Le Dr Mai ElMallah est professeur agrégé de pédiatrie à la Duke University School of Medicine. Le laboratoire ElMallah étudie le contrôle des mécanismes respiratoires et pulmonaires de diverses maladies génétiques rares dans des modèles murins. Actuellement, le laboratoire se concentre sur les modèles murins de la SLA et de la maladie de Pompe. Ils étudient l'impact de la thérapie génique sur l'insuffisance respiratoire. La Dre ElMallah est à la pointe de la recherche préclinique sur les maladies rares, et nous avons pu avoir son avis sur le terrain et en savoir plus sur son travail !
Ces deux maladies entraînent une insuffisance respiratoire et c'est ce qui m'a attiré vers elles. J'ai commencé avec la maladie de Pompe lorsque j'ai commencé mon stage en pneumologie et je m'intéressais au contrôle de la respiration dans les maladies neuromusculaires. J'ai travaillé à l'Université de Floride dans le laboratoire de deux de mes mentors, David Fuller, physiologiste respiratoire, et Barry Byrne, expert en thérapie génique et Pompe. C'est au cours de mon stage que je me suis intéressé au contrôle de la respiration de la maladie de Pompe. À cette époque, je me concentrais davantage sur la thérapie génique et j'essayais d'amener les vecteurs et la thérapie dans les centres de contrôle respiratoire ainsi que de cibler les muscles respiratoires.
Lorsque j'ai déménagé à l'Université du Massachusetts, nous avons également vu beaucoup de patients de Pompe à la clinique. Chaque fois que les patients avaient une trachéotomie et étaient mis sous ventilateurs, ils souffraient de trachéomégalie, la trachée était élargie à cause de l'augmentation de la pression. En même temps, certaines publications montraient qu'il y avait de la trachéomalacie et de la bronchomalacie chez ces patients qui suivaient le traitement approuvé par la FDA d'enzymothérapie substitutive. C'est alors que j'ai commencé à rechercher le dysfonctionnement des muscles lisses dans les voies respiratoires. Le flexiVent était parfait pour cela car vous pouviez observer l'impact de la maladie sur la résistance des voies respiratoires centrales et la résistance des voies respiratoires périphériques. Nous pourrions utiliser des bronchoconstricteurs et des bronchodilatateurs et voir comment le muscle lisse répondait. Avec certaines études ex vivo, nous devions voir qu'il y avait un dysfonctionnement important des muscles lisses dans la maladie de Pompe. C'est comme ça que j'ai commencé avec la maladie de Pompe.
Avec la SLA, j'ai commencé cette recherche lorsque je suis allé à l'Université du Massachusetts ; Robert Brown, une autorité de renommée mondiale, et ils faisaient de la thérapie génique par adénovirus (AV) pour éliminer la superoxyde dismutase 1 (SOD1) dans la SLA et l'accent pendant cette période impliquant la thérapie génique était sur les mouvements des membres et la fertilité chez la souris. Comme vous le savez, les patients SLA finissent par mourir d'insuffisance respiratoire, et je voulais donc voir l'impact de cette nouvelle thérapie, tout d'abord pour voir si nous pouvons reproduire ce que d'autres ont montré dans le modèle SLA, puis essayer de trouver le effet de la thérapie génique sur la fonction respiratoire chez la souris.
Une partie d'une bourse en pédiatrie ici aux États-Unis comprend un mois de travail clinique et deux mois de recherche. Avant de trouver un projet de recherche, je ne savais pas si j'allais faire de la recherche clinique ou scientifique fondamentale. Je n'avais jamais fait de recherche scientifique fondamentale auparavant. J'ai commencé cette rotation de laboratoire dans différents laboratoires qui examinaient davantage l'asthme, la MPOC et un autre avec la recherche sur l'alpha 1 antitrypsine (AAT) avant de faire une rotation de laboratoire de thérapie génique. Ma dernière rotation de laboratoire était avec le Dr David Fuller qui faisait de la thérapie génique et j'ai réalisé que c'était exactement ce que j'aimais et adorais faire. Ils sont un grand groupe et peu de gens le font.
En tant que maladie homogène, le moyen de guérir cette maladie est la thérapie génique. La plus grande lutte a été d'essayer de délivrer le transgène à l'aide de la thérapie génique par adénovirus (AV) dans toutes les zones touchées : muscle squelettique, muscle cardiaque, muscle lisse et système nerveux central avec tous les motoneurones. Alors, comment cibler tous les neurones musculaires et moteurs, c'est ce que nous allons essayer de comprendre dans les 5 prochaines années. La thérapie génique AV fait déjà l'objet d'essais cliniques chez des adultes atteints de la maladie de Pompe. Parce qu'il est en phase d'essais cliniques, cela signifie qu'il sera traduit assez rapidement si nous trouvons un bon vecteur pour les enfants. Il n'y a pas vraiment eu d'injections AV systémiques pour les enfants atteints de la maladie de Pompe. Le grand succès de la thérapie génique par virus adéno-associé (AAV) a été dans l'amyotrophie spinale (SMA), approuvée par la FDA il y a environ un an. Si ces enfants sont attrapés avant 6 mois de vie et reçoivent une injection d'AAV9-SMN, ils sont capables de ne pas utiliser de ventilateur, de marcher et de parler à 2-3 ans. Ce sont des patients qui seraient dépendants du ventilateur. Je pense que c'est là que l'accent est mis sur la maladie de Pompe en essayant de trouver un remède avec la thérapie génique.
