Tilldelade bidrag

Detta projekt fokuserar på att utveckla och tillämpa bakteriofager för att bekämpa antibiotikaresistenta patogener vid cystisk fibros (CF), som kännetecknas av återkommande, behandlingsresistenta luftvägsinfektioner. Genom att utöka fagsamlingar, förbättra värdspektrum och utvärdera kombinationsregimer av antibiotika och fager syftar projektet till att etablera en robust terapeutisk arsenal och föra in fagterapi i kliniken för att bekämpa antibiotikaresistenta patogener som förekommer hos personer med CF.

Projektet leds av Dr. Paul McCray och syftar till att förbättra CF-behandlingen genom att förbättra leveransen av terapeutisk last med hjälp av avancerade AAV-kapsidvarianter. Teamet strävar efter att identifiera de mest effektiva kapsiderna för att leverera behandlingar till mänskliga luftvägsepitel och utvärdera deras effektivitet. Detta innovativa tillvägagångssätt har potential att ge botande resultat för 10% av personer med CF som inte drar nytta av befintliga terapier.

Denna pilotstudie kommer att testa effekterna av en kombination av godkända läkemedel som inkluderar CFTR-modulatorn Trikafta, för CFTR-mutationer som inte svarar på enbart CFTR-modulatorer.

Projektet syftar till att skapa en delvis humaniserad luftväg från en mus för att testa effektiviteten hos metoder för genleverans. Teamet kommer sedan att använda detta system för att utvärdera förmågan hos två specifika medel att leverera gener till mänskliga epitelceller i luftvägarna: en AAV-vektor (Adeno-Associated Virus) och en lipidnanopartikel (LNP), med målet att förstå vilka medel som är bäst lämpade för vissa celltyper i de mänskliga luftvägarna och hur långvariga effekterna av genleverans är.

Dr. Clarkes forskning är inriktad på att undersöka nya strategier för korrigering av en sällsynt CFTR-genvariant vid CF. Hans teams forskningsstrategi omfattar olika tillvägagångssätt för att fullt ut karakterisera och validera utformningen och leveransen av nya splice-switching-antisense-oligonukleotider (ASO) för CFTR-varianten c.2988+1G>A, som är en av de vanligaste CFTR-varianterna hos personer med CF av afrikanskt ursprung, men som inte behandlas av de CFTR-modulatorer som finns tillgängliga idag. De data som erhålls från CF-Splice-projektet förväntas leda till klinisk nytta för personer med CF i den verkliga världen, i synnerhet för personer med afrikanskt ursprung, och samtidigt bana väg för behandling av ytterligare CFTR-varianter.

Detta projekt kommer att optimera de multifunktionella lipiderna för att ytterligare förbättra deras säkerhet och effektivitet för upprepad aerosoltillförsel av ett terapeutiskt plasmid-DNA som kodar för CFTR-genen och utvärdera deras in vitro- och in vivo-gentransfektion och säkerhet i en djurmodell. Efter att ha demonstrerat effekten av de föreslagna multifunktionella joniserbara lipiderna via aerosoltillförsel i detta projekt kommer forskarna att ytterligare utforska LNP för systemisk tillförsel av terapeutiska nukleinsyror för behandling av CF, vilket kan ge mer långvarig terapeutisk effekt än aerosoltillförsel. De optimerade multifunktionella joniserbara lipiderna kan utgöra en säker och effektiv leveransplattform för upprepad lokal och systemisk leverans av olika nukleinsyraterapeutiska läkemedel för behandling av de sista 10% hos personer med CF.

Denna forskning utforskar utvecklingen av polymera bärare för att förbättra leveransen av nukleinsyrabaserade läkemedel till målvävnader och celler i kroppen, främst lungan och mag-tarmkanalen. Det slutgiltiga målet är att utveckla effektiva bärare för riktad in vivo terapeutisk leverans av nukleinsyror till epitel i lungorna och mag-tarmkanalen, för att hantera de unika utmaningar som CF-nonsensmutationen W1282X innebär.

