since damaged proteins, called aggregates, are thought to play a role in many diseases, CytRx believes that arimoclomol could treat a broad range of diseases.

Heat shock transcription factor 1 (HSF1), a central coordinator of the chaperone response, helps cells managing proteins that are misfolded or aggregated. HSF1, which is activated during times of stress, switches on multiple genes, including the gene encoding the disaggregase Hsp40.


NurOwn is an experimental cell-based therapy by BrainStorm Cell Therapeutics that contains autologous cultured mesenchymal bone marrow stromal cells secreting neurotrophic factors including BDNF, GDNF and HGF, as a possible treatment for patients with ALS.

Brainstorm’s NurOwn therapy consists of bone marrow stem cells taken from each individual person, differentiated into cells that make neuroprotective growth factors, and infused back into muscle or the spinal cord.

Brainstorm’s therapeutic differs from that of the better-known Neuralstem, Inc., of Rockville, Maryland, which is transfusing neural stem cells from fetal tissue into the spinal cords of people with ALS.

Though it has great potential for clinical applications, the differentiation of MSCs is precisely regulated and coordinated by mechanical and molecular signals from the extracellular environment and involves complex pathways at the transcriptional and post-transcriptional levels that remain largely unexplored.

MSC-NTF cells are Mesenchymal Stromal Cells (MSC) induced to express high levels of neurotrophic factors (NTFs) using a culture-medium based approach.


ODM-109 aims in part, to improve breathing in ALS by improving the performance of muscles in the diaphragm. The drug candidate, also known as oral levosimendan, increases the force of contraction of certain muscles by boosting the calcium sensitivity of troponin C.

The drug candidate is an oral formulation of levosimendan. An intravenous formulation of levosimendan, marketed under the name Simdax, is clinically approved in some countries for the treatment of acute heart failure. Levosimendan's positive inotropic and vasodilator effects are tied to its abilities to increase calcium sensitivity and open ATP-sensitive potassium positive ion (K+) channels (mitoKATPchannels)

Levosimendan favourably affects mitochondrial adenosine triphosphate synthesis, conferring cardioprotection and possible neuronal protection during ischemic insults. In a model of spinal cord injury, levosimendan has been reported to attenuate neurologic motor dysfunction. This finding is supported by the fact that the selective mitoKATPchannel opener, diazoxide, is an effective neuroprotectant, as has been demonstrated in an ischemia reperfusion study in rats.


IONIS-SOD1Rx is a generation 2.0 antisense drug specifically designed to inhibit production of mutant superoxide dismutase (SOD1). SOD1 mutations account for approximately 20% of familial ALS cases.

This drug is the result of a collaboration between Biogen and IONIS Pharmaceuticals (formerly ISIS). A Phase III clinical trial is recruiting participants as of April 2019. Study completion is expected in May 2020.

Researchers are also considering antisense treatment for another genetic form of ALS caused by expansions in the C9ORF72 gene. Antisense oligonucleotides are single strands of DNA or RNA that are complementary to a chosen sequence. The antisense oligonucleotide works by targeting and attaching itself to the stretch of RNA with the mistake so that the protein cannot be formed,, so prevent accumulation of these outside the nucleus.

Part of Isis’ success stems from chemically modifying oligonucleotides to make them last longer in the body and bind more tightly to their target RNAs.

SOD1Rx, like Kynamro, includes 2′-O-methoxyethyl sugars on its backbone. This modification typifies Isis’ second generation of oligonucleotide chemistry, but the company has developed other options. For SOD1 antisense, they plan to make it more potent before starting further safety trials, probably with higher doses and longer treatment times.

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

La découverte du lien entre SOD1 et SLA

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1993: Première publication sur un lien entre SOD1 et SLA

biologie moléculaire

Cette découverte se produit à un moment où la biologie moléculaire occupe une place de plus en plus importante dans les publications, les créations de laboratoire et les offres de postes. Le consensus est alors que la biologie moléculaire a un pouvoir d'explication incroyable et une facilité à créer des traitements ad hoc au moyen de thérapies génétiques relativement simple. C’est donc un outil pour permettre la création rapide de brevets et de richesses. Cet engouement était similaire à celui que l’on a vu récemment pour Crispr-cas9.

Réception de l'article

Au début des années 80, il y a des recherches pour essayer de mettre en évidence si SOD1 est impliqué dans le syndrome de Down. SOD1 est en effet sur le chromosome 21, tout comme le gène APP, dont on dit qu’il participe à l’apparition des plaques amyloïdes de la maladie d’Alzheimer et DSCR1 qui est le gène maintenant impliqué dans la maladie de Down.

