Человек редактированный, или Биомедицина будущего

Киселев Сергей Владимирович

Это очень хороший пример, когда подвергается редактированию, а в данной работе — инактивируется определенный ген взрослого организма, находящийся в нужных клетках, в нашем случае в Т-лимфоцитах. Это необходимо потому, что экспрессия (то есть нормальное проявление гена) в данной ситуации мешает борьбе организма с опухолью. Однако надо понимать, что только часть Т-клеток станет обладать противоопухолевым действием, остальные по-прежнему будут нести на себе этот рецептор.

К сожалению, эффективность этой терапии пока оказалась не очень высокой. Всего в клинических испытаниях принимало участие около тридцати пациентов, и по результатам, опубликованным в 2018 году, положительный ответ на лечение наблюдался только у тридцати процентов. Но ведь мы еще только в начале пути! Ответ на противоопухолевую терапию даже у тридцати процентов больных —

это уже хорошо. Конечно, процедуру надо усовершенствовать, повысить эффективность и сохранить безопасность. Возможно, имеет смысл выбрать другое заболевание, где эффект от блокирования «иммунологических контрольных точек» более значителен. При оценке успеха надо еще учитывать, что клинические испытания разрешено применять только на больных третьей и более поздних стадий прогрессирования рака: считается, что на более ранних стадиях риск может превышать ожидаемую пользу. Пациенты, на которых проводилось обсуждаемое нами исследование, были в очень тяжелом состоянии, и ожидать какого-то чуда и большей эффективности, чем эти полученные тридцать процентов, наверное, не стоило.

Перспективные мишени генной терапии

Несмотря на то что мы очень точно нацеливаемся на тот или иной ген, то есть на очень короткую и определенную последовательность генетического текста, все наши манипуляции с генами подпадают под термин генная терапия, потому что мы в лечебных целях либо инактивируем, либо восстанавливаем гены. Примером генной терапии является описанная выше технология, когда китайские ученые ввели в Т-лимфоциты определенную генетическую конструкцию, чтобы инактивировать ген PD1 и повысить эффективность противоопухолевой борьбы.

Генная терапия может осуществляться двумя разными способами. Один из них — ex vivo (вне организма), когда клетки извлекают из организма, проводят манипуляцию с их генами и снова возвращают в организм, как в указанной работе китайских ученых. Другой подход — in vivo (в организме) — мы рассматривали, обсуждая эксперимент с мышкой, которой в хвостовую вену вводили «генетическое лекарство» — специальную генетическую конструкцию, приводившую к излечению.

Сегодня для проведения генной терапии имеется очень большое количество перспективных мишеней. Например, в портфеле швейцарской биотехнологической компании CRISPR Therapeutics, одним из учредителей которой является Эмманюэль Шарпантье, лауреат Нобелевской премии за создание системы CRISPR/Cas9, предусмотрено использование технологий геномного редактирования для лечения десятка заболеваний.

В первую очередь в планах CRISPR Therapeutics — болезни крови и иммунные заболевания, к которым относятся бета-талассемия, мелкоклеточная анемия и тяжелый комбинированный иммунодефицит. Поскольку речь идет о клетках иммунной системы — лимфоцитах, это уже хорошо отработанная процедура, как мы разобрали на примере работы китайских ученых, и она может быть применена очень эффективно.

В США уже идут клинические испытания первой и второй фазы генной терапии бета-талассемии и мелкоклеточной анемии, и я думаю, что скоро мы узнаем о том, насколько успешными они оказались.

Другая мишень компании — терапия онкогематологических заболеваний, то есть онкология, связанная с кровью. Сегодня для лечения B-клеточных лимфом все шире используется генно-терапевтический подход, который называется CAR-Т, или химерный антигенный Т-клеточный рецептор (Chimeric Antigen Receptor 7). Мы уже немного говорили о Т-клетках и о том, что по разным причинам опухоль ускользает от поражения Т-лимфоцитами. Но знания в области молекулярных механизмов иммунного ответа становятся все глубже, и теперь с помощью генной инженерии можно собрать химерный Т-клеточный рецептор. Почему он химерный? Потому что мы уже имеем возможность генно-инженерным путем собрать конструкцию, которая будет содержать фрагмент антитела, распознающего опухолевый антиген В-клеточной лимфомы, добавить к фрагменту этого антитела фрагмент Т-клеточного рецептора, проходящего через клеточную мембрану, а к внутриклеточной части Т-клеточного рецептора добавить еще целый ряд фрагментов от других рецепторов, необходимых для эффективного устранения опухолевой клетки. Собранную таким образом генетическую конструкцию вводят в Т-клетки, а потом уже эти клетки вводятся пациенту. И возникает противоопухолевый ответ. Это, конечно, не очень простая и достаточно дорогая технология, поскольку манипуляция с клетками пациента выполняется вне его организма. Но альтернативной терапии для этих людей нет, поэтому приходится прибегать и к такому подходу.

