TechFusion.ruЗдоровьеСпасет ли генная терапия от рака?

Спасет ли генная терапия от рака?

medical, science, CRISPR/Cas9, DNA

Ученые научились излечивать больных раком при помощи редактирования ДНК

В конце 2015-го годовалая девочка Лейла из Великобритании умирала от острого лимфобластного лейкоза — одного из видов рака крови. Традиционные методы лечения — химиотерапия и пересадка костного мозга — не помогли. Врач малышки, Пол Вейс, констатировал: в такой стадии болезнь уже неизлечима. Но родители Лейлы не захотели сдаваться. Они убедили докторов написать профессору Университетского колледжа Лондона Васиму Касиму, который разрабатывал новый метод генетической терапии рака и согласился попробовать с его помощью вылечить Лейлу. Касим намеревался «отредактировать» защитные клетки организма так, чтобы они смогли сами уничтожить злокачественные новообразования, без помощи лекарств.

Зачем нужна генная терапия рака?

В 2015 году на онкологические заболевания пришлось 15% всех смертей в мире. По прогнозу ВОЗ, к 2030 году их доля вырастет до 18%. Чтобы снизить смертность от рака, нужны  эффективные способы ранней диагностики и более продвинутые методы лечения.

Подходы к лечению рака, которые используют сегодня, эффективны на ранней стадии заболевания. Если болезнь выявляют рано, химиотерапия и лучевая терапия помогают вылечить до 95% пациентов. Но при нынешней системе здравоохранения в России как минимум 20% больных раком обращаются за помощью на поздней стадии, когда вероятность выжить — не больше 25-30%.

Для того, чтобы выявлять рак на ранней стадии у всех больных, нужно проводить регулярные скрининги населения на все виды онкологии. Такого нет нигде в мире — это крайне дорого и, в большинстве случаев, бессмысленно. «Онкомаркеры [специфические вещества, которые обнаруживаются в крови и/или моче больных раком — прим. ред.] совершенно ни о чем не говорят: они могут быть повышены у здорового человека и быть в норме у больного. Имеет смысл использовать онкомаркеры только для наблюдения за динамикой пациента, который уже проходит лечение. От маммографии, которую назначают всем женщинам после 35 для мониторинга рака груди, иногда вреда больше, чем пользы. Флюорография обнаружит рак легких только на поздней стадии, когда сделать уже почти ничего нельзя. А при полной МРТ всего тела почти у каждого человека можно найти «что-то, похожее на рак», что повлечет за собой еще ряд дорогостоящих, зачастую болезненных и совершенно ненужных обследований», — говорит исполнительный директор Фонда профилактики рака Илья Фоминцев.

Второй вариант — разработать методы лечения, которые будут эффективны даже на поздних стадиях развития болезни. Наиболее популярное сегодня средство —химиотерапия — в запущенных случаях работает плохо. К примеру, при лечении последней, четвертой стадии рака желудка выживаемость в течение пяти лет составляет 15-20% (то есть через пять лет умрут от 75 до 80% больных, прошедших терапию), рака яичников — не более 5%. И для того, чтобы получить этот шанс на излечение, нужно пройти много курсов химиотерапии, которая истощает организм: используемые препараты вместе со злокачественными убивают и здоровые клетки.

К тому же, во многих случаях вырабатывается резистентность — клетки опухоли адаптируются и больше не реагируют на вещества, используемые для химиотерапии.

Детям, которые, как Лейла, заболели лейкозом, традиционные методы лечения помогут выздороветь в 90% случаев. У менее удачливых 10% случается рецидив — после него часто развивается резистентность к «химии», шансы выжить уже не более 30%.  Этих и многих других людей, на которых не действуют привычные методы, может спасти генная терапия.

Генетически модифицированный иммунитет

Ученые придумали несколько вариантов того, как можно отредактировать гены, чтобы избавить человека от рака.

Один из них, довольно простой и поэтому популярный: взять у пациента Т-лимфоциты — его собственные защитные клетки — и ввести в них ген рецептора, который распознает клетки опухоли. Рак распространяется в организме потому, что защитные силы человека не распознают делящиеся клетки как чужеродные и вовремя не уничтожают их. Почему происходят такие сбои в защитной системе до конца неизвестно — механизм работы иммунитета слишком сложен. Вместо того, чтобы пытаться починить всю систему в целом, ученые придумывают способы обучить Т-лимфоциты целенаправленно «узнавать» клетки опухоли и бороться с ними.

Вирусы против рака

При помощи генной терапии в Детской больнице Филадельфии уже вылечили американку Эмили Уайтхед и еще несколько десятков детей. В 2010 году пятилетней Эмили поставили тот же диагноз, что и маленькой Лейле — острый лимфобластный лейкоз. Девочка попала в те самые несчастливые 10% — спустя 16 месяцев терапии у нее случился рецидив, и на традиционные способы лечения организм больше не реагировал.

