Das ARNPOMVID-Projekt

Die Microvillosity Inclusion Disease (MVID) ist eine seltene genetische Störung des Verdauungstrakts, die durch schwere, therapieresistente Diarrhöe, Dehydrierung, Malabsorption und Wachstumsverzögerung bei Säuglingen gekennzeichnet ist. Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten sind nicht vorhanden und beruhen ausschließlich auf einer vollständigen parenteralen Ernährung. MVID wird durch genetische Mutationen verursacht, die zu einer Veränderung der Mikrovilli im Dünndarm sowie der Polarität und des intrazellulären Verkehrs der Darmzellen führen.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer oral verabreichten mRNA-basierten Therapie zur Wiederherstellung der normalen Zellfunktion im Darm von MVID-Patienten. Ziel ist die Verabreichung von mRNA, die für das defekte Protein kodiert, unter Verwendung von Lipidvektoren, um die Polarität und den intrazellulären Verkehr in den Enterozyten wiederherzustellen. Das Projekt zielt auch darauf ab, die Wirksamkeit dieser Therapie in einem Mausmodell von MVID zu bewerten. Das Projekt wird feststellen, ob es möglich ist, in Darmzellen, insbesondere Enterozyten, die Expression eines Proteins zu induzieren, das durch oral verabreichte mRNA kodiert wird, und ob die mRNA-Therapie durchführbar ist, um die Darmfunktion, wenn auch nur vorübergehend, wiederherzustellen.

Dieses Forschungsprojekt ist von größter Bedeutung für Patienten mit MVID, einer Krankheit, für die es derzeit keine Behandlung gibt. Die Ergebnisse könnten den Weg für klinische Studien am Menschen ebnen und so den Patienten neue Hoffnung geben. Darüber hinaus könnte die orale mRNA-Therapie Auswirkungen auf die Behandlung anderer Erkrankungen des Verdauungstrakts, einschließlich entzündlicher Darmerkrankungen, haben. Dieser innovative Ansatz könnte die Behandlung angeborener Anomalien des Darmepithels revolutionieren und eine neue therapeutische Perspektive für viele Darmerkrankungen eröffnen.

MVID äußert sich durch einen Funktionsverlust eines der vier bekannten Proteine, die an der Polarität und dem intrazellulären Verkehr beteiligt sind (MYO5B, STXBP2, STX3 oder UNC45A). Es scheint relevant, eine Therapie in Betracht zu ziehen, die darauf abzielt, die Proteinfunktion und damit die normale Zellfunktion wiederherzustellen.

Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, ist die Abgabe von mRNA-Molekülen, die für das Wildtyp-Protein kodieren, an die betroffenen Zellen, die Enterozyten. Unterstützt durch die zelluläre Maschinerie wird die abgegebene mRNA innerhalb der Zelle in ein funktionelles Protein übersetzt, wodurch die Polarität und der intrazelluläre Verkehr wiederhergestellt werden. Die mRNA-Therapie ist für diese Art von Krankheit geeignet, da die Enterozyten eine begrenzte Lebensdauer haben und die Ergänzung einer Funktion durch die Abgabe von mRNA vorübergehend ist, da die mRNA ebenfalls eine begrenzte Lebensdauer hat.

Die geplante Therapie wird chronisch und substitutiv sein und die palliative Lösung der totalen parenteralen Ernährung ersetzen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Transfektion von Wildtyp-Proteinen in mutierte MVID-Organoide die Pathophysiologie der Krankheit umkehrt und die Polarität und den intrazellulären Verkehr wiederherstellt.

Bis heute gibt es keine oral verfügbare mRNA-Therapie. Die mRNA ist ein fragiles Molekül, das durch spezifische Enzyme (Nukleasen) und Hydrolysemechanismen schnell abgebaut wird. Daher ist sie immer mit einem Delivery-System oder Vektor verbunden, der sie schützen und ihren Eintritt in die Zellen erleichtern kann. Die Passage durch den Gastrointestinaltrakt im Rahmen der oralen Verabreichung stellt eine zusätzliche Herausforderung dar.

Das Team "Biotherapien durch Vektorisierung von Nukleinsäuren" des Labors UTCBS (Unité de Technologies Chimiques et Biologiques pour la Santé) in Paris hat in jüngsten Studien seine Fähigkeit nachgewiesen, RNA, insbesondere die kleine interferierende RNA, in Darmzellen zu vektorisieren (Referenzen und unveröffentlichte Daten). Die von diesem Team entwickelten Vektoren sind auf mRNA anwendbar.

Wir planen daher, diese Vektoren zur oralen Verabreichung einer therapeutischen mRNA in einem Mausmodell von MVID zu verwenden. Wir haben uns für die Expression des Myo5b-Proteins entschieden, da ein Defekt in der Expression dieses Proteins die häufigste Form von MVID darstellt. Unser Ziel ist es daher, eine orale mRNA-Therapie in einem Mausmodell von MVID zu verabreichen, um die Fähigkeit der Therapie, die Polarität und den intrazellulären Verkehr wiederherzustellen, sowie klinische, histologische und molekulare Parameter bei den Testmäusen zu bewerten.

