Сэмюел Стернберг - Трещина в мироздании [litres]

Неудивительно, что фармацевтическая индустрия направила громадное количество ресурсов на разработку лекарств, разрывающих связь между ВИЧ и CCR5, в надежде защитить людей, не вошедших в число счастливчиков с 32-буквенной делецией в геноме. Но недавние исследования убедительно продемонстрировали, что мы можем достичь того же самого – то есть предотвратить связывание ВИЧ с CCR5, – удалив сам ген CCR 5. Множество исследовательских коллективов уже начали попытки сделать это с помощью CRISPR, по крайней мере на клетках в чашках Петри. Но пальма первенства за первое успешное редактирование гена CCR5 у людей принадлежит технологии ZFN, разработанной в калифорнийской компании Sangamo Therapeutics .

Работая вместе с врачами из Пенсильванского университета, исследователи из Sangamo провели клинические испытания препарата для редактирования генома, нокаутирующего ген CCR5 [204] P. Tebas et al., “Gene Editing of CCR5 in Autologous CD4 T Cells of Persons Infected with HIV”, New England Journal of Medicine 370 (2014): 901–910. . Главной целью первых стадий испытания было выяснить, безопасно ли это средство; ученые хотели узнать, примет ли тело реципиента без серьезных побочных эффектов отредактированные клетки, ДНК которых была модифицирована искусственным путем. Но в конце концов исследование также дало ответ на вопрос, насколько эффективно редактирование генома может обращать вспять ход заболевания.

Все двадцать ВИЧ-положительных пациентов, принимавших участие в исследовании Sangamo , сначала сдали образец крови, из которого были извлечены белые кровяные тельца. Затем эти клетки были отредактированы в пробирке посредством ZFN, который находил и вырезал 155-ю “букву” в гене CCR 5. Поскольку репарация разрезанного гена производилась с помощью ненадежного метода соединения концов, изменений, получившихся в результате, было достаточно для того, чтобы инактивировать ген и предотвратить образование функциональных молекул белка CCR5. Затем отредактированным клеткам дали размножиться в лабораторных условиях. Наконец каждому пациенту заново ввели его или ее отредактированные клетки, после чего за состоянием участников эксперимента наблюдали примерно девять месяцев.

Ученые, проводившие испытания, заключили, что вливания клеток иммунной системы с модифицированным CCR 5 “безопасны в рамках данного испытания” [205] Там же. . Может, это и не самый впечатляющий результат, но тем не менее воодушевляющий признак того, что редактирование генома можно использовать в терапевтических целях на настоящих, живых людях – по крайней мере ex vivo , если клетки выращивать и их геномы редактировать вне организма. А в разделе “Результаты” статьи, описывающей это исследование, скрывались еще более обнадеживающие данные. Врачи обнаружили: вдобавок к тому, что пересаженные клетки долгое время после трансплантации обнаруживались в теле (признак того, что они прижились в организме и стали размножаться), отредактированные клетки задерживали восстановление уровня ВИЧ до прежних значений, когда антиретровирусную терапию на время прерывали. Другими словами, налицо были явные признаки того, что действие ZFN помогло снизить интенсивность инфекции, не таким способом, как обычные лекарства, но благодаря однобуквенным изменениям в геномах пациентов.

Хотя технология ZFN очень бодро стартовала, надо заметить, что CRISPR уже использовали для исследования нескольких возможных способов терапии, направленной на избавление от ВИЧ. Один из подходов включает программирование CRISPR, нацеливающее инструмент на генетический материал от ВИЧ, избавляя клетки пациента от этого вируса, буквально вырезая ДНК инфекционного агента из их геномов. Другой метод лучше всего описывается фразой “оглуши и убей” ( shock and kill ): в рамках этого подхода используется дезактивированная форма CRISPR – специально для того, чтобы “разбудить” покоящийся вирус: тогда его можно будет атаковать с помощью существующих лекарств.

Стало ясно, что возможности для применения редактирования генома ex vivo в клинике невероятно разнообразны, независимо от того, что именно предстоит лечить – генетические заболевания или вирусные инфекции. Но, конечно, не все болезни коренятся в крови. В случае заболеваний, поражающих “твердые” ткани тела, врачи не могут рассчитывать на методы лечения, требующие извлечения и возвращения поврежденных клеток; аналогичные процедуры в таких случаях будут слишком рискованными и потребуют излишнего инвазивного вмешательства. Чтобы лечить подобные заболевания, нам необходимо доставить CRISPR в тело пациента, к ткани, в которой болезнь проявляется наиболее сильно. И хотя до того момента, когда этот способ лечения можно будет в самом деле предложить пациентам, еще пройдет немало времени, в данной области уже налицо прогресс – в том числе самые невероятные разработки в области медицины из всех, что мне доводилось видеть.

Прежде чем мы сможем лечить пациентов методами редактирования генома in vivo , ученым предстоит решить множество задач, которые редактирование генома ex vivo аккуратно обходит стороной. Врачам нужно понять, как доставить CRISPR в ткани, наиболее затронутые конкретной болезнью. Кроме того, доставку необходимо осуществить таким образом, чтобы не спровоцировать иммунный ответ в телах пациентов. Далее, Cas9 и его направляющая РНК должны быть достаточно стабильными, чтобы дожить в теле до момента окончания редактирования.

Чтобы решить эти задачи, некоторые ученые, работающие с CRISPR, обратились к одному из своих любимых средств доставки – вирусам. Вирусы невероятно искусны в “подкидывании” генетического материала в клетки хозяев – в конце концов, они оттачивали это мастерство миллионы лет. Вирусы хорошо приспособлены к заражению конкретных типов тканей и органов, при этом использование некоторых вирусов стало сравнительно безопасным. Благодаря десятилетиям генной инженерии удалось полностью перевооружить специализированные вирусы таким образом, чтобы они все же могли доставить ДНК в тело – либо в организм в целом, либо к конкретному органу, – но не были способны заразить своих хозяев ничем, кроме терапевтического “полезного груза”, введенного в них исследователями.

Один из векторов – так в генетике называют носителей генетической информации – оказался особенно важным подспорьем для ученых, разрабатывающих варианты редактирования генома in vivo : это безобидный вирус человека, известный как аденоассоциированный вирус ( ААВ ). ААВ вызывает лишь слабый иммунный ответ, и не известно ни одной болезни человека, которую вызывал бы этот вирус. Этот вирусный вектор легко можно “нагрузить” терапевтическими генами, кодирующими белок Cas9 и направляющую его РНК, – и вирус крайне эффективно доставит свой генетический материал к клеткам хозяина. Более того, вирус можно запрограммировать таким образом, что он не встроит свою ДНК в геном человека навсегда, так, как это делает большинство вирусов. Это свойство помогает избежать вставки неуместной ДНК в геном – именно это затрудняло попытки такой терапии в прошлом.