כאן, אנו מציגים את האפיון המולקולרי של ביטוי דיסטרופין 38 באמצעות רצף סנגר, RT-PCR, וכתמים מערביים בניסוי הקליני.
ניוון שרירים דושן (DMD) היא מחלת שריר ניוונית הגורמים לאובדן הדרגתי של מסת שריר, המוביל למוות בטרם עת. המוטציות גורמות לעתים קרובות למסגרת קריאה מעוותת ולפגן בקוביות עצירה מוקדמות, וכתוצאה מכך חוסר כמעט מוחלט בחלבון דיסטרופין. ניתן לתקן את מסגרת הקריאה באמצעות אוליגונוקלאוטידים אנטי-סנס (AONs) הגורם לאקסון דילוג. morpholino AON viltolarsen (שם קוד: NS-065/NCNP-01) הוצג כדי לגרום exon 53 דילוג, שחזור מסגרת הקריאה עבור חולים עם exon 52 מחיקות. לאחרונה נתנו NS-065/NCNP-01 דרך וירדות לחולים DMD ב חוקר ביוזמת חוקר, ניסוי ראשון בבני אדם של NS-065/NCNP-01. במאמר שיטות זה, אנו מציגים את האפיון המולקולרי של ביטוי דיסטרופין באמצעות רצף סנגר, RT-PCR, וכתמים מערביים בניסוי הקליני. האפיון של ביטוי דיסטרופין היה בסיסי במחקר להצגת היעילות מאז לא בוצעו בדיקות תוצאה פונקציונלית.
ניוון שרירים Duchenne (DMD) היא מחלת שריר ניוונית הגורמת לאובדן הדרגתי של מסת שריר, כשל נשימתי, קרדיומיופתיה, וזה מוביללמוות בטרם עת 1. המחלה נגרמת על ידי חוסר דיסטרופין חלבון שריר מבני גדול2. מוטציות בגן DMD על כרומוזום X הם רצסיביים, והמחלה משפיעה 1 ב 3500-5000 זכרים שזהם נולד 3,,4,,5. המוטציות הן לעתים קרובות מחיקות גדולות באזור נקודה חמה בין exons 44 ו 55 שמובילים למסגרת קריאה מעוותת וקודונים עצירה מוקדמת, גרימת ריקבון בתיווך שטויות וחוסר כמעט מוחלט של חלבון דיסטרופין6,,7,8. ניתן לתקן את מסגרת הקריאה באמצעות אוליגונוקלאוטידים אנטי-סנס (AONs) הגורם לאקסון דילוג ושחזור של מסגרת הקריאה, שחזור חלקי של ביטוי דיסטרופין ועיכוב התקדמותהמחלה 9,10,11. morpholino AON eteplirsen, אשר אושרה לאחרונה על ידי סוכנות התרופות הפדרלית (FDA), גורם דילוג של exon 51 והוא יכול לשחזר את מסגרת הקריאה בחולים עם exon 52מחיקות 12,13. עם זאת, exon 53 דילוג משחזר את מסגרת הקריאה עבור חולים עם exon 52 מחיקות, וזה יכול לטפל פוטנציאלית כ 10% של חולי DMD14. NS-065/NCNP-01 morpholino התרופה NS-065/NCNP-01 כבר הראה לגרום exon 53 דילוג בתאים אנושיים, ולאחרונה נתנו NS-065/NCNP-01 לחולים DMD בשלב 1 פתוח תווית מינון הסלמה ניסוי קליני (להלן, המכונה “המחקר”) (רשום כUMIN: 000010964 ו ClinicalTrials.gov: NCT02081625)14. המחקר הראה עלייה תלויה במינון של exon 53 דילוג בהתבסס על RT-PCR ורמות חלבון דיסטרופין המבוסס על כתמים מערביים, ולא תופעות לוואי חמורות או נושריםנצפו 14.
בכל הניסויים הקליניים, הניתוח של התוצאות הוא בעל חשיבות עליונה. עבור ניסויים קליניים DMD, דיון הוא עדיין מתמשך לגבי השיטה הטובה ביותר כדי להראות יתרון טיפול. לבדיקות קליניות כגון בדיקת הליכה של 6 דקות יש חסרונות מסוימים. אפיון מולקולרי של ביטוי הדיסטרופין יכול להתבצע באמצעות מספר שיטות, כגון RT-PCR, qPCR, דיגיטלי-PCR, כתמים מערביים, וimmunohistoistoistry. עם זאת, היקף שיקום ביטוי החלבון הנדרש כדי להקנות תועלת קלינית נותר לא ברור. במאמר שיטות זה, אנו מתארים בפירוט את RT-PCR ושיטות ההתנפחות המערביות המשמשות לקביעת רמות האקסון ורמות החלבון, בהתאמה, בניסוי שלב 1 של AON דילוג על התרופה NS-065/NCNP-0114.
