[Experimental therapeutic approaches for the treatment of retinal dystrophy in neuronal ceroid lipofuscinosis].
Experimentelle Therapieansätze für die Behandlung retinaler Dystrophien bei neuronalen Ceroid-Lipofuszinosen.
Animal models
Enzyme replacement therapy
Gene therapy
Neuroprotection
Retinal degeneration
Journal
Der Ophthalmologe : Zeitschrift der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft
ISSN: 1433-0423
Titre abrégé: Ophthalmologe
Pays: Germany
ID NLM: 9206148
Informations de publication
Date de publication:
Feb 2021
Feb 2021
Historique:
pubmed:
9
10
2020
medline:
9
2
2021
entrez:
8
10
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Neuronal ceroid lipofuscinosis (NCL) is a group of rare and fatal neurodegenerative lysosomal storage diseases. Progressive retinal degeneration and loss of vision are among the characteristic symptoms of affected patients. A brain-directed enzyme replacement therapy has been shown to significantly attenuate the neurological symptoms in CLN2 patients and is currently the only approved therapy for NCL; however, there is presently no treatment option for retinal dystrophy in NCL. This short review aims to give an overview of preclinical studies that have developed and evaluated therapeutic strategies for the treatment of retinal dystrophy in animal models of different NCL forms. The key findings of preclinical studies that have achieved positive therapeutic effects on retinal structure and/or function using different treatment strategies are summarized and discussed. The published data on preclinical studies demonstrate the efficacy of different therapeutic strategies to attenuate retinal degeneration and vision loss in animal models for different NCL forms. It remains to be seen whether these promising results can be confirmed in future clinical studies. HINTERGRUND: Neuronale Ceroid-Lipofuszinosen (NCLs) sind seltene neurodegenerative lysosomale Speichererkrankungen mit einem fatalen Verlauf. Eine fortschreitende retinale Degeneration und ein Visusverlust gehören zum typischen Krankheitsbild betroffener Patienten. Das Auftreten neurologischer Symptome bei CLN2‑Patienten kann durch eine inzwischen zugelassene Enzymersatztherapie am Gehirn signifikant verzögert werden. Für die retinalen Dystrophien bei diesen Erkrankungen existieren dagegen gegenwärtig keine Behandlungsmöglichkeiten. ZIEL: Der Beitrag soll einen Überblick über verschiedene präklinische Arbeiten geben, in denen Therapiestrategien für die Behandlung der retinalen Degeneration an Tiermodellen für verschiedene NCL-Formen entwickelt und evaluiert wurden. Die wichtigsten Ergebnisse von Studien, in denen therapeutische Effekte verschiedener Behandlungsstrategien auf die retinale Morphologie und/oder Funktion nachgewiesen werden konnten, wurden zusammengefasst und diskutiert. Die bisher publizierten präklinischen Arbeiten zeigen, dass die retinale Degeneration und der damit verbundene Funktionsverlust in Tiermodellen für verschiedene NCL-Formen über unterschiedliche Therapiestrategien signifikant verzögert werden konnte. Es ist zu hoffen, dass die zum Teil beeindruckenden Therapieerfolge in zukünftigen klinischen Studien bestätigt werden können.
Sections du résumé
BACKGROUND
BACKGROUND
Neuronal ceroid lipofuscinosis (NCL) is a group of rare and fatal neurodegenerative lysosomal storage diseases. Progressive retinal degeneration and loss of vision are among the characteristic symptoms of affected patients. A brain-directed enzyme replacement therapy has been shown to significantly attenuate the neurological symptoms in CLN2 patients and is currently the only approved therapy for NCL; however, there is presently no treatment option for retinal dystrophy in NCL.
OBJECTIVE
OBJECTIVE
This short review aims to give an overview of preclinical studies that have developed and evaluated therapeutic strategies for the treatment of retinal dystrophy in animal models of different NCL forms.
MATERIAL AND METHODS
METHODS
The key findings of preclinical studies that have achieved positive therapeutic effects on retinal structure and/or function using different treatment strategies are summarized and discussed.
RESULTS AND CONCLUSION
CONCLUSIONS
The published data on preclinical studies demonstrate the efficacy of different therapeutic strategies to attenuate retinal degeneration and vision loss in animal models for different NCL forms. It remains to be seen whether these promising results can be confirmed in future clinical studies.
