Хрупкие кости, разрушенные гены, иммунодефицит? Всё это — до укола. А после начинается новая жизнь
NewsMakerЕсть момент после рождения, когда генетическая болезнь поддаётся лечению. Учёные нашли способ не упустить его.
До недавнего времени лечение врождённых заболеваний крови основывалось на сложной, изнурительной и дорогостоящей процедуре. У пациента извлекали стволовые клетки из костного мозга или крови, редактировали их в лабораторных условиях, после чего возвращали обратно. Чтобы новые клетки прижились, повреждённые приходилось предварительно уничтожать, а сам процесс сопровождался серьёзной нагрузкой на организм и высоким риском осложнений. Теперь же исследователи из итальянского института San Raffaele продемонстрировали альтернативу: они изменили нужные элементы прямо внутри тела, без извлечения, с помощью всего одной инъекции.
В центре внимания — кроветворные стволовые клетки, отвечающие за формирование всей системы крови и иммунитета. У взрослых они скрываются глубоко в костном мозге, и добраться до них крайне сложно. Но у новорождённых, как показали эксперименты на мышах, ситуация иная: в течение короткого периода после появления на свет эти клетки мигрируют из печени, где они формируются в утробе, в костный мозг, где затем оседают. В это время они свободно циркулируют по кровеносной системе, становясь доступной мишенью для терапии.
Исследователи решили, что временным окном можно воспользоваться. В качестве носителя использовали модифицированный лентивирусный вектор (LV) — безопасную форму вируса, лишённую способности вызывать болезни, но сохранившую способность проникать в ткани. Внутрь вектора поместили нужный ген, который должен был внедриться в ДНК целевой клетки . На первом этапе в качестве теста применили ген, кодирующий флуоресцентный белок, — чтобы визуализировать процесс и отследить эффективность доставки.
После введения вируса в кровь новорождённым мышам генетический материал быстро достиг цели: у 80% животных отредактированные элементы не только прижились, но и продолжили функционировать, формируя зрелые элементы иммунной системы. Спустя 20 недель клетки заселили тимус, селезёнку и костный мозг. При пересадке другим мышам они сохраняли свои свойства, продолжая делиться и выполнять свою функцию — что подтвердило долговечность результата.
Затем исследователи перешли к полноценной терапии. Они обработали новорождённых, подростков и взрослых мышей с тремя различными генетическими заболеваниями. Наилучший эффект наблюдался у самых молодых животных — вероятно, из-за высокого числа доступных клеток в кровотоке. У некоторых мышей вирусный вектор был дополнительно оснащён белком, дающим иммунной системе сигнал «не атаковать». Это позволило лечебным веществам избежать имунной атаки.
Первым заболеванием, которое удалось скорректировать, стал автосомно-рецессивный остеопетроз (ARO) — тяжёлое нарушение, препятствующее образованию костных клеток из крови. У младенцев с такой патологией кости становятся крайне хрупкими, и большинство из них не доживает до подросткового возраста. После введения корректирующего гена у мышей началось полноценное формирование костной ткани, а продолжительность жизни заметно увеличилась.
Вторая модель — метаболическое нарушение, вызывающее сильнейший иммунодефицит. Без лечения мыши погибали до периода отъёма от матери. После терапии - не только выживали, но и демонстрировали показатели, сопоставимые со здоровыми сородичами.
Особенно впечатляющими стали результаты при анемии Фанкони — тяжёлой наследственной болезни, при которой нарушены механизмы восстановления ДНК в клетках крови. Поэтому костный мозг постепенно теряет способность вырабатывать здоровые кровяные тельца, что приводит к хронической анемии, ослаблению иммунитета и высокому риску онкологических осложнений. Обычно терапия здесь вообще невозможна, поскольку объёма доступных стволовых клеток недостаточно для редактирования. Но в случае новорождённых мышей подход оказался эффективным: спустя несколько месяцев после инъекции уровень иммунных клеток пришёл в норму и оставался стабильным более года.