ניסויים קליניים של DMD יצרו גם הצלחות וכישלונות בשנים האחרונות. הן RT-PCR והן כתמים מערביים הם טכניקות נפוצות כדי להעריך את יעילות דילוג שנוצר על ידי exon-דילוג תרכובות הניתנות לחולים. עם זאת, RT-PCR דווח להעריך יתר על המידה את יעילות דילוג לעומת PCRדיגיטלי 15. למרות שזה בגלל מספר סיבות, זה נגרם בעיקר על ידי ההגדלה יעילה יותר של שברים קטנים מדלג במהלך מחזורי PCR. נראה כי RT-PCR בשימוש בניסוי קליני זה גם יצר יעילות דילוג גבוהה יותר בהשוואה לביטוי החלבון המוערך על ידי כתמים מערביים. על פי ה-FDA, זוהי דרך אמינה יותר לכמת שיקום דיסטרופין12. לפיכך, יש לנקוט זהירות בעת פענוח תוצאות דילוג RT-PCR; עם זאת, עדיין ניתן להשוות את הדגימות. דוגמאות המציגות יעילות דילוג גבוהות יותר בהתבסס על תוצאות RT-PCR בדרך כלל מופקעות רמות גבוהות יותר של ביטוי חלבון בניתוחי כתם מערבי.
מאז כל החולים בניסויים קליניים DMD אין את אותו דפוס מחיקה, זה יכול להיות קשה לעצב פריימרים ובדיקות כי הם ספציפיים במידה מספקת כדי לבצע דיגיטלי או qPCR על כל הדגימות. לפיכך, RT-PCR היא עדיין אלטרנטיבה טובה להערכה ראשונה של יעילות דילוג. לפני הניסוי הקליני של NS-065/NCNP-01 החל, זה היה מייגע להעריך דילוג יעילות עבור כל מטופל במבחנה מאז או שריר או ביופסיה בעור היה חובה כדי ליצור myoblasts ספציפי למטופל. עם זאת, פרסמנו לאחרונה טכניקה חדשנית כדי ליצור MYOD1 ספציפי למטופל מומר, נגזר שתן תאים (UDCs) כמו מודל תא שריר DMDרומן 16. לפיכך, רק שתן שנאסף מהמטופל נדרש כדי ליצור את myoblasts, ואין צורך בהליך פולשני. אנו מאמינים כי שיטה זו יכולה לשמש כדי לסנן AONs שונים בתאים ספציפיים למטופל. יתר על כן, פריימרים שונים ובדיקות ניתן לבדוק לפני המטופל מתחיל כל ניסוי קליני. זה יכול להקל על השימוש qPCR או PCR דיגיטלי עבור exon דילוג מדידה בניסויים קליניים DMD בעתיד.
לביצוע ניתוח כתם מערבי בניסוי קליני זה, נעשה שימוש בנוגדן יחיד נגד דיסטרופין, ורק בקרה בריאה אחת שימשה ודגימת התייחסות. לפיכך, הספציפיות של הנוגדן לא אומתה כראוי. זה, יחד עם העובדה כי הנוגדן מכיר רק את התחום C-מסוף של דיסטרופין, היא מגבלה של הפרוטוקול. בקרות בריאות יותר ונוגדנים מכוונים נגד תחומים שונים של מולקולת דיסטרופין מומלצים בעתיד.
כאן, סיכם את הפרוטוקולים ששימשו בניסוי הראשון של החוקרים ביוזמת החוקר, הראשון בבני אדם של NS-065/NCNP-01. NS-065/NCNP-01 עשוי להיות ישים ל-10.1% מהחולים עם DMD.
The authors have nothing to disclose.
אנו אסירי תודה לד”ר טקאשי סאיטו, ד”ר טצויה נאגאטה, מר סאטושי מסודה, וד”ר ארי טקשיטה לדיון מדעי.