Тогда врачи Эмили включили ее в экспериментальную программу по редактированию Т-лимфоцитов. Доктора собрали ее клетки и ввели в них ген рецептора к белку CD19, который расположен на поверхности злокачественных клеток у больных лейкозом. Необходимую генетическую информацию доставили в Т-клетки при помощи обезвреженных ретровирусов — это вирусы, к которым относится, например, ВИЧ, умеют встраивать свою ДНК в гены человека. Затем отредактированные Т-лимфоциты, которые «научились» распознавать и убивать мутировавшие клетки, ввели обратно в организм Эмили.

Через несколько недель после этой процедуры врачи обследовали девочку и объявили, что она здорова. Эмили скоро исполнится 12 лет, с 2012 года в ее организме больше не обнаруживали следов рака.

После успешного излечения первого пациента врачи больницы Филадельфии применили эту терапию, которую назвали CTL019, еще к сотне больных детей, которые не отвечали на другие виды лечения. Эффективность составила 90%.

Метод CTL019 используют не только в Детской больнице Филадельфии. Сегодня в Университете Пенсильвании проводятся полноценные клинические испытания этой терапии против лимфобластного лейкоза, а также других видов рака крови — лимфомы  и лейкемии — в том числе у взрослых. Финансирует исследования крупная фармацевтическая компания Novartis. В этих исследованиях эффективность терапии составляет примерно 50%. Если Novartis получит одобрение Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA, американский аналог Роспотребнадзора), препарат на основе CTL019 может появиться на рынке уже в 2017 году.

Генетические «ножницы»

Технология, которую применил Васим Касим для лечения годовалой Лейлы, сложнее. Теоретически, Лейле могла бы помочь терапия CTL019, если бы не одно «но»: в организме девочки почти не осталось здоровых Т-клеток — она была слишком мала и слишком больна. Тогда Касим решил пересадить Лейле Т-лимфоциты от донора.

Лечение онкологических больных при помощи донорских Т-клеток, с одной стороны, имеет хорошие перспективы. Клетки от одного донора можно модифицировать и пересадить сотням пациентов — это гораздо дешевле, чем редактировать клетки каждого больного. С другой стороны, в организме пациента донорские Т-лимфоциты могут воспринять все, в том числе здоровые клетки, как чужеродные — и начать уничтожать их. Более того, собственные Т-клетки пациента, если они еще не до конца ослаблены болезнью и лекарствами, могут принять донорские клетки за «врага» и уничтожить их.

Чтобы этого не произошло, Касим предварительно отредактировал Т-клетки донора. Он вырезал ген, который отвечает за распознавание клеток пациента как чужеродных, и добавил ген рецептора, который воспринимает белок CD19 на поверхности опухолевых клеток. Таким образом, после модификации Т-клетки донора должны были атаковать только злокачественные клетки. Потом он вырезал еще ген у донорских клеток, сделав их «невидимыми» для иммунитета Лейлы.

5 ноября 2015 года на пресс-конференции в Лондоне лечащие врачи Лейлы объявили, что она здорова. Окончательные результаты можно будет оценить лишь через пару лет после завершения терапии, но на данный момент в организме девочки не осталось следов рака.

Надежда на CRISPR/Cas9

Метод Васима Касима отличается от более ранних видов генной терапии тем, что позволяет не только добавить нужные гены, но и вырезать «вредные». Более того, подобные генетические «ножницы» в теории дают возможность отредактировать любые клетки организма. Многие ученые считают, что такой подход наиболее перспективен для генной терапии рака.

«Добавить какой-то ген в отдельные клетки, например, Т-лимфоциты, в пробирке не трудно. Гораздо сложнее отредактировать все клетки во всем организме, вырезать из них все «вредные» гены или, наоборот, добавить полезные. Пока мы не научились этого делать, но, если ученым удастся найти способ, мы сможем не только лечить рак, но и избавлять людей от тяжелых генетических заболеваний», — говорит руководитель отделения онкодиагностики биомедицинского холдинга «Атлас» Владислав Милейко.

21 июня 2016 года этическая комиссия США одобрила первое исследование по редактированию ДНК человека при помощи перспективной генетической технологии CRISPR/Cas9 — технологию будут использовать для борьбы с раком. CRISPR/Cas9 — это комплекс ферментов, которые работают как генетические «ножницы». В основе их работы лежит механизм, похожий на поиск преступника по фотороботу. Ученые встраивают в один из компонентов системы последовательность ДНК, которую нужно найти и распознать. Когда «враг» обнаружен, в работу включается белок-«ножницы» Cas9, который вырезает соответствующий ген. Специалисты по генной терапии рака предположили, что с помощью CRISPR/Cas9 можно прямо внутри организма вырезать гены злокачественных клеток, работа которых мешает иммунитету бороться с болезнью.

