Генная терапия только начинает раскрывать свой потенциал. Эти методы лечения дают представление о том, что нас ждет в обозримом будущем.
После многочисленных неудач на рубеже веков генная терапия лечит самые разные заболевания, от нервно-мышечных расстройств до рака и слепоты. Однако успех часто бывает ограниченным. Некоторые из этих методов лечения доказали свою эффективность в облегчении болезней, но имеют высокую цену и другие проблемы с доступностью: даже когда люди знают, что существует протокол для их болезни, и даже если они могут себе это позволить финансово или имеют страховую компанию, которая покроет расходы (сумма может варьироваться от 400 000 до 2 миллионов долларов) возможно, они не смогут поехать в те немногие академические центры, которые ее предлагают. Другие методы лечения облегчают симптомы, но не устраняют основную причину.
«Полное излечение пациентов, очевидно, будет огромным успехом, но [пока] во многих ситуациях это не достижимая цель», — говорит Джули Крудель, невролог и исследователь генной терапии из Вашингтонского университета. Тем не менее, даже ограниченные достижения открывают путь к постоянному прогрессу, добавляет она, указывая на исследования своих пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна: «В большинстве этих клинических испытаний мы узнаем важные вещи».
Благодаря этим новым знаниям и постоянным исследованиям исследователи генной терапии теперь могут указать на растущий список успешных генных терапий. Вот четыре самых многообещающих.
ОБМЕН ГЕНОВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОТЕРИ ЗРЕНИЯ
Некоторые дети рождаются с серьезной потерей зрения, вызванной заболеваниями сетчатки, которые когда-то неизбежно приводили к полной слепоте. Сегодня некоторые из них могут извлечь выгоду из генной терапии, созданной женой и мужем Джин Беннетт и Альбертом Магуайром, которые сейчас работают офтальмологами в Университете Пенсильвании.
Когда пара впервые начала исследовать заболевания сетчатки в 1991 году, ни один из генов, которые, как известно, вызывают потерю зрения и слепоту, не был идентифицирован. В 1993 году исследователи идентифицировали один потенциальный ген-мишень, RPE65. Семь лет спустя Беннет и Магуайр протестировали терапию, направленную на этот ген, на трех собаках с тяжелой потерей зрения — она восстановила зрение у всех троих.
У людей наследственное заболевание, которое лучше всего соответствует потере зрения у собак, — это врожденный амавроз Лебера (LCA). LCA не позволяет сетчатке, слою светочувствительных клеток в задней части глаза, должным образом реагировать или посылать сигналы в мозг, когда на него попадает фотон. Состояние может вызывать неконтролируемое дрожание глаз (нистагм), мешает зрачкам реагировать на свет и обычно приводит к полной слепоте к 40 годам. Исследователи связали болезнь с мутациями или делециями в любом из 27 генов, связанных с развитием и функцией сетчатки. До генной терапии не было лекарства.
Мутации в RPE65 — лишь одна из причин наследственной дистрофии сетчатки, но Беннет и Магуайр могли действовать по этой причине. Исследователи использовали безвредный аденоассоциированный вирус (AAV), который они запрограммировали, чтобы находить клетки сетчатки и вставлять здоровую версию гена, и вводили ее в глаз пациента прямо под сетчаткой. В 2017 году после серии клинических испытаний Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило voretigene neparvovecrzyl (продаваемый как Luxturna) для лечения любой наследственной дистрофии сетчатки, вызванной мутировавшим RPE65.ген, включая LCA типа 2 и пигментный ретинит, еще одно врожденное заболевание глаз, поражающее фоторецепторы сетчатки. Luxturna была первой одобренной FDA генной терапией in vivo, которая доставляется к клеткам-мишеням внутри тела (ранее одобренные методы лечения ex vivo доставляют генетический материал к клеткам-мишеням в образцах, взятых из организма, которые затем повторно вводятся).
