Как ученые пытаются сделать генную терапию более безопасной
После нескольких лет разочарований исследования в области генной терапии переживают ренессанс - одобрено несколько громких лекарственных препаратов и проведен ряд многообещающих клинических испытаний против разрушительных генетических заболеваний, включая серповидно-клеточную анемию и некоторые виды рака крови.
Но пока исследователи пытаются разработать методы лечения новых заболеваний, они также пытаются понять, как справиться с тревожными признаками того, что иммунная реакция на терапию может помешать их усилиям - и вызвать опасные побочные эффекты. Эта проблема была наиболее популярной темой на ежегодной встрече Американского общества генной и клеточной терапии (ASGCT), проходившей с 16 по 19 мая, где докладчики обсуждали последствия воспаления для генной терапии и способы их смягчения. "Воспаление - обычное явление, но мы часто не говорим о нем", - сказала Кристин Кей, хирург из Vitreoretinal Associates, во время своего выступления о генной терапии глазных заболеваний. "Я рада, что мы начинаем это делать".
Безопасность долгое время была главной проблемой в исследованиях генной терапии, особенно после смерти нескольких участников испытаний генной терапии и обнаружения раковых заболеваний, связанных с генной терапией, на рубеже веков, когда клинические испытания были прекращены, а инвесторы отошли от этой развивающейся области. Однако в последнее десятилетие эта область вновь оживилась, и несколько генных терапий были одобрены регулирующими органами по всему миру для лечения таких заболеваний, как рак, слепота и нарушение обмена веществ. "Мы на подъеме в области генной терапии", - сказал на встрече ASGCT Фрэнсис Коллинз, исполняющий обязанности советника по науке президента США Джо Байдена. "Но у нас все еще есть тысячи заболеваний, к которым мы не нашли подход".
Иммунные помехи
Исследователи давно опасаются того, что иммунные реакции могут сделать генную терапию менее эффективной. Для переноса гена в клетки часто используется вирус, но если у реципиента уже есть антитела против этого вируса, иммунная реакция может помешать лечению. Поэтому участие в клинических испытаниях генной терапии часто ограничивается людьми, у которых еще нет таких антител.
В большинстве исследований генной терапии ген переносится одним из нескольких адено-ассоциированных вирусов (AAVs) - группы небольших вирусов, которые изучаются для использования в данной области уже почти четыре десятилетия. Тысячи людей получили генную терапию на основе AAV, сказала на встрече Дениз Сабатино, исследователь гематологии в Детской больнице Филадельфии. Некоторые генные терапии, одобренные Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США, в том числе Zolgensma для лечения спинальной мышечной атрофии и Luxturna для лечения формы дистрофии сетчатки, которая может привести к слепоте, основаны на этих вирусах.
Векторы AAV также используются в клинических испытаниях методов генного редактирования, в том числе основанных на популярной системе CRISPR-Cas9. Национальные институты здравоохранения США (NIH) запустили программу по изучению AAV-векторов в надежде создать конвейер генной терапии, в котором разработчики смогут просто заменить новый терапевтический ген на вирусный геном для лечения конкретного заболевания, без необходимости проведения крупных клинических испытаний для подтверждения безопасности. Большие клинические испытания особенно сложны, когда речь идет о лечении редких генетических заболеваний.
Но поскольку исследователи стремятся лечить все больше заболеваний и повышать эффективность своей терапии, "это стало реальной и актуальной проблемой в генной терапии AAV", - сказал на встрече Фрейзер Райт, исследователь генной терапии и соучредитель компании Spark Therapeutics, которая разработала препарат Luxturna. "По мере увеличения дозировки AAV на людях мы наблюдали все больше и больше серьезных побочных явлений". Некоторые из этих событий привели к смерти, добавил Фрейзер.
Воспалительные реакции
Раньше основное беспокойство вызывало то, что антитела против AAV или его груза помешают генной терапии работать или исключат возможность введения нескольких доз, рассказал Райт. Но совсем недавно исследователи поняли, что антитела могут стимулировать выработку воспалительных молекул, активировать механизмы клеточной смерти и запускать выработку Т-киллеров, которые могут нацеливаться на клетки, содержащие AAV, для уничтожения. Исследователи на встрече ASGCT сообщили о попытках справиться с этим воспалением с разных сторон. Некоторые ищут альтернативы AAVs, и Коллинз отметил, что в рамках программы NIH по редактированию генома соматических клеток изучаются как вирусные, так и невирусные векторы. "Я думаю, что многие из нас обеспокоены тем, что мы вечно зависим от AAV, и хотели бы иметь что-то с меньшим вероятным риском", - сказал он.
В Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering при Гарвардском университете в Бостоне, вирусный иммунолог Йинг Кай Чан пытается создать более безопасные векторы AAV. Риски возрастают, когда исследователи используют большие количества AAV, отметил он на встрече: "Я большой поклонник снижения дозы". Но для этого, добавил он, может потребоваться разработка более мощных методов лечения с использованием меньшего количества вируса.
Некоторые пытаются "очеловечить" геном AAV, чтобы сделать его менее склонным к активации иммунных путей. Например, у людей, когда за основанием С в ДНК непосредственно следует основание G, оно часто содержит химическую группу, называемую метильной. AAV имеет более высокий процент групп CG без метильных групп - потенциальный красный флажок для иммунной системы. Райт представил данные, показывающие, что увеличение метилирования CG-богатых регионов снижает активацию цитокинов, способствующих воспалению. Однако, добавил он, существует потенциальный компромисс: такое же метилирование, если его использовать слишком интенсивно, может также подавлять экспрессию генов, в том числе терапевтических генов, переносимых AAV.
Подавление иммунитета
Другие специалисты работают над способами подавления вредных иммунных реакций. Генная терапия часто проводится вместе с иммунодепрессантами, такими как стероиды, но есть опасения, что такое лечение иногда неэффективно и может сделать реципиентов уязвимыми к инфекциям. Анастасия Конти, изучающая стволовые клетки в Институте генной терапии в Милане (Италия), сообщила на конференции ASGCT, что препарат под названием Anakinra уменьшает воспаление, вызванное редактированием генов. Этот препарат также может повысить эффективность лечения генным редактированием за счет снижения количества отредактированных стволовых клеток крови, которые начинают стареть - это означает, что они еще живы, но уже перестали делиться.
В компании Selecta Biosciences, исследователи разрабатывают наночастицы, предназначенные для поглощения иммунными клетками и соединенные с препаратом рапамицин, который иногда используется для подавления иммунной системы после трансплантации органов. По словам главного научного сотрудника компании Кея Кишимото, было установлено, что у приматов три месячные дозы наночастиц предотвращают реакцию антител на белковую оболочку AAV. Исследователи Spark испытали препарат, который подавляет иммунный регулятор интерлейкин IL-6. Они обнаружили, что этот препарат снижает уровень антител против оболочек AAV у нечеловекообразных приматов. У мышей оно снизило иммунные реакции настолько, что позволило животным получить несколько раундов генной терапии.
В конечном счете, для решения проблемы воспаления, вероятно, потребуется "набор стратегий", говорит Чан. И поскольку сфера применения генной терапии продолжает расширяться, исследователям необходимо разработать инструменты для мониторинга потенциально опасного воспаления в труднодоступных частях тела, таких как мозг, добавил он. Многие исследования воспаления проводились на глазах, где исследователи могут относительно легко визуализировать изменения, происходящие даже спустя месяцы после терапии. "Но как мы узнаем, что происходит в центральной нервной системе или в ухе?" - спрашивает Чан. спрашивает Чан. "Мы можем долгое время обманывать самих себя".