Även om högeffektiva CFTR-modulatorbehandlingar nu finns tillgängliga för 90% av de personer med CF som har minst en kopia av den vanligaste genetiska mutationen, F508del, har ungefär 10% av CF-gruppen med nonsens eller andra sällsynta mutationer av CF inte tillgång till dessa livräddande behandlingar. Dr Farinhas arbete är inriktat på att återställa CFTR-proteinet för dem som tillhör de sista 10% av CF-gruppen. Hans forskning syftar till att undersöka förändrade gener och proteiner och använda dem för att hitta nya mål som kan öka CFTR-räddningen hos individer med klass I-mutationer.

Med detta anslag avser professor Martin, i samarbete med bioteknikföretaget OmniSpirant Therapeutics, att främja utvecklingen av en plattform för inhalerad genterapi för CF. Tekniken baseras på biologiska, icke-virala nanopartiklar, så kallade extracellulära vesiklar (EVs), som produceras från stamceller. Nonsensmutationer vid CF resulterar i ett avkortat och icke-funktionellt protein, CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Genterapin är konstruerad för att transportera och leverera en genetisk, proteinskapande mall för CFTR-proteinet i full längd, vilket innebär att CF behandlas på genetisk nivå.

Innan ett läkemedel eller en behandlingsmetod kan användas i kliniska prövningar på människor måste det först testas i en djurmodell för att bedöma säkerhet och effekt. Hittills har det dock inte funnits några lämpliga djurmodeller med en nonsensmutation i cystisk fibros transmembrankonduktansregulator (CFTR). Tidigare studier visar att illern är en idealisk art för en CF-modell eftersom den utvecklar en lungsjukdom som leder till andningssvikt och utvecklar pankreassjukdomar som leder till CF-relaterad diabetes. Detta projekt kommer att syfta till att generera en CF-illermodell som innehåller W1286X-mutationen i CFTR-genen, liknande den mänskliga W1282X-mutationen. Illermodellen kommer att användas för att testa om behandling med flera läkemedel kan minska sjukdomssymtomen hos illern. Denna nya W1286X-illermodell ger en ny möjlighet att påskynda identifieringen av effektiva och säkra behandlingsmetoder, vilket avsevärt förkortar tiden för att identifiera nya läkemedel eller nya behandlingsstrategier för patienter med CFTR-W1282X-mutation, och potentiellt andra nonsensmutationer, på ett sätt som cellbaserade system eller gnagarmodeller inte tillåter.

Genterapeutiska behandlingar som kan reparera den defekta gen som är förknippad med CF har potential att leda till ett permanent botemedel mot sjukdomen. Det finns för närvarande en teknik som effektivt kan korrigera mutationen och återställa det nyckelprotein som är involverat i normal cell- och lungfunktion. Det är dock svårt att leverera denna terapi till patienten utan att den bryts ned i kroppen. Detta projekt kommer att undersöka och identifiera farmaceutiska bärare - eller material för leverans av genterapilasten - som kan skydda den från nedbrytning och i slutändan levereras till lungorna som inhalerade läkemedel.

Mitokondriell dysfunktion är ett ofta förbisett problem hos personer med CF. Den kännetecknas av försämrad energiproduktion och generering av enorma mängder fria radikaler som är giftiga för alla celler i kroppen. Deras arbete utgör ett nytt angreppssätt för CF genom användningen av en mitokondriell modulator, MP-101, för att minska produktionen av fria radikaler och mitokondriell kalciumöverbelastning, och därigenom minska inflammatoriska reaktioner och påföljande vävnadsskador. MP-101 kommer att testas i en illermodell av CF och om det lyckas kan det komma att testas på patienter med CF.

Kunskapen om CFTR:s funktion och uttryck i olika celltyper har utvecklats mycket sedan CFTR upptäcktes 1989. För närvarande har 90% av alla personer med CF nytta av mutationsinriktade behandlingar som återställer funktionen hos deras CFTR-mutationer. De återstående 10% av personer med CF kan dock inte dra nytta av dessa läkemedel eftersom de producerar för lite eller inget funktionellt protein. Detta projekt syftar till att uppnå platsspecifik reparation av CFTR-mutationer med hjälp av ett konstruerat enzym, en så kallad Adenine Base Editor (ABE). Dr. Sinns team kommer att fokusera på att leverera ABE till tillräckligt många av de lämpliga luftvägscellerna för att vara terapeutiskt. Projektet kommer att använda naturligt förekommande partiklar, så kallade extracellulära vesiklar (EVs), som de flesta celler i kroppen producerar. Dessa partiklar är mycket små och har utvecklats till att vara cellulära budbärare som kan leverera små molekyler och proteiner mellan celler. Dr. Sinns laboratorium har tidigare visat att EVs kan leverera små RNA och proteiner till luftvägsceller. Som en del av detta anslag kommer de att testa om de kan förpacka och leverera ABEs för att korrigera många av de sällsynta nonsensmutationerna i CFTR.