Da MVID infolge eines Funktionsverlustes eines der vier bekannten Proteine auftritt, die an der Zellpolarisation und dem intrazellulären Verkehr beteiligt sind, erscheint es sinnvoll, eine Therapie in Betracht zu ziehen, die auf die Wiederherstellung der Proteinfunktion und damit der normalen Zellfunktion abzielt.

Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, ist die Abgabe von mRNA-Molekülen, die für das Wildtyp-Protein kodieren, an die betroffenen Zellen, die Enterozyten. Unterstützt durch die zelluläre Maschinerie wird die abgegebene mRNA innerhalb der Zelle in ein funktionelles Protein übersetzt, wodurch die Polarität und der intrazelluläre Verkehr wiederhergestellt werden. Die mRNA-Therapie ist für diese Art von Krankheit geeignet, da die Enterozyten eine begrenzte Lebensdauer haben und die Ergänzung einer Funktion durch die Bereitstellung von mRNA nur vorübergehend ist, da die mRNA ebenfalls eine begrenzte Lebensdauer hat.

Unser Ziel ist es daher, eine orale mRNA-Therapie in einem Mausmodell von MVID zu verabreichen, um die Fähigkeit einer solchen Therapie zur Wiederherstellung der Polarität und des intrazellulären Verkehrs sowie der klinischen, histologischen und molekularen Parameter bei den getesteten Mäusen zu bewerten.

Um unsere Ziele zu erreichen, müssen wir zunächst mehrere Hypothesen bestätigen.

Wir müssen eine reine und optimale mRNA synthetisieren, um eine starke und dauerhafte Proteinexpression von MYO5B in der Zielzelle zu erreichen. Anschließend müssen wir diese mRNA in einen Vektor einkapseln, der ihren Schutz durch den Gastrointestinaltrakt bis zu den Zielzellen im Dünndarm gewährleistet. Die Konzeption dieses Vektors wird nach mehreren in vitro- und in vivo-Transfektionstests (an Mausmodellen) an gesunden und mutierten Zellen erfolgen.

Sobald wir den optimalen Vektor gefunden haben, können wir mit Tierversuchen beginnen, um die angemessene Verteilung des Vektors, die Transfektion der mRNA in die Enterozyten der mutierten Mäuse, die Proteinexpression in diesen Zellen und schließlich die therapeutischen Effekte dieser Verabreichung sowie alle potenziellen toxischen Effekte zu messen.

Das Projekt wird daher aus drei Hauptphasen bestehen:

1. Herstellung von mRNA-Vektoren für Myo5b
2. In-vitro-Zelltests
3. Tierversuche in vivo

Die Ergebnisse dieser Studie könnten erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung von MVID haben, für die es derzeit keine zugelassenen oder in Erprobung befindlichen Therapien gibt. Durch den Nachweis der Wirksamkeit der oralen mRNA-Therapie in einem Mausmodell von MVID könnte diese Studie den Weg für klinische Studien am Menschen ebnen und potenziell die Lebensqualität von Patienten mit dieser seltenen Krankheit verbessern.

Das Projekt könnte eine bedeutende Innovation bei der Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen darstellen, da es unseres Wissens das erste Projekt wäre, das einen in-vivo-Konzeptnachweis für die Vektorisierung von mRNA in den Verdauungstrakt durch orale Verabreichung erbringt. Es bietet große Versprechungen für Kinder und Eltern von Kindern mit MVID sowie für alle Patienten mit angeborenen Enteropathien.

Die erwarteten Ergebnisse könnten zu klinischen Studien bei Kindern mit MVID führen, mit dem Ziel, sie dauerhaft von der vollständigen parenteralen Ernährung und allen damit verbundenen Unannehmlichkeiten und Kosten zu entwöhnen. Die Therapie könnte eine regelmäßige orale Verabreichung von mRNA (in Form von rekonstituiertem Pulver, Tabletten oder oraler Suspension) beinhalten, um das defekte Protein im Darm zu ersetzen.

Dieses Projekt könnte auch wichtige Auswirkungen auf die Behandlung anderer seltener epithelialer Darmerkrankungen sowie häufigerer gastrointestinaler Erkrankungen wie chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) haben: Morbus Crohn, Colitis ulcerosa und Kolorektalkrebs. Derzeit ist die Vektorisierung von Nukleinsäuren oder Peptiden in das Darmgewebe nicht möglich.

Die Gesamtsumme des Projekts wird auf 382.500€ für drei Jahre geschätzt.

Er entspricht :

• Die Synthese der Boten-RNA (Wirkstoff, der getestet wird)
• Die Formulierung und Verkapselung von RNA in Lipid-Polymer-Hybrid-Nanopartikeln und kompatibel mit der oralen Verabreichung 
• Bildgebende (mikroskopische und immunohistochemische) Analysen des Darmgewebes der Testmäuse (Kosten für Material und Reagenzien)
• Der Kauf von Mäusen und deren Unterbringung sowie die Aufrechterhaltung einer transgenen Mauslinie, die die menschliche MVID-Krankheit bei Kindern reproduziert.
• Personalkosten über drei Jahre (einschließlich Nebenkosten), die dem Gehalt eines befristeten Forschungsingenieurs und eines Doktoranden entsprechen.