«Текущие клинические исследования оценивают прежде всего безопасность новых методов»
Идеи воздействовать на болезнь с помощью чужеродных генов обсуждались учеными во всем мире давно, однако к практическим экспериментам в этой области приступили лишь несколько лет назад. Сегодня генная терапия — одно из самых молодых и очень перспективных направлений медицинской науки, а исследователи практически всех стран мира заняты разработкой генных препаратов. Этот метод лечения позволяет бороться с рядом наследственных заболеваний.
Как работает такая терапия, как стало возможным «починить» генетические поломки организма и когда такое лечение полностью перейдет из задумок фантастов в разряд рядовых инструментов мировой медицины, «МК» рассказал главный внештатный специалист по медицинской генетике Минздрава России, член-корреспондент РАН, директор ФГБНУ «МГНЦ» Сергей Куцев.
Сергей Куцев. Фото: АГН «Москва» — Сергей Иванович, что такое генная терапия в целом?
— Генная терапия — это инновационный метод лечения, уникальность которого заключается в том, что для лечения болезней в качестве лекарственного препарата используются нормальные гены или же гены являются объектом воздействия, например, для ферментов или искусственно синтезированных нуклеиновых кислот. В будущем этот метод может позволить врачам лечить заболевание путем встраивания гена в клетки пациента вместо использования диетотерапии, фермент-заместительных препаратов или малых молекул таргетного действия, которые сейчас активно используются для патогенетического лечения более 300 наследственных болезней. Исследователи тестируют несколько подходов к генной терапии, в числе которых, например, трансфекция (введение) здоровой копии гена, инактивация (или «отключение») мутировавшего гена, который функционирует неправильно, и введение в организм нового гена для борьбы с болезнью.
Генная терапия — это метод лечения, который позволяет вылечить ряд наследственных заболеваний. Говоря простым языком, в организм вводится участок гена или ген взамен дефектного, с помощью носителя — генного вектора. Генная терапия может заключаться в попытке «починить» или заменить мутировавший ген, отключить мутировавший ген, вызывающий проблему, либо встроить в клетки нормально функционирующую копию гена, что поможет организму вырабатывать полноценный белок.
Несмотря на то что генную терапию можно с легкостью назвать самым многообещающим методом лечения ряда заболеваний (включая наследственные заболевания, некоторые типы онкологических заболеваний и некоторые вирусные инфекции), метод несет определенные риски и все еще изучается, чтобы убедиться, что он будет безопасным и эффективным.
Очень важно отдельно сказать об использовании технологии, которая позволяет точечно изменять ДНК клеток. Если совместить эту технологию с доставкой при помощи «векторов», это позволит системно воздействовать на организм и изменять геном большого числа клеток.
— Как проходят исследования препаратов, относящихся к генной терапии, есть ли отличия от других клинических исследований?
— Исследования в области генной терапии как потенциального метода лечения ведутся вот уже на протяжении полувека. В настоящее время большого внимания заслуживают клинические исследования, цель которых заключается в изучении потенциальной возможности лечения генетических заболеваний с помощью всего лишь одной инъекции. В ходе текущих клинических исследований, в которых участвуют пациенты разных групп и категорий, ученые пытаются выявить все потенциальные риски проведения генной терапии.
Риск и польза каждого метода генной терапии оцениваются в индивидуальном порядке, и, если результаты клинического исследования конкретного метода генной терапии будут успешными, он будет представлять собой революционный подход к лечению наследственных заболеваний, в корне отличающийся от подхода, который сложился исторически.
В настоящее время проводится множество клинических исследований по изучению возможностей применения генной терапии при разных генетических заболеваниях, включая гемофилию A и B, и другие моногенные заболевания, например мышечную дистрофию Дюшенна. В прошедшем десятилетии Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (Food and Drug Administration, FDA) и EMA (Европейское агентство по лекарственным средствам) уже одобрили методы генной терапии для лечения ряда генетических заболеваний.
— Как устроена генная терапия?
— По сути, термин «генная терапия» является собирательным термином, под которым объединены различные методы воздействия на гены или замещения мутантного гена. В зависимости от механизма различают несколько видов генной терапии. В первую очередь это введение функционирующего гена пациенту, что, по сути, чаще всего и понимается под термином «генная терапия». Редактирование гена изменяет ДНК пациента, чтобы навсегда удалить или изменить нефункционирующий или некорректно функционирующий ген. При редактировании генов в исходную ДНК пациента вносятся изменения. Эпигенетическая терапия изменяет характер экспрессии гена без постоянного изменения генетического кода клетки. Генная терапия может проводиться как in vivo (лабораторно), так и ex vivo (вне лаборатории). При терапии in vivo вектор, несущий терапевтический ген, вводится непосредственно пациенту, и происходит трансдукция гена в долгоживущие клетки, без интеграции гена в геном клетки. Когда генная терапия проводится ex vivo, клетки пациента извлекаются из организма. Затем вектор, несущий терапевтический ген, вводится в культуру клеток, и после этого генно-модифицированные клетки вводятся пациенту, и происходит их интеграция в ткань-мишень.
Важной составляющей генной терапии является выбор вирусного вектора — «переносчика здорового гена в клетку». При проведении генной терапии нормально функционирующий ген помещается в «транспортное средство», которое далее вводится внутривенно пациенту. «Транспортное средство» с помещенным в него функционирующим геном называется терапевтическим вектором. Терапевтический вектор целенаправленно доставляет нормально функционирующий ген в клетки ткани, для которых он предназначен. Функцию вектора выполняет капсид — белковая оболочка некоторых вирусов. Важно отметить, что данный вектор получен в лабораторных условиях с использованием различных биоинженерных технологий. Основные задачи, которым должен отвечать вектор, это родство к тканям-мишеням, чтобы достичь органа, в котором есть генетически обусловленные нарушения, низкая иммуногенность, означающая, что организм не будет синтезировать против него антитела в большом количестве, а также высокая способность проникать в клетки-мишени и передавать в ядра клеток здоровый ген.
