NFP37 SOMATISCHE GENTHERAPIE

«Was ist 'Gentherapie' ?»

«Was ist der 'NFP37' ?»

cos'è?
c'est quoi?
Was ist?
What is?


(S Rusconi, Uebersetzung Andreas Hänni)

FW: Sie werden zusaetzliche Informationen und Einleitungen zum Thema 'Genthechnik' im Spezialdossier (auf Französisch) von F Guerry und V Cottier.

Was ist 'Gen-Therapie'?

Seit mehr als 15 Jahren werden Gene zur biotechnologischen Produktion reiner Proteine genutzt, welche als biopharmazeutische Wirkstoffe (Biopharmaka) gebraucht werden (Insulin, Wachstumshormon, Blutgerinnungsfaktoren, Erythropoietin usw.).

GEN-THERAPIE ist eine medizinische Technologie, in der DNS selbst als pharmazeutischer Wirkstoff benutzt wird. im Rahmen dieser Technik werden Gene oder Genfragmente mit der Absicht in einen menschlichen Körper übertragen eine Krankheit zu behandeln, gar zu heilen, oder dem Ausbruch einer Krankheit vorzubeugen.

Gen-Transfer wird mittels Vektoren, entweder viralen oder nicht-viralen Ursprungs, durchgefuehrt. Die Hauptschwierigkeit beim Transfer von Genen ist das Erzielen einer befriedigenden Effizienz.

Zahlreiche Stoffwechselstörungen können möglicherweise mittels Gen-Therapie behandelt werden; es kann sich dabei um im Laufe des Lebens erworbene oder auch ererbte Stoffwechselstörungen handeln.

Gen-therapeutische klinische Versuche begannen 1990, wobei die Verfahren immer noch sehr in der experimentellen Phase stecken. Bis heute wurden ungefähr 200 klinische Versuche mit ungefähr 3000 Patienten durchgeprobt. Auch in der Schweiz wurden einige Verfahren erprobt bzw. sind gerade jetzt in der klinischen Erprobung.


Fragen und Literaturhinweise:


GLOSSARY

Gen


Ein Abschnitt DNS, dem eine bestimmte, weiter wirksame Funktion zukommt (Beispiel: Das Gen fuer Insulin). Der Informationsgehalt der Gene wird zunaechst voruebergehend in RNS umgeschrieben und dann in Proteinsequenzen uebersetzt (vgl. unten).

Protein


Ein Kettenmolekuel aus aufgereihten Aminosaeuren (den Bausteinen der Proteine). Der im Raum aufgefalteten Kette kommt eine bestimmte strukturelle oder funktionale Aufgabe zu. In einer Zelle gibt es mindestens 5000 verschiedene Proteine, wobei jedes in grosser Zahl vorliegt (10'000 bis 1'000'000 Molekuele)

Biotechnologie


Die moderne Auffassung: Ein Verfahren, in welchem genetisch veraenderte Mikroorganismen oder Gewebszell-Kulturen zur Produktion einer nuetzlichen Substanz verwendet werden (eines Antikoerpers, eines Impfstoffes, eines Wachstumsfaktors, eines Hormons, eines Enzyms, usw...).

Biopharmaka


Proteine, welche mittels biotechnologischer Verfahren hergestellt werden. Normalerweise werden sie durch eine Injektion verabreicht. Beispiele: Interferon (Krebsbehandlung, Therapie von Infektionen, Entartungen), Alpha-Antitrypsin (zur Behandlung von Herzinfarkten), Wachstumshormon (zur Therapie mehrerer verschiedener Beschwerden), Insulin (Diabetes-Therapie), Erythropoietin (zur Behandlung von Anaemien), usw...

DNS (DNA)


Desoxyribonukleinsaeure, der Traeger der genetischen Information in Form einer bestimmten Basen-(Nukleotid-) abfolge.

Basen


Die Grundbausteine der DNS: A, G, C, T. Ihre Reihenfolge in der kettenartigen Sequenz entspricht der genetischen Sprache.

