100 великих загадок современной медицины - Александр Викторович Волков
Зато на первый взгляд блестящим успехом завершилась операция, проведенная врачами парижского госпиталя Неккер. Они лечили детей, страдавших врожденным комбинированным иммунодефицитом. Из-за генетического дефекта их костный мозг не мог вырабатывать белые кровяные тельца, а потому они могли жить лишь в стерильной камере, защищенные от любых инфекций. Врачи попытались ввести им нужные гены опять же с помощью вирусов, но использовали не аденовирусы, как их коллеги из США, а ретровирусы.
Для этого Ален Фишер и его коллеги извлекли стволовые клетки из костного мозга малышей и с помощью ретровирусов внедрили в них недостающий ген. Затем эти генетически измененные стволовые клетки были снова введены детям. Вскоре у них в организме появились лейкоциты. Лечение удалось. Весной 2002 года журнал «GeoWissen» восторженно писал о «возрождении надежды» на генетическую терапию.
Однако в октябре 2002 года ученых ждало горькое разочарование. В организме одного из детей – трехлетнего мальчика – начали безудержно размножаться лейкоциты. Он заболел лейкемией. Вскоре стала понятна и причина этого. Ретровирусы встроили правильный ген в самые разные части ДНК стволовых клеток. Один из генов случайно попал в тот участок, который регулирует рост лейкоцитов. Теперь они могли беспрепятственно размножаться.
Так со всей очевидностью стала ясна проблема, с которой не удалось справиться ни американским, ни французским врачам. Все использованные ими методы доставки генов были ненадежны. Пользоваться ими – все равно что выбрасывать мебель с балкона квартиры на тротуар вместо того, чтобы везти ее грузовым лифтом вниз. Как же доставлять гены в нужные части генома, взявшись его ремонтировать?
Лучшим «лифтом» для генов считаются вирусы. Фактически они состоят лишь из одного генома. Как только они проникают в клетки чужого организма, они встраивают свои гены в их ДНК. Вместе с ними туда попадает и тот самый ген, который призван заменить дефектный ген. При этом все опасные для нас гены удалены из генома вирусов. Их место занимает фрагмент ДНК пациента с внедренным в него «лечебным» геном.
Аденовирусы, которые использовали американские терапевты до случая с Джесси Джелсинджером, – это очень агрессивные вирусы. Это по их вине мы мучимся от инфекций дыхательных путей. Их можно легко ввести в клетки печени, головного мозга, кровеносных сосудов или органов дыхания.
Но у этих «троянских коней», проникающих сквозь стены любой неприступной крепости, какой может показаться клетка, есть и плохие качества. Они встраивают свои гены в ДНК клетки-хозяина ненадолго, а потому генетическую терапию надо регулярно повторять. (Разумеется, у этого недостатка есть и свой плюс: если при этой процедуре что-то пошло не так и гены аденовируса нарушили нормальную работу генома клетки-хозяина, то через какое-то время всё пройдет само собой – как проходят те же сезонные заболевания острыми респираторными инфекциями.) Другой их минус стал роковым для Джелсинджера: аденовирусы могут вызвать бурный иммунную реакцию организма.
После той американской трагедии для генетического трансфера стали использовать другие вирусы – ретровирусы. Их геном состоит не из ДНК, а из РНК и прочно встраивается в ДНК клетки-хозяина. Если генетическая терапия, проведенная с помощью ретровирусов, увенчалась успехом, то пациента удастся полностью излечить от его наследственного заболевания.
Однако лечить пациентов с помощью ретровирусов – все равно что вносить исправления в этот текст с закрытыми глазами. Всё будет вписано – и нужные слова, и недостающие цифры, но всё будет вписано куда угодно, в любую часть страницы. Вот так же и ретровирусы: они встраивают «лечебные» гены в какую угодно часть ДНК клетки-хозяина. Это может нарушить работу ее важнейших генов. Например, клетка начнет безостановочно размножаться, что приведет к развитию ракового заболевания. Первыми в этом убедились, как уже сказано, французские врачи.
Тогда во многих лабораториях начали придумывать другие способы доставки «лечебных» генов к цели.
Например, в 2003 году исследователям из Калифорнийского университета впервые удалось ввести в головной мозг обезьян нужные гены с помощью синтетических липосом – своего рода микроскопических капсул. Однако доставить иногда означает «положить куда угодно, но не на место». Запасные гены не были встроены в ДНК клеток мозга, а потому лечение пришлось повторять из недели в неделю или из месяца в месяц.
В 2006 году ученые из Национального института здоровья в Бетесде сумели переправить гены внутрь клетки, вообще не пользуясь «попутным транспортом». Для этого в лабораторных опытах они принуждали клетку с помощью электрических импульсов впустить новые гены или же РНК, блокирующую дефектный ген. В частности, таким способом они ввели четыре генетических фрагмента в иммунные клетки пациентов, больных раком кожи. Эти фрагменты содержали специфические поверхностные структуры раковых клеток, приучая клетки-убийцы иммунной системы распознавать смертоносные клетки и затем уничтожать их.
В том же 2006 году исследователи из Пенсильванского университета впервые использовали для генетического трансфера лентивирусы – род ретровирусов, к которым принадлежит и вирус ВИЧ-инфекции. Они вводили в геном лентивируса генетический фрагмент, который, будучи доставлен в клетку-мишень, подавлял активность важнейших генов вируса ВИЧ-инфекции. Тот переставал размножаться. Важно и то, что даже через три года после начала терапии у пятерых пациентов не было замечено злокачественных мутаций. «Поэтому лентивирусы кажутся нам многообещающим средством генетического трансфера для человека», – подчеркивали авторы работы на страницах журнала «Proceedings of the National Academy of Sciences».
В 2009 году исследователям из Франции и Германии удалось с помощью лентивирусов спасти от неизлечимой наследственной болезни двух мальчиков. Адренолейкодистрофия – генетическое заболевание, сцепленное с хромосомой Х. По его вине клетки не могут эффективно разлагать жирные кислоты. Те скапливаются в коре надпочечников и ткани головного мозга, и уже через несколько лет пациенты теряют зрение и слух, их поражает паралич. Помочь может – хотя бы некоторым – трансплантация костного мозга. Около трети детей, впрочем, умирают при этой операции; к тому же для многих не удается найти донора.
Для лечения мальчиков, больных адренолейкодистрофией, ученые взяли у них кровь и ввели в нее лентивирусы, чтобы воздействовать на содержавшиеся там клетки, в том числе стволовые клетки крови. Перед началом лечения у обоих мальчиков с помощью химиотерапии был разрушен костный мозг. Теперь в их организме могли размножаться только генетически измененные клетки крови, снабженные правильным («отремонтированным») геном. Примерно через 16 месяцев после начала терапии у мальчиков наметилось улучшение.
Новой вехой в генетической терапии стало 2 ноября 2012 года. В этот день в Европе был разрешен препарат для лечения пациентов, чья печень из-за генетического дефекта не вырабатывает пищеварительный фермент липопротеинлипазу. Поэтому их кровь насыщается жирами; у них рано развиваются