Bakteriella infektioner i lungorna, särskilt läkemedelsresistenta infektioner, driver sjukdomsprogressionen och dödligheten hos personer med CF. Bland de värsta är NTM-infektioner, som ofta är resistenta mot tillgängliga antibiotika och som kan diskvalificera individer från lungtransplantation vid många transplantationscentra. Dessutom kan dessa infektioner vara särskilt allvarliga hos patienter efter transplantation som tar immunosuppressiva läkemedel. Detta projekt syftar till att utforska bakteriofager, även kända som fager, som ett potentiellt behandlingsalternativ för personer med NTM-infektioner. Fager dödar effektivt sina bakteriella värdar, har starka säkerhetsprofiler och kan användas tillsammans med antibiotika med möjlighet till additiva eller till och med synergistiska fördelar. Dr Hatfulls team kommer att fokusera på att identifiera, förbereda och tillhandahålla fager för användning av humanitära skäl vid behandling av NTM-infektioner hos personer med CF som har uttömt andra behandlingsalternativ. Deras erfarenheter kommer sedan att användas för att optimera screening, beredning och stabilitet av fager.

Prime editing kan skriva in ny genetisk information i arvsmassan på ett mycket exakt sätt utan att orsaka skador på värd-DNA:t, eftersom inga dubbelsträngade DNA-frakturer induceras. En växande mängd bevis rapporterar om mångsidigheten, effektiviteten och säkerheten hos prime editing, men ytterligare forskning behövs för att undersöka dess potential för CF och dess förmåga att korrigera CFTR-mutationer. I det här projektet undersöks användningen av prime editing för att korrigera specifika CFTR-mutationer, möjligheten att utnyttja virusliknande partiklar (VLP) för att leverera prime editing på ett säkert och effektivt sätt, och om VLP effektivt kan tränga igenom CF-slemhinnan och ta sig in i och geneditera CF-luftvägsepitelceller.

Detta forskningssamarbete mellan team vid University of Rochester Medical Center och University Medical Center Utrecht i Nederländerna syftar till att utforska användningen av ACE-tRNA för att producera fullängds, fullt funktionellt CFTR-protein. Tidigare studier av ACE-tRNA-tekniken har visat lovande resultat, vilket tyder på att ytterligare undersökningar av ACE-tRNA i cellmodeller som härrör från patienter nu är motiverade. De två teamen kommer att samarbeta för att karakterisera CFTR-funktionen i patienthärledda celler efter ACE-tRNA-behandling.

Bakteriell resistens mot dagens antibiotika blir ett allt större problem, vilket leder till ökad sjuklighet och dödlighet. Hos individer med cystisk fibros (CF), Staphylococcus aureusinklusive meticillinresistenta S. aureus (MRSA) är vanligt förekommande och orsakar infektioner i näsan som sedan sprider sig till lungorna. I det här projektet kommer vi att undersöka hur faglysiner kan användas för att kontrollera MRSA-infektioner. Lysiner utgör ett alternativ till antibiotika eftersom de använder en helt annan mekanism än antibiotika för att döda bakterier. För alternativa bakteriearter har resistens mot lysiner inte observerats. Dessutom kan lysiner levereras både systemiskt och via aerosol. MRSA-specifika lysiner kan därför ha fördelar jämfört med konventionella antimikrobiella metoder, förebygga kroniska infektioner och öka livskvaliteten för personer som lever med CF.

Cystisk fibros (CF) orsakas av mutationer som begränsar funktionen i CFTR-genen (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), vilket kan leda till andningssvikt. Nonsensmutationen W1282X leder till produktion av en kortare CFTR-gen som finns i låga nivåer, vilket gör den delvis funktionell, på grund av en cellulär kvalitetskontrollmekanism som kallas nonsensmedierat mRNA-förfall (NMD). I detta projekt används en ny strategi som innefattar att rikta in sig på pre-mRNA-splicing för att ta bort exon 23 - den region i CFTR-genen som innehåller W1282X-mutationen - för att öka CFTR-genens funktion hos individer med en W1282X-mutation av CF. Detta projekt undersöker därför denna strategi genom att utveckla syntetiska antisense-oligonukleotider (ASO:er) som kan inducera att exon 23 i pre-MRNA-sekvensen hoppas över för att uppnå ökad funktionalitet i den muterade CFTR-genen.  