Prevaention


Beispiel: Verabreichen eines Impfstoffes. Dadurch dass der Organismus ihm unbekannten Proteinen (viralen oder bakteriellen Antigenen) ausgesetzt wird, erreicht man eine Stimulierung des Immunsystems. Heutzutage wird eine fortwaehrend steigende Anzahl von Impfungen in Form eines direkten Gen-Transfers als machbar erachtet.

Behandlung


Ein Weg zur Linderung von Krankheitssymptomen ohne eigentliche Heilung. Beispiele: Schmerzlinderung, Wiederherstellung der Bewegungsfaehigkeit, Verlangsamung progressiver Entartung, Beschleunigung natuerlicher oder althergebrachter Heilungsverfahren.

Heilen


Ein Weg zur ursaechlichen Behebung des Krankheitszustandes und dadurch Wiederherstellung der normalen Funktionen. Beispiel: Ausmerzung der infektionsverursachenden Keime durch Antibiotika.

Gentransfer


Das Verfahren zur Einbringung reiner Gene in Zellen oder Gewebe. Dieser Transfer benoetigt einen Vektor, der die Gene in den Zellkern einbringen kann, den Ort der Gen-Expression.

Effizienz


Die Effizienz einer Gen-Uebertragung haengt von der Art des Vektors und dem anvisierten System ab. Wenn Gewebszellkulturen (einschichtige Kulturen in Petri-Schalen) mit Hilfe eines Transport-Agens auf der Basis von Chemikalien (Liposomen, Polykationen, Kalziumphosphat-Kopraezipitaten usw.) transformiert werden, erreicht man eine Effizienz von 0.1 bis 10% instabil transformierter Zellen. Wenn Gene in Gewebe uebertragen werden, sinken diese Werte um mindestens das Hundertfache. Ein virales Transport-Agens ermoeglicht eine Uebertragungseffizienz von 10 bis 100%, sowohl in Gewebszellkulturen als auch in Geweben.

Vektor


Ein Transport-Agens zur Uebertragung von Genen in Zellen: Es existieren physikalische Vektoren (Mikroinjektion, physikalischer Druck, Elektroporation, Bombardierung von Zellen mit Mikro-Projektilen); chemische Vektoren (Liposomen, kationische Traegermolekuele, unloesliche Salzpartikel); biochemische Vektoren: Komplexe von DNS mit Proteinen, welche via Zelloberflaechenrezeptoren aufgenommen werden; biologische Vektoren: Verpackung der DNS in Viruspartikel.

Virale Vektoren


Manipulierte Viren, deren genetische Zusammensetzung veraendert wurde, wodurch sie zu Traegern therapeutisch oder diagnostisch wirksamer Gene wurden. Im Rahmen eines solchen Verfahrens werden die Viren meistens unfaehig zur Selbst-Vermehrung ausserhalb der Laborbedingungen. Beispiele: Rekombinante Adeno-Viren, rekombinante HIV-Vektoren. Diese rekombinanten Viren muessen in spezifischen Zellen kultiviert werden, den sogenannten Virushuellen-zusammenbauenden Zellen, und sind in anderen Zellen nicht vermehrungsfaehig.

Virus


Eine infektioese Partikel, welche 1'000 bis 10'000 mal kleiner ist als eine Zelle. Es enthaelt lediglich die zum Eintritt in die Zelle und fuer die Expression seines genetischen Programms notwendigen Komponenten, und bewirkt dadurch die Produktion neuer viraler Partikel, welche weitere Zellen infizieren. Beispiele: Influenzavirus, Herpes-Virus, AIDS-Virus.

Nichtvirale Vektoren


Chemikalien, welche DNS-enthaltende Partikel formen und in eine Zelle auf verschiedenen Wegen aufgenommen werden koennen (durch Endozytose oder andere Transportwege). Heutzutage sind nicht-virale Vektoren noch mindestens tausendfach weniger effizient als virale Transport-Agentien.

