Evaluation of adeno-associated viral (AAV) mediated gene replacement therapy as a therapeutic option for SLC25A4 deficiency

评估腺相关病毒 (AAV) 介导的基因替代疗法作为 SLC25A4 缺陷的治疗选择

基本信息

  • 批准号:
    10606065
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Disruption of mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) is associated with the development of biochemical alterations that typically affect tissues with a high energy demand, particularly skeletal and cardiac muscle. An inherited autosomal recessive skeletal myopathy and hypertrophic cardiomyopathy has been linked to loss of function of a nuclear DNA-encoded mitochondrial protein, due to a frameshift mutation in solute carrier family 25, member 4 (SLC25A4; c.523delC, p.Q175RfxX38). SLC25A4 encodes the heart-muscle isoform of the adenine nucleotide translocator-1 (ANT1, SLC25A4), which in the wild-type state is a critical component of mitochondrial metabolism. Patients with SLC25A4 deficiency display lactic acidosis, persistent adrenergic activation, and exertional intolerance secondary to both a general skeletal muscle myopathy as well as a hypertrophic cardiomyopathy. Ultimately, myocardial thickening and cardiac dysfunction progress to end- stage heart failure necessitating cardiac transplantation. There are not currently any disease-modifying therapies available for this patient cohort. However, adeno- associated viral (AAV) mediated gene replacement therapies have emerged as a powerful strategy for disease modification of inherited monogenic disorders. The long-term goal of our research is to develop a therapeutic gene replacement strategy to treat SLC25A4 deficiency. The objective of this proposal is to further characterize the disease phenotype as well as to synthesize and evaluate the efficacy of a recombinant AAV (rAAV) vector in an in vitro model of patient-derived cell lines and organoid models. The central hypothesis of this proposal is that AAV-mediated gene replacement can ameliorate the biochemical and functional effects of SLC25A4 deficiency and can more decisively prevent disease progression. The specific aims of this proposal are: 1. Characterize the SLC25A4 deficiency phenotype in patient-derived cell lines. 2. Synthesize a recombinant AAV vector for delivery of codon-optimized SLC25A4 cDNA to skeletal and cardiac myocytes. 3. Evaluate the efficacy of AAV-SLC25A4 viral transduction in patient-derived cell lines. These experiments will improve our understanding of the molecular mechanisms underlying SLC25A4 deficiency as well as allow us to evaluate the efficacy of an AAV platform in a relevant preclinical model. Moreover, the skills I will acquire during this fellowship will help to establish me as an independent investigator and a surgeon-scientist focused on the development of translational gene replacement therapies.
项目概要/摘要 线粒体氧化磷酸化 (OXPHOS) 的破坏与 通常影响能量需求高的组织的生化改变,特别是骨骼和心脏 肌肉。遗传性常染色体隐性骨骼肌病与肥厚性心肌病存在关联 由于溶质中的移码突变,核 DNA 编码的线粒体蛋白功能丧失 载体家族 25,成员 4(SLC25A4;c.523delC,p.Q175RfxX38)。 SLC25A4 编码心肌 腺嘌呤核苷酸易位子-1(ANT1、SLC25A4)的亚型,在野生型状态下是一个关键 线粒体代谢的组成部分。 SLC25A4 缺乏症患者表现出持续性乳酸性酸中毒 肾上腺素能激活和继发于一般骨骼肌肌病的劳力不耐受 作为肥厚型心肌病。最终,心肌增厚和心功能障碍进展至终末期。 阶段心力衰竭需要心脏移植。 目前尚无任何可用于该患者群体的疾病缓解疗法。然而,腺- 相关病毒(AAV)介导的基因替代疗法已成为治疗疾病的强大策略 遗传性单基因疾病的修饰。我们研究的长期目标是开发一种治疗方法 治疗 SLC25A4 缺陷的基因替代策略。该提案的目的是进一步描述 疾病表型以及合成和评估重组 AAV (rAAV) 载体的功效 在患者来源的细胞系和类器官模型的体外模型中。本研究的中心假设 建议认为 AAV 介导的基因替换可以改善生化和功能效应 发现SLC25A4缺陷,可以更果断地阻止疾病进展。本次活动的具体目标 提案是: 1. 表征患者来源的细胞系中 SLC25A4 缺陷表型。 2. 合成重组 AAV 载体,将密码子优化的 SLC25A4 cDNA 递送至 骨骼肌细胞和心肌细胞。 3. 评估 AAV-SLC25A4 病毒转导在患者来源的细胞系中的功效。 这些实验将增进我们对 SLC25A4 分子机制的理解 缺陷,并让我们能够评估 AAV 平台在相关临床前模型中的功效。 此外,我在这次研究期间获得的技能将有助于我成为一名独立调查员 以及一位专注于转化基因替代疗法开发的外科医生科学家。

项目成果

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