Несколько стартапов тестируют методы лечения, направленные на конкретные эпигенетические маркеры, для лечения самых разных заболеваний — от повышенного уровня холестерина до редких мышечных расстройств.
В конце 2021 года Эмбер Сальцман прошла собеседование на должность, которую она не собиралась занимать. Сравнительно молодой стартап под названием Epicrispr Biotechnologies (США) искал генерального директора и был очень заинтересован в том, чтобы рассмотреть кандидатуру Сальцман — имевшей за плечами десятилетия опыта работы в фармацевтической отрасли — на эту должность. Она согласилась на встречу лишь из любезности по отношению к рекрутеру, который помог ей занять ключевую должность в другой компании, с которой она ранее сотрудничала. Идея присоединиться к стартапу не вызывала у неё особого энтузиазма.
Но в середине встречи она передумала. Сальцман наблюдала, как Стэнли Ци, основатель Epicrispr, рисовал схемы на доске, объясняя, что компания хочет создавать генную терапию — не путем редактирования самого кода, а путем изменения химических маркеров, присоединенных к ДНК, которые могут включать или выключать гены. Затем Сальцман спросила у другого сотрудника компании: «С каким заболеванием мы будем бороться?» И та ответила: «FSHD». Сальцман слишком хорошо знала это заболевание. FSHD, сокращение от «фациоскапулогумеральная мышечная дистрофия», — это наследственное заболевание, при котором мышечные нарушения сначала возникают в области лица и верхней части тела, а затем могут распространяться на другие части тела, что иногда приводит к необходимости использования инвалидной коляски. У мужа Сальцман, с которым она прожила более 35 лет, было несколько двоюродных братьев и бабушка, страдавших этим заболеванием, хотя сам он его не унаследовал.
Опыт её семьи, связанный с этим заболеванием, всегда не давал ей покоя, но на предыдущих должностях Сальцман так и не видела возможности изменить ситуацию к лучшему: «В то время никто по-настоящему не понимал, что вызывает это заболевание». Однако беседа с представителями Epicrispr дала ей шанс заняться проблемой этого заболевания. Она приняла предложение компании занять должность генерального директора и присоединилась к небольшой группе разработчиков лекарственных препаратов, стремящихся развивать технологию, называемую целевым эпигенетическим редактированием. Идея заключается в удалении или добавлении эпигенетических маркеров — по сути, химических групп, расположенных на ДНК (и белках, вокруг которых она находится). В зависимости от наличия или отсутствия той или иной химической группы гены могут активироваться или отключаться.
Некоторые существующие лекарства влияют на эпигенетические маркеры, но эти препараты действуют широко и не обладают специфичностью. Эта новая группа ученых нашла способы точно изменять эпигенетические маркеры, влияющие на конкретные гены. Epicrispr является одной из нескольких компаний, работающих над такими методами лечения. На Международном научном конгрессе по FSHD, прошедшем в конце июня этого года, она стала одной из первых, кто объявил о результатах испытаний по эпигенетическому редактированию.
Эпигенетические маркеры оказывают огромное влияние на то, как наши клетки интерпретируют ДНК. Изменение эпигенетических меток в геноме сродни использованию звукорежиссерского пульта для изменения музыкального произведения так, чтобы оно звучало как произведения композитора Франца Шуберта или поп-звезды Тейлор Свифт, говорит биолог Фёдор Урнов, который был одним из пионеров в применении различных технологий редактирования генов и стал соучредителем компании Tune Therapeutics (США), занимающейся эпигенетическим редактированием.
Инструменты, применяемые в эту новую эру эпигенетического редактирования, вносят изменения в стандартный подход к редактированию генов, который предполагает использование системы CRISPR для разрезания ДНК. Эта система отличается высокой точностью, но, несмотря на это, может приводить к разрезам в неправильных местах, что может нарушить работу генов или повредить их. «Эпигенетическое редактирование — это действительно многообещающая концепция для терапии, поскольку при этом исключается вероятность возникновения мутаций ДНК вне целевой области, как это бывает при редактировании генов», — объясняет молекулярный биолог Джессика Тайлер.
