| 亚当ĴGuenzel和迈克尔·巴里
背景
基因治疗研究的巴里实验室梅奥诊所已支持从有机酸血症协会的资助, 在丙酸血症基金会, 以及由梅奥诊所的再生医学中心. 我们的工作重点是制定丙酸血症小鼠模型 (PA) 可以使用的用于PA疾病和基因治疗载体的发展的基础研究对治疗的PA的. 博士产生的原始小鼠模型. 宫崎在UT-西南缺乏编码该丙酰辅酶A羧化酶的一个亚基的PCCA基因的两个拷贝 (PCC) 酶. 这种缺乏PCC的意思是老鼠才幸免于难 36 小时使得疾病的进程或治疗困难的测试分析.
要创建一个更加兼容的型号, 我们引进了人类基因编码PCCA具有该在病人标识带博士丙酸血症的A138T突变. 乌加特的实验室在马德里自治大学. 在与医生合作. 克劳斯月在科罗拉多大学, 我们确定了A138T小鼠有大约 2% 在他们的肝脏正常的PCC酶活性的. 不像原来PCCA小鼠没有PCC活动, 大多数A138T老鼠活到成年, 但相同的血液代谢非常相似升高见于丙酸血症患者. 这些包括在甘氨酸中propionylcarnitine海拔和methylcitrate以及增加, 丙氨酸, 赖氨酸, 和氨. 我们还观察到的心脏功能障碍和可能的心脏衰竭的证据的小鼠表明它们也分享此症状.
我们的研究结果强调PA呈现多样化的特点. 循环propionylcarnitine和methylcitrate海拔都在受影响的个人几乎普遍, 但该疾病的其它方面不太经常观察. 不同的器官系统有牵连的不同的人, 例如神经系统症状是常见的，表现为发作, 发育迟缓, 昏睡, 和低血压. 在心脏中是很常见的心律失常看到和心肌病甚至在年轻患者PA. 许多这些症状是由不遵守引起感染的蛋白限制饮食疗法或压力对身体恶化.
虽然饮食治疗，大大改善了PA患者的预后, 一些其他的治疗方案已经制定. 肝移植已经成为用于PA一个可行的治疗选择, 但移植手术携带
一定程度的风险自己. 麻醉开始操作可通过
本身使这种方法不安全的某些PA患者. 肝移植术后, 将需要终身服用免疫抑制药物，以防止排斥反应的供肝. 免疫抑制也可能增加感染也可能带动代谢危机的风险.
鉴于这些问题，, 我们一直致力于基于基因治疗用病毒载体来开发更安全，微创的治疗方案. 到目前为止，我们已经处理的成年小鼠腺病毒和腺相关病毒 (AAV) 表达对人类PCCA的基因载体. 我们证明了一篇题为“代丙酸血症适合的亚效等位基因模型的基因疗法测试”杂志上发表的分子疗法 (2013) 这两种基因治疗载体在小鼠血液显著降低治疗后一周内propionylcarnitine和methylcitrate水平. 我们很高兴地注意到，propionylcarnitine和methylcitrate水平已经治疗后超过一年和半持续走低与雄性小鼠暗示疗法可以持续很长时间AAV单剂量.
可能会感兴趣的与PA的儿童的父母之一实际音符是事实，即在小鼠中的基因治疗出现快速提高动物的消耗正常含蛋白质的食物的能力. 的确, 治疗后一周内, 动物的体重急剧增加. 这可能预示着有积极的一天到一天的影响，这种方法，我们应该可以把这种治疗对患者的PA.
新研究
PA的跨越多个器官系统的不同表现已经引起了一些调查研究，其中这些症状的原因所在. 先前的研究已经表明，在心脏组织的线粒体某些蛋白质复合物比个体低于无PA的. 由于线粒体负责提供大部分在人体使用的细胞的能量可以认为，这可能导致缺乏可用于心脏能量的，并导致心肌病. 目前还不清楚究竟什么样的影响循环propionylcarnitine和methylcitrate水平会对身体，我们不能确定不同组织类型有助于这些化合物的循环水平什么程度.
我们用我们的A138T PA的小鼠模型最近的研究旨在帮助澄清其中的一些问题. 在今年9月 (2014) 我们出版的题为“关于循环丙酸血症的生物标志物的腺相关病毒血清型和组织特异性表达的影响。”我们组和其他人观察到AAV的不同血清型更倾向于为客户提供杂志人类基因治疗提供了新的研究文章基因进入肝脏, 心, 或心脏和骨骼肌中的小鼠.
例如, AAV1是传递基因进入肌肉更好，AAV8是提供更好的基因进入肝脏. 我们做了完全特定的肌肉和肝脏，然后将这些载体相比，他们可以如何对待PA的小鼠.
在这些条件下, 两个矢量改善代谢水平, 但是肝特异性基因治疗减少全身代谢物更好 (数字 1). 在许多方面, 所述AAV8肝特异性基因治疗是类似于移植肝脏, 除非我们进行一个简单的注射，而不是微创手术，不具备应用免疫抑制. 反过来, 基因治疗是不是移植更多的实验, 所以安全性仍有待评估.
因为它是假设，组织高水平的methylcitrate的可能是在心脏中提到的能量不足的可能原因，并已与大脑中的高氨氮水平相关，以及这里显示缩在methylcitrate水平令人鼓舞.
而血液中的肝靶向基因治疗减少代谢产物更好, 在最近的工作, 我们已发现，肌肉定位矢量是在修复心脏明显更好. 例如, AAV1-PCCA纠正心功能不全的迹象, 但AAV8-PCCA没有.
这些数据表明，基因疗法修理PCC在尽可能多的组织中尽量比疗法更好，只有修复其在一个站点. 这与观察一致肝移植可以钝某些症状, 但可能并不总是改善他人像PA患者心脏的影响.
我们未来的计划
因为肝脏是人体的主要代谢器官, 它需要通过基因治疗或移植被处理. 这些研究还表明，存在由肌肉所产生的潜在的有害化合物和在肌肉该基因治疗可以降低全身代谢水平, 而且还降低了心脏症状. 这些数据表明，组织靶向基因治疗或移植并不解决在不同的组织的PA病效应的光谱的最佳方法. 因此, 我们正在前进，提高了静脉注射后交付基因，许多组织的AAV载体.
此外, 我们正在努力利用小鼠更好地了解PA的神经后果，并决定是否将需要直接的神经系统基因治疗. 我们的PA小鼠具有许多症状表明该疾病影响他们的大脑. 既然我们不能给小鼠说话, 这些症状是不幸难以评估. 因此，我们正在着手进行了大量的研究，探讨，如果A138T小鼠的PA的神经系统方面的一个很好的模式. 这些老鼠在他们的血液中高浓度的氨，我们正在努力，以确定如何在大脑本地生产循环氨水或methylcitrate可能会影响疾病. 还有那些我们必须在大脑以及需要解决的心脏已经解决了类似的问题. 我们是否需要专门治疗脑或将肝脏和全身治疗肌肉缓解脑部症状? 这是治疗与基因治疗大脑的最有效的方法? 幸运的是，AAV载体系统将允许我们
探索不同的选项, 我们有帮助我们解决这些问题的极好的合作者.
数字 1. 组织特异性治疗后Methylcitrate校正. Methylcitrate水平在血液中测 45 注射能够在所有接受治疗的组织中表达PCCA蛋白的AAV载体周后, 或特别是在肝脏或心脏和骨骼肌.
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