Генная терапия позволяет воздействовать непосредственно на генетическую причину заболевания, доставляя в клетки рабочую копию нужного гена. Так, например, исследователям в Китае удалось снизить уровень «плохого» холестерина у пациента с тяжелым наследственным заболеванием. Как работает технология, какие болезни она уже помогает лечить и насколько широко сможет применяться в будущем — в материале «Известий».
Как работает генная терапия
Генная терапия меняет сам принцип лечения ряда заболеваний. Вместо того чтобы постоянно компенсировать последствия генетического дефекта, ученые пытаются доставить в клетки рабочую копию нужного гена. Для этого используются вирусные векторы — своеобразные транспортные системы, способные переносить генетический материал непосредственно внутрь клеток.
Как объясняет к. б. н., заведующий лабораторией молекулярной генетики и генной терапии НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта Антон Киселев, выбор вирусов в качестве таких переносчиков зависит от их природной способности проникать в клетки.
— При создании терапевтического вектора из вирусного генома удаляют участки, отвечающие за патогенность и размножение, а вместо них помещают необходимый ген. После введения в организм вектор связывается с рецепторами на поверхности клеток-мишеней, проникает внутрь клетки и доставляет терапевтическую ДНК или РНК, — говорит Киселев.
Здесь очень важна точность попадания в нужные клетки. Она может обеспечиваться естественным тропизмом вируса, его способностью преимущественно воздействовать на определенные типы клеток, или за счет изменения вирусной оболочки. Это позволяет управлять спектром клеток-мишеней.
Именно такой принцип использовали авторы исследования, получившего кодовое название NGGT006. Для лечения гомозиготной семейной гиперхолестеринемии — редкого наследственного заболевания, при котором из-за поломок в генах организм не может удалять «плохой» холестерин из крови, — они выбрали аденоассоциированный вирус (AAV), который обладает высокой способностью проникать в клетки печени. Внутрь вектора поместили оптимизированную копию гена LDLR, ответственного за холестерин. Он должен доставить ее в клетки печени и тем самым восстановить механизм выведения ЛПНП.
Заведующий отделом функциональной геномики Медико-генетического научного центра имени академика Н.П.Бочкова, д. б. н. Михаил Скоблов отмечает, что использованный вирус AAV сегодня относится к наиболее распространенным платформам для создания препаратов генной терапии. В отличие от исходных вирусов, терапевтические векторы лишены генов, необходимых для размножения, и не предназначены для распространения инфекции.
— В описанном случае выбор AAV8 связан именно с его выраженной способностью проникать в клетки печени, — поясняет Скоблов.
Дополнительным фактором безопасности является то, что используемые аденоассоциированные вирусы не встраиваются в геном клетки-хозяина. Однако полностью безопасной технологию пока назвать нельзя: организм может реагировать на вирусный вектор, а долгосрочные последствия лечения требуют дальнейшего изучения. Поэтому до начала клинических испытаний подобные препараты проходят масштабные доклинические исследования на разных животных моделях.
В исследовании NGGT006 такие испытания проводились на мышах и хомяках с отсутствующим геном LDLR. Терапия снизила уровень ЛПНП, а у мышей также уменьшила размер атеросклеротических бляшек в аорте. У макак-резусов после введения препарата наблюдалось временное повышение печеночных ферментов, но серьезных побочных эффектов не выявили.
Затем препарат впервые испытали на трех пациентах с гомозиготной семейной гиперхолестеринемией. Им вводили разные дозы NGGT006 и наблюдали за безопасностью и уровнем ЛПНП в течение 52 недель. У всех участников повысились печеночные ферменты, однако этот эффект удалось купировать. У пациента, получившего максимальную дозу, уровень «плохого» холестерина снизился с 11 ммоль/л, до менее 1,8 ммоль/л уже через три недели после введения.
Эта технология демонстрирует принцип, на котором строится современная генная терапия. Вирусный вектор используется как средство доставки генетического материала, а сама терапия направлена на восстановление нарушенной функции клеток.
Где генная терапия может изменить медицину
Сегодня наиболее перспективным направлением для генной терапии остаются редкие наследственные заболевания, в основе которых лежит мутация одного гена. По словам Антона Киселева, в таких случаях доставка его рабочей копии или коррекция поврежденного участка позволяет воздействовать непосредственно на механизм развития болезни.
— К этому классу относятся, например, спинальная мышечная атрофия (СМА) и миодистрофия Дюшенна, а для некоторых таких заболеваний генная терапия уже вошла в клиническую практику, — поясняет эксперт.
Опыт применения аденоассоциированных вирусных векторов показывает, что этот подход уже дает результаты при ряде наследственных заболеваний. Как отмечает Михаил Скоблов, генотерапевтические разработки продемонстрировали эффективность при СМА, гемофилии B и некоторых наследственных заболеваниях сетчатки.
Особенно показателен пример СМА. Заболевание вызывается мутациями в гене SMN1, необходимом для работы двигательных нейронов. Доставка его функциональной копии позволяет восстановить производство необходимого белка и воздействовать на сам механизм болезни. В этом и заключается одно из главных преимуществ генной терапии — возможность работать непосредственно с первопричиной заболевания.
