Вирусу вход запрещен. Сможет ли генная инженерия победить ВИЧ?
Развитием генетических технологий Россия пока похвастать не может. Проектов, связанных с внедрением в лечебную практику приемов редактирования ДНК, в нашей стране считанные единицы. Один из них мы сегодня представляем. Вполне реально, что лет через пять будет завершена разработка уникальной технологии генной терапии, позволяющей полностью вылечить пациента, больного ВИЧ. И работают над ней петербургские ученые.
ФОТО pixabay
Новость эта весьма актуальна, ибо сегодня Россия уже находится на критической грани: число ВИЧ-инфицированных превышает один миллион человек, то есть заражен 1% взрослого населения. Показатели такие же, как и в США, где все началось гораздо раньше.
Вирус давно вышел за границы групп риска. 90% инфицированных в мире – обычные люди, чаще всего 30 – 40-летние, традиционной сексуальной ориентации, не наркоманы. Из-за того что инфекция протекает скрытно и вирус, попав в организм, не дает о себе знать порой и 10, и 15 лет – все эти годы человек может при половых контактах передавать его другим людям.
Но сам по себе вирус, хотя и остается хронической на всю жизнь инфекцией, не убивает человека. Убивают осложнения. Поэтому врачи говорят не о лечении ВИЧ, а о способах коррекции вызванного вирусом иммунодефицита.
Для этого есть лекарства, которые помогают иммунной системе устоять. Таблетки контролируют вирус, он перестает размножаться в организме. Терапия эта пожизненная, но она позволяет лишь сдерживать скорость развития заболевания: если прервать лечение, осложнения не заставят себя ждать. К тому же и сами препараты дают серьезные побочные эффекты...
Вот почему с того самого момента, как ВИЧ был впервые обнаружен, ученые поставили перед собой задачу найти метод полного излечения. Создавали все более совершенные лекарства, исследовали... Открытие произошло, как это обычно бывает, случайно.
Американский вирусолог Дэвид Балтимор обнаружил фермент, названный им обратной транскриптазой (ревертазой). Тем самым он опроверг одну из догм молекулярной биологии, которая гласила, что генетическая информация течет однонаправленно от ДНК к РНК и белкам. Открытие обратной транскриптазы показало, что генетическая информация может передаваться двунаправленно между ДНК и макромолекулой РНК, что позволяет вирусам встраивать свой генетический материал в клетки. Так открылась возможность генной инженерии – генной терапии. За это открытие Балтимор (совместно со своими коллегами Ренато Дульбекко и Хоуардом Темином) в 1975 году стал лауреатом Нобелевской премии по медицине.
Генная терапия – это возможность изменить функцию клетки путем изменения ее генома, в который можно либо встроить нужный ген и он будет выполнять необходимую функцию, либо, наоборот, «выключить» существующий. Тем самым можно скорректировать развивающееся заболевание.
Как же это происходит в случае ВИЧ?
Некоторое время назад обнаружилось, что на приполярных территориях (как в Европе, так и в России) довольно часто встречаются люди, которые вообще невосприимчивы к заражению ВИЧ-инфекцией. Просто потому, что на поверхности клеток у них отсутствует один из рецепторов, называемых CCR5 (он как раз и «цепляет» вирус). И эта особенность передается из поколения в поколение.
Тогда и возникла идея: а нельзя ли врожденную невосприимчивость одних использовать в лечении других? Первый такой эксперимент около десяти лет назад провел доктор Геро Хюттер в клинике Шарите в Берлине. Кроме ВИЧ-инфекции у пациента был еще и лейкоз, что случается часто, и больному требовалась пересадка костного мозга. Врачи использовали этот шанс: выбрали донора, невосприимчивого к ВИЧ, от которого и пересадили больному клетки костного мозга. ВИЧ-инфекция у того исчезла. Этот эксперимент показал, что в принципе для излечения достаточно убрать с поверхности клеток крови рецептор CCR5, который вирус использует для проникновения.
Казалось бы, вот оно – решение проблемы. Но, увы, повторить берлинский опыт не удавалось много лет. Пересадка костного мозга – метод дорогой, сложный и крайне рискованный. Много осложнений возникает после трансплантации, ведь чужеродные клетки должны еще прижиться в организме больного. Да и в любом случае такого донора надо подбирать очень тщательно по множеству критериев.
ФОТО из личного архива М. О. Поповой
О том, как развивались события дальше, рассказывает М. О. ПОПОВА, врач-гематолог из Первого медицинского университета им. Павлова. Марина Олеговна – сотрудник НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р. М. Горбачевой, координатор нового проекта, его вдохновитель и активный двигатель:
– И тогда возникла другая мысль: а что если искусственно создать мутацию гена рецептора CCR5? Для чего изъять у пациента его собственные кроветворные стволовые клетки и уже вне организма «отредактировать» их, внеся изменения в геном. А затем трансплантировать клетки с измененным геном обратно пациенту. По идее, из трансплантированных стволовых клеток мы должны получить иммунные Т-клетки, на поверхности которых нет рецептора CCR5. ВИЧ уже не сможет их инфицировать, иммунная система пациента станет невосприимчивой к заболеванию.
– Действительно, сама по себе идея очень интересная. Дело за технологией, которая позволит все это осуществить.
– Я гематолог, давно занимаюсь трансплантацией костного мозга и знаю, как осуществить редактирование ДНК, чтобы получить принципиально новый метод лечения. Мы как раз сейчас заняты его разработкой. Конечно, можно было сидеть и ждать, когда какая-нибудь крупная фармацевтическая компания разработает такой метод, потом придет к нам, врачам, и скажет: вот, покупайте! Но зачем ждать?
