+

Дефектные гены —причина 80% заболеваний, известных на сегодняшний день. Современные геномные технологии позволяют «чинить» наследственные дефекты и обращать вспять болезни, которые раньше считались смертельными. Сегодня это молодое направление медицины развивается особенно стремительно, о чем свидетельствует растущее число одобренных генотерапевтических препаратов. Рассказываем о том, что такое генная терапия, какие задачи ей уже по плечу и чего стоит ждать от нее в будущем.

Основные методы генотерапии

Генная терапия — использование генетического материала для лечения или профилактики болезней. В зависимости от поставленной задачи, применяются разные стратегии, включая добавление нового генетического материала в клетки или блокирование активности «больного» гена. Например, гемофилия типа В обусловлена недостаточностью фактора IX — белка, играющего важную роль в процессах свертывания крови. Долгое время единственным методом устранения этой проблемы было периодическое переливание плазмы крови, которое после заменили на введение в организм концентрата протромбинового комплекса. Последний метод имел существенный недостаток: он часто приводил к развитию тромботических эпизодов. С появлением генной терапии ученые научились создавать рекомбинантные «версии» фактора IX, которые отличаются высокой эффективностью и безопасностью.

Генная терапия направлена на модификацию генетического материала соматических клеток человека, не принимающих участие в половом размножении. Редактирование клеток зародышевой линии запрещено законодательством более чем 40 стран и Советом Европы.

Изменения генома соматических клеток не передаются по наследству и затрагивают только определенные клетки-мишени.

25 ноября 2018 года китайский биофизик Хэ Цзянькуй опубликовал на ютубе видео, в котором объявил о рождении девочек-близнецов Лулы и Наны — первых в мире детей с измененным геномом клеток зародышевой линии. Для исследования отбирались пары, в которых мужчина был ВИЧ-положительным, а женщина — ВИЧ-отрицательной. После взятия спермы и яйцеклеток у испытуемых проводилось ЭКО. Геном полученных эмбрионов изменялся с помощью технологии CRISPR-Cas9. Во время геномного редактирования «выключался» ген CCR5, позволяющий ВИЧ проникать в клетку.

Новость была тут же подхвачена китайскими СМИ, которые окрестили ее «историческим прорывом в области редактирования генома». Но уже через сутки после выхода ролика 122 китайских ученых выступили с заявлением, что эксперимент ученого безумен и связан с неконтролируемыми рисками, включая возникновение нецелевых мутаций.

После проведения тщательного расследования лабораторию Хэ Цзянькуя закрыли, а самого ученого приговорили к трем годам тюремного заключения. Личности Лулы и Наны как были, так и остались засекреченными. Никаких данных о них, кроме заявления Хэ Цзянькуя о хорошем самочувствии детей, на данный момент нет.

Выделяют две основные методики генотерапии — ex vivo и in vivo. Оба метода востребованы: с 2010 по 2020 год проведено 1035 клинических испытаний ex vivo и 872 in vivo.

Терапия ex vivo состоит из следующих этапов:

  • Осуществляется забор дефектных клеток.
  • В лаборатории в геном проблемных клеток вносятся нужные изменения, после чего они «размножаются».
  • Измененные клетки вводятся в организм пациента.

Одно из ключевых направлений технологии ex vivo — лечение патологий, связанных с пересадкой костного мозга. Стволовые клетки костного мозга можно трансформировать в разные типы клеток, включая макрофаги, тромбоциты, эритроциты. Например, при дисфункции макрофагов генотерапия ex vivo обеспечит пациенту достаточный запас этих иммунных клеток из популяции модифицированных стволовых.

Технология in vivo — доставка терапевтического гена, способного корректировать генетический дефект, к нужным клеткам. К мишеням данной терапии относятся злокачественные опухоли, костный мозг, глаза, центральная нервная система, сердце, печень.

Для транспортировки генетического материала к целевым клеткам в обоих случаях применяются различные системы доставки (векторы).

Наиболее часто доставщиками выступают вирусы, обладающие природной способностью внедряться в клетки хозяина.

Перед использованием вируса из него «достают» гены, которые отвечают за заражение и репликацию, и заменяют их на лечебные. После этого вирус вводят в организм, где он поражает целевые клетки и обеспечивает экспрессию лечебных генов. Таким образом, ученым удалось превратить патогены, вызывающие заболевания, в эффективные лечебные инструменты.

Выбор вируса-переносчика зависит от применяемой технологии и конечной цели лечения. Например, лентивирус и ретровирус эффективны при терапии ex vivo, аденоассоциированный вирус (AAV) — при терапии in vivo. Последний относится к наиболее популярным векторам: он может поражать как делящиеся, так и неделящиеся клетки, и обеспечивает долгую экспрессию терапевтического гена.

Разрушители раковых опухолей

Большинство клинических испытаний генотерапии сосредоточено на лечении онкологии. Одно из перспективных направлений — применение CAR T-клеток для воздействия на адаптивный иммунитет и активации противоопухолевого ответа.

Боеспособность адаптивного иммунитета зависитот «умения» Т-клеток (Т-лимфоцитов), образующихся в костном мозге, распознавать чужеродные антигены. Мишени Т-клеток — бактерии, вирусы, опухолевые клетки. Последние умеют «ускользать» от иммунологического контроля организма.

Взаимодействие иммунной системы и опухоли состоит из трех стадий:

  1. Элиминация. Эпитопы, вырабатываемые злокачественными клетками, распознаются и уничтожаются Т-лимфоцитами. Кроме того, к иммунному ответу подключаются клетки врожденного иммунитета — естественные киллеры, макрофаги.
  2. Равновесие. Злокачественные клетки постепенно мутируют и становятся неузнаваемыми для Т-лимфоцитов. Для стадии «равновесия» характерна одинаковая скорость роста и гибели раковых клеток.
  3. Ускользание. Злокачественные клетки полностью адаптируются к иммунному ответу и начинают размножаться бесконтрольно.

В 1989 году ученые нашли возможность превращать Т-клетки в «охотников» на онкологию. Был создан химерный антигенный рецептор (Chimeric antigen receptor, CAR), который наделяет Т-лимфоциты способностью распознавать антигены злокачественных клеток.