ZUSAMMENFASSUNG
UNASSIGNED
HINTERGRUND: Neuronale Ceroid-Lipofuszinosen (NCLs) sind seltene neurodegenerative lysosomale Speichererkrankungen mit einem fatalen Verlauf. Eine fortschreitende retinale Degeneration und ein Visusverlust gehören zum typischen Krankheitsbild betroffener Patienten. Das Auftreten neurologischer Symptome bei CLN2‑Patienten kann durch eine inzwischen zugelassene Enzymersatztherapie am Gehirn signifikant verzögert werden. Für die retinalen Dystrophien bei diesen Erkrankungen existieren dagegen gegenwärtig keine Behandlungsmöglichkeiten. ZIEL: Der Beitrag soll einen Überblick über verschiedene präklinische Arbeiten geben, in denen Therapiestrategien für die Behandlung der retinalen Degeneration an Tiermodellen für verschiedene NCL-Formen entwickelt und evaluiert wurden.
MATERIAL UND METHODEN
METHODS
Die wichtigsten Ergebnisse von Studien, in denen therapeutische Effekte verschiedener Behandlungsstrategien auf die retinale Morphologie und/oder Funktion nachgewiesen werden konnten, wurden zusammengefasst und diskutiert.
ERGEBNISSE UND DISKUSSION
UNASSIGNED
Die bisher publizierten präklinischen Arbeiten zeigen, dass die retinale Degeneration und der damit verbundene Funktionsverlust in Tiermodellen für verschiedene NCL-Formen über unterschiedliche Therapiestrategien signifikant verzögert werden konnte. Es ist zu hoffen, dass die zum Teil beeindruckenden Therapieerfolge in zukünftigen klinischen Studien bestätigt werden können.
Autres résumés
Type: Publisher
(ger)
HINTERGRUND: Neuronale Ceroid-Lipofuszinosen (NCLs) sind seltene neurodegenerative lysosomale Speichererkrankungen mit einem fatalen Verlauf. Eine fortschreitende retinale Degeneration und ein Visusverlust gehören zum typischen Krankheitsbild betroffener Patienten. Das Auftreten neurologischer Symptome bei CLN2‑Patienten kann durch eine inzwischen zugelassene Enzymersatztherapie am Gehirn signifikant verzögert werden. Für die retinalen Dystrophien bei diesen Erkrankungen existieren dagegen gegenwärtig keine Behandlungsmöglichkeiten. ZIEL: Der Beitrag soll einen Überblick über verschiedene präklinische Arbeiten geben, in denen Therapiestrategien für die Behandlung der retinalen Degeneration an Tiermodellen für verschiedene NCL-Formen entwickelt und evaluiert wurden.
Identifiants
pubmed: 33030566
doi: 10.1007/s00347-020-01237-9
pii: 10.1007/s00347-020-01237-9
doi:
Types de publication
Journal Article
Review
Langues
ger
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
106-112Commentaires et corrections
Type : CommentIn
Références
Anderson GW, Goebel HH, Simonati A (2013) Human pathology in NCL. Biochim Biophys Acta 1832:1807–1826
doi: 10.1016/j.bbadis.2012.11.014
Atiskova Y, Bartsch S, Danyukova T et al (2019) Mice deficient in the lysosomal enzyme palmitoyl-protein thioesterase 1 (PPT1) display a complex retinal phenotype. Sci Rep 9:14185
doi: 10.1038/s41598-019-50726-8
Bartsch U, Galliciotti G, Jofre GF et al (2013) Apoptotic photoreceptor loss and altered expression of lysosomal proteins in the nclf mouse model of neuronal ceroid lipofuscinosis. Invest Ophthalmol Vis Sci 54:6952–6959
doi: 10.1167/iovs.13-12945
Bond M, Holthaus SM, Tammen I et al (2013) Use of model organisms for the study of neuronal ceroid lipofuscinosis. Biochim Biophys Acta 1832:1842–1865
doi: 10.1016/j.bbadis.2013.01.009
Bronson RT, Donahue LR, Johnson KR et al (1998) Neuronal ceroid lipofuscinosis (nclf), a new disorder of the mouse linked to chromosome 9. Am J Med Genet 77:289–297
doi: 10.1002/(SICI)1096-8628(19980526)77:4<289::AID-AJMG8>3.0.CO;2-I
Chew EY, Clemons TE, Jaffe GJ et al (2019) Effect of ciliary neurotrophic factor on retinal neurodegeneration in patients with macular telangiectasia type 2: a randomized clinical trial. Ophthalmology 126:540–549
doi: 10.1016/j.ophtha.2018.09.041
Faller KM, Gutierrez-Quintana R, Mohammed A et al (2015) The neuronal ceroid lipofuscinoses: opportunities from model systems. Biochim Biophys Acta 1852:2267–2278
doi: 10.1016/j.bbadis.2015.04.022