Хотя эффективность нового подхода пока уступает экстракорпоральным методикам, даже частичный успех способен изменить прогноз при тяжёлых диагнозах.
По словам одного из ведущих авторов исследования, Алессио Канторе, если технология будет успешно адаптирована для применения у людей, она сможет принести ощутимую пользу пациентам, которым ранее нельзя было предложить эффективного лечения вовсе. И человечество станет на несколько процентов здоровее. Главное — не упустить короткий, но исключительно важный момент, когда клетки ещё не укрылись в глубине костного мозга.
До недавнего времени лечение врождённых заболеваний крови основывалось на сложной, изнурительной и дорогостоящей процедуре. У пациента извлекали стволовые клетки из костного мозга или крови, редактировали их в лабораторных условиях, после чего возвращали обратно. Чтобы новые клетки прижились, повреждённые приходилось предварительно уничтожать, а сам процесс сопровождался серьёзной нагрузкой на организм и высоким риском осложнений. Теперь же исследователи из итальянского института San Raffaele продемонстрировали альтернативу: они изменили нужные элементы прямо внутри тела, без извлечения, с помощью всего одной инъекции.
В центре внимания — кроветворные стволовые клетки, отвечающие за формирование всей системы крови и иммунитета. У взрослых они скрываются глубоко в костном мозге, и добраться до них крайне сложно. Но у новорождённых, как показали эксперименты на мышах, ситуация иная: в течение короткого периода после появления на свет эти клетки мигрируют из печени, где они формируются в утробе, в костный мозг, где затем оседают. В это время они свободно циркулируют по кровеносной системе, становясь доступной мишенью для терапии.
Исследователи решили, что временным окном можно воспользоваться. В качестве носителя использовали модифицированный лентивирусный вектор (LV) — безопасную форму вируса, лишённую способности вызывать болезни, но сохранившую способность проникать в ткани. Внутрь вектора поместили нужный ген, который должен был внедриться в ДНК целевой клетки . На первом этапе в качестве теста применили ген, кодирующий флуоресцентный белок, — чтобы визуализировать процесс и отследить эффективность доставки.
После введения вируса в кровь новорождённым мышам генетический материал быстро достиг цели: у 80% животных отредактированные элементы не только прижились, но и продолжили функционировать, формируя зрелые элементы иммунной системы. Спустя 20 недель клетки заселили тимус, селезёнку и костный мозг. При пересадке другим мышам они сохраняли свои свойства, продолжая делиться и выполнять свою функцию — что подтвердило долговечность результата.
Затем исследователи перешли к полноценной терапии. Они обработали новорождённых, подростков и взрослых мышей с тремя различными генетическими заболеваниями. Наилучший эффект наблюдался у самых молодых животных — вероятно, из-за высокого числа доступных клеток в кровотоке. У некоторых мышей вирусный вектор был дополнительно оснащён белком, дающим иммунной системе сигнал «не атаковать». Это позволило лечебным веществам избежать имунной атаки.
Первым заболеванием, которое удалось скорректировать, стал автосомно-рецессивный остеопетроз (ARO) — тяжёлое нарушение, препятствующее образованию костных клеток из крови. У младенцев с такой патологией кости становятся крайне хрупкими, и большинство из них не доживает до подросткового возраста. После введения корректирующего гена у мышей началось полноценное формирование костной ткани, а продолжительность жизни заметно увеличилась.
Вторая модель — метаболическое нарушение, вызывающее сильнейший иммунодефицит. Без лечения мыши погибали до периода отъёма от матери. После терапии - не только выживали, но и демонстрировали показатели, сопоставимые со здоровыми сородичами.
По словам одного из ведущих авторов исследования, Алессио Канторе, если технология будет успешно адаптирована для применения у людей, она сможет принести ощутимую пользу пациентам, которым ранее нельзя было предложить эффективного лечения вовсе. И человечество станет на несколько процентов здоровее. Главное — не упустить короткий, но исключительно важный момент, когда клетки ещё не укрылись в глубине костного мозга.