Большинство платформ эпигенетического редактирования, вместо того чтобы вносить изменения в саму ДНК, модифицируют маркеры, присоединенные к ДНК. Считается, что это безопаснее по двум причинам: во-первых, система не может по ошибке разрезать ДНК в неподходящем месте, а во-вторых, это снижает вероятность самореорганизации ДНК — риск, который возникает при любом разрыве ДНК. Кроме того, доклинические эксперименты на клетках человека показывают, что эпигенетические модификации обратимы. Однако эпигенетические силы очень мощны, и исследователи должны действовать с осторожностью, считает Ян Жоли, биоэтик, возглавляющий Центр геномики Университета Макгилла (Канада). «Эпигенетическая регуляция играет центральную роль в развитии и репродукции», — говорит он. По его мнению, научное сообщество должно обеспечить, чтобы эпигенетические методы лечения применялись безопасно и без непреднамеренных последствий.
В 2012 и 2013 годах несколько независимых групп опубликовали серию статей, описывающих исходную систему редактирования CRISPR–Cas9 и её применение. В традиционной системе CRISPR направляющая РНК находит целевую последовательность в геноме, а затем фермент Cas9 разрезает ДНК. Эти открытия привлекли огромное внимание благодаря своему потенциалу перепрограммирования ДНК. Однако в то время большинство людей, возможно, не осознавали, что биологи уже задумывались о том, как адаптировать редактирование CRISPR для модуляции экспрессии генов, а не для разрушения или перезаписи генетического кода. Одним из таких биологов был Ци, который работал в лаборатории пионера CRISPR Дженнифер Дудны. Он хотел понять, как контролировать программирование клетки, а не изменять её код.
Позднее он открыл свою лабораторию и приступил к разработке способа модификации системы CRISPR–Cas9 таким образом, чтобы она по-прежнему захватывала целевую ДНК, но не разрезала последовательность после достижения цели. В 2013 году Ци и его коллеги, в том числе биохимик Джонатан Вайсман и Дженифер Дудна, пришли к модификациям, которые позволили добиться именно этого. Они назвали перепрофилированный Cas9 «мертвым», поскольку он лишился своей обычной ферментативной активности расщепления. Затем исследователи использовали направляющую РНК, чтобы доставить «мертвый» Cas9 в нужное место, а также белок, способный включать и выключать экспрессию генов. Испытания показали, что система работает в клетках человека и отличается высокой точностью. «Именно тогда мы поняли, что это инструмент, способный изменить мир», — рассказывает Вайсман.
Вскоре после публикации этих ключевых статей Ци продолжил совершенствовать систему «dead-Cas9» и обнаружил более компактную версию — Cas12F — которую было проще доставлять в клетки (обычный белок Cas9, полученный из бактерий, относительно велик). Ци и его коллеги обнаружили Cas12F в археях — организмах, которые в некоторых отношениях напоминают бактерии, но эволюционно отличаются от них и имеют иную клеточную стенку. В то время как Cas9 состоит из примерно 1 300 аминокислот, Cas12F содержит около 500. Для доставки «полезной нагрузки» в клетки «рецепт» неактивного Cas12F кодируется в вирусе, известном как аденоассоциированный вирус, который считается безвредным для организма. Вирус вводится в организм, после чего клетки самостоятельно синтезируют конструкцию Cas12F. Затем белок приступает к воздействию на целевые эпигенетические маркеры.
Тем временем компания nChroma (США), соучредителем которой является Вайсман, усовершенствовала другой компонент системы: элемент метилтрансферазы, который модифицирует эпигенетические маркеры. Компания не раскрывает, какой именно элемент она использует, но заявляет, что он эффективен и компактен. «Это часть нашего секретного рецепта», — говорит Дженни Марлоу, директор по развитию nChroma. В 2025 году группа ученых, в которую входили специалисты из компании nChroma, опубликовала результаты исследования на мышах и обезьянах, доказавшие эффективность их подхода. Разработанная группой система эпигенетического редактирования, заключенная в липидные наночастицы и вводимая внутривенно, позволяла подавлять выработку белка PCSK9, способствующего повышению уровня «плохого» холестерина. Однократная инъекция снижала уровень этого вида холестерина у обезьян примерно на 70%.
