Terapi gen menggunakan vektor virus adalah teknologi untuk melengkapi atau memperbaiki gen yang tidak berfungsi. Mata memiliki tiga karakteristik yang membuatnya sangat cocok untuk terapi gen: hak istimewa imun, sawar darah-retina, dan sel yang berdiferensiasi terminal.
Hak istimewa imun adalah mekanisme mata untuk membatasi respons inflamasi guna mempertahankan fungsi penglihatan. Molekul imunomodulator menekan sel inflamasi dan mengurangi respons imun terhadap gen yang dimasukkan. Sawar darah-retina membatasi paparan sistemik obat dan mengurangi efek samping. Karena mata terdiri dari sel yang berdiferensiasi terminal (fotoreseptor dan sel RPE), risiko integrasi kromosom atau mutasi insersional secara inheren rendah.
Lebih dari 270 mutasi gen penyebab penyakit retina herediter (IRD) telah ditemukan, dan mutasi terutama muncul pada fotoreseptor atau sel RPE. Sebagian besar IRD adalah penyakit monogenik, menjadikannya target ideal untuk terapi gen pengganti.
Pada Desember 2017, FDA menyetujui voretigene neparvovec (nama dagang: Luxturna) yang dikembangkan oleh Spark Therapeutics. EMA juga menyetujuinya pada tahun 2018 5). Ini adalah produk terapi gen mata pertama di dunia yang menargetkan IRD (LCA2 dan retinitis pigmentosa) terkait mutasi bialelik pada gen RPE65.
Mata memiliki karakteristik hak istimewa imun, sawar darah-retina, dan ruang tertutup, memungkinkan pengiriman vektor dalam jumlah kecil secara efisien ke sel target. Selain itu, retina terdiri dari sel yang berdiferensiasi terminal non-pembelah, sehingga gen diekspresikan secara stabil dan jangka panjang. Faktor-faktor ini mempercepat terapi gen di bidang oftalmologi.
Gejala penyakit retina herediter yang menjadi target terapi gen bervariasi tergantung penyakitnya, namun gejala utamanya adalah sebagai berikut:
Temuan Fundus pada LCA2
Deposit pigmen seperti tulang: Deposit granular hitam di sekitar pembuluh darah retina dan di daerah perifer tengah. Temuan klasik pada retinitis pigmentosa
Penyempitan pembuluh darah retina: Arteri menjadi lebih sempit seiring perkembangan penyakit
Pucatnya diskus optikus: Terlihat pada stadium lanjut
Penurunan FAF: Autofluoresensi melemah akibat gangguan siklus visual. Khas untuk RPE65-IRD
Temuan Penyerta Pasca Terapi VN
Atrofi koroid dan retina: Dilaporkan pada 13-28% pasca operasi. Dapat terjadi juga di luar lokasi insisi retina 2)
Pembentukan bleb subretina: Keadaan sementara di mana fotoreseptor dan RPE terlepas setelah injeksi subretina
Vitritis: Reaksi inflamasi yang terutama terjadi pada awal setelah pengobatan
Katarak subkapsular posterior: Dilaporkan pada kasus jangka panjang1)
Vektor virus utama yang digunakan dalam terapi gen oftalmologi ada tiga jenis: AAV, adenovirus, dan lentivirus. Karakteristik masing-masing ditunjukkan di bawah ini5).
| Vektor | Asam nukleat | Kapasitas | Imunogenisitas | Mutasi insersi |
|---|---|---|---|---|
| AAV | DNA untai tunggal | Sekitar 4,7 kb | Rendah | Rendah (episom) |
| Adenovirus | DNA untai ganda | Hingga 37 kb | Tinggi | Rendah (episom) |
| Lentivirus | RNA untai tunggal | 8–10 kb | Sedang | Ya (integrasi kromosom) |
AAV adalah virus DNA untai tunggal tanpa selubung yang termasuk dalam famili Parvoviridae. Saat ini, AAV adalah vektor yang paling banyak digunakan dalam terapi gen retina5).
