Генная терапия: встречайте лекарства будущего
Несмотря на законодательные ограничения и пока еще бурные этические дискуссии, инструменты для исправления ошибок в человеческой ДНК начинают внедрять в клиническую практику, в том числе в России. О том, насколько близки мы к победе над «плохой генетикой», — в интервью с генным инженером Андреем Бровиным
Медицина находится на переломном этапе: наши знания о человеческих генах и технические возможности доставлять фрагменты ДНК в клетки живых организмов позволяют целенаправленно исправлять мутации, ответственные за развитие наследственных заболеваний. Под прицелом генетиков уже не только орфанные, но и распространенные патологии — глаукома, сахарный диабет первого типа и сердечная недостаточность, которыми страдают десятки миллионов человек. В стадиях клинических испытаний находятся тысячи генных препаратов, созданных при помощи разных методик; отдельные лекарства уже получают одобрение контролирующих органов в разных странах, включая Россию.
Станут ли массово доступными «таблетки для генома»? Каковы шансы на полное излечение реципиентов генной терапии и каковы риски фатального повреждения ДНК при таком лечении? Как далеко мы готовы зайти в коррекции «ошибок»? На что делают ставку российские разработчики? О настоящем и будущем медицинской генетики мы поговорили с одним из создателей экспериментального российского генного лекарства против наследственной слепоты, младшим научным сотрудником направления «Генная терапия» университета «Сириус» Андреем Бровиным.
— По всем признакам мы уже стоим на пороге той самой долгожданной научной революции, в которой генная терапия станет привычной частью практической медицины. И все-таки когда это произойдет, какие этапы еще нужно пройти науке?
— Вы правы, сейчас действительно очень активно развиваются прикладные приложения медицинской генетики. Уже совсем скоро ключевому событию в этой области — появлению и началу применения полногеномных секвенаторов — исполнится двадцать лет, за это время было опубликовано огромное количество — 1,8 миллиона — статей, в которых используется этот метод. Часть результатов уже встроена в современную персонифицированную медицину, это касается и полногеномного поиска ассоциаций, и генной терапии, и геномного редактирования. Поэтому правильнее сказать, что мы не одной ногой стоим на пороге, а уже двумя ногами твердо стоим в будущем, которое сейчас активно внедряется и в нашу реальность тоже.
Что же касается настоящих этапов этого пути, то самым проблемным из них я бы назвал не научный, а законодательный, который отдаляет применение препаратов передовой терапии в клинике. Продвигается эта тема только благодаря положению о медицинских исключениях — в частности, в России уже несколько лет применяют технологию генно-клеточной терапии на основе трансплантации костного мозга с помощью трансплантации гемопоэтических стволовых клеток и CAR-T-терапии. Ежегодно такое лечение получают 200 пациентов, однако на данный момент терапия осложнена дефицитом расходных материалов, необходимых для клеточных работ.
— Есть ли вообще определенность — каков простор у науки для манипуляций с человеческой ДНК? Прошло не так много времени с тех пор, когда научное сообщество подвергло остракизму китайского ученого Хэ Цзянькуя за починку человеческих эмбрионов с предрасположенностью к ВИЧ…
— Давайте будем называть вещи своими именами. Не «за починку», а за редактирование человеческих эмбрионов, не «сообщество подвергло остракизму», а он был осужден за преступление против норм морали, биоэтики и человечности. Не считаю этот пример позитивным опытом для современной науки, и по итогу ситуация выглядит как черный пиар. Я считаю намного более интересными и этичными результаты, которые были опубликованы месяц назад в другой работе китайских коллег — о терапии диабета второго типа у пожилого пациента с помощью пересадки части здоровой поджелудочной железы, полученной из стволовых дифференцированных клеток крови того же пациента. Исследование включало в себя все тесты на клетках, на мышах, на обезьянах, методика была полностью проверена и не вызвала побочных эффектов, а точно помогла излечить неизлечимую ранее болезнь.