Другие методы эпигенетической терапии переходят в стадию клинических испытаний. В январе компания nChroma приступила к введению первых доз экспериментального эпигенетического ингибитора против вируса гепатита B людям с хронической инфекцией. По данным Всемирной организации здравоохранения, хроническим гепатитом B, который может вызывать печеночную недостаточность и рак, страдают около 240 миллионов человек во всем мире. Вакцина существует, но данные за 2019 год показывают, что 15% детей во всем мире не проходят полный курс вакцинации, а всё больше родителей в таких странах, как США, отказываются от вакцинации своих детей из-за дезинформации в сфере здравоохранения. Что ещё хуже, существующие лекарства не могут полностью избавить организм от гепатита B, поскольку у патогена есть козырь в рукаве: фрагменты его генома интегрируются в ДНК человека и оттуда генерируют белки, которые изменяют иммунный ответ против него.
Система nChroma Silencer призвана помочь организму избавиться от гепатита B путем подавления как свободно циркулирующего вируса, так и тех его частей, которые интегрировались в собственную ДНК человека, особенно в печени. По утверждению компании nChroma, это не даст гепатиту B обманывать организм и позволит иммунной системе бороться с ним. «Планка очень высока с точки зрения количества клеток, которые фактически необходимо подавить в печени», — отмечает Мелисса Боннер, научный директор nChroma Bio. «Мы считаем, что это должно быть подавляющее большинство клеток». В настоящее время nChroma изучает возможность использования систем редактирования генов помимо CRISPR, таких как "нуклеазы с цинковыми пальцами", которые можно модифицировать для изменения экспрессии генов без разрезания ДНК.
Tune Therapeutics также входит в число компаний, занимающихся лечением гепатита B с помощью эпигенетического редактирования. В конце мая компания представила данные на конгрессе Европейской ассоциации гепатологов, которые показали, что её терапия эпигенетического подавления привела к резкому снижению уровней маркеров гепатита B — таких как промежуточная РНК и одного из вирусных белков — до неопределяемых уровней у некоторых пациентов.
После того как Сальцман приступила к работе в Epicrispr, она подтолкнула компанию к проведению клинических испытаний препарата EPI-321 для лечения FSHD в реальных условиях. К весне 2025 года компания получила разрешение от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на начало испытаний этого препарата. Летом первый участник получил дозу препарата. С тех пор стартовую дозу получили более полудюжины взрослых с FSHD. Компания планирует набрать в общей сложности 12 участников. На июньском заседании компания объявила, что получила поддающиеся оценке данные по первым трем участникам клинических испытаний и что к шестимесячному сроку однократная доза препарата привела к статистически значимому увеличению мышечной массы всего тела у всех троих человек. У добровольцев средний расчетный прирост мышечной массы составил около 0,4 килограмма. «Мы были удивлены, увидев на приёме через шесть месяцев — ведь именно тогда мы впервые проводим МРТ [магнитно-резонансную томографию] — что пациенты действительно набирали мышечную массу», — говорит Сальцман. Это контрастирует с предыдущими данными, собранными у около 100 человек с FSHD, которые предсказывали, что без какого-либо вмешательства участники к этому моменту, как правило, уже потеряли бы мышечную массу.
FSHD подходит для лечения с помощью эпигенетического редактирования, поскольку считается, что это заболевание частично вызвано аномальными эпигенетическими метками. У людей с FSHD обычно наблюдается более короткая, чем обычно, версия определенного участка ДНК на 4-й хромосоме — укорочение, которое также приводит к утрате эпигенетических маркеров. Обычно в этом участке, известном как D4Z4, имеется десять или более повторений, и они обильно мечены метильными группами. Эти метки дают D4Z4 команду «заглушить» ген DUX4, который в противном случае производил бы белок, токсичный для мышц. Поэтому, когда этих маркеров нет, область D4Z4 не может выполнять свою обычную функцию и токсичный белок вызывает деградацию мышц. EPI-321 координирует добавление недостающих метильных групп в область D4Z4.
