Генная терапия прошла долгий путь с тех пор, как 33 года назад ее впервые применили к людям. С 2000 года постепенный прогресс расширил использование генной терапии ex vivo (где клетки берутся у человека, генетически модифицируются, а затем снова вводятся в кровоток человека). А генная терапия in vivo, которая включает введение генов непосредственно в организм, доказала свою безопасность и эффективность в ряде клинических испытаний. Она становится доступной в качестве лечения для более широкого круга заболеваний. Одной из областей, в которой генная терапия in vivo действительно получила широкое распространение, является лечение заболеваний сетчатки, включая дегенерацию желтого пятна. Такие случаи связаны с инъекцией лекарств в глаз, что звучит неприятно, но стратегия оказалась чрезвычайно успешной — многие люди излечились от слепоты.
Прогресс также привел к некоторым впечатляющим успехам, найдя постоянное лекарство для многих молодых людей от ряда рецессивных наследственных заболеваний, от гемофилии до наследственной слепоты и наследственных иммунных состояний, таких как тяжелый комбинированный иммунодефицит (иногда называемый «болезнью пузырей»).
Однако в качестве терапевтического подхода генная терапия несколько страдает от неоправданного веса чрезмерных ожиданий. В течение многих лет люди размышляли о приложениях, выходящих за рамки восстановления утраченных функций организма и биологических улучшений, таких как долголетие. Некоторые теперь относят генную терапию к сфере трансгуманизма — использование медицинских и хирургических вмешательств для улучшения тела или придания ему дополнительных возможностей, в отличие от лечения того, что идет не так.
Все это до сих пор кажется научной фантастикой, и действительно, текущий процесс, который продвигает идеи через фундаментальные исследования, испытания на безопасность и клинические испытания, иногда мучительно долог. Даже для методов лечения, разработанных для непосредственного воздействия на основные причины смерти, такие как ишемическая болезнь сердца и рак, получение лекарства из лаборатории через клинические испытания и одобрение FDA может занять в среднем около десяти лет.
Но эта реальность не помешала одному конкретному генеральному директору биотехнологии стать подопытным человеком в исследованиях генной терапии, направленных на увеличение продолжительности жизни, и особенно продолжительности здоровья, количества прожитых здоровых лет. Элизабет Пэрриш, генеральный директор BioViva, получила четыре терапии in vivo в ходе двух поездок за пределы США, одну в 2015 году, другую в 2020 году.
В 2015 году генная терапия Пэрриша заключалась в получении дополнительных копий гена теломеразы обратной транскриптазы (TERT), которая продуцирует белок, удлиняющий кончики хромосом и способный поддерживать молодость клеток, и гена FST, который производит фермент фоллистатин и может сохранять или увеличить мышечную массу. Она получила два других гена, которые, как считается, важны для замедления старения.
Считается, что все четыре гена важны для долголетия, поскольку они связаны с фундаментальными молекулярными процессами, связанными с возрастными патологиями, такими как атрофия мышц и укорочение кончиков хромосом, что приводит к ухудшению функции клеток.
Исследования долгоживущих животных и семей с исключительной продолжительностью жизни показывают наличие дополнительных копий или избыточной активности этих генов по сравнению с их активностью у обычных людей. Кроме того, идея использования таких подходов на людях подтверждается лабораторными исследованиями на грызунах и червях C. elegans. Тем не менее, нет никаких клинических испытаний с использованием генной терапии на людях для увеличения их продолжительности жизни и продолжительности здоровья. Есть только Лиз.
Ее терапия проводилась в офшорной клинике в 2015 и 2020 годах, но в обеих поездках Пэрриш нужно было вводить каждый ген в виде отдельной инъекции. Нельзя было комбинировать более одного гена, потому что вектор — сущность, используемая для включения генетической полезной нагрузки для ее путешествия через кровоток к клеткам-мишеням, — был аденоассоциированным вирусом (AAV). Этот вирусный вектор считается более безопасным, чем некоторые другие векторы, использовавшиеся в более ранних работах по генной терапии, потому что он доставляет гены в виде «эпизом» — ДНК, которая проникает в ядро клетки и функционирует, но не интегрируется в хромосомы клетки, — и поскольку он производит меньшую иммунную реакцию, чем ранее использовавшиеся векторы. Однако он имеет полезную нагрузку только для одного гена за раз, и это должны быть довольно маленькие гены.