При гемофилиях A и B нормально функционирующий ген должен быть доставлен в клетки печени, поскольку именно они вырабатывают белки, необходимые для свертывания крови. При этом исходный генетический материал, который находится в ядрах клеток, не меняется. Это означает, что мутировавший ген сохраняется в генетическом материале организма и может передаваться потомству.
При других заболеваниях, например, при мышечной дистрофии Дюшенна, основной целью являются клетки мышечной ткани.
— Отличаются ли генные препараты от других по воздействию на организм, есть ли особые побочные эффекты или риски?
— В первую очередь генная терапия изучается, чтобы определить, можно ли ее использовать для лечения болезней. Текущие клинические исследования оценивают прежде всего безопасность генной терапии. Поскольку генная терапия является новым методом лечения, сейчас нельзя определенно говорить обо всех рисках, которые могут возникать при ее применении, однако медицинские исследователи, учреждения и регуляторные органы работают над тем, чтобы применение генной терапии было как можно более безопасным. Несколько уровней оценки протокола генной терапии и контроль во время проведения гарантируют, что вопросы безопасности являются приоритетом при планировании и проведении исследований.
К исследованиям по генной терапии мировые научные и медицинские сообщества относятся с особым вниманием, так как очень важно быть уверенными в том, что инновационный метод лечения от генетических заболеваний не только эффективен, но и безопасен как для самого пациента, так и для его будущего потомства. Клинические исследования в США проводятся под тщательным наблюдением FDА, а также Национальных институтов охраны здоровья (National Institutes of Health) и EMA при проведении в Европе.
Для того чтобы оценить риски генной терапии, в первую очередь необходимо разобраться в том, как устроена генная терапия. У некоторых пациентов генная терапия вообще не работает. Кроме того, пока неясно, в течение какого времени сохраняется эффект генной терапии.
Задача генной терапии состоит в том, чтобы доставить новый ген в конкретные ткани человеческого организма с помощью определенного вектора, однако вирусные векторы могут доставить ген также в другие клетки, которые не являются мишенями, что потенциально способно нанести вред или стать причиной другого заболевания. В настоящее время с помощью долгосрочных исследований изучается вероятность того, что генная терапия ухудшит состояние органов или тканей-мишеней.
Нейтрализующие антитела, связывающие генный вектор, могут подавлять генную терапию. У некоторых людей уже есть антитела к перенесенным ранее инфекциям (например, аденовирусной инфекции/сезонной вирусной инфекции). Включение пациентов, не имеющих антител к вирусу, являющемуся прототипом вирусного вектора, является эффективным в обеспечении успешного переноса гена.
После доставки генетического материала векторы, не несущие генетического материала, выделяются из организма реципиента в окружающую среду с калом, мочой, слюной и другими экскретируемыми биологическими жидкостями. Выделение вектора в окружающую среду повышает возможность его передачи другим людям при близком контакте, однако не несет рисков здоровью. Значимость этого явления в настоящее время еще изучается.
Генная терапия может привести к избыточной выработке белка. Последствия чрезмерной продукции белка (или чрезмерной экспрессии гена) могут быть разными и зависят от разновидности синтезируемого белка.
— Может ли эта терапия иметь накопительный эффект, «научить» организм самостоятельно бороться с заболеваниями?
— Ожидается, что новый ген после его доставки в организм человека будет работать вместо неправильно функционирующего гена. Если процедура пройдет успешно, то в организме будет вырабатываться белок, кодируемый новым геном.
Если говорить о генной терапии методом in vivo, то новый функционирующий ген попадает в ядро клеток-мишеней. Предполагается, что в ядре клетки он будет находиться в виде эписомы (кольцевого участка ДНК), вне хромосом. При этом исходный генетический материал, который находится в хромосомах, не меняется, так как ген не встраивается в геном клетки. Это означает, что мутировавший ген сохраняется и может передаваться потомству. В некоторых случаях ген встраивается непосредственно в ДНК-клетки. В настоящее время проводятся научные исследования, в которых изучается частота встраивания нового гена в ДНК клетки-хозяина и последствия данного явления.
— Можно ли сказать, что терапия «чинит» организм, и детям пациента его заболевание уже не грозит?
— Большинство исследований генной терапии сосредоточено на лечении людей путем воздействия на соматические клетки определенных органов и тканей, например, крови или костного мозга. Этот вид генной терапии не может быть унаследован. Однако генная терапия может быть нацелена на яйцеклетки и сперматозоиды (половые клетки), что позволит передать встроенный ген будущим поколениям. Этот подход известен как генная терапия зародышевой линии (germline). Идея генной терапии зародышевой линии противоречива. С одной стороны, она может уберечь потомство от конкретного генетического заболевания, а с другой — может неожиданным образом повлиять на развитие плода или иметь долгосрочные побочные эффекты, о которых пока неизвестно. Поскольку люди, на которых может оказать влияние генная терапия зародышевой линии, еще не родились, они не могут выбирать, проходить ли лечение. Из-за этих этических соображений правительства экономически развитых стран не разрешают использовать государственные средства для исследований генной терапии зародышевой линии у людей.
_Yalta_naberezhnaya.jpg/dw900h500.jpg)