Считается, что около 870 000 человек во всем мире страдают той или иной формой FSHD, но не всегда заболевание вызвано одной и той же мутацией. По словам Сальцман, это дает эпигенетическому редактированию решающее преимущество. Обычное редактирование генов, которое напрямую изменяет ДНК, должно быть адаптировано к конкретной ошибке в последовательности пораженного гена у данного человека. Эпигенетический редактор EPI-321, напротив, связывается с участком ДНК, расположенным чуть выше мутировавшего участка D4Z4. По мнению Сальцман, это делает его более универсальным средством лечения FSHD, поскольку у всех пациентов с этим заболеванием последовательность в этом вышерасположенном участке идентична.
FSHD — не единственное заболевание, сопровождающееся нарушением эпигенетических механизмов. Эпигенетическая дисрегуляция также связана с усугублением симптомов при болезни Хантингтона и болезни Паркинсона. Кроме того, компания Epicrispr стремится лечить заболевания, которые, как известно, вообще не связаны с эпигенетическими аномалиями. Стратегия заключается в том, чтобы привязать эпигенетический редактор к регуляторным участкам, расположенным выше мутировавших генов, включая или выключая их, одновременно доставляя функциональную версию гена в одном комплексе. Например, компания разрабатывает терапию прогрессирующего заболевания глаз, называемого аутосомно-доминантным пигментным ретинитом 4-го типа, при котором планируется подавить мутировавший ген, кодирующий родопсин — белок, помогающий глазам видеть при слабом освещении, — и предоставить клеткам рабочую копию этого гена — и все это без прямого изменения ДНК. Между тем разработанный компанией препарат для лечения мышечной дистрофии Дюшенна призван повысить активность гена, чтобы восстановить стабильность мышц и защитить эту ткань от дальнейшего повреждения.
Несколько других биотехнологических компаний также занимаются эпигенетическим редактированием. Компания Scribe Therapeutics (США) располагает платформой эпигенетического подавления под названием ELXR. Это метод лечения высокого уровня холестерина, нацеленный на ген PCSK9, на который также направлена терапия компании nChroma. Компания Epigenic Therapeutics (Китай) также занимается разработкой методов эпигенетического редактирования для снижения уровня холестерина, а также метода лечения гепатита B. Стартап General Control (США) нацелился на лечение распространенных возрастных заболеваний (хотя подробности о том, каких именно, компания не раскрывает). По словам Лады Нужной, генерального директора General Control, это обусловлено тем, что характерные признаки старения часто связаны с нарушением экспрессии генов, а не с мутацией в отдельном гене.
Инструменты эпигенетического редактирования, по-видимому, вносят устойчивые изменения в ДНК-маркеры. «Как только эпигенетическое редактирование метилирования ДНК достигнуто, собственные механизмы клеток должны поддерживать отредактированный паттерн метилирования ДНК в ходе последующих клеточных делений», — поясняет Тайлер. Определенные ферменты помогают переносить существующие паттерны метилирования с исходных цепей ДНК на новые в дочерних клетках. Однако, по мнению Жоли, сама по себе мощность эпигенетического редактирования также является причиной для тщательного контроля его безопасности. «Эпигенетическое редактирование может казаться более безопасным, чем редактирование генома, поскольку не предполагает разрезания ДНК, но выражение „без разрезания“ не следует приравнивать к „без риска“», — считает Жоли. Он добавляет, что отключение не того гена может иметь серьезные последствия — и это особенно верно, если ошибочно подавленный ген является супрессором опухолей или участвует в иммунитете или развитии. Тайлер также предупреждает, что исследователи должны проявлять бдительность, чтобы не допустить непреднамеренных эффектов. «Внецелевое эпигенетическое редактирование может привести к аномальному изменению экспрессии генов», — отмечает она.
Сальцман по истории своей большой семьи знает, как высоки ставки. «Если всё пойдёт в нашу пользу», — говорит она, — Epicrispr сможет подать заявку на получение лицензии на продажу своей терапии FSHD через несколько лет. «Она может появиться на рынке до 2030 года», — добавляет она. «Это лучший сценарий и он не так уж далёк».