Klinische Versuche
(clinical trials)


Eine Art von Experimenten, welche Versuche am Menschen einbezieht. Dem vorausgehend erfolgen prae-klinische Experimente, in welchen die moegliche Giftwirkung der Substanzen in Tieren getestet wird. Die Zulassung fuer klinische Versuche ist strengen Regelungen aufgrund von Fragen der Ethik und Sicherheit unterworfen. Die klinischen Versuche werden im Rahmen von drei verschiedenen Versuchsphasen durchgefuehrt: Phase I (mit wenigen Patienten, nur Nebenwirkungen werden getestet); Phase II (mit bis zu n x 100 Patienten, die klinische Wirksamkeit mit steigender Wirkstoffdosis wird getestet); Phase III (mit bis zu mehreren tausend Patienten, Doppelblind-Versuche).

GT in der Schweiz

Einige Informationen neusten Datums sind in der Rezension "Molekulare Medizin" von S. Rusconi, 1999, enthalten.


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Was bedeutet 'somatische' Gen-Therapie?

'Somatisch' bedeutet 'in Koerperzellen, nicht in der Keimbahn'. Mit einem Gen-Transfer in die Keimzellen wird die Veraenderung im Genom via Spermatozoiden oder Eizellen auf die nachfolgenden Generationen uebertragen. Aber da Veraenderungen im Genom von Keimzellen unvorhersehbare Wirkungen

haben koennen, ist eine Intervention in die Keimbahn biologisch nicht gerechtfertigt, denn Schaeden wuerden sich in zukuenftige Generationen fortpflanzen. Zudem wirft eine Veraenderung des Erbgutes eine Reihe ethischer Fragen auf. Aus diesen Gruenden bleiben Interventionen in die Keimbahn

sowohl in unserem Land als auch in vielen anderen Laendern, vorlaeufig verboten.

Mit 'somatischer' Gen-Uebertragung visieren wir nur das Erbmaterial von Koerpergewebe (Muskeln, Lunge, Gehirn, Knochen, Nieren, Herz usw...) an, welches keinen Beitrag zur Vererbung darstellt. Die Veraenderung des Erbgutes bleibt deshalb auf den behandelten Patienten beschraenkt. Das bedeutet

allerdings nicht, dass somatische Gen-Veraenderungen voellig gefahrlos sind. Gegenwaertig ermittelt man das Ausmass moeglicher Schaeden, welche bei der Einfuegung von Genen an einen zufaelligen Ort in der Erbsubstanz auftreten koennen.

Abhaengig vom verwendeten Vektor und der Methodik ist dieses Risiko mehr oder weniger hoch, wobei diese Messgroesse die Indikation bzw. Kontra-Indikation dieser besonderen Behandlung beeinflusst.


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Welche Krankheiten koennen mittels Gen-Therapie behandelt werden?

Grundsaetzlich koennen alle moeglichen Krankheiten wenigstens bis zu einem gewissen Grad durch eine Veraenderung in der Gen-Expression behandelt werden. Gewoehnlich denkt man allerdings an GT als ein Heilmittel fuer Erbkrankheiten wie z.B.

Vor allem aber zahlreiche Krankheiten mit erblicher Praedisposition, deren Ausbruch auch von externen Faktoren abhaengig ist, koennen damit behandelt werden:

Schliesslich koennen aber auch rein zufaellig erworbene Krankheiten mittels Gen-Transfer behandelt werden, wie z.B.

Kontaktieren Sie uns bitte, falls Sie spezifische Informationen betreffend obengenannter Krankheitsklassen und entsprechende gentherapeutische Ansaetze suchen.


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Welche Vektoren werden gegenwaertig fuer den Gen-Transfer ernsthaft erwogen?

Definition von 'in-vivo' und 'ex-vivo':

Wir sprechen von 'in-vivo'-Applikation, wenn der Gen-Transfer lokal (z.B. intramuskulaer, intra-tumoral, per Inhalation, durch lokale Permeation usw.) oder systemisch (intravenoese Injektion) in den Gesamtkoerper erfolgt. Wir sprechen von Applikation 'ex vivo', falls der Gen-Transfer in Zellen oder Geweben durchgefuehrt wird, welche zuvor aus dem Organismus entnommen, im Laboratorium kultiviert und dann in den Patienten reimplantiert werden.