Dès la publication en 1993 du premier article par Daniel Rosen et Teepu Siddique, à propos de la découverte du lien entre des mutations de SOD1 et la SLA, la revue Nature a publié un commentaire enthousiaste sous le titre « Did radicals strike Lou Gehrig ? ». On reliait ainsi bizarrement ce que la publicité des cosmétiques matraquait sur les écrans, à une des maladies qui fait le plus peur avec le cancer. Le même commentaire introduit aussi le terme « exitotoxicity ».

Quel est le rôle de SOD1?

SOD1 est l’un des trois superoxydes dismutases responsables de la destruction des radicaux superoxydes libres dans le corps. SOD1, compte tenu de son rôle d’antioxydant, a contribué à promouvoir l’idée que les espèces réactives de l’oxygène, sont à l’origine de la SLA. Une mutation de SOD1 ferait perdre cette fonction antioxydante et ainsi petit à petit, les neurones moteurs mourraient. Les espèces réactives de l'oxygène (ROS), telles que les peroxydes et les radicaux libres, sont les produits hautement réactifs de nombreux processus cellulaires normaux, notamment les réactions mitochondriales qui produisent le métabolisme de l'ATP et de l'oxygène. Des exemples de ROS comprennent le radical hydroxyle OH, H2O2 et le superoxyde (O2). Certains ROS sont importants pour certaines fonctions cellulaires, telles que les processus de signalisation cellulaire et les réponses immunitaires contre les substances étrangères. Les radicaux libres sont réactifs, car ils contiennent des électrons libres non appariés; ils peuvent facilement oxyder d'autres molécules dans la cellule, causant des dommages cellulaires et même la mort cellulaire. On pense que les radicaux libres jouent un rôle dans de nombreux processus destructeurs du corps, du cancer à la maladie coronarienne.

Des auteurs qui expriment les limites de leur découverte

Dans ce premier article Rosen et Siddique expliquent qu’il n’est pas clair pourquoi un dysfonctionnement de SOD1 affecterait seulement les neurones moteurs. Rosen et Siddique indiquent également qu’il est curieux que les mutations trouvées puissent expliquer l’héritabilité de la SLA familiale, car les pertes de fonctions sont récessives plutôt que dominantes. Les mutations de SOD1 n’expliquent pas non plus la propagation de la maladie, mais Rosen et Siddique n’abordent pas ce point. Ils signalent une voie thérapeutique qui n’a jamais été essayée car assez farfelue sur le plan physiologique : Introduire du SOD1 non muté dans le système nerveux central des malades ayant une mutation de SOD1.

Quelle conséquence cet article a-t-il eu sur le cours de la recherche?

Cet article et la publicité qui lui a été donné par la presse scientifique, a détourné, durant presque 20 ans, la recherche sur la SLA, des granules de protéines mal repliées, qui date des années 80 et qui est aujourd'hui l'explication consensuelle. Cette explication a malheureusement été étendue aux cas sporadiques de SLA, même si, dès 1998, il avait été découvert que la protéine SOD1 créait des protéines mal repliées et mal localisées. Cette explication a été érodée à partir de 2006 où la découverte de l'implication de TDP-43 dans 95% des cas de SLA et 2011 avec la découverte de C9orf72 comme cause principale de la SLA familiale.

Il n’est pas sûr que cet article recevrait aujourd’hui le même accueil enthousiaste, d’abord le fond de l’article repose juste sur une corrélation entre 13 familles qui avaient un génome différent de celui d’individus sains. Il n’est jamais mentionné combien d’individus cela concerne. Non seulement cela représente un petit groupe non significatif sur le plan statistique, non seulement arguer d’une corrélation n’a rien de scientifique, mais il n’y a pas de contre expérience pour essayer de rejeter l’hypothèse.

Mais si on demande aujourd'hui à un professionnel quel est le principal gène impliqué dans la SLA, il y a hélas de fortes chances qu'il réponde "SOD1".