Je pense qu'il s'agit plutôt d'essayer de tous les cibler. Dans les modèles animaux, lorsque nous sommes capables d'introduire le transgène, nous constatons une inversion de la pathologie des motoneurones et de la pathologie des muscles squelettiques, nous devons donc simplement pouvoir l'y introduire. La thérapie de remplacement enzymatique est quelque chose que ces enfants reçoivent en ce moment et ils la reçoivent toutes les deux semaines, ils doivent avoir une perfusion toutes les deux semaines. Pour cette raison, ils doivent être immunodéprimés. Cela a aidé de nombreux patients à ne pas utiliser de ventilateurs, ce serait formidable de n'avoir qu'une seule thérapie.
Ce qui était si attrayant de venir à Duke, c'est qu'il possède un centre de renommée mondiale pour la maladie de Pompe. Le Dr Priya Kishnani est une autorité mondiale sur la maladie de Pompe, et elle a réussi à construire le centre de Pompe. Elle organise une réunion annuelle sur la maladie de Pompe tardive et infantile où de nombreuses personnes viennent ici pour en savoir plus sur la maladie de Pompe et sont suivies en clinique. Collaborer avec elle a vraiment aidé à déterminer où se situent les déficits dans la clinique et à essayer de faire avancer les choses grâce à la thérapie.
Je dirais oui 6 ans.
Pour sûr, le FlexiVent des études sur le modèle de souris Pompe qui ont montré que le muscle lisse, que les voies respiratoires étaient hyperréactif. La thérapie a renforcé le ciblage des muscles lisses des voies respiratoires. C'était la base de la subvention R1 que je viens d'obtenir. Sans les données flexiVent, nous ne nous engagerions pas dans cette voie. Pour la SLA, c'était une façon intéressante d'examiner les restrictions qui se produisaient avec la maladie neurale progressive. Ce n'est pas quelque chose que nous avons poursuivi comme nous l'avons fait avec Pompe. L'autre modèle de maladie sur lequel je travaille actuellement est la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) et c'est un modèle qui m'intéresse beaucoup en ce qui concerne les résistances des voies respiratoires, car je pense que le muscle lisse de Duchenne est affecté et n'est pas quelque chose que nous examinons vraiment.
Le modèle de souris a été créé à l'origine par le Dr Nina Raben en 1998 au NIH, c'était un fond 129X1/SvJ * C57BL/6. À l'Université de Floride, le Dr Barry Byrne l'avait rétrocroisé à 129 pour obtenir un arrière-plan pur. Il a une pathologie respiratoire, mais les souris ont tendance à être un peu plus saines. À l'Université du Massachusetts, nous sommes revenus au modèle original C57BL/6. C'est un modèle déficient en alpha-glucosidase acide (GAA) où ils éliminent le gène GAA. Le GAA hydrolyse le glycogène lysosomal en glucose, lorsque celui-ci manque, le glycogène s'accumule dans les lysosomes et entraîne une perturbation cellulaire. C'est un excellent modèle histologiquement. Mais les souris, compte tenu de la sévérité du glycogène dans leurs lysosomes, compensent très bien par rapport aux humains.
Nous essayons de trouver le vecteur idéal. Nous avons examiné le nouveau vecteur AAV et l'avons comparé à l'AAV9, qui est actuellement utilisé dans la SMA. Et malgré cela, nous avons quand même découvert que nous avions une importante pathologie des muscles lisses. Nous avons utilisé le flexiVent pour évaluer la résistance de leurs voies respiratoires et avons constaté qu'il n'y avait aucune différence malgré la thérapie génique AV. Nous collaborons avec un expert en thérapie génique AV, le Dr Aravind Asokan, et il étudie une nouvelle modification captive pour trouver une voie pour cibler les muscles lisses et les cellules progénitrices des muscles lisses afin de pouvoir utiliser un traitement unique pour les muscles lisses. , les muscles squelettiques, les muscles cardiaques et le SNC. Nous utiliserons le flexiVent pour évaluer cela.
La recherche sur la dystrophie musculaire de Duchenne ne s'intéresse généralement pas aux résultats respiratoires. L'ajout de la résistance des voies respiratoires et des résultats respiratoires dans les nouvelles thérapies est ce que nous prévoyons une fois de retour.
Les collaborations sont très importantes. Collaborer avec des experts sur des troubles neuromusculaires spécifiques. Trouver des personnes avec des modèles cliniques qui, en clinique, entraînent des problèmes respiratoires, mais les résultats respiratoires ne sont pas examinés en laboratoire. La population clinique est ce qui oriente nos recherches en laboratoire. Le but est le retour du labo à la clinique. C'est ce qui me passionne pour la recherche, qu'elle puisse avoir un impact sur les soins aux patients à l'avenir. Cela aide à garder l'objectif à l'esprit.
Étant donné que beaucoup de gens négligent les résultats respiratoires dans les troubles neuromusculaires. Je dirais obtenir l'équipement de la fonction respiratoire, ce qui est un excellent moyen de voir si les souris ont un phénotype respiratoire.
Évolution interspécifique d'un variant AAV très puissant pour le transfert de gènes thérapeutiques et l'édition du génome. (2022). Nature Communications, 13 : 5947
La thérapie génique AAV intralinguale et intrapleurale prolonge la survie dans un modèle de souris SOD1 ALS. Keeler, AM, et al. (2020). Méthodes de thérapie moléculaire et développement clinique. 17 : 246-257
L'administration systémique d'AAVB1-GAA élimine le glycogène et prolonge la survie dans un modèle murin de la maladie de Pompe. Keeler, AM, et al. (2019). Thérapie génique humaine, 30(1)
Modification de cinq paralogues Serpina1 pour créer un modèle murin d'emphysème génétique. Borel, F., et al. (2017). Sciences Biologiques, 115(11): 2788-2793