Physikalische Vektoren/Methoden:

Die physikalischen Methoden haben enge Grenzen, falls der Gen-Transfer oberflaechlich oder ex-vivo (in explantierte Organe oder Gewebe) erfolgen soll. Die direkte Inokulation ins Gewebe ist nur sinnvoll, falls die Therapie nicht eine sehr hohe Expression des uebertragenen Gens erfordert (z.B. wenn Patienten mit VEGF-exprimierenden Vektoren behandelt werden).

Chemische Vektoren/Methoden:

Chemische Methoden haben den Vorteil, aus definierten Komponenten einfach herstellbar zu sein, aber vorlaeufig sind sie noch zwischen 100- bis 1000-fach weniger effizient als der Transfer mittels biologischer Vektoren. Weitere Verbesserungen, wie etwa die Herstellung gemischter chemisch/biologischer Partikel (siehe unten, das heisst unter Einschluss spezifischer viraler Proteine), koennten zur Herstellung sogenannter 'Virosomen' bzw. 'kuenstlicher Viren' fuehren. Die zukuenftige Entwicklung wird zeigen, wie effizient solche Hybridpartikel tatsaechlich sind. Wir erwarten, dass Virosomen die bestmoeglichen Vektoren fuer die systemische in-vivo-Applikation sind, da sie so zusammengesetzt werden koennten, dass sie dank ihrer hochspezifischen Domaenen an ihrer Oberflaeche spezifisch im anvisierten Gewebe angereichert wuerden.

Biochemische Vektoren/Methoden:

In diesen auf der Biochemie basierenden Methoden liegt die DNS in Proteinkomplexen vor, welche in die Zelle via natuerliche Endozytose, z.B. via Rezeptoren-vermittelte Internalisation, aufgenommen werden. Sie bieten den Vorteil, zielgerichtet und hochspezifisch bestimmte Zellen zu transformieren, was bei den chemischen Methoden nicht der Fall ist.

Biologische Vektoren/Methoden (rekombinante Viren)

Die meisten dieser Viren sind so zusammengesetzt, dass sie nur in speziell manipulierten Zellen vermehrungsfaehig sind. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass sie Fremdgene mit extrem hoher Effizienz in die Zellen einbringen koennen. Unter ihnen befinden sich einige (z.B. Lentiviren und Retroviren), welche ihre Gene in das Wirts-Genom zu integrieren vermoegen, so dass diese Zellen permanent transformiert werden. Natuerlich sind mit dem Gebrauch dieser Viren gewisse Sicherheits-Risiken verbunden: In erster Linie das zufaellige Auftreten einer vermehrungsfaehigen Partikel. Mit Hilfe modernster Verfahrensprotokolle allerdings scheint dieses Problem loesbar zu sein. Einige Vektoren (z.B. Adeno) bergen giftige Komponenten (wie ihre Kapsid-Proteine), was ihren Einsatz in der Therapie leichter Erkrankungen ausschliessen duerfte. Schliesslich erlauben einige Vektoren (wie z.B. AAV) die Verpackung langer Gensequenzen nicht, und dies ist ein Haupthindernis fuer die Therapie gewisser Erbkrankheiten wie der Dystrophia musculorum progressiva oder der zystischen Fibrose, wo das betroffene Gen groesser ist als der verfuegbare Raum im Vektor. Zahlreiche Anstrengungen werden zur Zeit unternommen, um die rekombinanten viralen Partikel dazu zu befaehigen, spezifisch an bestimmte Oberflaechenstrukturen innerhalb des Koerpers andocken zu koennen, um so gewebsspezifischen Gen-Transfer via systemische Applikation zu ermoeglichen.

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Sie mehr ueber die oben erwaehnten Vektoren oder Methoden erfahren moechten.


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Ist der Nutzen der Gen-Therapie bereits erwiesen?

Skeptiker bezueglich der GT argumentieren fuer gewoehnlich, dass GT bis heute nur in Maeusen erfolgreich angewendet wurde, trotz ihrer relativ 'langen' Geschichte.