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Gene therapy for congenital muscular dystrophies

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Using gene therapy to treat multiple dystrophies

Congenital Muscular Dystrophy Type 1A (MDC1A) is caused by mutations in the Lama2 gene that cause muscle wasting and destruction of the protective myelin coating around the peripheral nerves. CRISPR has already shown positive preclinical results in Duchenne muscular dystrophy, mainly by targeting mutations in the gene that produces dystrophin, a protein essential for muscle support. Ronald Cohn and his colleagues at Toronto's Hospital for Sick Children (SickKids) used earlier CRISPR-cas9 to eliminate dysfunctional dystrophin exons (inclusion-exon strategy), leaving a shortened but still functional gene. The therapy has been effective for more than a year in mice. In another study researchers applied CRISPR to target exon 51 and successfully restored dystrophin levels to 92% of normal in models of Duchenne muscular dystrophy in dogs.

The problem of the heterogeneity of muscular dystrophies

There are more than 350 nonsense pathogen, missense, splice site and deletion mutations in LAMA2 reported to date.One of the problems in developing a therapy for the treatment of MDC1A is that the heterogeneity of the mutations often leads to varying severity and progression of the disease. Therefore, it is urgent to develop a universal, mutations-independent strategy that offers a therapeutic approach to all patients with MDC1A.

How to extend the application range of CRISPR-Cas9?

Given the number of genomic alterations causing MDC1A, the Crispr-Cas9-mediated correction would require the design and in-depth analysis of several single-guide RNAs (sgRNAs) specific to each mutation, which means that as many therapies of this type should be designed and evaluated thoroughly for each mutation. In addition, safety concerns regarding the potential mutagenic nature of the CRISPR-Cas9 system and the presence of non-targeted effects after gene editing remain, which together may be difficult from the point of view of safety and security. regulation.

A recent study has described the use of the CRISPR transcription activation system to induce expression of target genes in skeletal, renal and hepatic tissues, resulting in a phenotypic increase such as increased muscle mass and improvement. substantial pathophysiology of the disease. However, it relied almost exclusively on a transgenic mouse model expressing Cas9 or on local intramuscular treatments and so it is difficult to extrapolate the efficacy of this strategy to models relevant to the disease.

On the other hand, attenuation of disease pathogenicity by targeted modulation of disease-modifying gene expression would be a potentially safer and more beneficial alternative for all individuals with MDC1A.

An indirect strategy to address all congenital muscular dystrophies

Neuromuscular diseases have provided excellent examples for demonstrating the role of disease modifiers. One of the most potent disease modifiers reported for MDC1A is laminin 1, which is structurally similar to laminin 2. However, laminin 1 is not expressed in skeletal muscle or Schwann cells.

Previous studies have demonstrated that overexpression of transgenic Lama1 healed from myopathy and peripheral neuropathy in mouse models.

Although these studies established a compensation function for laminin 1 in MDC1A, the use of this modifier as postnatal genomic therapy is hampered by the size of the Lama1 cDNA, which exceeds the packaging capacity of AAV vectors. CRISPR-Cas9 technologies have offered opportunities for regulating gene expression and creating epigenetic alterations without introducing double-strand breaks in DNA, known as the CRISPR transcription activation system.

The strategy uses nuclease-deficient Cas9 (dCas9), which is unable to cut DNA due to mutations in the nuclease domains and retains the ability to specifically bind to DNA when guided by sgRNA.

CRISPR activation uses modified versions of dCas9, a mutation of Cas9 without endonuclease activity, with added transcriptional activators on dCas9 or the guide RNAs (gRNAs). Like a standard CRISPR-Cas9 system, dCas9 activation systems rely on similar components such as Cas9 variants for modulation or modification of genes, gRNAs to guide Cas9 to intended targets, and vectors for introduction into cells. However, while a standard CRISPR-Cas9 system relies on creating breaks in DNA through the endonuclease activity of Cas9 and then manipulating DNA Repair mechanisms for gene editing, dCas9 activation systems are modified and employ transcriptional activators to increase expression of genes of interest.

Using previously described Streptococcus pyogenes (Sp dCas9) fused to multiple copies of the VP16 transcription enhancer, Canadian and other researchers have demonstrated the use of the CRISPR-dCas9 system to positively regulate the expression of the modifying genes. vitro.

When the load is too big for viral vectors

A major challenge for in vivo applications is the large size of Sp dCas9 and its derivatives, which exceed the packaging capacity of the AAV genome. Targeting Lama1 presents a particular challenge: the gene is too large to be contained in the viral vectors traditionally used to administer gene therapy. To account for this limitation, the researchers adapted the transcriptional regulatory system and used a considerably smaller Cas9 protein, derived from mStaphylococcus aureus (Sa 9), to positively regulate Lama1.

