Gentherapie primärer Immundefekte Christoph Klein Abteilung Pädiatrische Hämatologie/Onkologie Innovationsgipfel MHH 15. April 2008
Primäre Immundefekte Ca. 100.000 Patienten Ca. 2.000 Patienten diagnostiziert Ca. 10.000.000 Patienten
German Network on Primary Immunodeficiency Diseases PID NET A joint project initiated by the Working Party Pediatric Immunology (API) MHH Universität Freiburg Universität Ulm Universität Düsseldorf Universität Dresden
Gene > 30.000 pro Genom Mehrere Editionen Komplexe Interaktion
Genetische Erkrankungen Vererbungsmodus 1. autosomal-rezessiv 2. autosomal-dominant 3. X-chromosomal Spontanmutationen
Hämatopoese NK cell T cell B cell HSC Monocyte/ Macrophage Neutrophils
Klassifizierung der Immundefekte (> 150 Gene) T- Zell Defekte B -Zell Defekte Immundefektsyndrome Defekte der Immundysregulation Defekte der Phagozyten Defekte der angeborenen Immunität Autoinflammatorische Erkrankungen Komplementdefekte International Union of Immunological Societies Geha RS et al. J All Clin Immunol 2007 Fischer A Immunity 2007
Klinisches Spektrum primärer Immundefekte Chronische Granulomatose SCID
Klinisches Spektrum primärer Immundefekte Griscelli Syndrom G6PC3 Defekt
HAX1-Defizienz verursacht die schwere kongenitale Neutropenie (Kostmann Syndrom) G C T C A T G G G G C C II.7 II.8 STOP(W44X) SCNI SCNII SCNIII Co Pa Co Pa Co Pa 48.8 KDa 37.1 KDa 25.9 KDa anti HAX1 anti GAPDH Klein C et al. Nat Genet 2007
Neues Immundefektsyndrom durch Fehlen des endosomalen Adaptors P14 P P P P Endosome RAS p14 P P P Raf MP1 MEK P P P ERK P RAS P P P Raf MEK P P P P ERK P KSR A B Survival Proliferation Differentiation Bohn G et al. Nat Medicine 2007
Neues komplexes Krankheitsbild mit kongenitaler Neutropenie durch Mutationen in G6PC3 NH 3 + ER Lumen Cytosol COO - S L R D Boztug K et al. (eingereicht)
Neuer Immundefekt mit chronisch entzündlicher Darmerkrankung und Abszessbildung STOP 15 siblings 13 siblings
Komplikationen primärer Immundefekte Organdestruktion Krebserkrankungen
Meilensteine Allogene Knochenmarktransplantation Molekure Definition (CGD) Klinische Erst- Beschreibung der Immundefekte (SCN, Bruton) Immunglobulin- Therapie Entwicklung Retroviraler Vektoren Gentherapie (γc-scid, ADA) 1950 1965 1970 1980 1990 2000
Therapie - symptomatisch
Therapie - kurativ
Komplikationen der allogenen Stammzelltransplantation Graft-versus-host Reaktion Non-Engraftment Infektionen durch Immunsuppression
Therapieerfolg der allogenen KMT bei SCID Antoine C et al. Lancet 2003
Kosten der allogenen Stammzelltransplantation Stationärer Krankenhausaufenthalt 4-8 Wochen Familienspender 80-100.000 Fremdspender 120-180.000
Entwicklung der Gentherapie
Retrovirus
Herstellung retroviraler Vektoren U3 R U5 SD Ψ SA WASP U3 R U5 RNA env pol gag
Gentransfer mittels retroviraler Vektoren
SCID Gentherapie
Wiskott Aldrich Syndrome
Perspektiven mit konventioneller Therapie Kohsuke et al. Blood 2004 Ozsahin et al. Blood 2007
Gentherapie Aufreinigung von CD34+ Hämatopoetischen Stammzellen Transduktion mit Retroviralen Vektoren Konditionierung des Patienten und autologe Transplantation CMMP-WASP WASP - Boztug K et al. Curr Op Mol Therap 2006
Weltweit erste Gentherapie des WAS in der MHH