Offiziell wurden gen-therapeutische klinische Versuche erstmals 1990 durchgefuehrt. Damals wurde ein heroischer Versuch zur Heilung eines Enzymdefekts, der eine schwere Immunschwaeche bewirkt, durch French Anderson und seine Kollegen durchgefuehrt. Heute wissen wir, dass der dabei verwendete Vektor keine dauerhafte Expression des uebertragenen Gens gewaehrleisten kann, und deshalb verfuegen wir auch ueber eine vernuenftige Erklaerung fuer jenes erstmalige Scheitern. Man koennte argumentieren, dass GT gewissermassen eine Fruehgeburt war. Andererseits haetten wir ohne jene Pionierleistung wahrscheinlich auch keinen Stein ins Rollen gebracht. Demzufolge sollten wir jenen Leuten, welche damals den Mut hatten, um Visionaeres durchzufuehren, obwohl sie dazu gar keine geeigneten Werkzeuge hatten, hohen Respekt zollen.

Mittlerweile sind neue und verbesserte Vektoren erschaffen worden, und eine gewisse Anzahl klinischer Versuche ist vollbracht. Die meisten davon betreffen die Phase I, wobei das Ziel nicht die Feststellung eines therapeutischen Effekts sondern die Bestimmung der allgemeinen Toxizitaet war. Dies ist der Hauptgrund, weshalb wir nicht viele Erfolgsgeschichten mit menschlichen Patienten berichten koennen. Trotzdem, eine gewisse Anzahl ermutigender Resultate liegt vor. Z.B. wurde eine direkte intra-muskulaere Injektion eines Gens, das den vaskulaeren endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) exprimiert, durch das Forscherteam um Jeff Isner (St. Elisabeth Hospital, Boston) durchgefuehrt und zeigte auf, dass die nekrotischen Laesionen der ansonsten an unheilbarer Glieder-Ischaemie leidenden Patienten verheilten. Schon im Rahmen der klinischen Phase I konnte Dr. Isner einem bedeutenden Teil seiner Patienten dadurch eine Gliederamputation ersparen. Diese Experimente befinden sich nun in der klinischen Phase II und man erwartet weitere ermutigende Resultate.

In aehnlicher Weise, konnte eine kurze Behandlung von Spender-Venen ex-vivo mit Genen, welche einem unkontrollierten Wachstum der Venenwand in diesen bypass-Spenderorganen vorbeugen sollten, aufzeigen, dass fuer viele Patienten von Dr. Dzau (Brigham and Women's Hospital, Boston MA) dieses Verfahren gute Resultate zeigte. Die Behandlung fuehrte zu einer starken mittel- und langfristigen Verringerung der Restenose(Bypass-Verschluss)-Faelle. Zudem werden hoechst vielversprechende Wirkungen von ONYX, einer Firma, welche adenovirale Vektoren, die sich bevorzugt in Krebsgeschwuelsten vermehren, benuetzt, berichtet. Gemaess Presseberichten befinden sich entsprechende Versuche jetzt in Phase III, bereits nahe an der Marktreife. Andere Erfolge wurden mittels Modellversuchen in groesseren Tieren, z.B. die Haemophilie betreffend, gemeldet. Demzufolge darf man erwarten, dass manches GT-Verfahren innerhalb eines oder zwei Jahren in die Phase II eintreten wird, und innerhalb von drei bis fuenf Jahren einige davon sogar in Phase III. Das bedeutet, dass noch vor dem Jahr 2005 die ersten klinischen Anwendungen in den Spitaelern zur Verfuegung stehen werden. Gewiss, fuer einige Krankheiten werden ueberzeugende GT-Verfahren noch viele Jahre auf sich warten lassen. Aber wie in jeder anderen Technologie auch muessen in der Gentherapie die Kinderkrankheiten ueberwunden und ihr ein Recht darauf, zu einer voll funktionsfaehigen Technolgie auszuwachsen, gewaehrt werden.

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Sie mehr ueber die Fortschritte, die Erfolge und auch die Misserfolge der klinischen Versuche erfahren moechten.


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Ist Gen-Therapie notwendig?

<Text noch in Vorbereitung>

 

Bitte kontaktieren Sie uns, falls sie mehr ueber die vermeintliche oder tatsaechliche Notwendigkeit von GT wissen oder darueber diskutieren moechten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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Was ist das NFP37?

 

Was ist ein NFP?

