Ewaluacja potencjału translacyjnego oraz reaktogenności modyfikowanego mRNA w formulacji lipidowej kodującego ludzkie monoklonalne przeciwciała PGT121 neutralizujących wirusa HIV u szczurów.
Identyfikator SND
NTS-PL-416691 v.1, 02-08-2024
Identyfikator krajowy SND
Pole nie zostanie opublikowane.
Państwo
Polska
Język
pl
Składany na poziomie UE
Pole nie zostanie opublikowane.
tak
Czas trwania projektu wyrażony w miesiącach.
12
Słowa kluczowe
5' kapy (czapeczki) mRNA
terapeutyczne przeciwciała mRNA
PGT121
HIV
farmakokinetyka przeciwciał kodowanych przez mRNA
Cel(e) projektu
Badania translacyjne i stosowane: Choroby zakaźne u człowieka
Cele i przewidywane korzyści projektu
Proszę opisać cele projektu (na przykład zbadanie pewnych niewiadomych naukowych lub odpowiedzenie na potrzeby naukowe lub kliniczne).
Głównym celem niniejszego badania jest przeprowadzenie doświadczenia na szczurach w celu oceny potencjału translacyjnego oraz reaktogenności różnych formulacji mRNA kodujących ludzkie przeciwciało PGT121, które neutralizuje wirus HIV. Szczury zostały wybrane jako model badawczy ze względu na bardziej zorganizowany i rozwinięty układ odpornościowy w porównaniu do myszy, co pozwala na bardziej precyzyjną ocenę działania i bezpieczeństwa mRNA. Ponadto, szczury jako większy gatunek umożliwiają monitorowanie tych samych osobników w dłuższym okresie, co zwiększa kliniczną wartość i wiarygodność wyników badania. Badania na szczurach są również wymagane przez regulatorów takich jak FDA czy EMA do pełnej dokumentacji badań przedklinicznych umożliwiającej dalsze badania kliniczne. Warto podkreślić, że wcześniejsze badania na myszach zakończyły się sukcesem, potwierdzając, że autorskie modyfikacje znacząco podwyższają stężenie przeciwciał powstających z mRNA. Aktualne eksperymenty mają ponadto udowodnić, że mechanizm zwiększania potencjału leków mRNA działa również u wyższych gatunków, takich jak szczury.
W ramach badania planowane jest porównanie potencjału translacyjnego oraz reaktogenności mRNA, które zostało zmodyfikowane za pomocą referencyjnego capa CleanCap oraz autorskich capów ExploCap i AvantCap. Formulacje mRNA będą testowane w trzech różnych dawkach (0,3; 0,6; 0,9 mg/kg) oraz z wykorzystaniem mRNA zawierającego naturalne urydyny i 1-metylo pseudourydynę, co jest technologią nagrodzoną Nagrodą Nobla w 2024 roku za wyciszenie reaktogenności. Potencjał translacyjny będzie monitorowany we krwi za pomocą testu ELISA na ludzkie IgG w różnych punktach czasowych: po 6 godzinach, 1 dniu, a następnie co 24 godziny do dnia 7. Reaktogenność będzie oceniana głównie w 6 i 24 godzinach od podania, z uwagi na przejściowy charakter odpowiedzi immunologicznej.
Jakie są potencjalne korzyści wynikające z tego projektu? Należy wyjaśnić, w jaki sposób projekt może przyczynić się do postępów w nauce, lub też jakie ostateczne korzyści mogą z niego czerpać ludzie, zwierzęta lub środowisko. W stosownych przypadkach należy wprowadzić rozróżnienie między korzyściami krótkoterminowymi (w czasie trwania projektu) i długoterminowymi (które mogą się pojawić po zakończeniu projektu).
Wyniki tego badania mają potencjał do znacznego poszerzenia platformy do rozwoju terapeutycznych przeciwciał kodowanych przez mRNA. Badanie pozwoli ocenić, czy autorsko modyfikowane cząsteczki mRNA istotnie zwiększają translację terapeutyku w postaci monoklonalnego ludzkiego przeciwciała PGT121, które szeroko neutralizuje wirusa HIV. Ponadto, badanie ma na celu sprawdzenie, czy podanie mRNA kodującego PGT121 jest w stanie osiągnąć terapeutyczne stężenia przeciwciała we krwi, przy czym poziom ten, wynoszący około 30 µg/ml krwi, jest u szczurów punktem odniesienia. Osiągnięcie takiego wyniku miałoby potencjał przynieść znaczący postęp w naszym podejściu do terapii opartych na przeciwciałach kodowanych przez mRNA. Po pierwsze, mogłoby to znacznie obniżyć koszty terapii w porównaniu do obecnych metod opartych na tradycyjnych przeciwciałach. Po drugie, otworzyłoby to drzwi do personalizacji terapii, uwzględniając sekwencje genetyczne danego pacjenta. W przypadku terapii tradycyjnych przeciwciał taki poziom personalizacji jest niezmiernie trudny do osiągnięcia.
