Development of AAV-mediated gene therapy for hereditary spastic paraplegia

Hereditary spastic paraplegias (HSPs) are a large group of genetic conditions characterised by the development of progressive leg paralysis. This is caused by the degeneration of axons within the corticospinal tract, the main central nervous system (CNS) motor pathway. HSPs are estimated to affect more than 800,000 individuals worldwide and, at present, there is no effective treatment. However, a potential curative strategy for many HSP subtypes is gene therapy which aims to restore the expression of a functional gene in patient cells. Currently, adeno-associated virus (AAV) vectors are considered the most promising system for gene delivery to the CNS.
In our study we first aim to carry out a screen to identify disease-relevant phenotypes in human cortical neurons, the target cells of HSP. We will use induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons, and to model selected HSP genetic subtypes we will use CRISPR inhibition (CRISPRi) to inhibit gene expression. The results of this screen will enable us to select robust phenotypes for proof-of-concept experiments to show that AAV-mediated gene therapy can successfully restore a normal phenotype in human neurons. Thus, in addition to expanding our understanding of the molecular pathways underlying HSP this study will provide evidence that AAV-mediated gene therapy can be used for treating HSP.  

Entwicklung einer AAV-vermittelten Gentherapie bei erblicher spastischer Paraplegie

Hereditäre spastische Paraplegien (HSP) sind eine große Gruppe genetischer Erkrankungen, die durch die Entwicklung einer fortschreitenden Beinlähmung gekennzeichnet sind. Dies wird durch die Degeneration der Axone im Kortikospinaltrakt, dem Hauptmotorweg des Zentralnervensystems (ZNS), verursacht. Schätzungen zufolge sind weltweit mehr als 800.000 Menschen von HSP betroffen, und derzeit gibt es keine wirksame Behandlung. Eine mögliche Heilstrategie für viele HSP-Subtypen ist jedoch die Gentherapie, die darauf abzielt, die Expression eines funktionellen Gens in Patientenzellen wiederherzustellen. Derzeit werden Adeno-assoziierte Virus (AAV) -Vektoren als das vielversprechendste System für die Genabgabe an das ZNS angesehen.
In unserer Studie wollen wir zunächst ein Screening durchführen, um krankheitsrelevante Phänotypen in menschlichen kortikalen Neuronen, den Zielzellen von HSP, zu identifizieren. Wir werden von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) abgeleitete Neuronen verwenden und zur Modellierung ausgewählter genetischer HSP-Subtypen die CRISPR-Hemmung (CRISPRi) verwenden, um die Genexpression zu hemmen. Die Ergebnisse dieses Bildschirms ermöglichen es uns, robuste Phänotypen für Proof-of-Concept-Experimente auszuwählen, um zu zeigen, dass eine AAV-vermittelte Gentherapie einen normalen Phänotyp in menschlichen Neuronen erfolgreich wiederherstellen kann. Zusätzlich zur Erweiterung unseres Verständnisses der molekularen Wege, die HSP zugrunde liegen, wird diese Studie Hinweise darauf liefern, dass eine AAV-vermittelte Gentherapie zur Behandlung von HSP eingesetzt werden kann.