Ein NFP ist ein 'National-Forschungs-Programm'. Es ist ein aus oeffentlichen Geldern gespiesenes Forschungs-Koordinations-Organ, in dessen Rahmen ein Bereich von besonderem oeffentlichem Interesse erforscht wird. Die Grundidee ist, dass das NFP Sonderbeitraege in diesem Forschungs-Bereich fuer eine begrenzte Zeit gewaehrt (ein nationales Forschungsprogramm dauert 5 Jahre), und dadurch die Bildung guter Forschungsteams ermoeglicht, welche sich schliesslich etablieren und selbstaendig weiterarbeiten koennen, indem sie sich weitere Geldquellen erschliessen. Ein 'gutes' NFP sollte deshalb nicht auf den 31. Dezember seines Schlussjahres eingestellt werden, sondern sollte eine Spur hinterlassen, welche eine weitere Vernetzung innerhalb des Forschungsgebietes foerdert.

NFP-Themata koennen von jeder glaubwuerdigen Gruppe von Wissenschaftlern vorgeschlagen werden, und sie koennen sich den entlegensten Forschungsgebieten widmen (vom trans-alpinen Verkehrswesen ueber die Einwanderungspolitik bis zur alternativen Medizin). In letzter Instanz ist es die Bundesregierung, welche entscheidet, ob ein vorgeschlagenes Programm mit oeffentlichen Geldern unterstuetzt werden sollte (gewoehnlich mit Beitraegen zwischen 10 und 15 Mio. Franken, verteilt ueber 5 Jahre). Ist die Entscheidung einmal getroffen, uebernimmt die Division IV des Nationalfonds das Projekt-Management, welches dem Programm eine chronologische Nummer zuschreibt, einen Praesidenten ernennt, einen Direktor und ein Expertenteam. Dieses Team sucht oder bringt Projektvorschlaege und startet damit sein operatives Jahr. Zum Schluss wird von den Behoerden ein Schlussbericht erwartet, worin die erreichten Ziele und die weiteren Perspektiven zusammengefasst sind.

 

Das NFP37

Das NFP37 'somatische Gen-Therapie' wurde 1993 - 1994 von drei herausragenden Schweizer Wissenschaftlern vorgeschlagen: Charles Weissmann (Zuerich), Bernard Mach (Genève), Marco Baggiolini (Bern). Es wurde akzeptiert und erhielt die Seriennummer 37, welcher keine weitere Bedeutung zukommt. 1995 erfolgte ein oeffentlicher Aufruf zur Einbringung von Projektvorschlaegen, wovon 21 beruecksichtigt wurden, nach sorgfaeltiger Evaluation. Als Direktor wurde S. Rusconi ernannt und dann konnte mit dem operativen Teil begonnen werden. Die meisten Projekte erhielten eine garantierte Unterstuetzung waehrend 3 Jahren und wurden demzufolge 1998 re-evaluiert. Im gleichen Jahr erfolgte ein oeffentlicher Aufruf zur Einreichung von Projekten der zweiten Phase. 9 der anfaenglichen Projekte wurden abgebrochen, 2 vorlaeufig weitergefuehrt, und 10 neue kamen hinzu. An den Evaluationen im Rahmen dieser zweiten Phase waren 78 herausragende Wissenschaftler aus zahlreichen Laendern beteiligt.

Neben der finanziellen Unterstuetzung von Forschungsprojekten in Form von Gehaeltern und Verbrauchsguetern (fuer insgesamt 14 Mio. Sfr.) hat das NFP37 bereits drei Jahreskonferenzen organisiert, Beitraege zur Organisation von drei diesbezueglichen Symposien und einem Technologie-Bemessungs-Programm, geleitet vom Schweizerischen Wissenschaftsrat, geleistet. Im Verlauf der ersten Phase (1996-1999) wurden mehrere wissenschaftliche Publikationen und drei Patente eingereicht, welche von Forschergruppen erarbeitet wurden, welche durch das NFP finanziert werden. Clicken sie die ensprechenden Menus wenn weitere Details ueber die Forschungstaetigkeiten der

kriegen moechten.

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Sie mehr ueber die Geschichte und die Visionen des NFP37 'somatische Gen-Therapie' erfahren moechten.

 



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