What results were obtained?

By increasing the expression of Lama1, the treatment not only prevented paralysis in pre-symptomatic mice, but also reversed the progression of the disease in previously symptomatic animals. The treatment resulted in a reduction of fibrosis and an increase in the size of the muscle fiber, thus preventing the appearance of symptoms. More importantly, in mice already suffering from paralysis, the treatment also allowed the animals to get up and move. The researchers also observed a significant increase in nerve conduction velocity, showing a restoration of the myelin sheath and an improvement in neuromuscular function.

Application to Duchenne muscular dystrophy

The Cohn team believes that its strategy of using the CRISPR provided by AAV to upregulate Lama1 could also be applied to Duchenne muscular dystrophy. To achieve greater efficiency, the system could be used in combination with another technology that corrects the mutation. Its application as a combinatorial therapeutic approach, involving simultaneous up-regulation of protective disease-modifying genes and downregulation of harmful genes would represent a new paradigm for reducing disease phenotypes.

Thérapie génique pour les dystrophies musculaires congénitales

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Utilisation d'une thérapie génique pour soigner de multiples dystrophies

La dystrophie musculaire congénitale de type 1A (MDC1A) est causée par des mutations du gène Lama2 qui entraînent une fonte musculaire et la destruction du revêtement protecteur de myéline autour des nerfs périphériques.

CRISPR a déjà donné des résultats précliniques positifs dans la dystrophie musculaire de Duchenne, principalement en ciblant les mutations du gène qui produit la dystrophine, une protéine essentielle au soutien musculaire.

Ronald Cohn et ses collègues de l'hôpital pour enfants malades (SickKids) de Toronto, ont utilisé précédemment CRISPR-cas9 pour éliminer les exons de dystrophine dysfonctionnels (stratégie d'inclusion-exon), laissant ainsi un gène raccourci mais toujours fonctionnel. La thérapie s'est avérée efficace pendant plus d'un an chez la souris.

Dans une autre étude des chercheurs ont appliqué CRISPR à l'exon 51 cible et rétabli avec succès les niveaux de dystrophine à 92% de la normale dans des modèles de la dystrophie musculaire de Duchenne chez le chien.

Le problème de l'hétérogénéité des dystrophies musculaire

L’un des problèmes posés par l’élaboration d’une thérapie pour le traitement de MDC1A est que l’hétérogénéité des mutations conduit souvent à une gravité et à une progression variable de la maladie. En effet il y a plus de 350 mutations non-sens pathogènes, faux-sens, site d'épissage et délétion dans LAMA2 signalées à ce jour. Par conséquent, il est urgent de développer une stratégie universelle, indépendante des mutations, qui offre une approche thérapeutique à tous les patients atteints de MDC1A.

Comment étendre la gamme d'applications de CRISPR-Cas9?

Étant donné le nombre d'altérations génomiques provoquant MDC1A, la correction médiée par Crispr-Cas9 nécessiterait la conception et l'analyse en profondeur de plusieurs ARN à guide unique (sgRNA) spécifiques à chaque mutation, ce qui signifie qu'autant de thérapies de ce type devraient être conçues et évaluées de manière approfondie pour chaque mutation.

De plus, des problèmes de sécurité concernant la nature mutagène potentielle du système CRISPR–Cas9 et la présence d'effets non ciblés après l'édition du gène subsistent, qui, ensemble, peuvent s'avérer difficiles du point de vue de la sécurité et de la réglementation.

Une étude récente a décrit l’utilisation du système d’activation de la transcription CRISPR pour induire l’expression de gènes cibles dans les tissus squelettiques, rénaux et hépatiques, entraînant une augmentation phénotypique telle que l’augmentation de la masse musculaire et une amélioration substantielle de la physiopathologie de la maladie. Cependant, elle s’appuyait presque exclusivement sur un modèle de souris transgénique exprimant Cas9 ou sur des traitements intramusculaires locaux et il est donc difficile d’extrapoler l’efficacité de cette stratégie à des modèles pertinents pour la maladie.

En revanche, l'atténuation du pouvoir pathogène de la maladie par une modulation ciblée de l'expression de gènes modificateurs de la maladie constituerait une alternative potentiellement plus sûre et bénéfique pour tous les individus atteints de MDC1A.

