Ученые впервые использовали инструменты редактирования генома непосредственно в человеке
Привет. Впервые исследователи ввели в кровь человека инструменты для редактирования генов, нацеленные на лечение его тяжелой наследственной болезни. У 44-летнего пациента наблюдается редкое метаболическое расстройство, называемое синдромом Хантера. Но насколько это реальный прогресс в развитии медицинских технологий, таких, как CRISPR? Появится ли возможность помогать людям с другими генетическими заболеваниями?
Как работает лечение?
Синдром Хантера возникает в результате мутации в гене фермента, который помогает клетки разрушать определенные сахара. Когда энзим неполноценен или отсутствует, сахара накапливаются и могут вызвать задержки в развитии, проблемы с органами, повреждение мозга и раннюю смерть. Брайан Мадье, первый пациент, участвующий в клиническом испытании, имеет легкую форму заболевания, но, тем не менее, претерпел уже более двух десятков операций.
Когда-нибудь исследователи смогут использовать редактирование генов для исправления дефектного гена в клетках, вызывающих такие болезни, как синдром Хантера. Тем не менее, это не цель исследования, проводимого Sangamo Therapeutics - биотехнологической компанией, базирующейся в Ричмонде (США). Вместо этого компания вставляет заменяющую копию гена, используя редактирование генома, чтобы отрезать ДНК-спираль клеток печени в определенном месте рядом с промотором или переключателем включения-выключения для гена белка, называемого альбумином. Клетки фиксируют повреждение, встраивая участок ДНК для нового гена, направляемого исследователями вместе с ножницами ДНК редактора, а активность гена затем контролируется мощным альбуминовым промотором. Идея состоит в том, чтобы превратить эти модифицированные клетки печени в завод для того производства фермента, отсутствующего при синдроме Хантера.
Брайан Мадье, у которого синдром Хантера, получивший лечение, направленное на редактирование генома клеток печени
Целевой подход, известный как «safe harbor», должен избежать существующих рисков использования традиционной генной терапии для изменения генома клетки, который может встроиться в новый ген в случайном месте генома, в результате чего потенциально может включить ген рака. И поскольку организму не требуется большая часть фермента, необходимо модифицировать только небольшую часть клеток печени, чтобы лечить болезнь.
Хотя пациенты с синдромом Хантера часто получают еженедельные инъекции пропавшего фермента, его уровень в крови снижается в течение дня. Надежда состоит в том, что одноразовое лечение путем редактирования генов в виде трехчасовой внутривенной инфузии, позволит печени поддерживать производство фермента с устойчивой скоростью в течение многих лет. Однако, есть один нюанс: теперь пациенты, получающие фермент Hunter, не пересекают гематоэнцефалический барьер (физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой), плотная сеть клеток, которая защищает мозг от патогенов, не позволяет и ферменту пересечь этот барьер. Таким образом, новое лечение не может остановить повреждение мозга, которое может произойти при синдроме Хантера.
Является ли это первым случаем редактирования генома непосредственно в человеке?
Не совсем. Исследование использует форму ДНК-ножниц, называемых нуклеазами пальцев цинка (ZFNs). Как и новейшая технология редактирования генов CRISPR, ZFN могут разрезать обе нити двойной спирали ДНК генома в определенном месте. В испытаниях, проведенных несколько лет назад, компания использовала ZFN для защиты пациентов от ВИЧ путем сбора их клеток крови, разрушения в них гена, появляющегося в культуре, а затем переливали клетки обратно в пациентов.
Тем не менее, это первый раз, когда ZFN были использованы непосредственно для изменения ДНК у живых пациентов - так называемое редактирование генов in vivo. Это сложнее, чем редактирование ДНК клетки в лабораторной колбе. Во-первых, исследователи должны использовать вирусный вектор для переправки ДНК, кодирующей ZFN и новый ген в клетки печени. Хотя этот вирус, называемый адено-ассоциированным вирусом, широко используется в генной терапии и считается безопасным, он может спровоцировать потенциально опасный иммунный ответ у некоторых пациентов, которым обычно управляют стероиды.
И in vivo редактирование генов создает дополнительные риски. Подобно проблеме традиционной генной терапии, попавшей в неправильное место, ZFN могут делать порезы в местах, где они могут включать и включать ген рака. Усугубляя этот риск, клетки печени, которые теперь содержат ДНК для ZFN, будут продолжать делать нуклеазы в течение, возможно, нескольких лет, даже если они больше не нужны, чтобы направлять новый ген на свое место в геноме.
В компании уверены, что промахи при резке генов будут редки и в основном будут происходят в нефункционирующих участки ДНК между генами. У ученых было довольно хорошее доказательство, основанное на экспериментах с культурой клеток животных, что воздействие вне цели не будет иметь высокого риска.
Исследователи будут проверять внецелевые эффекты, производя биопсию печени у некоторых пациентов в поисках изменения ДНК. Тем не менее, даже если тесты не выявляют каких-либо проблем, они могут пропустить раковую клетку где-то в печени пациента, что годы спустя может превратятся в опухоль.
Что дальше?
Компания также тестирует лечение гена печени в ходе испытаний, которые сейчас ведутся для лечения кроветворного расстройства - гемофилии и другого метаболического заболевания, синдрома Херлера. «Как только будет показано, что это работает, и нет никаких ужасных побочных эффектов, ученые смогут использовать его при лечении многих других заболеваний.