«Возможность безопасно доставлять полезную нагрузку в виде эписомы — и при этом относительно большой эписомы — обнадеживает, и ее репликация на людях может стать значительным достижением».
Но исследование, опубликованное в мае этого года в PNAS, продемонстрировало, что другой распространенный вирус, называемый цитомегаловирусом (CMV), хорошо работает в качестве вектора для TERT и FST, по крайней мере, у мышей. Он может нести гораздо большую генетическую нагрузку. Вместе с открытием, что генная терапия, упакованная цитомегаловирусом, доставляемая инъекцией или интраназально, увеличивала продолжительность жизни мышей на 41 процент без увеличения риска развития рака, это открытие является чрезвычайно обнадеживающим.
«Нас особенно интересует вектор CMV, потому что его иммуногенность низка, как у AAV, и он доставляет генетическую полезную нагрузку в виде эписомы, а не сливает ее с хромосомами реципиента, а также из-за гораздо большей генетической полезной нагрузки, которую может нести CMV. — говорит Пэрриш.
Ее компания BioViva не участвовала в исследовании, но она подчеркнула, как это может повлиять на генную терапию. Для каждой из четырех ее собственных генных терапий требовался собственный вектор AAV. Это важно, потому что, несмотря на свою относительную безопасность, AAV все еще могут быть токсичными, если их вводить в достаточно высокой дозе, что может быть проблемой для тех, кто получает несколько генов за один сеанс. «Вместо этого, используя CMV, мы смогли бы доставить общую меньшую дозу вектора, потому что в каждый вектор можно упаковать больше генов».
Если вмешательство генной терапии для противодействия старению кажется вам чрезмерно оптимистичным или преждевременным, имейте в виду, что исследователи также рассматривают новое исследование с точки зрения болезней, которые не обязательно все связаны со старением.
«Как клинический генетик, меня меньше беспокоит изменение общей продолжительности жизни человека, чем изменение продолжительности его здоровья — то, как мы можем дольше сохранять здоровье людей», — отмечает Шейн Макки, консультант по генетической и геномной медицине в Североирландском региональном генетическом центре в Белфасте. Городская больница, не участвовавшая в исследовании. «Этот метод CMV с его высокой генетической полезной нагрузкой обладает терапевтическим потенциалом против очень многих заболеваний без некоторых рисков, связанных с CRISPR и другими методами генной терапии».
Редактирование ДНК CRISPR часто попадает в заголовки газет, а также в научно-фантастические телешоу, потому что оно позволяет нам с высокой точностью изменять саму хромосомную ДНК. Тем не менее, Макки отмечает, что «нецелевые» эффекты CRISPR могут привести к отключению важных генов и вызвать проблемы в этих клетках. До тех пор, пока не будут созданы лучшие методы нацеливания, есть некоторые опасения, что CRISPR может нарушить хромосомные последовательности, что приведет к опасностям, аналогичным тем, которые возникли на заре генной терапии, когда он был доставлен в ретровирусные векторы. «Возможность безопасно доставлять полезную нагрузку в виде эписомы — и при этом относительно большой эписомы — обнадеживает, и ее репликация на людях может стать значительным достижением», — говорит Макки.
Будущее за безопасностью
Конечно, вполне возможно, что манящие новые подходы, такие как терапия, закодированная в мРНК, содержащейся в микроскопических липидных частицах (например, мРНК в вакцинах против COVID-19 компаний Pfizer-BioNTech и Moderna) или редактирование генов CRISPR, применяемое in vivo, могут в конечном итоге превратить традиционную генную терапию в устаревшими, даже если они доставляются перспективными в настоящее время векторами ЦМВ. Но все технологии должны оставаться доступными для клинического применения, поскольку история с генной терапией не всегда проходила гладко, особенно в отношении векторов.