Keuntungan AAV adalah sebagai berikut5):
Telah diidentifikasi 13 serotipe yang jelas, dengan AAV2, AAV4, AAV5, dan AAV8 terutama digunakan dalam oftalmologi. AAV2 berhasil menginfeksi lapisan dalam retina dari sisi vitreus, tetapi jangkauannya ke lapisan luar terbatas. Injeksi subretinal AAV2 dan AAV8 menunjukkan pengiriman efektif ke RPE dan fotoreseptor masing-masing.
Sekitar 70% populasi umum memiliki antibodi yang sudah ada sebelumnya terhadap AAV2, dan 38% memiliki antibodi terhadap AAV8. Antibodi penetral ini terkait dengan penurunan ekspresi gen, sehingga vektor berbasis AAV8 mungkin lebih efektif daripada AAV2.
Kapasitas pengemasan terbatas sekitar 4,7–4,8 kb, sehingga tidak dapat mengakomodasi gen besar seperti ABCA4 (penyakit Stargardt) dan MYO7A (sindrom Usher) 5).
Virus DNA untai ganda tanpa selubung, dapat membawa gen hingga 37 kb. Memiliki sifat cepat mulai berekspresi dalam 48 jam setelah injeksi. Namun, menimbulkan respons imun yang kuat, dan efek samping serius seperti demam, kerusakan hati, infeksi sistemik, dan kematian telah dilaporkan, sehingga saat ini dalam oftalmologi hanya digunakan dalam satu uji coba retinoblastoma 5).
Retrovirus RNA untai tunggal yang berasal dari HIV, virus anemia infeksius kuda (EIAV), dll. Dapat membawa gen 8–10 kb, efektif untuk transduksi ke sel RPE tetapi tidak dapat menargetkan fotoreseptor secara efektif. Berbeda dengan AAV dan adenovirus karena mengintegrasikan DNA komplementer ke dalam kromosom, sehingga berisiko menyebabkan mutagenesis insersional 5). Vektor EIAV digunakan dalam uji klinis untuk penyakit Stargardt dan sindrom Usher (USH1B).
Karena kapasitas AAV terbatas sekitar 4,7–4,8 kb, penyakit yang memerlukan gen besar melebihi ukuran ini, seperti ABCA4 (penyakit Stargardt), MYO7A (sindrom Usher), dan EYS, tidak dapat ditangani dengan AAV 5). Dalam kasus ini, vektor lentivirus menjadi pilihan, namun memiliki risiko integrasi kromosom.
Ada tiga rute utama pemberian terapi gen virus untuk mata. Berikut adalah karakteristik dan indikasi masing-masing rute.
Injeksi Intravitreal
Invasif: Paling minimal invasif. Dapat dilakukan secara rawat jalan dengan anestesi lokal
Area target: Terutama retina bagian dalam. Membran limitans interna (ILM) menjadi penghalang besar untuk mencapai retina luar (RPE dan fotoreseptor) 5)
Respons imun: Respons imun humoral cenderung kuat. Produksi antibodi netralisasi dapat mempengaruhi pemberian vektor yang sama ke mata kontralateral
Komplikasi: Endoftalmitis, ablasi retina (insiden <1%)
Injeksi Subretinal
Invasif: Paling invasif. Memerlukan vitrektomi pars plana di ruang operasi
Lokasi target: Akses langsung ke retina luar (RPE dan fotoreseptor). Voretigen neparvovec diberikan melalui rute ini5)
Reaksi imun: Reaksi imun humoral minimal. Peradangan lebih sedikit dibandingkan injeksi intravitreal5)
Komplikasi: Lubang makula, perdarahan subretina, fibrosis, ablasi retina
Injeksi suprakoroidal adalah rute yang relatif baru yang dapat menargetkan RPE dan koroid perifer secara luas, dan mungkin menghindari manipulasi langsung pada makula5).