Personer som lever med CF fortsätter att vara mottagliga för bakterieinfektioner och behöver vanligtvis omfattande antibiotikaregimer för att hålla luftvägarna fria. Infektioner med meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA) är en livslång utmaning och nya strategier behövs för kontroll. Denna ansökan kommer att undersöka två nya strategier för att bekämpa MRSA. Den första strategin syftar till att utveckla ett vaccin mot MRSA. Konventionella vacciner använder proteinfragment från en patogen för att framkalla ett immunsvar. I det här projektet kommer man däremot att använda syntetiskt DNA och förlita sig på att människokroppen genererar proteinfragmentet - ett tillvägagångssätt som har många fördelar, bland annat aktivering av antikropps- och cellbaserad immunitet samt enklare läkemedelsproduktion och lagring. Den andra metoden kommer att utveckla konstruerade antikroppar mot MRSA med förbättrad antimikrobiell aktivitet i förhållande till endogena anti-MRSA-antikroppar. Liksom i det första målet kommer man i denna studie att använda DNA för att leverera den genetiska information som kodar för dessa terapeutiska antikroppar, en strategi som möjliggör långvarig leverans och minskar läkemedelskostnaderna. Dessa metoder kommer inledningsvis att utvecklas med hjälp av ett kliniskt isolat som härrör från en CF-patient. Man räknar med att denna individanpassade strategi kan tillämpas på andra antimikrobiellt resistenta bakteriella patogener som påverkar CF.

Personer med cystisk fibros (CF) löper stor risk att drabbas av återkommande lunginfektioner. Dessa infektioner orsakas ofta av antibiotikaresistenta bakterier som MRSA. Detta projekt syftar till att utveckla en panel av fager som riktar sig mot MRSA och som fungerar kollektivt för att eliminera eller minska MRSA i lungorna hos personer med CF. Genom att utveckla en väl karakteriserad MRSA-fagbank kommer detta projekt att främja rationell utveckling av MRSA-fagcocktails för användning vid behandling av CF och göra denna samling allmänt tillgänglig för läkare och forskare över hela världen för att underlätta livräddande fagterapi.

Det behövs modeller som möjliggör testning av nya terapier för att behandla CFTR-nonsensmutationen. Craig Hodges och hans kollegor vid Case Western Reserve University skapar nya musmodeller som innehåller W1282X-mutationen i CFTR-genen. Det finns flera CF-musmodeller, bland annat modeller som innehåller mutationerna F508del, G551D eller G542X. Syftet med detta förslag är att generera väl karakteriserade modeller som kan distribueras till laboratorier (akademiska eller industriella) som fokuserar på att utveckla eller testa terapeutiska strategier specifikt för W1282X-mutationen eller för CF-nonsensmutationer i allmänhet.

S. aureus är en multiresistent (MDR) bakterie som orsakar lunginfektioner hos personer med CF som börjar i ung ålder. Infektioner som orsakas av MDR-bakterier bidrar direkt till sjuklighet och dödlighet eftersom läkarna tvingas förlita sig på en allt mindre arsenal av antibiotika. Hos personer som är ihållande infekterade med S. aureusEn minskning av bakteriebördan kan ha en betydande positiv inverkan på lungfunktion, lungförvärringar och livskvalitet. Fagterapi utnyttjar bakteriofager (bakteriespecifika virus) som riktar in sig på och dödar bakterier. När dessa fager används terapeutiskt kan de döda bakterier som uttrycker specifika virulensfaktorer som gör det möjligt för dem att orsaka infektion. Finansieringen från EE kommer att möjliggöra ytterligare utvecklingsinsatser av fagbaserade terapier för behandling av CF-associerade infektioner.