Я еще раз хочу напомнить, что во всех случаях генетического редактирования, о которых мы до сих пор говорили, генные исправления делались в соматических клетках, и все эти исправления не будут наследоваться.

Вирусы на службе генетиков

В главе 3 мы уже говорили об использовании вирусов в качестве векторов для переноса в клетку «правильного» гена, как, например, в случае генной терапии одного из видов наследственной дистрофии сетчатки глаз — амавроза Лебера. Эта технология использует аденоассоциированный вирус для доставки прямо в глаз здоровой копии мутировавшего гена RPE65, и на ее основе в 2018 году появился препарат Люкстурна, позволяющий частично вернуть таким больным зрение.

К сожалению, тяжелые болезни зрения бывают вызваны мутациями в достаточно широком спектре генов. В результате люди либо рождаются незрячими, либо постепенно теряют зрение — в пятнадцать, двадцать, тридцать лет, и это еще более трагическая ситуация, влекущая за собой тяжелую психологическую травму. Не было никаких способов хотя бы остановить прогрессирование этой патологии, и только генная терапия дает какие-то шансы впоследствии изменить ситуацию.

Сегодня ученые уже научились создавать вирусные векторы для генной терапии, используя в них и аденовирусы, и аденоассоциированные вирусы, и даже вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), что звучит достаточно страшно — а вдруг он действительно приведет к развитию иммунодефицита! Но нет, на самом деле уже с 1970-х годов ученые умеют работать с генами в пробирке.

В чем заключается работа с вирусами? Главное, в чем состоит для нас ценность вируса, — это его свойство копировать свою генетическую информацию внутри клетки за счет ее ферментов репликации. Если мы уберем из состава генома вируса те фрагменты генетического текста, которые отвечают, скажем, за его размножение, то вирус сохранится, но размножаться не сможет. А можно изъять из генома вируса те фрагменты генетического текста, которые у него отвечают за синтез белков капсида (оболочки вируса), генно-инженерным путем встроить их в клетку, и клетка будет сама производить эти белки, в то время как вирусная молекула эту способность потеряет. Таким образом удается существенно уменьшить генетическую информацию самого вируса, поскольку часть его функций теперь передана клетке вне организма. А с уменьшением содержания генетической информации вирус становится более безопасным, неинфекционным.

Благодаря этой генно-инженерной манипуляции можно сделать все вирусы достаточно безопасными, а кроме того, за счет передачи некоторых функций вируса специализированным клеткам освободить в его геноме место для полезной генетической информации. И получается тот самый вектор, в который дальше можно с помощью методов генной инженерии и гомологичной рекомбинации вставить нужный ген, в специализированных клетках собрать уже новые вирусные частицы — нашу синтетическую химерную нуклеиновую последовательность, запаковать ее в вирусные белки и уже этим вирусом инфицировать человека. Напомню, что он лишен возможности реплицироваться и собираться, так как у него нет генов для синтеза этих белков — они остались в тех специализированных клетках, с которыми производились манипуляции в лаборатории для производства нашего векторного вируса. Он может совершить инфицирование только один раз — перенести нужный нам генетический материал в клетку и на этом закончить свое существование.

Когда без редактора не обойтись

Но, увы, использование рассмотренного выше метода для генной терапии ограничено размерами вируса. Мы не можем вместить в него больше генетической информации, чем позволяет его природный максимальный размер, называемый емкостью вируса. Но даже существенное замещение вирусного генома на необходимый для переноса генетический текст не всегда удовлетворяет потребностям исследователей. Сегодня мы можем вставить внутрь вирусных векторов, в зависимости от используемого вируса, где-то от трех до семи тысяч букв генетического текста. А, например, при генной терапии макулодистрофии сетчатки, которая возникает из-за мутации в гене СЕР290, размер гена раза в три больше, чем может себе позволить, скажем, аденоассоциированный вирус. Поэтому для пациентов с таким диагнозом стандартный подход генной терапии с помощью вирусов неприменим.