Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

De Structurele Basis voor het gebruik van AAV als een virale vector voor gentherapie Het profiel van adeno-geassocieerde virale (AAV) vectoren voor gentherapie is veelbelovend. In het vertalen van preklinische resultaten naar therapeutische toepassing doken er echter meerdere struikelblokken die hun oorspong vinden in de onderlinge wisselwerking tussen vector en gastheer. Deze interactie determineert de efficiëntie, stabiliteit en selectiviteit van het transductieproces evenals verschillende aspecten van de immunologische en toxicologische gevolgen van een AAV gentherapie. Als basishypothese stelt deze verhandeling dat de beschrijving van de AAV biodiversiteit, meer specifiek deze van de capside structuur, inzicht brengt in de vector-gastheer interactie maar ook direct en indirect de veiligheid en efficiëntie van AAV voor gentherapie bevordert. De karakterizatie van meer dan 100 virale klonen uit weefselstalen van primaat origine lag aan de basis van een rekonstruktie van de fylogenie van de AAV familie. De beschrijving van virale recombinatie en overdracht over speciesbarrières, leidde tot een uitbreiding van de op serologie gebaseerde taxonomie. Een bioinformatica analyze van de diversiteit in capsidestructuur onthulde hypervariable domeinen en capsidemotieven die vectorfunctionaliteit bepalen. Deze struktuur-functie analyse leidde tot het ontwerpen van een uitgebreide vertegenwoordiging van de AAV biodiversiteit in een AAV vector bibliotheek. Deze vectorbibliotheek werd vervolgens aangewend op twee manieren. Een eerste benadering bestond erin het potentieel van de vectoren in deze bibliotheek te vergelijken met als doel vectoren te identificeren die nieuwe of betere eigenschappen hebben van toepassing in specifieke therapeutische toepassingen. Deze gegevens verdiepten het functioneel inzicht in de AAV struktuur. Een tweede aanpak gebruikte de bibliotheek als doelgerichte methodologie om specifieke biologische vraagstukken te beantwoorden. Zo werd de potentiële immunogeniciteit van AAV bestudeerd die recent verantwoordelijk bleek voor cellulaire immunotoxiciteit in een AAV klinische trial. Wij definieerden een structureel en functioneel motief in AAV2 dat verantwoordelijk is voor het activeren van cellulaire response tegen het capside. De ontwikkeling en het karakterizeren van deze nieuwe vectoren werpt licht op de AAV virologie en zijn biologie als vector voor gentherapie. Het verder definiëren van de structuur legt de fundamenten voor op maat gemaakte AAVs en voor een efficiëntere en veiligere AAV gentherapie. The Structural Basis for AAV as a Gene Therapeutic Vectors based on the Adeno-associated Virus (AAV) hold great potential as a therapeutic gene delivery system. The translation from the bench to the clinic of this complex biological therapeutic agent has faced several hurdles, an important set of which relate to the intricacies of how the vector interacts with the host. This interplay is defining for the efficiency, stability and selectivity of gene transfer as well as many aspects of the immunological and toxicological host response to the treatment. In this body of work, we hypothesized that the characterization of the biodiversity of AAV, more particularly its capsid structure, not only would increase our understanding of vector-host biology but would directly or indirectly lead to safer and more efficacious AAV gene therapies. First, we isolated and characterized over 100 novel viral isolates from primate tissue samples. The modeling of the evolutionary history of AAV led to the proposal to expand the serological differentiation to a novel ‘clade’ classification of the primate AAVs integrating concepts such as viral recombination and cross-species transmission. Bioinformatics analysis of the patterns of heterogeneity of the capsid led to the redefinition of the hypervariable loci in viral particles. The insights from our structure-function analysis guided the design of a vector library representative of the known primate AAV biodiversity. This library was applied in two ways. In one approach we compared the ability of vectors from this library to target therapeutic targets with the aim to identify vectors with improved or novel biology. Data from these applications provided additional structure-function information that set the groundwork for the development of tailored AAVs for particular applications. Secondly, the AAV library was employed to probe specific biological questions for AAV gene therapy. Recently in a human clinical trial, the AAV capsid emerged as a potential target for immunological cellular toxicity. Through the use of the AAV library and a subsequent detailed engineering of the vector capsid, a structural and functional motif on the viral particle was identified as a contributor to the cellular immunogenicity of the particle. This knowledge and the ability to control AAV’s interaction with the host are pivotal for the safety and efficacy of future therapeutic AAV gene transfer. De Structurele Basis voor het gebruik van AAV als een virale vector voor gentherapie Virale vectoren gebaseerd op het adeno-geassocieerde virus (AAV) zijn een veelbelovend middel voor gentherapie. AAV veroorzaakt als virus geen ziekte en wanneer het gebruikt wordt als vector is het een veilige manier om efficiënt genen in te brengen in proefdieren om zo allerhande ziektes proefondervindelijk te behandelen. In de twintig jaar dat deze technologie reeds werd uitgetest, doken er echter verschillende struikelblokken op die de klinische toepassing ervan verhinderden. De kracht maar ook de problemen van de technologie hebben vaak te maken met een van de enige componenten van het virus die overblijft in de AAV vector, namelijk het capside. Het capside is verantwoordelijk voor de voornaamste interacties van de vector met de cel en bepaalt zo vele van de gevolgen van de gentherapie. De verschillende AAV virussen hebben uiteenlopende capsiden waardoor ze zich ook anders gaan gedragen tijdens gentherapie. Wij bouwden verder op deze bevinding door in weefselstalen van menselijke en primaat origine, nieuwe AAVs te gaan zoeken. Zo werden uitgebreide nieuwe families van AAVs ontdekt. De analyse van deze informatie liet ons toe wijzigingen aan te brengen in het capside om te vector te optimaliseren voor gentherapie. In verscheidene organen testten we dan ook deze natuurlijke en aangepaste vectoren uit om na te gaan wat het potentieel is voor de behandeling van aandoeningen als de ziekte van Parkinson, hemofilie of aangeboren blindheid. We bestudeerden ook een aspect van de veiligheid van het gebruik van deze vectoren op basis van informatie die we verkregen uit de analyse van nieuwe capsides. In dit deel van het werk identificeerden we een element van het capside dat bijdraagt in de immunologische respons tegen een bepaald type AAV. Ons onderzoek zal ongetwijfeld bijdragen tot het toekomstig, veilig gebruik van nieuwe AAV vectoren in de klinische gentherapie.