Spark Therapeutics, компания, которая производит Luxturna, оценивает, что около 6000 человек во всем мире и от 1000 до 2000 в США могут иметь право на его лечение — этого достаточно, чтобы Luxturna получила статус «орфанного препарата», обозначение, которое FDA использует для стимулирования разработка методов лечения редких заболеваний. Этого было недостаточно, чтобы снизить стоимость. Стоимость терапии составляет около 425000 долларов за инъекцию, или почти 1 миллион долларов за оба глаза. Несмотря на стоимость, Магуайр говорит: «Я еще не видел в США никого, кто не получил бы доступа из-за неспособности платить».
Те, кого лечили, показывают значительное улучшение: у пациентов, которые когда-то не могли ясно видеть, их зрение восстанавливалось, часто очень быстро. Некоторые сообщили, что после инъекций они впервые смогли увидеть звезды.
Хотя неясно, как долго продлится эффект, данные последующего наблюдения, опубликованные в 2017 году, показали, что все 20 пациентов, получавших Luxturna в ходе исследования фазы 3, сохранили улучшенное зрение через три года. Беннетт говорит, что пятилетнее наблюдение за 29 пациентами, которое в настоящее время проходит экспертную оценку, дало такие же успешные результаты. «Эти люди теперь могут делать то, о чем они никогда не могли и мечтать, они более независимы и наслаждаются жизнью».
ТРЕНИРОВКА ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ БОРЬБЫ С РАКОМ
Генная терапия также сделала успехи в борьбе с раком. Подход, известный как Т-клеточная терапия химерного антигенного рецептора (CAR), основан на программировании иммунных клеток пациента на распознавание и нацеливание на клетки с раковыми мутациями. Стивен Розенберг, заведующий хирургическим отделением Национального института рака, помог разработать терапию и опубликовал первые успешные результаты в исследовании 2010 года по лечению лимфомы.
«У этого пациента было огромное количество заболеваний груди и живота, и он претерпел полный регресс», — говорит Розенберг — регресс, который длится уже 11 лет и продолжает расти.
Терапия CAR Т-клетками использует лейкоциты, называемые Т-клетками, которые служат первой линией защиты от патогенов. В этом подходе используются собственные Т-клетки пациента, которые удаляются и генетически изменяются, чтобы они могли создавать рецепторы, специфичные для раковых клеток. После вливания обратно в пациента модифицированные Т-клетки, которые теперь обладают способностью распознавать и атаковать раковые клетки, воспроизводятся и остаются начеку для будущих встреч.
В 2016 году исследователи из Пенсильванского университета сообщили о результатах лечения острым лимфобластным лейкозом (ОЛЛ), одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний у детей, лечением CAR Т-клетками под названием tisagenlecleucel. У пациентов с ОЛЛ мутации в ДНК клеток костного мозга заставляют их производить огромное количество лимфобластов или неразвитых лейкоцитов, которые накапливаются в кровотоке. Болезнь быстро прогрессирует: у взрослых людей низкая вероятность излечения, и менее половины из них выживают более пяти лет после постановки диагноза.
Направленные против ALL, CAR Т-клетки безжалостно эффективны — одна модифицированная Т-клетка может убить до 100 000 лимфобластов. В исследовании Университета Пенсильвании у 29 из 52 ВСЕХ пациентов, получавших тисагенлеклеуцел, наступила стойкая ремиссия. Основываясь на результатах этого исследования, FDA одобрило терапию (производимую Novartis как Kymriah) для лечения ОЛЛ, а в следующем году агентство одобрило ее для использования против диффузной крупноклеточной В-клеточной лимфомы. Одноразовая процедура стоит более 475 000 долларов.