Leverans av nukleinsyror till lungorna, inklusive tRNA, är ett lovande alternativ för behandling av CF. Det är dock fortfarande en stor utmaning att rikta nukleinsyror till rätt celler i lungan. Med hjälp av toppmoderna metoder strävar Dahlmans laboratorium efter att utveckla optimerade lungspecifika leveransmedel, så kallade nanopartiklar, för att underlätta leverans av nukleinsyror. Det övergripande målet med detta projekt är att påskynda den takt med vilken nanopartiklar kan användas för att behandla CF.

Stimulansmedlen från Emily's Entourage kommer att användas för att köpa en specialutrustning, så kallade Ussing-kammare, som är det bästa sättet att mäta CFTR-aktivitet i epitelceller i luftvägarna och fastställa effektiviteten hos CF-terapier under utveckling. Specifikt kommer Ussing-kammare att användas för att testa effektiviteten hos nonsensundertryckande ACE-tRNA, som utvecklats genom ett tidigare forskningsanslag från Emily's Entourage.

Målet med detta projekt är att undersöka om nuvarande eller nya CFTR-modulatorer är effektiva i organoider som härrör från CF-patienter med W1282X-mutationen.

Tidigare studier med stöd av Emily's Entourage visade att KALYDECO ger terapeutiska fördelar hos vissa CF-patienter med W1282X-mutationen. Dessa provokativa studier kommer att utvidgas i ytterligare kliniska n-of-1-studier för att bedöma om de kliniska fördelarna kan förstärkas ytterligare med en godkänd corrector-potentiator-behandling.

Genom att kombinera expertis inom cellodling, CFTR-funktionsbedömning, terapeutisk utveckling och klinisk praxis kommer detta projekt att utvärdera om tillgängliga terapeutiska metoder modulerar viktiga egenskaper, inklusive jontransport och mukociliär clearance, i luftvägsepitelceller som härrör från CF-personer med W1282X-mutationen.

CF orsakas av funktionsförlust hos jonkanalen CFTR. Utveckling av alternativa sätt att återställa den saknade kanalfunktionen oberoende av CFTR är ett angeläget medicinskt behov som ännu inte tillgodosetts. Baserat på övertygande studier i cellodlingsmodeller och i CF-djurmodeller kommer detta projekt att testa en ny terapeutisk strategi för att direkt tillgodose detta behov. Denna strategi använder ett läkemedel som är godkänt för en alternativ indikation och kan i slutändan leda till utveckling av en ny behandlingsmetod för CF.

Med hjälp av innovativa biokemiska tekniker är huvudsyftet med detta projekt att identifiera nya mål för att förbättra transporten av CFTR1281, den trunkerade proteinprodukt som är resultatet av W1282X-mutationen.

Avsaknaden av validerade cellmodeller har varit ett stort hinder för utvecklingen av behandlingar för CFTR-nonsensmutationer. Scott H Randell, PhD, kommer i samarbete med Finn Hawkins, MBBCh (Boston University) att utveckla W1282X homozygota epitelcellsmodeller för luftvägarna som bör påskynda utvecklingen av behandlingar.

I detta projekt används banbrytande screeningmetoder med hög kapacitet för att identifiera läkemedelsliknande molekyler som riktar sig mot W1282X-CFTR och andra sällsynta CF-mutationer. I studier som tidigare finansierats av Emily's Entourage etablerade Dr. Verkman konceptet att kombinerade "correctors" och "potentiators" - som används för att behandla den vanligaste CF-mutationen, F508del - också skulle kunna användas för att behandla W1282X-mutationen. Dessa nya studier syftar till att göra framsteg inom detta område.

En viktig egenskap hos CF är tjockt, uttorkat slem som ansamlas i lungorna och orsakar kroniska bakterieinfektioner. Hos patienter med CF bidrar ett överaktivt protein som kallas ENaC till uttorkning av luftvägsytan för att driva denna process. Detta projekt kommer att undersöka ett nytt terapeutiskt tillvägagångssätt för att återfukta luftvägarna med hjälp av en preklinisk kandidat som hämmar ENaC.

I detta projekt används ett innovativt genetiskt tillvägagångssätt för att korrigera W1282X-CFTR-mutationen. Konstruerade transfer-RNA-molekyler kommer att användas för att styra leveransen av en lämplig tryptofan (W) till W1282X-mutationen under proteinsyntesen för att främja produktionen av CFTR-proteinet i full längd.