Ten potencjalny sukces może zrewolucjonizować podejście do terapii przeciwciałami i pozwolić na bardziej skuteczne, oszczędne i spersonalizowane leczenie wielu chorób, w tym wirusa HIV.
Przewidywane szkody
W jakich procedurach będą zazwyczaj stosowane zwierzęta (na przykład wstrzykiwanie, zabiegi chirurgiczne)? Proszę wskazać liczbę i czas trwania tych procedur.
Dożylne podanie formulacji mRNA:LNP (1) - 12 minut / szczur Pomiar parametrów przyżyciowo- kontrola masy ciała ( 1 ) - 1-3 minuty / szczur Pobranie krwi żylnej do oznaczenia stężenia przeciwciał PGT121 i cytokin (1) - 12 minut / szczur
Uśmiercanie myszy i pobranie tkanek (1) – 5 min / szczur
Jakie są przewidywane/szkodliwe skutki dla zwierząt, na przykład ból, utrata masy ciała, brak aktywności / ograniczona mobilność, stres, nietypowe zachowania i czas trwania tych skutków?
W zaproponowanych procedurach nie przewiduje się większych skutków ubocznych, gdyż podawane mRNA było uprzednio dokładnie przebadane na obecność wszelkich zanieczyszczeń.
Nie przewiduje się utraty masy ciała, spadku aktywności czy ograniczonej mobilności.
Śmierć jako szkoda ostateczna.
Zgodnie z przewidywaniami jakie gatunki i jaka liczba zwierząt będą wykorzystywane? Jaka jest oczekiwana dotkliwość i liczba zwierząt w każdej kategorii dotkliwości (w podziale na gatunki)?
Gatunek
Łączna liczba
Szacunkowa liczba dla każdej kategorii dotkliwości
Terminalne
Łagodne
Umiarkowane
Dotkliwe
Szczury (Rattus norvegicus)
63
0
0
63
0
Co stanie się ze zwierzętami utrzymanymi przy życiu po zakończeniu procedury?
Gatunek
Szacunkowa liczba zwierząt przeznaczonych do ponownego wykorzystania, przywrócenia do siedliska/systemu hodowlanego lub objętych programami znajdowania nowego domu
Do ponownego wykorzystania
Przywróconych
Objętych programami znajdowania nowego domu
Proszę podać powody planowanego losu zwierząt po zakończeniu procedury.
Z uwagi na pobranie tkanek w ostatnim dniu eksperymentu do dalszych oznaczeń toksykologicznych szczury zostaną uśmiercone po zakończeniu doświadczenia.
Stosowanie zasady 3R
1. Zastąpienie
Proszę wskazać, jakie alternatywne rozwiązania bez wykorzystania zwierząt są dostępne w tej dziedzinie i dlaczego nie mogą być wykorzystane do celów projektu.
Ze względu na skalę funkcjonalnego skomplikowania układu odpornościowego u kręgowców, badanie jego wpływu i funkcji na translacje terapeutyku mRNA nie może być zastąpione żadnym układem in vitro lub niższym rozwojowo układem in vivo. Odpowiedź immunologiczna nieswoista rozwija się również na skutek podania preparatu mRNA:LNPs i jego potencjalnych zanieczyszczeń, które hamując translację mRNA w komórkach w odpowiedzi na potencjalne zagrożenie wirusowe, wpływają na potencjał działania leków opartych o technologie mRNA. Ponadto badania mRNA formułowanego lipidowe nanocząstki kliniczne in vitro ma niski potencjał predykcyjny dla określenia potencjału translacyjnego in vivo, z uwagi na niski poziom transfekcji uzyskany w warunkach in vitro. Dodatkowo badanie poziomu biodystrybucji mRNA i translacji specyficznej dla organu jest niemożliwe in vitro, ponieważ wymaga uwzględnienia dynamicznych procesów zachodzących w organizmie, takich jak absorpcja, dystrybucja, metabolizm i wydalanie. Te procesy są skomplikowane i zależą od interakcji między substancją a organizmem, a także od fizjologicznych cech organizmu, takich jak przepływ krwi, przepuszczalność tkankowa i aktywność metaboliczna.
