Шрифт:
Сегодня заболевание Веттера успешно лечится с помощью генной терапии. Исследователи под руководством профессора Алена Фишера сначала провели испытания на мышах, а потом на людях, используя следующий подход: из костного мозга пациента берутся предшественники иммунных клеток, а затем с помощью вируса в эти клетки привносится исправная копия необходимого гена. После этого генетически модифицированные клетки возвращаются больному.
В 2000 году в журнале Science [352] были опубликованы первые положительные результаты клинических испытаний на людях: генная терапия восстановила иммунную функцию нескольких пациентов. К сожалению, позже оказалось, что лечение давало серьезный побочный эффект. Использованный вирус (а это был ретровирус) может встраиваться в нежелательные участки генома и активировать работу генов, заставляющих клетки делиться, тем самым вызывая рак.
352
Cavazzana-Calvo M. et al.: Gene therapy of human severe combined immunodeficiency (SCID) — X1 disease. Science 2000, 288(5466):669–72.
После обнаружения этой проблемы вирус отправили на доработку и устранили из него участок, который при встраивании в геном мог повысить активность работы соседствующих с местом вставки генов. В 2014 году в журнале The New England Journal of Medicine вышла статья о результатах применения нового вируса [353] . За пациентами, проходившими курс генной терапии, наблюдали от 16 до 43 месяцев: случаев рака зафиксировано не было. Это можно было бы объяснить простым везением, если бы не один важный факт. Было обнаружено, что раньше вставка вируса вблизи некоторых генов, участвующих в развитии рака, приводила к ускоренному делению клеток. Это и являлось предпосылкой для возникновения опухолей. У пациентов, которых лечили новым вирусом, такого эффекта не наблюдалось.
353
Hacein-Bey-Abina S. et al.: A modified gamma-retrovirus vector for X-linked severe combined immunodeficiency. N Engl J Med 2014, 371(15):1407–17.
Здесь самое время рассказать сказку о «спящей красавице». Так назвали участок ДНК, обнаруженный в геномах некоторых рыб, — особый транспозон, «скачущую» последовательность ДНК. Полноценные транспозоны кодируют белок (транспозазу), способный вырезать транспозон и копировать его в другие участки генома клетки. «Спящая красавица» в прямом смысле «спала»: из-за накопленных мутаций транспозаза перестала работать: вырезание и копирование транспозона прекратилось. Проанализировав последовательности транспозона из разных видов рыб, ученые смогли реконструировать эволюционную историю этого участка ДНК и предположить, как выглядела функциональная предковая последовательность [354] . После исправления всех накопленных мутаций с помощью генной инженерии «спящую красавицу» удалось пробудить. Транспозон встроили в геномы клеток рыб, мышей и даже изолированных клеток человека.
354
Ivics Z. et al.: Molecular reconstruction of Sleeping Beauty, a Tc1-like transposon from fish, and its transposition in human cells. Cell 1997, 91(4):501–10.
Там «спящая красавица» начала радостно «скакать» с хромосомы на хромосому, вызывая мутации.
«Зачем ученым воскрешать спящий транспозон?» — спросите вы. Представьте, что в результате очередного скачка «спящей красавицы» клетка начнет активно делиться. Молекулярные генетики могут прочитать последовательность ДНК рядом с местом вставки транспозона и понять, какой ген был затронут (ведь похожих на этот транспозон последовательностей ДНК в клетках млекопитающих нет). Место в геноме, где мы обнаружим «спящую красавицу», с высокой вероятностью окажется окрестностью гена, участвующего в регуляции клеточного деления. Этот подход позволил обнаружить массу генов, связанных с развитием рака [355] , но может быть использован и для изучения других функций генов.
355
Collier L.S., Largaespada D.A.: Transposons for cancer gene discovery: Sleeping Beauty and beyond. Genome Biol 2007, 8 Suppl 1:S15.
Примером применения «спящей красавицы» является все та же генная терапия [356] . Терапевтический ген можно обрамить последовательностями ДНК, которые узнаются транспозазой, а полученную конструкцию вместе с геном транспозазы (лишенным обрамляющих последовательностей) поместить внутрь плазмиды. В клетке синтезируется транспозаза, которая перенесет терапевтический ген в геномную ДНК. Поскольку ген транспозазы при этом не перенесется, вставка не будет скакать в потомках полученных клеток, а значит, можно будет избежать лишних мутаций.
356
Aronovich E.L. et al.: The Sleeping Beauty transposon system: a non-viral vector for gene therapy. Hum Mol Genet 2011, 20(R1):R14–20.
Генная терапия позволяет лечить не только наследственные заболевания, но и некоторые формы рака [357] . Здесь есть много разных подходов, один из которых технически очень похож на описанный выше метод лечения врожденного иммунодефицита. Раковые клетки — это измененные клетки, часто отличающиеся от обычных некоторыми молекулами на своей поверхности. Поэтому иммунная система в принципе могла бы распознать клетки опухоли и уничтожить их, однако иногда у клеток иммунной системы не находится правильного рецептора. В этом случае иммунного ответа на раковые клетки не возникает, и опухоль продолжает расти.
357
Schmitt T.M. et al.: T cell receptor gene therapy for cancer. Hum Gene Ther 2009, 20(11):1240–8.
К счастью, можно найти гены, кодирующие рецепторы, специфически распознающие некоторые разновидности опухолей. У пациента можно взять его собственные клетки иммунной системы, внести в их геном ген недостающего рецептора с помощью вируса и тем самым обучить их бороться с опухолью. Затем клетки возвращаются обратно пациенту. Принципиальная возможность такой терапии была показана еще в 1999 году, когда были созданы генетически модифицированные лимфоциты, разрушающие отдельные клетки меланомы [358] . Несколько лет спустя эффективность этого подхода была подтверждена исследованиями на животных. При этом удавалось бороться не только с некоторыми опухолями, но и с вирусами, к которым тоже можно подбирать подходящие рецепторы.
358
Clay T.M. et al.: Efficient transfer of a tumor antigen-reactive TCR to human peripheral blood lymphocytes confers anti-tumor reactivity. J Immunol 1999, 163(1):507–13.
Одно из преимуществ описанного метода лечения рака — его безопасность, особенно если сравнивать с химиотерапией или радиотерапией. В современных лабораториях можно создавать и тестировать разновидности рецепторов, не встречающихся в природе, обладающих исключительной избирательностью в том, с какими клетками им взаимодействовать. А значит, можно изобрести оружие против рака очень высокой точности. Еще одно преимущество — снижение вероятности повторного появления опухоли, ведь клетки иммунной системы никуда не денутся. Наоборот, в процессе борьбы с опухолью они размножатся и будут готовы отразить новую атаку в будущем. К тому же такие клетки способны уничтожать даже некоторых предшественников раковых клеток, которые могли остаться незамеченными и привести к повторному возникновению заболевания.