Цивилизация
Врачи из калифорнийской детской больницы UCSF Benioff Children's Hospital впервые отредактировали геном человека непосредственно в его организме, сообщает Science. Эксперимент стал частью исследования компании Sangamo Therapeutics, занимающейся разработками в области редактирования генома, и, возможно, позволит пациенту если не избавиться от синдрома Хантера, то, по крайней мере, предотвратить его дальнейшее развитие.
Синдром Хантера — генетическое заболевание, связанное с нарушением обмена веществ. При заболевании у пациента нарушена выработка фермента идуронат-2-сульфатазы, что приводит к накоплению мукополисахаридов, высокомолекулярных сахаров, в норме используемых организмом как строительный материал для костей, хрящей, кожи и других тканей.
В зависимости от степени тяжести заболевания это приводит к деформации скелета, задержке роста, патологиям сердечно-сосудистой системы, поражениям кожи и внутренних органов, нарушению слуха, умственной отсталости.
Больным назначается пожизненная ферментозаместительная терапия и симптоматическое лечение. Большинство больных умирает в возрасте до 20 лет, поэтому взрослые люди с синдромом Хантера — довольно редкое явление.
44-летний Брайан Мадо согласился на эксперимент, так как, по его словам, «страдал от боли каждый день». За свою жизнь ему пришлось перенести 26 операций, чтобы справиться с симптомами болезни — грыжами, деформацией первых пальцев стоп, прорастанием кости в спинной мозг, проблемами с глазами, ушами и желчным пузырем.
«Я готов рискнуть, — рассказал Мадо. — Надеюсь, это поможет другим людям».
«Мы разрезаем ДНК, вставляем ген, сшиваем ДНК обратно, — объяснил суть метода доктор Сэнди Макра, президент компании Sangamo Therapeutics. — Ген становится частью ДНК и остается в ней навсегда». Компания уже использовала этот метод для редактирования иммунных клеток людей с ВИЧ, но процедура проводилась вне их тела.
Поиск добровольцев для исследования Sangamo Therapeutics начала в мае 2017 года. Также планировалось провести испытания на пациентах с гемофилией B и синдромом Гурлер, который, как и синдром Хантера, вызывается нехваткой ферментов.
Терапия Мадо стала первым случаем редактирования генома прямо внутри пациента.
Врачи использовали нуклеазы цинковых пальцев — сложные синтетические белки, позволяющие расщепить ДНК и заменить поврежденный участок на необходимый исследователям фрагмент, введя в клетку в качестве матрицы для рекомбинации нужную последовательность ДНК.
Нуклеазы цинковых пальцев были открыты еще в 1996 году и впервые использованы для редактирования генома человека в 2005 году.
«Редактирование генома при помощи ZFN (нуклеаз цинковых пальцев) требует создания двух ДНК-связывающих доменов, для этого есть надежная и отработанная технология, — рассказывал в 2016 году в интервью журналу «Гены и клетки» вице-президент компании Sangamo Федор Урнов. — Но для лабораторий, не занимающихся именно ДНК-связывающими белками, строить такие белки — работа нелегкая... В клинике на данный момент применяются исключительно ZFN; через клинические исследования первой и второй фаз прошли более 80 человек. Кроме того, FDA рассмотрены три заявки на начало клинических исследований по коррекции в гемопоэтических стволовых клетках (ГСК) — все с применением ZFN. Протоколы одобрены, и по ним работа начнется уже в этом году. Говорить о клиническом будущем других технологий (TALEN, Cas9, megaTAL, meganuclease, Cpf1 и др.) на данный момент объективно невозможно».
В данном случае врачи нацелились на клетки печени, отвечающие за выработку идуронат-2-сульфатазы.
С помощью обезвреженных вирусных частиц врачи внутривенно ввели Мадо нуклеазы цинковых пальцев и миллиарды копий нового гена.
Добравшись до печени, «пальцы» должны разрезать ДНК и позволить новому гену встроиться в нее — тогда клетки смогут вырабатывать необходимый фермент.
Для успешного лечения будет достаточно изменить лишь 1% клеток, отмечает руководитель исследования доктор Пол Харматц.
«Насколько надежна эта технология? Мы пока просто учимся», — признается доктор Карл Джун из Пенсильванского университета.
Предварительные тесты показали, что такой способ редактирования генома достаточно безопасен. Тем не менее существуют и определенные риски. Во-первых, вирус может вызвать непредвиденную реакцию со стороны иммунной системы — из-за этого в 1999 году уже погиб один из проходивших генную терапию пациентов. Поэтому в случае Мадо был использован другой, более безопасный вирус.
Во-вторых, вставка нового гена может повлиять на работу других генов. Известны случаи, когда при использовании генной терапии для лечения тяжелого комбинированного иммунодефицита (синдрома «мальчика в пузыре») это приводило к активации генов, вызывающих раковые заболевания.
Наконец, вирус может затронуть репродуктивную систему, создав проблемы для потомков пациента. Однако врачи уверяют, что принятые меры предосторожности не позволят ему попасть куда-либо кроме печени.
Одно из преимуществ нуклеазы цинковых пальцев в ее размерах — она меньше, чем белок Cas9, используемый в системе CRISPR/Cas9, отмечает специалист по генной терапии Паула Кэннон из Университета Южной Калифорнии. «Если редактировать клетки вне тела, это не имеет значения, — рассказывает она. —
Но если речь заходит о воздействии на ткани in vivo, то необходимо использовать векторы (молекулы, необходимые для передачи генетического материала другой клетке), роль которых выполняют, например, аденоассоциированные вирусы. И «упаковать» в них Cas9 проблематично, он для этого слишком большой».
Как бы то ни было, о результатах эксперимента говорить пока рано. Эффект терапии начнет проявляться лишь через месяц, а достоверные данные можно будет получить через три месяца. Генная терапия вряд ли избавит Мадо от всех симптомов заболевания, но, по крайней мере, оно больше не будет прогрессировать.
Всего в Sangamo Therapeutics намерены вылечить девять взрослых пациентов. Если эксперименты пройдут успешно, то появится возможность использовать генную терапию и для лечения детей. Раннее вмешательство позволит избежать многих проблем со здоровьем, обусловленных генетическими патологиями.