Два клинических испытания генной терапии показали блокирование развития наследственных заболеваний

Итальянские исследователи придумали способ лечения одного из таких наследственных заболеваний и предотвращения другого, используя новый перспективный метод генной терапии.

Идея генной терапии заключается в замене дефектного гена новой версией, которая работает должным образом. Модифицированные версии вирусов, которые были выпестованы миллионами лет эволюции, легко проникают в клетки человека. Они выступают в качестве курьеров, доставляющих материал ДНК в дефектные клетки и следящих за тем, чтобы они стабильно наследовались.

Это обманчиво простая идея является весьма сложной для осуществления на практике. Первый коммерческий продукт генной терапии, Glybera, получил нормативное утверждение в лишь 2012 году.

Одной из причин сложности является трудность успешного преодоления трёх препятствий за раз: доставки заменяющей генетической информации к определённым нуждающимся в помощи клеткам, получение этой информации в правильно переведённом виде в достаточно высоких объемах для того, чтобы преодолеть дефекты, и остановки иммунной системы от реагирования на «нормальные» гены, когда она привыкает иметь дело только с искажёнными.

Команда во главе с Алессандрой Биффи (Alessandra Biffi) из научного института Сан-Раффаэле в Милане сообщает в журнале Science о разработке нового подхода, который преодолевает все эти препятствия для лечения трёх детей с метахроматической лейкодистрофией (MLD). Это разрушительное наследственное заболевание, которое затрагивает примерно 1 из 40 000 человек.

MLD обычно проявляется в раннем детстве и ведёт к летальному исходу через несколько лет после появления первых симптомов. Болезнь обусловлена дефектом в единственном гене под названием ARSA. Этот ген кодирует информацию, используемую лизосомой, частью механизма переработки мусора в клетках человека, расщепляющего нежелательный материал. Когда процесс переработки в нервных клетках у пациентов с MLD идёт не так, как положено, клетки наполняются мусором и начинают медленно угасать, что приводит к дегенерации головного и спинного мозга, а также сенсорной депривации.

Поставка замены генов ARSA в пораженные клетки нервной системы является сложной задачей, поскольку эти области весьма хорошо защищены. Чтобы преодолеть эту защиту, медики использовали гемопоэтические стволовые клетки (ГСК), которые можно найти в костном мозге, выполняющими функцию незаметных генетических курьеров. Небольшое количество этих клеток были взяты от каждого пациента, загружены доброкачественными вирусами, несущими рабочую копию ARSA, и отправлены обратно в кровеносную систему. 

Эти сконструированные клетки либо попадали в костный мозг, либо продолжали путешествовать по организму в кровеносной системе, где они корректировали дефектные клетки нервной системы, поставляя правильные версии ARSA. Поскольку это стволовые клетки, они также формируют новые клетки крови, которые тоже начинают заниматься восстановительными функциями.

Большинство пациентов с MLD производят искаженную версию гена ARSA, которая имеет очень низкий уровень активности, совсем не достаточный для того, чтобы позволить лизосомам выполнять свою работу. Восстановление частичной деятельности не достаточно для оказания клиническое воздействия- уровни воздействия должны быть увеличены.

Один из способов увеличения активности генов является наполнение дефектных клеток большим количеством нормальных копий одной и той же генетической информации. В данном случае курьеры кроветворных стволовых клеток были загружены двумя-четырьмя копиями одного и того же вируса, вводя несколько копий нормального гена ARSA в геном клетки. 

Чтобы убедиться в том, что эти вирусные вставки не вызывали непреднамеренных биологических нарушений, которые могут привести к очень серьезным побочным эффектам (например, лейкемии), каждая отдельная клетка, вводимая в организм пациента, отслеживалась с помощью генетических штрихкодов. В то время как некоторые оригинальные клетки на ранней стадии генерировали большие массивы дочерних клеток, что может быть признаком опасного неконтролируемого роста, ни одна из них по прошествии времени не доминировала в кровотоке.

Уровень ARSA у пациентов быстро взлетел выше средней концентрации в исходных курьерах стволовых клеток и в их потомстве. Спустя более чем год после начала лечения нормальный уровень ARSA был зафиксирован в спинномозговой жидкости всех трёх пациентов- это явный признак того, что состояние центральной нервной системы стабилизировалась. Дети, родственники которых пострадали от этой болезни, могут теперь думать, бегать, прыгать, сидеть, ползать, ни в чём не уступая сверстникам.

Используя эту же технику, команда во главе с Алессандро Айути (Alessandro Aiuti) из этого же института смогла обратить развитие синдрома Вискотта-Олдрича (WAS) у трёх других молодых пациентов. Результаты описаны в отдельной статье в том же журнале Science.

Как и в случае с метахроматической лейкодистрофией, WAS вызвано дефектом в одном гене. Болезнь вызывает дисфункцию иммунной системы, которая приводит к высокому риску развития у детей инфекции, кровотечения и вреда от собственной иммунной системы. Загрузка гемопоэтических стволовых клеток вирусами, содержащими правильную версию дефектного гена, позволила восстановить правильное функционирование иммунной системы.

С помощью генной терапии на основе стволовых клеток эти новые исследования могут либо предотвратить серьезные нейродегенеративные заболевания, или обратить развитие существующих иммунологических заболеваний. Это свидетельствует об огромном потенциале генной терапии и представляет собой большой шаг в направлении долгосрочного лечения заболеваний на основе неисправности одного гена.