Терапия CAR Т-клетками сопряжена с риском. Он может вызывать серьезные побочные эффекты, включая синдром высвобождения цитокинов (СВК), опасную воспалительную реакцию, которая варьируется от легких гриппоподобных симптомов в менее тяжелых случаях до полиорганной недостаточности и даже смерти. CRS не является специфическим для терапии CAR T: исследователи впервые наблюдали его в 1990-х годах как побочный эффект терапии антителами, используемых при трансплантации органов. Сегодня, благодаря сочетанию новых лекарств и бдительности, врачи лучше понимают, насколько далеко они могут продвинуть лечение, не вызывая СВК. Розенберг говорит, что «мы знаем, как бороться с побочными эффектами, как только они возникают, а количество серьезных заболеваний и смертей от синдрома выброса цитокинов резко снизилось с первых дней».
К 2020 году уровень ремиссии среди ВСЕХ пациентов, получавших Kymriah, составлял около 85 процентов. Более чем у половины не было рецидивов через год. Novartis планирует отслеживать результаты всех пациентов, получавших терапию в течение 15 лет, чтобы лучше понять, как долго она остается эффективной.
ПРЕЦИЗИОННОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ КРОВИ
Особенно внимательно наблюдают за одним новым достижением в области генной терапии: редактированием генов in vivo с использованием системы под названием CRISPR, которая стала одним из самых многообещающих методов генной терапии с тех пор, как Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье открыли ее в 2012 году — подвиг, для которого они разделила Нобелевскую премию по химии 2020 года. Первые результаты небольшого клинического испытания, направленного на лечение серповидно-клеточной анемии и тесно связанного с ней заболевания, называемого бета-талассемией, были опубликованы в июне этого года.
Серповидно-клеточная анемия поражает миллионы людей во всем мире и вызывает образование красных кровяных телец в форме полумесяца, которые более липкие и более жесткие, чем здоровые клетки, что может привести к анемии и опасным для жизни кризисам со здоровьем. Бета-талассемия, которая поражает еще миллионы людей, возникает, когда другая мутация заставляет чей-то организм вырабатывать меньше гемоглобина, богатого железом белка, который позволяет эритроцитам переносить кислород. Пересадка костного мозга может стать лекарством для тех, кто может найти подходящих доноров, но в остальном лечение обоих состоит в основном из переливания крови и лекарств для лечения связанных с этим осложнений.
И серповидно-клеточная анемия, и бета-талассемия вызываются наследственными мутациями одного гена, что делает их хорошими кандидатами для терапии по редактированию генов. В методе CRISPR-Cas9 для редактирования генома пациента используются последовательности ДНК бактерий (сгруппированные с регулярными перемежающимися короткими палиндромными повторами или CRISPR) и связанный с CRISPR фермент (сокращенно Cas). Последовательности CRISPR транскрибируются на РНК, которая определяет местонахождение и идентифицирует последовательности ДНК, виновные в том или ином состоянии. При упаковке вместе с Cas9 транскрибируемая РНК определяет местоположение целевой последовательности, а Cas9 вырезает ее из ДНК, тем самым восстанавливая или деактивируя проблемный ген.
На конференции в июне этого года Vertex Pharmaceuticals и CRISPR Therapeutics объявили неопубликованные результаты клинических испытаний пациентов с бета-талассемией и серповидно-клеточной анемией, получавших CTX001, терапию на основе CRISPR-Cas9. В обоих случаях терапия не отключает целевой ген, а вместо этого предоставляет ген, который увеличивает выработку здорового гемоглобина плода — ген обычно отключается вскоре после рождения. Пятнадцать человек с бета-талассемией лечились CTX001; через три месяца и более у всех 15 наблюдалось быстрое улучшение уровня гемоглобина, и им больше не требовалось переливание крови. Семь человек с тяжелой серповидно-клеточной анемией получали такое же лечение, у всех был повышен уровень гемоглобина и по крайней мере три месяца не было сильной боли. Более чем через год эти улучшения сохранялись у пяти пациентов с бета-талассемией и двух с серповидно-клеточной анемией. Испытание продолжается, и пациенты все еще набираются. Представитель Vertex заявляет, что компания надеется набрать 45 пациентов и подать заявку на одобрение в США уже к 2022 году.
УСТРАНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНО СМЕРТЕЛЬНОЙ БОЛЕЗНИ
Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это нейродегенеративное заболевание, при котором двигательные нейроны — нервы, которые контролируют движение мышц и соединяют спинной мозг с мышцами и органами, — деградируют, нарушают работу и умирают. Обычно это диагностируется у младенцев и детей ясельного возраста. Основная причина — генетическая мутация, которая подавляет выработку белка, участвующего в построении и поддержании этих двигательных нейронов.
Четыре типа СМА ранжированы по степени тяжести и связаны с тем, сколько белка двигательного нейрона клетки человека еще могут продуцировать. В самых тяжелых случаях или случаях типа I даже самые простые функции, такие как дыхание, сидение и глотание, оказываются чрезвычайно сложными. Младенцы с диагнозом СМА типа I исторически имели 90-процентную смертность к одному году.
Адриан Крайнер, биохимик из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, впервые заинтересовался СМА, когда посетил семинар Национального института здравоохранения в 1999 году. В то время Крайнер исследовал, как мутации РНК вызывают рак и генетические заболевания, когда они нарушают процесс, называемый сплайсингом, и исследователи подозревали, что дефект в процессе может быть в основе SMA. Когда РНК транскрибируется с матрицы ДНК, ее необходимо отредактировать или «сплайсировать» в информационную РНК (мРНК), прежде чем она сможет направлять производство белка. Во время этого процесса редактирования некоторые последовательности вырезаются (интроны), а оставшиеся (экзоны) соединяются вместе.
Крайнер понял, что существует сходство между дефектами, связанными со SMA, и одним из механизмов, которые он изучал, а именно ошибкой, которая возникает, когда важный экзон непреднамеренно теряется во время сплайсинга РНК. У людей со SMA отсутствовала одна из этих важнейших генных последовательностей, называемых SMN1.
«Если бы мы могли выяснить, почему этот экзон был пропущен, и если бы мы могли найти решение для этого, то, по-видимому, это могло бы помочь всем пациентам с [SMA]», — говорит Крайнер. Решение, к которому он и его коллеги пришли, — антисмысловая терапия, — использует отдельные цепи синтетических нуклеотидов для доставки генетических инструкций непосредственно в клетки тела [см. «Исправление гена»]. В случае SMA инструкции индуцируют другой ген мотонейрона, SMN2 , который обычно производит небольшое количество недостающего белка моторного нейрона, чтобы производить его гораздо больше и эффективно замещать SMN1.. Первое клиническое испытание этого подхода началось в 2010 году, а к 2016 году FDA одобрило nusinersen (продаваемый как Spinraza). Поскольку терапия не встраивается в геном, ее необходимо проводить каждые четыре месяца для поддержания выработки белка. И это ошеломляюще дорого: одно лечение Spinraza стоит до 750 000 долларов в первый год и 375 000 долларов в год в последующий период.
С 2016 года им пролечили более 10 000 человек по всему миру. Хотя Спинраза не может полностью восстановить нормальную двигательную функцию (один ген двигательного нейрона просто не может производить для этого достаточно белка), он может помочь детям с любым из четырех типов СМА жить дольше и вести более активную жизнь. Во многих случаях Спинраза улучшает двигательную функцию пациентов, позволяя даже тем, у кого тяжелые случаи, дышать, глотать и сидеть прямо. «Наиболее поразительные результаты наблюдаются у пациентов, которые проходят лечение вскоре после рождения, когда им ставят генетический диагноз в результате скрининга новорожденных», — говорит Крайнер. «Тогда вы действительно сможете предотвратить начало болезни — на несколько лет и, надеюсь, навсегда».
Эта статья является частью редакционно независимого специального отчета « Инновации в генной терапии », подготовленного при финансовой поддержке Pfizer .
Источник: scientificamerican.com