В клинических исследованиях ученые Пенсильванского университета при помощи технологии CRISPR «отключают» в иммунных клетках ген, кодирующий белок PD-1 — он обезвреживает Т-лимфоциты и не дает им бороться с опухолями. В опытах на мышах отредактированные при помощи CRISPR/Cas9 Т-клетки гораздо лучше справлялись с опухолью в легких, чем обычные Т-клетки.

«Наши предварительные данные показывают, что технология CRISPR/Cas9 сделает Т-лимфоциты гораздо более эффективными в борьбе с раком», — говорит специалист по генной терапии рака из Пенсильванского университета Карл Джун. В ближайшие два года в клинических испытаниях Джун и его команда планируют с помощью CRISPR/Cas9 лечить людей с множественной миеломой, меланомой и саркомой.

Исследователи во всем мире в ближайшее время ждут всплеска новых работ по внедрению CRISPR/Cas9 (в частности, для лечения рака) в США. Дело в том, что недавно американские власти наконец выдали патент на эту технологию.

А вот предприимчивые китайцы уже запустили первую программу редактирования генома в октябре 2016 года. Технологию CRISPR/Cas9 китайские ученые использовали в клинических испытаниях новой терапии рака легких. Научное сообщество с нетерпением ждет результатов, а онкологи из Китая уже планируют аналогичные испытания для лечения рака простаты, мочевого пузыря и карциномы почек.

Появится ли волшебная генетическая «таблетка» от рака?

У методов генной терапии, которые используют в лечении раковых больных сегодня, есть существенные ограничения. В основном с их помощью редактируют Т-лимфоциты, причем очень специфическим образом: обучая их распознавать единственный белок и бороться с определенным видом опухолевых клеток. Такой подход эффективно работает при заболеваниях крови. С лечением других видов рака генными методами все сложнее.

«В случае с лейкемией и другими видами злокачественных заболеваний крови отредактированные Т-лимфоциты попадают прямо в кровоток, где они тут же начинают уничтожать раковые клетки. Если говорить о других опухолях, нужно еще придумать, как доставить модифицированные Т-лимфоциты к нужному органу в достаточном количестве, особенно если этот орган не слишком хорошо снабжается кровью», — объясняет Владислав Милейко.

Помимо проблем с доставкой Т-лимфоцитов к выбранному органу, перед учеными встает вопрос поиска нужных антигенов — белков на поверхности злокачественных клеток, которые помогают иммунитету распознать их как чужеродные и уничтожить. Заболевания крови в этом смысле более простые — все раковые клетки несут на поверхности один и тот же белок-антиген. Другие злокачественные образования, в частности, опухоли, имеют более сложное строение и могут нести много разных антигенов.

Директор отделения хирургической онкологии клиники Мерси в Балтиморе, США Вадим Гущин объясняет суть проблемы: если модифицировать Т-клетки на борьбу лишь с одним антигеном, они убьют только часть раковых клеток, а остальные продолжат расти. Сегодня исследователи ищут технологию, которая позволит прямо в организме распознавать антигены, необходимые для борьбы с опухолью, и получать такие Т-лимфоциты, у которых будут рецепторы к этим антигенам.

«Будет ли этой технологией CRISPR/Cas9 или какая-то другая методика — пока непонятно. Разработок в этой сфере ведется очень много. Из всех проектов моих коллег, которые занимаются исследованиями в этой области, 9 из 10 закончились ничем. Но это нормальный научный процесс — надеюсь, рано или поздно одна из технологий выстрелит», — говорит Вадим Гущин.

Кроме того, пока генная терапия рака — это очень дорого: курс лечения, по оценкам экспертов Citigroup, стоит около 500 тысяч долларов, что в 10-20 раз превышает стоимость традиционной терапии. Но эксперты уверены, что рано или поздно этот вид терапии станет куда более доступным.

«Первая расшифровка генома человека в 2000 году стоила 3 млрд долларов, сейчас она обойдется в несколько тысяч. Точно так же генные методы терапии в недалеком будущем станут гораздо дешевле», — предрекает Вадим Гущин. С ним согласен и Владислав Милейко: «Раньше ученые больше размышляли о генной терапии в контексте лечения редких генетических мутаций. А проблема редких заболеваний именно в том, что они редкие — лекарства от них априори будут стоить очень дорого. Разработки генной терапии против рака интересны миллионам. Если ученым удастся найти эффективную технологию лечения, рано или поздно за счет своей массовости она станет доступной».