Griffey M, Macauley SL, Ogilvie JM et al (2005) AAV2-mediated ocular gene therapy for infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Mol Ther 12:413–421
doi: 10.1016/j.ymthe.2005.04.018
Gupta P, Soyombo AA, Atashband A et al (2001) Disruption of PPT1 or PPT2 causes neuronal ceroid lipofuscinosis in knockout mice. Proc Natl Acad Sci U S A 98:13566–13571
doi: 10.1073/pnas.251485198
Jankowiak W, Kruszewski K, Flachsbarth K et al (2015) Sustained neural stem cell-based Intraocular delivery of CNTF attenuates photoreceptor loss in the nclf mouse model of neuronal ceroid lipofuscinosis. PLoS ONE 10:e127204
doi: 10.1371/journal.pone.0127204
Johnson TB, Cain JT, White KA et al (2019) Therapeutic landscape for Batten disease: current treatments and future prospects. Nat Rev Neurol 15:161–178
doi: 10.1038/s41582-019-0138-8
Katz ML, Coates JR, Sibigtroth CM et al (2014) Enzyme replacement therapy attenuates disease progression in a canine model of late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis (CLN2 disease). J Neurosci Res 92:1591–1598
doi: 10.1002/jnr.23423
Kleine Holthaus SM, Ribeiro J, Abelleira-Hervas L et al (2018) Prevention of photoreceptor cell loss in a Cln6(nclf) mouse model of batten disease requires CLN6 gene transfer to bipolar cells. Mol Ther 26:1343–1353
doi: 10.1016/j.ymthe.2018.02.027
Kohlschutter A, Schulz A, Bartsch U et al (2019) Current and emerging treatment strategies for neuronal ceroid lipofuscinoses. CNS Drugs 33:315–325
doi: 10.1007/s40263-019-00620-8
Marques ARA, Di Spiezio A, Thiessen N et al (2019) Enzyme replacement therapy with recombinant pro-CTSD (cathepsin D) corrects defective proteolysis and autophagy in neuronal ceroid lipofuscinosis. Autophagy. https://doi.org/10.1080/15548627.2019.1637200
doi: 10.1080/15548627.2019.1637200
pubmed: 31282275
pmcid: 7158922
Mirza M, Volz C, Karlstetter M et al (2013) Progressive retinal degeneration and glial activation in the CLN6 (nclf) mouse model of neuronal ceroid lipofuscinosis: a beneficial effect of DHA and curcumin supplementation. Plos One 8:e75963
doi: 10.1371/journal.pone.0075963
Mole SE, Anderson G, Band HA et al (2019) Clinical challenges and future therapeutic approaches for neuronal ceroid lipofuscinosis. Lancet Neurol 18:107–116
doi: 10.1016/S1474-4422(18)30368-5
Saftig P, Hetman M, Schmahl W et al (1995) Mice deficient for the lysosomal proteinase cathepsin D exhibit progressive atrophy of the intestinal mucosa and profound destruction of lymphoid cells. EMBO J 14:3599–3608
doi: 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00029.x
Schulz A, Ajayi T, Specchio N et al (2018) Study of Intraventricular cerliponase alfa for CLN2 disease. N Engl J Med 378:1898–1907
doi: 10.1056/NEJMoa1712649
Shevtsova Z, Garrido M, Weishaupt J et al (2010) CNS-expressed cathepsin D prevents lymphopenia in a murine model of congenital neuronal ceroid lipofuscinosis. Am J Pathol 177:271–279
doi: 10.2353/ajpath.2010.091267
Tracy CJ, Whiting RE, Pearce JW et al (2016) Intravitreal implantation of TPP1-transduced stem cells delays retinal degeneration in canine CLN2 neuronal ceroid lipofuscinosis. Exp Eye Res 152:77–87
doi: 10.1016/j.exer.2016.09.003
Whiting RE, Narfstrom K, Yao G et al (2014) Enzyme replacement therapy delays pupillary light reflex deficits in a canine model of late infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Exp Eye Res 125:164–172
doi: 10.1016/j.exer.2014.06.008
Whiting REH, Pearce JW, Vansteenkiste DP et al (2020) Intravitreal enzyme replacement preserves retinal structure and function in canine CLN2 neuronal ceroid lipofuscinosis. Exp Eye Res. https://doi.org/10.1016/j.exer.2020.108130
doi: 10.1016/j.exer.2020.108130
pubmed: 32634395
Whiting REH, Robinson GO, Ota-Kuroki J et al (2020) Intravitreal enzyme replacement inhibits progression of retinal degeneration in canine CLN2 neuronal ceroid lipofuscinosis. Exp Eye Res. https://doi.org/10.1016/j.exer.2020.108135
doi: 10.1016/j.exer.2020.108135
pubmed: 32634395