Раньше исследователи полагались на ретровирусы как на переносчики — например, при первой генной терапии человека в 1989 году, когда исследователи модифицировали иммунные клетки, известные как лимфоциты, вне тела, а затем вводили их, чтобы сделать раковые клетки более уязвимыми для лекарств, доставляя генетическую нагрузку непосредственно в хромосомы хозяина. Оттуда исследования перешли к аденовирусам, полезная нагрузка которых доставлялась в виде эписомы, так что это было улучшением, но аденовирусы оказались чрезвычайно иммуногенными. Такая гиперстимуляция иммунной системы хозяина привела к трагической и героической гибели Джесси Гелсингера.в 1999 году. Страдая от наследственной недостаточности, из-за которой в его организме накапливался аммиак, 20-летний Гелсингер вызвался участвовать в клиническом исследовании в Пенсильванском университете не потому, что не мог жить бесконечно без лечения, а чтобы помочь детей с более тяжелыми формами его заболевания.
Таким образом, появление менее иммуногенного AAV вместо аденовирусов несколько лет спустя стало важным шагом вперед, позволившим Пэрриш сопоставить потенциальные преимущества и риски в ее случае. Это новое исследование на мышах с использованием CMV открывает новую главу.
«Примечательно, что, предоставив копии двух генов (TERT и FST), они наблюдают заметное улучшение у своих экспериментальных мышей, и их результаты показывают, что сложные расстройства (такие как диабет 2 типа и мышечная дистрофия) когда-нибудь можно будет лечить с помощью этих рутинно вирусные векторы и генная терапия», — говорит Майя Лариос Санс, доцент и заведующая кафедрой биологии Университета Сент-Томас в Хьюстоне, которая также не участвовала в новом исследовании. «Исследование закладывает основу для дальнейшей работы, которая может помочь закрепить использование этих систем доставки вирусов для облегчения многих болезней, поражающих человечество, особенно с учетом того, что наши тела с возрастом увядают».
Медицина приходит к выводу, что старение само по себе является болезнью.
Также стоит отметить, что генная терапия таким пагубным вирусом, как ЦМВ, представляет собой еще один пример того, как негативное явление в медицине превращается в полезный метод. Ботулинический токсин происходит из Clostridium botulinum.бактерии, одна из основных причин болезней пищевого происхождения. Вот что делает эти бактерии такими смертоносными. Но тот же токсин, известный в терапевтических целях как ботокс, является эффективным средством для лечения различных нервно-мышечных состояний, таких как косоглазие (косоглазие), лицевой спазм, цервикальная дистония, мышечная спастичность (и да, также для косметических процедур, направленных на избавление от морщин). Как и бактерия, из которой получают Ботокс, ЦМВ также является причиной заболевания. ЦМВ-инфекции не только являются второй наиболее распространенной причиной мононуклеоза (первым является другой вирус, называемый Эпштейн-Барр), но и представляют серьезную угрозу для людей с ослабленным иммунитетом.
Несмотря на показное исследование долголетия, в котором она сама является подопытным кроликом, Пэрриш считает себя прагматиком. Медицина приходит к пониманию того, что старение само по себе является болезнью, и мы, возможно, все ближе приближаемся к тому дню, когда лечение, предотвращающее старение, и болезни старения будут считаться рутинными, как детские прививки, а не экзотические эксперименты сомнительной социальной ценности. По ее словам, восемь миллиардов человек на Земле могли бы извлечь пользу из генной терапии. Это ее мотивация.
«Сорок один миллион человек умрут в этом году от старения», — отмечает Пэрриш, не считая пожилых людей, умерших от случаев COVID-19, которые стали более тяжелыми из-за их преклонного возраста. «Это составляет 63 процента человеческих смертей».