Dilakukan di ruang operasi dengan anestesi retrobulbar (atau anestesi umum). Setelah desinfeksi permukaan mata dengan yodium, vitrektomi pars plana dilakukan dengan instrumen gauge 23 atau 25. Kemudian ujung 41 gauge ditempatkan di ruang subretina, dan larutan irigasi intraokular (BSS) disuntikkan untuk membentuk bleb, lalu vektor virus diberikan. OCT intraoperatif berguna untuk lokalisasi dan meningkatkan akurasi injeksi.
Pasca operasi, pasien diminta posisi telentang selama 2-24 jam untuk menahan cairan di kutub posterior. Prednison oral diberikan selama 21-61 hari pasca operasi, dengan penurunan bertahap setelah dua minggu pertama. Tindak lanjut berkelanjutan meliputi evaluasi ketajaman visual, lapang pandang, mikroperimetri, ERG, OCT, foto fundus, dan autofluoresensi (AF).
Voretigene neparvovec (Luxturna) adalah produk terapi gen virus oftalmik yang disetujui oleh FDA (2017) dan EMA (2018) untuk IRD yang terkait dengan mutasi bialelik pada gen RPE655). Transgen RPE65 dimasukkan ke dalam AAV2 dan dikirimkan ke sel RPE yang hidup melalui injeksi subretinal.
Pada uji coba fase III, 29 pasien berusia 3 tahun ke atas dengan ketajaman penglihatan 20/60 atau lebih rendah berpartisipasi, dan perbaikan penglihatan fungsional ditunjukkan dengan tes mobilitas multi-luminance (MLMT) (peradangan ringan terjadi pada 2 pasien tetapi tanpa komplikasi serius).
Kriteria kelayakan adalah sebagai berikut:
| Penyakit | Gen | Vektor | Rute Pemberian |
|---|---|---|---|
| Retinoskisis terkait-X (XLRS) | RS1 | AAV | Intravitreal |
| Penyakit Stargardt | ABCA4 | EIAV (lentivirus) | Subretina |
| Korioremi | CHM (REP1) | AAV2 | Subretina |
| Retinitis pigmentosa (terkait-X) | RPGR | AAV8/AAV9 | Subretina |
| Buta warna total | CNGA3/CNGB3 | AAV | Subretina |
| Degenerasi makula terkait usia neovaskular | aflibercept | AAV2 | Intravitreal |
| LHON | ND4 | AAV2 | Intravitreal |
Saat ini, lebih dari 30 uji klinis terapi penggantian gen oftalmik sedang berlangsung.
Pasien dengan mutasi patogenik bialelik pada gen RPE65 dan masih memiliki sel retina yang dapat dihidupi merupakan prasyarat untuk indikasi 5). Pada kebutaan total dengan fungsi visual mendekati nol, efek terapi sulit diharapkan, sehingga pengobatan pada saat fungsi residual masih terkonfirmasi menjadi penting.
RPE65 (retinoid isomerohidrolase) adalah enzim yang diekspresikan tinggi di sel RPE dan berperan dalam mengubah all-trans-retinil ester menjadi 11-cis-retinol dalam siklus visual. Defisiensi RPE65 menyebabkan kekurangan 11-cis-retinal (turunan vitamin A yang merupakan bahan baku pigmen fotoreseptor sel batang), sehingga mengganggu fototransduksi di fotoreseptor.
Kapsid AAV terbentuk dari struktur beta-barrel dan loop permukaan yang terekspos, dan loop permukaan menentukan tropisme jaringan 5). Karena sel yang bersentuhan dengan kapsid berbeda tergantung rute pemberian, sel mana yang ditransduksi ditentukan oleh kombinasi rute pemberian dan kapsid.
Tropisme RPE dan fotoreseptor berdasarkan serotipe adalah sebagai berikut:
Protein asing dan DNA asing diketahui sebagai faktor penginduksi peradangan, dan dapat menyebabkan peradangan bahkan di lingkungan intraokular yang memiliki hak istimewa imun. Pada injeksi intravitreal, vektor menyebar ke seluruh rongga vitreus sehingga respons imun humoral mudah terjadi. Sebaliknya, injeksi subretinal memberikan perlindungan vektor yang lebih baik dari sistem imun, sehingga reaksi peradangan lebih sedikit 5).