100 bp DNA Ladder | Takara | 3407A | marker solution for MultiNA |
1mol/l-Tris-HCl Buffer Solution(pH 7.6) | Nacalai | 35436-01 | |
2-mercaptoethanol | Nacalai | 21418-42 | |
2-Methylbutane (Isopentane) | Sigma-Aldrich | 15-2220 | |
5 mL Round Bottom Polystyrene Test Tube | Falcon | 352235 | |
6× Loading Buffer | Takara | 9156 | |
Agarose ME | Iwai chemical | 50013R | |
Applied Biosystems 3730 DNA Analyzer | Applied Biosystems | A41046 | |
BD Matrigel Matrix | BD Biosciences | 356234 | |
BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit | Applied Biosystems | 4337455 | |
Bovine Serum Albumin solution | Sigma-Aldrich | A8412 | |
Bromophenol blue | Nacalai | 05808-61 | |
Centri-Sep 96-Well Plates | Applied Biosystems | 4367819 | |
cOmplete Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 4693116001 | |
DMEM/F-12 | Gibco | 11320033 | |
ECL Prime Blocking Reagent | GE healthcare | RPN418 | |
ECL Prime Western Blotting Detection Reagent | GE healthcare | RPN2232 | |
Endo-Porter | GeneTools | 2922498000 | |
Experion Automated Electrophoresis Station | Bio-Rad | 7007010 | Microchip electrophoresis system A |
Experion DNA 1K Analysis Kit for 10 Chips | Bio-Rad | 7007107JA | |
Experion Priming Station | Bio-Rad | 7007030 | |
Experion Vortex Station II | Bio-Rad | 7007043 | |
Extra Thick Blot Filter Paper | Bio-Rad | 1703965 | |
EzBlot | Atto | AE-1460 | |
GelRed Nucleic Acid Gel Stain | Biotium | 41003 | |
glass vial | Iwaki | 1880 SV20 | |
Glycerol | Nacalai | 17045-65 | |
Histofine Simple Stain MAX PO | Nichirei | 424151 | |
Horse Serum | Gibco | 16050122 | |
Immobilon-P Transfer Membrane | Millipore | IPVH304F0 | |
ITS Liquid Media Supplement | Sigma-Aldrich | I3146 | |
Methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | |
MicroAmp Clear Adhesive Film | Applied Biosystems | 4306311 | |
MultiNA | SHIMADZU | MCE-202 | Microchip electrophoresis system B |
Multiplate 96-Well PCR Plates | Bio-Rad | mlp9601 | |
NanoDrop One Microvolume UV-Vis Spectrophotometer with Wi-Fi | Thermo Scientific | ND-ONE-W | |
NovocastraTM Lyophilized Mouse Monoclonal Antibody Dystrophin (C-terminus) | Leica biosystems | NCL-DYS2 | |
NovocastraTM Lyophilized Mouse Monoclonal Antibody Spectrin | Leica biosystems | NCL-SPEC1 | |
NuPAGE 3-8% Tris-Acetate Protein Gels | Invitrogen | EA03785BOX | |
NuPAGE Antioxidant | Invitrogen | NP0005 | |
NuPAGE LDS Sample Buffer | Invitrogen | NP0007 | |
NuPAGE Sample Reducing Agent | Invitrogen | NP0009 | |
NuPAGE Tris-Acetate SDS Running Buffer | Invitrogen | LA0041 | |
Oriole Fluorescent Gel Stain | Bio-Rad | 1610496 | |
PBS | Gibco | 10010023 | |
Penicillin-Streptomycin Solution Stabilized | Sigma-Aldrich | P4458 | |
Physcotron Handy micro-homogenizer | MICROTEC | NS-310E3 | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Scientific | 23227 | |
Polybrene Infection / Transfection Reagent | Sigma-Aldrich | TR-1003 | |
Propidium Iodide Staining Solution | BD Pharmingen | 556463 | |
QIAGEN OneStep RT-PCR Kit | Qiagen | 210212 | |
RNeasy Fibrous Tissue Mini Kit | Qiagen | 74704 | |
SDS | Nacalai | 31606-75 | |
Semi-dry transfer machine | Bio Craft | 41-1293 | |
SYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain | Invitrogen | S11494 | for MultiNA |
TAE Buffer | Nacalai | 35430-61 | |
Tragacanth Gum | Wako | 200-02245 | |
Tris-EDTA Buffer | Nippon Gene | 316-90025 | for MultiNA |
Trypsin-EDTA (0.05%) | Gibco | 25300054 | |
TWEEN 20 | Sigma-Aldrich | P9416 | |
Urea | Nacalai | 35907-15 | |
Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System | Promega | A9281 | |
XCell SureLock Mini-Cell | Invitrogen | EI0001 |