WASP Expression im peripheren Blut 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Patient # 1 20% 10% 0% Nov 06 Feb 07 Mai 07 Aug 07 Nov 07 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Patient # 2 10% 0% Nov 06 Feb 07 Mai 07 Aug 07 Nov 07 CD4+ CD8+ NK Mono
T Zell Vβ Repertoire Gesunder Spender WAS Patient Vor GT WAS Patient Nach GT
Healthy donor / K562 target cells NK Zell Synapse nach Gentherapie NK DIC F- Actin WASp a- Tubulin Perforin Overlay WAS patient / K562 target cells K562 NK K562 DIC F- Actin WASp a-tubulin Perforin Overlay Patient 1 d401 post GT / K562 target cells WASp NK K562 DIC F- Actin WASp a-tubulin Perforin Overlay
Ekzem Vor Gentherapie Tag 157 nach GT Tag 283 nach GT
Stammzell-Gentherapie Stationärer Krankenhausaufenthalt ca. 1 Woche Aufreinigung autologer CD34+ HSC GMP-gerechte Vektorproduktion GMP-gerechte Transduktion+ Autologe Stammzelltransplantation ca. 75.000 Euro
Gentherapiestudien Primäre ID Studien Patienten Klinischer Nutzen SAE Publikation SCID (ADA) 4 20 19 1 Aiuti A Science 2002 Gaspar HB 2006 SCID (γ-kette) 3 26 16 5 Cavazzana-Calvo M Science 2000 Hacein-Bey-Abina S NEJM 2002 Gaspar HB 2004 SCID (JAK3) 1 1-0 CGD (GP91phox) 4 14 4 1 Ott MG Nat Med 2006 LAD (CD18) 1 1? 0 WAS 1 2 2 0 Mod. from Kohn DB BMT 2008
Ethische Aspekte der Gentherapie
Belmont Report Ethische Prinzipien Autonomy (Selbstbestimmung) Beneficence (Individualnutzen) Non-Maleficence (Risiken und Belastungen) Justice (Gerechte Verteilung von Lasten und Nutzen)
Insertion und Mutagenese Retroviral transgene Enhancer SD 6 Promotor p(a) SA Coding Enhancer 6 Promotor p(a) Condensed chromatin Open chromatin SD SA Histones LCR Exon Exon 6 Intron p(a) Enhancer Promotor Enhancer MAR Cellular gene DNA helix
Lymphoproliferation nach IL2RG Gentransfer
Gentherapie - Weiterentwicklung
Vision - Genchirurgie
Gentherapie an der MHH. Identifizierung neuer Gendefekte Plattform für innovative Therapien (IFB) Interdisziplinäres Zentrum für Immundefekte
Danksagung Medical School Hannover Kaan Boztug Giridharan Appaswamy Georg Bohn Chozhavendan Rathinam Anna Allroth Ricardo Dewey Ines Avedillo Jana Diestelhorst Manuela Germeshausen Adrian Schwarzer Manuela Germeshausen Matthias Ballmaier Karl Welte Axel Schambach Christopher Baum Rainer Blascyk University Heidelberg Kerstin Schwarzwälder Manfred Schmidt Christoph von Kalle Eufets Idar-Oberstein Sonja Naundorf Klaus Kühlcke University Debrecen & Moscow László Maródi Irina Kondratenko University Bonn Thomas Heinemann Michael Fuchs Dietmar Hübner Ludger Honnefelder
Gentherapie an der MHH Plattform für Innovative Therapien IFB Identifizierung neuer Gendefekte Präklinische Entwicklung genetischer Therapien
Abteilung und/oder Titel Abteilung und/oder Titel Datum
Vergleichende Betrachtung Allogeneic HSCT Source of HSC Donor Self Conditioning (++) to (+++) (+) Risk of GVHD (+) to (+++) (-) Rejection Possible Unlikely Risk of Infections Donor (transmission of virus) Conditioning-associated immunosuppression Autologous HSC gene therapy Culture contamination Replication-competent virus Chimerism (Partial) to full Usually partial Genotoxicity Chemotherapy/Radiation Chemotherapy Insertional mutagenesis