Kapsid secara spesifik menyebabkan peradangan intravitreal, sedangkan materi genetik terlibat dalam peradangan baik di segmen anterior maupun posterior. Kapsid kosong juga telah dikonfirmasi menyebabkan vitreitis setelah injeksi intravitreal.
Mekanisme CRA setelah terapi VN belum sepenuhnya dipahami, tetapi diyakini melibatkan beberapa faktor.
Kolesnikova dkk. (2022) melaporkan tindak lanjut 8 tahun pada pasien yang menerima terapi VN pada usia 11 tahun dan mengalami atrofi koroidoretina pada usia 19 tahun4). Sebelum terapi, autofluoresensi hampir menghilang, namun pada tindak lanjut 6 dan 8 tahun, autofluoresensi terdeteksi di daerah parafoveal, menunjukkan fungsi siklus visual yang berkelanjutan. Setelah 8 tahun, ketajaman penglihatan kedua mata kembali ke nilai dasar sebelum terapi, dan penyakit stabil.
Merle dkk. (2025) melaporkan hasil jangka pendek terapi VN pada 4 anak (usia 6-12 tahun) dengan RPE65-IRD ringan3). Efek penyelamatan batang dikonfirmasi pada semua kasus melalui perbaikan FST (ambang stimulus lapangan penuh). CRA diamati di lokasi insisi retina pada 3 kasus, namun tidak ada perluasan progresif. Intervensi dini pada tahap degenerasi retina yang lebih sedikit berpotensi mengurangi risiko CRA yang meluas dengan cepat.
Ku dkk. (2024) melaporkan 4 kasus (terapi awal usia 6-11 tahun, pemberian VN usia 12-21 tahun) di mana VN diberikan kemudian pada mata kontralateral yang sebelumnya diobati dengan vektor AAV berbeda (rAAV2-CB-hRPE65)2). CRA terjadi pada mata yang diobati VN pada 3 dari 4 kasus (5-22 bulan hingga onset). Meskipun perbaikan FST dikonfirmasi pada semua kasus, insidensi CRA jauh lebih tinggi dari biasanya (15-75%). Penulis mengusulkan mekanisme gabungan sensitisasi imun dan metabolisme berlebih. Pemberian vektor berbeda pada mata berbeda memerlukan pertimbangan hati-hati.
Evolusi terarah (directed evolution): Dengan mengoptimalkan kapsid AAV secara artifisial, pengembangan vektor yang dapat menembus membran batas internal tebal primata dan mencapai retina luar sedang berlangsung5). Ini berpotensi memungkinkan pengiriman gen ke retina luar bahkan dengan injeksi intravitreal.
RdCVF (faktor kelangsungan hidup kerucut yang berasal dari batang): Sedang diteliti sebagai strategi neuroprotektif untuk meningkatkan kelangsungan hidup kerucut5). Ini dapat menjadi terapi umum untuk beberapa subtipe genetik.
Pengeditan gen (CRISPR/Cas9): Penelitian praklinis untuk operasi genom yang dimediasi AAV sedang berlangsung, khususnya untuk aplikasi pada degenerasi makula terkait usia dan penyakit yang disebabkan oleh mutasi dominan5).
Injeksi ruang suprakoroidal: Sedang diteliti sebagai jalur baru yang memungkinkan terapi area luas RPE perifer dan koroid5).
Banyak laporan menunjukkan bahwa pada mata yang mengalami CRA, ketajaman penglihatan (BCVA) tetap terjaga dan perbaikan FST cenderung bertahan 4). Namun, jika CRA meluas hingga ke fovea, ada kekhawatiran akan dampaknya terhadap penglihatan. Pola pertumbuhan CRA sangat bervariasi antar individu, sehingga diperlukan pemantauan pencitraan jangka panjang.