На текущий момент данная работа является вершиной применения научных разработок в реальной трансляционной медицине. И заметьте, для этого не потребовалось манипуляций с ДНК, работы с CRISPR-Cas-системами, эмбрионами человека, а только пациент и его кровь. Именно такие работы вызывают настоящее удивление и восторг, а не намеренное шокирующее нарушение норм морали и этики.
Еще раз стоит заострить внимание на том, что манипуляции с человеческой ДНК люди в лабораториях проводят каждый день сотни тысяч раз, делая ПЦР, но никто не должен редактировать эмбрионы человека, пока известны все опасности геномного редактирования.
— Приведите, пожалуйста, примеры по основным регионам мира. Что и где сейчас можно, а что нельзя делать ученым в медицинской генетике?
— В нашей стране основным лимитирующим документом является 62-й федеральный закон, который не позволяет использовать фармсубстанции, полученные не на производстве. Тем не менее ex vivo генную терапию по трансплантации костного мозга в рамках медицинских исключений у нас уже проводят, поэтому основной вопрос заключается в производстве и применении фармсубстанций в малых объемах. На данный момент зарегистрирован один препарат генной терапии — Zolgensma, производитель — американская компания AveXis (Novartis). И один находится на стадии клинических испытаний — препарат для лечения гемофилии А производства российской биотехнологической компании «Биокад».
В США стабильно регистрируются препараты генной и клеточной терапии разных наследственных заболеваний, с прошлого года и препараты CRISP-Cas. Суммарно одобрено уже 30 препаратов.
По Китаю мы никогда не узнаем точную информацию, но, похоже, в Китае возможно все, а редактирование эмбрионов и успешная терапия диабета — это лишь вершина айсберга.
Эффективно или безопасно
— Давайте поговорим непосредственно о методах. Самые большие авансы выдают редактору CRISPR-Cas9, так называемым генетическим ножницам (не зря же в 2020 году за эту систему была вручена Нобелевская премия по химии). Почти все научные группы экспериментируют с этой системой. Что показывают эти опыты? Насколько технология готова для редактирования человеческого генома?
— На сегодня CRISPR-Cas9 — это самый эффективный метод исправления генетических мутаций, и за последние два года данная технология вновь набирает обороты, но уже под другим названием — прайм- или бэйс-эдиторы. С 2019 года по настоящее время было разработано уже пять поколений прайм-эдиторов, которые в последней своей модификации способны заменять фрагменты в сто пар оснований, что позволяет одним препаратом полностью устранить причины нескольких синдромов одновременно. Основная сила метода в том, что редактор находит любой запрограммированный с помощью гидовой РНК фрагмент ДНК, вносит разрыв в последовательность, и далее часть ДНК гибридизуется с РНК как затравка для дальнейшего синтеза уже неспаренного фрагмента с помощью специального фермента — обратной транскриптазы. В итоге мы получаем комплементарный фрагмент полностью функциональной молекулы ДНК, который устраняет именно причину генетических заболеваний в виде мутации.
Надо признать, что звучит это невероятно, как фантастика. Однако в реальности мы имеем несколько важных проблем. Основная из них, характерная вообще для генной терапии, — это доставка. Если предыдущие версии CRISPR-Cas9 можно было упаковать в одну ААВ-частицу (аденоассоциированный вирус. — «Монокль»), то комплекс из Cas9 и обратной транскриптазы (что представляет собой прайм-эдитор) уже не помещается в стандартную векторную частицу. Поэтому сейчас активно разрабатываются методы доставки и сборки белков с помощью технологии интеинового транс-сплайсинга, при которой конструкции доставляют по частям на уровне генов с помощью векторов, а собирают на уровне белковых комплексов. С этими методами, в частности, и я работаю в рамках свой диссертации. Надеюсь, что скоро мы тоже сможем ее применить для редактирования мутаций в крупных генах, которые невозможно доставить целиком, что в итоге сказывается на терапевтической эффективности метода.