Нам в НИИ Горбачевой представился шанс: наши коллеги из Гамбургского университета, с которыми мы давно сотрудничаем, запатентовали инструмент редактирования ДНК для внесения мутации в ген CCR5 любых клеток – так называемые генетические ножницы. Этот патент – своего рода краеугольный камень, позволяющий привлечь финансирование и создать метод, который мы задумали.
Вообще, надо сказать, разработка новой схемы лечения – это всегда супернаука! Ведь в чем уникальность ситуации? В клинике врачи занимаются наукой ради совершенствования уже существующих схем, ученые в лабораториях – ради лучшего понимания фундаментальных принципов, а наша группа, получается, занимается наукой ради революции в медицине. То есть мы создаем принципиально новый метод лечения как для практикующих врачей, так и для фармбизнеса. Ведь продукты, полученные с использованием метода редактирования ДНК, пока что ни в одной стране мира не зарегистрированы для терапии каких-либо заболеваний. Нигде этого нет! Хотя огромное количество специалистов в разных странах занимаются подобными разработками... И наша научная группа, можно сказать, идет в ногу со всем миром.
– Но для этого нужен серьезный инвестор. Пока желающих вкладывать средства в науку, как известно, не так много.
– О, это целая история! С нашей научной идеей мы обратились в «Сколково». Там помогли создать стартап, ставший резидентом фонда и одновременно инструментом для реализации проекта. А также указали нам пути, которые мы раньше просто не представляли. Сейчас мы получаем поддержку инвестфонда RBV Capital и фонда «Сколково». Это действительно большая удача.
Между стартапом и университетом имеется долгосрочное партнерство, оформленное в виде договора о сотрудничестве, что является хорошим примером государственно-частного партнерства. Компания получает коммерческое развитие технологии, а университет – развитие научного направления, опыт, публикации, научный продукт. В будущем договор будет расширен на этапе проведения клинического исследования – университет станет местом, где впервые в нашей стране редактирование генома применено у человека.
– На какой стадии проекта вы сейчас находитесь?
– Нам удалось решить сложнейшую научную задачу: создан эффективный и безопасный протокол редактирования гена CCR5 в гемопоэтических стволовых клетках. Удалось достичь не только высокой точности этой процедуры, но и немалой эффективности в 70 – 90%, а в отдельных экспериментах бывало и 97%. Ряд решений, которые лежат в основе такого результата, – это наше ноу-хау. Кстати, если судить по опубликованным работам, то у зарубежных научных групп эффективность варьируется в пределах от 30 до 90%.
– Пока идут только лабораторные исследования или вы уже продвинулись к человеку?
– Продвигаемся. Нам уже удалось впервые в России получить прототип биомедицинского клеточного продукта, представляющего собой гемопоэтические стволовые клетки человека с отредактированным геном CCR5. Для этого мы взяли у здоровых доноров-добровольцев стволовые клетки, провели всю процедуру их редактирования уже не в масштабе лабораторного эксперимента, а, так сказать, в «клиническом» и получили хороший результат. На мой взгляд, мы сделали существенный шаг к практическому применению метода. Я, кстати, тоже была одним из добровольцев-доноров, это важно, когда все на себе чувствуешь.
Таким образом, проект уверенно вышел на стадию доклинических исследований. Их мы будем проводить совместно с Национальным медицинским исследовательским центром онкологии им. Н. Н. Петрова.
В НМИЦ уже много лет существуют отдел онкоиммунологии и лаборатория, где производятся клеточные противоопухолевые вакцины. Там активно занимаются трансплантацией костного мозга у взрослых и детей. Мы у себя в НИИ им. Р. М. Горбачевой довели исследования до высокой эффективности в лаборатории, а работу с донорами – для получения продукта в большом формате – проводим уже на базе НМИЦ на специальном оборудовании.
– Когда примерно планируете начать клинические исследования?
– Планируем, что следующие этапы доклинической разработки и проведение клинических исследований будем проводить совместно – Первый мед, НМИЦ им. Петрова в сотрудничестве с Университетом Гамбурга. По нашим прикидкам, клинические исследования начнутся в 2022 году. При подтверждении безопасности и эффективности нашего метода можно ожидать, что применять его на практике начнут где-то в 2025 году.
Сложно, конечно, в настоящее время все точно рассчитывать, учитывая пандемию коронавируса, которая вносит свои коррективы, а также проблемы, которые естественным образом возникают в таких высокотехнологичных и инновационных разработках. Но мы смотрим в будущее с оптимизмом...
Если технология успешно пройдет клинические испытания, ее применение избавит от пожизненной антиретровирусной терапии многих ВИЧ-пациентов. Более того, появится надежда на создание нового класса генетических лекарств для лечения других ранее неизлечимых заболеваний, для спасения десятков тысяч жизней.
СПРАВКА
Что такое генетические ножницы?
Любой живой организм состоит из клеток, в каждой из которых свернута в клубок ДНК – двойная спираль генетического кода. У человека спираль – это две цепочки информации длиной по три миллиарда звеньев, накопленных нашими предками за миллионы лет эволюции.
Генетические ножницы позволяют вырезать из этой цепи нужный фрагмент и вместо удаленных звеньев вставить другой генетический код. Или просто соединить ДНК, словно ничего не было, и таким образом «переписать код жизни» человека.
В некотором смысле это позволяет ученым вернуться в прошлое и избавить организм конкретного человека от негативного «багажа», накопленного предками в результате естественного отбора, если спустя сотни тысяч лет он перестал быть нужным и начал создавать проблемы.
Эта технология произвела настоящую революцию в биологии и медицине. Она уже используется для разработки методов лечения онкологических и глазных заболеваний. А в будущем, как надеются ученые, она сможет полностью избавить человечество и от целого ряда наследственных.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 64 (6902) от 13.04.2021 под заголовком «Вирусу вход запрещен».
Комментарии