2. Ograniczenie
Proszę wyjaśnić, w jaki sposób określono liczbę zwierząt koniecznych do celów tego projektu. Proszę opisać kroki podjęte w celu ograniczenia liczby wykorzystywanych zwierząt oraz zasady zastosowane przy projektowaniu badania. W stosownych przypadkach, proszę opisać praktyki, które będą stosowane w całym projekcie w celu zminimalizowania liczby wykorzystywanych zwierząt zgodnie z celami naukowymi. Praktyki te mogą obejmować np. badania pilotażowe, modelowanie komputerowe, dzielenie się tkankami i ponowne wykorzystywanie.
Planowane badania uwzględniają ich wykonanie na możliwej najmniejszej liczbie zwierząt umożliwiającej interpretację wyników w każdym punkcie czasowym. Liczba szczurów została zaplanowana w oparciu o wcześniej prowadzone badania zewnętrzne na związkach o podobnej strukturze i powinna być optymalna dla większości planowanych do przetestowania modyfikacji kapu mRNA. W przyszłości umożliwi to dalsze ograniczenie do niezbędnego minimum liczby zwierząt wykorzystanych w kolejnych etapach rozwoju programu badawczego.
3. Udoskonalenie
Proszę podać przykłady konkretnych środków (np. wzmożone monitorowanie, opieka pooperacyjna, terapie przeciwbólowe, trening zwierząt), które należy podjąć w związku z procedurami w celu zminimalizowania szkód dla dobrostanu zwierząt. Proszę opisać mechanizmy wprowadzania technik w zakresie łagodzenia szkód pojawiających się w czasie trwania projektu.
Wszystkie procedury opisane we wniosku zostały zaplanowane w sposób ograniczający do minimum stres i dyskomfort zwierząt użytych w doświadczeniach. Do tych badań wybrane zostały tylko bardzo dobrze scharakteryzowane modyfikacje 5’ kapu dodawanego do mRNA, wyłonione na drodze badań in vitro i in vivo, które wykazują ponad 4-krotnie większa stabilność mRNA. Czas podawania i dawka podawanego mRNA zostały zoptymalizowane tak by powodować jedynie minimalny dyskomfort dla myszy. Wszystkie osoby biorące udział w badaniu są przeszkolone i kompetentne w wykonywanych czynnościach. Planuje się zastosować wczesne humanitarne zakończenie procedury w przypadku pojawienia się objawów będących podstawą do decyzji uśmiercenia zwierzęcia. Ponadto urozmaicenie warunków bytowania jest zapewnione przez umożliwienie myszom znalezienia schronienia w plastikowym domku (typu igloo) lub tekturowych rurkach oraz wzbogacenie ich środowiska poprze dodawanie wacików z waty.
Proszę wyjaśnić wybór gatunków i powiązanych etapów życia.
Szczury Wistar są powszechnie wykorzystywanym gatunkiem w badaniach nad nowymi terapiami, w tym opartymi o technologie dostarczania mRNA. Ze względu na skalę funkcjonalnego skomplikowania układu odpornościowego u kręgowców, badanie jego wpływu i funkcji na translacje terapeutyku mRNA nie może być zastąpione żadnym układem in vitro lub niższym rozwojowo układem in vivo. Odpowiedź immunologiczna nieswoista (reaktogenność) rozwija się również na skutek podania preparatu mRNA i jego potencjalnych zanieczyszczeń, które hamując translację mRNA w komórkach w odpowiedzi na potencjalne zagrożenie wirusowe, wpływają na potencjał działania leków opartych o technologie mRNA. Spółka przeprowadziła już badania farmakokinetyczne na myszach mRNA kodującego PGT121, co pozwoliło na wyselekcjonowanie dwóch autorskich kapsułek ExploCap i AvantCap, które mają być dalej ewaluowane w modelu szczurzym. Jednostki regulacyjne takie jak FDA (Food and Drug Administration) czy EMA (European Medicines Agency), często preferują szczury jako model zwierzęcy w badaniach przedklinicznych z kilku kluczowych powodów. Te powody obejmują większą przewidywalność wyników, lepsze odwzorowanie ludzkiej fizjologii i odpowiedzi immunologicznej, dostępność danych historycznych oraz zgodność z międzynarodowymi wytycznymi. Szczury, w porównaniu do myszy, oferują kilka kluczowych zalet w kontekście oceny potencjału translacyjnego i reaktywności mRNA kodującego przeciwciało PGT121, które mają bezpośrednie przełożenie na dokładność i wiarygodność wyników badań przedklinicznych.