Следующий этап — применение генетических технологий против более распространенных заболеваний. В онкологии такой переход уже частично состоялся: один из наиболее известных примеров — CAR-T-терапия, при которой иммунные клетки пациента генетически модифицируют так, чтобы они распознавали и уничтожали опухолевые клетки.
— Многие наверняка слышали, например, об успехах CAR-T-клеточной терапии для лечения ряда онкологических заболеваний крови, которая оказалась очень эффективной, — говорит Скоблов.
Почему генную терапию нельзя использовать всегда
Однако перенести этот опыт на большинство массовых заболеваний значительно сложнее. Если при моногенной болезни достаточно воздействовать на один поврежденный ген, то развитие гипертонии, атеросклероза или многих видов рака определяется сочетанием множества генетических факторов, образом жизни и влиянием окружающей среды.
Это ограничение особенно важно учитывать применительно к сердечно-сосудистым заболеваниям. По словам Киселева, исследования генной терапии в этой области активно ведутся, однако большинство подходов пока находятся на стадии разработки.
При этом отдельные заболевания уже могут стать точкой входа генотерапии в кардиологию. Врач-генетик, старший научный сотрудник Научно-консультативного отдела Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова, кандидат медицинских наук Петр Васильев отмечает, что разработки для лечения семейной гиперхолестеринемии активно обсуждаются на международных научных конгрессах. Наибольший потенциал они имеют для пациентов с тяжелой гомозиготной формой заболевания, у которых стандартная липидоснижающая терапия не всегда позволяет достичь необходимого эффекта.
— Рассматривать генную терапию применительно к классической, гетерозиготной форме семейной гиперхолестеринемии, особенно в качестве первого выбора, как мне кажется, несколько преждевременно, — отмечает Васильев.
Для этой формы заболевания уже существуют доказавшие эффективность и безопасность методы лечения, включая статины, эзетимиб, антитела и РНК-ингибиторы PCSK9. Поэтому, по словам специалиста, основное значение новых генотерапевтических подходов сегодня заключается в возможности изменить лечение наиболее тяжелых форм семейной гиперхолестеринемии.
В дальнейшем область применения технологии может расширяться по мере совершенствования доставки генетического материала и методов редактирования генома.
— Ожидается расширение спектра заболеваний, для которых подходы генной терапии смогут использоваться в клинической практике, — говорит Киселев.
Какие существуют вызовы
Даже если генная терапия показывает убедительный результат в первых исследованиях, это еще не означает, что ее можно быстро сделать стандартным методом лечения. Между экспериментальным препаратом и массовой клинической практикой лежит несколько барьеров — от необходимости доказать долгосрочную безопасность до создания сложной производственной и медицинской инфраструктуры.
Один из главных вопросов связан с тем, насколько долго сохраняется эффект лечения. Антон Киселев отмечает, что для многих генотерапевтических подходов пока недостаточно многолетних наблюдений. Поэтому ученым еще предстоит установить, насколько устойчивым оказывается результат и какие отдаленные последствия может иметь вмешательство.
Михаил Скоблов обращает внимание и на опыт предыдущих разработок. За несколько десятилетий существования генной терапии некоторые клинические исследования пришлось остановить из-за высокой токсичности, тяжелых иммунных реакций или постепенного исчезновения терапевтического эффекта.
— Внедрение таких технологий происходит очень медленно, как раз именно для снижения всевозможных рисков. Нужно провести большое количество самых разных экспериментов, чтобы убедиться в эффективности и биобезопасности таких препаратов, а на это требуется очень много времени и серьезное финансирование, — говорит эксперт.
Высокие требования к безопасности напрямую отражаются и на стоимости лечения. Разработка генотерапевтического препарата требует сложных технологий производства, специализированного оборудования и большого объема доклинических и клинических исследований. Кроме того, применение таких препаратов зачастую требует индивидуального подбора терапии и последующего длительного наблюдения за пациентом.
Поэтому доступность генной терапии зависит не только от того, насколько успешно ученые научились лечить конкретное заболевание. Необходима целая система, способная разработать, произвести, зарегистрировать и применить препарат. Киселев считает, что для этого России необходимо одновременно развивать научную базу, собственное производство вирусных векторов и реагентов, специализированные медицинские центры и инфраструктуру клинических исследований.
Отдельной проблемой остается своевременная диагностика. Даже появление эффективного препарата не поможет пациенту, если заболевание не удается вовремя распознать и подтвердить на молекулярном уровне. По словам Скоблова, российская медико-генетическая служба уже активно развивает это направление. В стране внедрен неонатальный скрининг на 38 наследственных и врожденных заболеваний.
— Однако этого пока недостаточно. Число заболеваний, которые можно выявить таким способом, значительно меньше общего количества известных наследственных патологий. Именно поэтому любые исследования, направленные на создание новых препаратов, вызывают большой интерес и активно поддерживаются в области медицинской генетики, — отмечает Скоблов.
Для расширения доступности необходима и экономическая поддержка. По мнению Киселева, государству предстоит участвовать не только в финансировании научных разработок, но и в создании механизмов возмещения стоимости дорогостоящей терапии для пациентов. Параллельно важно совершенствовать правила регистрации инновационных препаратов и систему долгосрочного наблюдения за людьми, прошедшими генотерапию.