Une stratégie indirecte pour adresser toutes les dystrophies musculaires congénitales

Les maladies neuromusculaires ont fourni d’excellents exemples pour démontrer le rôle des modificateurs de la maladie. L'un des plus puissants modificateurs de la maladie MDC1A consiste en la laminine 1, qui est structurellement similaire à la laminine 2. Toutefois, la laminine 1 n'est pas exprimée dans les muscles squelettiques ni les cellules de Schwann.

Des études antérieures ont démontré que la surexpression de Lama1 transgénique permettait de guérir de la myopathie et de la neuropathie périphérique dans des modèles de souris.

Bien que ces études aient établi une fonction de compensation de la laminine 1 dans MDC1A, l’utilisation de ce modificateur en tant que généthérapie postnatale est entravée par la taille de l’ADNc de Lama1, qui dépasse la capacité d’encapsidation des vecteurs AAV. Les technologies CRISPR – Cas9 ont offert des possibilités de régulation de l'expression des gènes et de création d'altérations épigénétiques sans introduire de cassures double brin dans l'ADN, connues sous le nom de système d'activation de la transcription CRISPR.

La stratégie utilise la Cas9 déficiente en nucléase (dCas9), qui est incapable de couper l'ADN dû aux mutations dans les domaines de la nucléase et conserve la capacité de se lier spécifiquement à l'ADN lorsqu'elle est guidée par un sgRNA.

L'activation CRISPR utilise des versions modifiées de dCas9, une mutation de Cas9 sans activité endonucléase, avec ajout d'activateurs de transcription sur dCas9 ou les ARN guides (ARNg). À l'instar d'un système CRISPR-Cas9 standard, les systèmes d'activation dCas9 s'appuient sur des composants similaires, tels que les variants Cas9 pour la modulation ou la modification de gènes, les ARNg pour guider Cas9 vers les cibles visées et les vecteurs pour leur introduction dans les cellules. Cependant, alors qu'un système CRISPR-Cas9 standard repose sur la création de coupures dans l'ADN via l'activité endonucléase de Cas9, puis sur la manipulation des mécanismes de réparation de l'ADN pour l'édition de gènes, les systèmes d'activation de dCas9 sont modifiés et utilisent des activateurs de transcription pour augmenter l'expression des gènes d'intérêt.

En utilisant le Streptococcus pyogenes (Sp dCas9) décrit précédemment fusionné à plusieurs copies de l'activateur de transcription VP16, les chercheurs Canadiens et d'autres ont démontré l'utilisation du système CRISPR – dCas9 pour réguler positivement l'expression des gènes modificateurs in vitro.

Quand la charge est trop grande pour les vecteurs viraux

Un défi majeur pour les applications in vivo réside dans la grande taille de Sp dCas9 et ses dérivés, qui dépassent la capacité d'empaquetage du génome des AAV. Le fait de cibler Lama1 présente un défi particulier: le gène est trop gros pour être contenu dans les vecteurs viraux traditionnellement utilisés pour administrer une thérapie génique. Pour tenir compte de cette limitation, les chercheurs ont adapté le système de régulation de la transcription et utilisé une protéine Cas9 considérablement plus petite, dérivée de mStaphylococcus aureus (Sa 9), pour réguler positivement Lama1.

Quels résultats ont été obtenus?

En augmentant l'expression de Lama1, le traitement a non seulement prévenu la paralysie chez les souris pré-symptomatiques, mais également inversé la progression de la maladie chez des animaux ayant déjà présenté des symptômes. Le traitement a entraîné une réduction de la fibrose et une augmentation de la taille de la fibre musculaire, empêchant ainsi l'apparition de symptômes. Plus important encore, chez les souris déjà atteintes de paralysie, le traitement a également permis aux animaux de se lever et de bouger. Les chercheurs ont également observé une augmentation significative de la vitesse de conduction nerveuse, montrant une restauration de la gaine de myéline et une amélioration de la fonction neuromusculaire.

Application à la dystrophie musculaire de Duchenne

L’équipe de Cohn pense que sa stratégie consistant à utiliser le CRISPR fourni par AAV pour réguler à la hausse Lama1 pourrait également être appliquée à la dystrophie musculaire de Duchenne. Pour parvenir à une meilleure efficacité, le système pourrait être utilisé en association avec une autre technologie qui corrige la mutation. Son application en tant qu'approche thérapeutique combinatoire, impliquant une régulation à la hausse simultanée de gènes modificateurs de maladie protecteurs et une régulation négative de gènes nuisibles représenterait un nouveau paradigme pour réduire les phénotypes de maladie.

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