Генная терапия CRISPR для серповидноклеточной анемии

По данным Национальных институтов здравоохранения, более 20 миллионов человек во всем мире живут с серповидноклеточной анемией (SCD) — наиболее распространённым наследственным заболеванием крови в Соединённых Штатах. Это заболевание поражает темнокожих пациентов гораздо чаще, чем любую другую расовую группу, часто приводя к хронической боли и сокращению продолжительности жизни (SCD).

На сегодняшний день не существует легкодоступного и широко распространённого лекарства, способного полностью излечить это заболевание. Однако последние достижения в области генной терапии — метода, заключающегося в замене или модификации дефектного гена для лечения или остановки прогрессирования заболевания, — дают надежду пациентам, живущим с этим заболеванием.

В декабре 2023 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США одобрило первые два препарата генной терапии для лечения серповидноклеточной анемии: Casgevy и Lyfgenia. Комплексный центр лечения серповидноклеточной анемии при Massachusetts General Hospital — один из первых центров в США, где начали применять Casgevy.

«Когда речь заходит о серповидноклеточной анемии, пациенты с этим заболеванием слишком привыкли чувствовать, что их лечат в последнюю очередь», — говорит доктор медицины Шарль Азар, гематолог Mass General Brigham. «Благодаря обширной сети экспертов, работающих в системе Mass General Brigham, у нас есть возможность исправить эту несправедливость».

Доктор Азар является медицинским директором Комплексного центра лечения серповидноклеточной анемии. Он объясняет, как работает генная терапия при серповидноклеточной анемии и как это лечение может помочь в борьбе с расовым неравенством в сфере здравоохранения.

Что такое генная терапия?

Все виды обладают собственным руководством по выживанию. Эти инструкции, или гены, существуют внутри каждой живой клетки. Длинные цепочки дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, — это образные «предложения» внутри руководства. Клетки считывают, или транскрибируют, участки ДНК для производства белков, необходимых для повседневной жизни.

У людей белки могут определять как безобидные характеристики, например цвет глаз, так и жизненно важные, например остроту зрения. Однако незначительное изменение в ДНК может радикально повлиять на способность организма функционировать. Изменение одного-единственного гена может привести к хроническим, зачастую изнурительным заболеваниям.

В последние годы врачи разработали технологию генной терапии, которая позволяет исправлять ошибки, или мутации, в ДНК. Одна из технологий, называемая кластерными регулярно расположенными короткими палиндромными повторами (CRISPR) и CRISPR-ассоциированным белком 9, или CRISPR-Cas9, позволяет добавлять, удалять или изменять специфические участки генов быстрее и точнее, чем другие инструменты редактирования генов.

Исследователи из Института генной и клеточной терапии Mass General Brigham изучили несколько новых областей применения технологии генной терапии, включая:

• Глухота и слепота: Исследователи Mass Eye and Ear разработали модели CRISPR/cas9, способные воздействовать на мутации, ответственные за глухоту и слепоту.
• Рак: Исследователи Mass General Brigham могут извлекать иммунные клетки пациента и перепрограммировать их для распознавания и уничтожения раковых клеток. Эта терапия, называемая CAR-Т-клеточной терапией (терапия химерными антигенными рецепторами), обычно используется для лечения запущенных форм рака крови, включая некоторые виды лейкоза, множественную миелому и неходжкинскую лимфому. Совсем недавно она также показала многообещающие результаты при лечении глиобластомы.
• Болезнь Альцгеймера: Исследователи из Brigham and Women’s Hospital оценили, может ли манипуляция геном в головном мозге помочь в лечении семейной формы болезни Альцгеймера. Данные, полученные в ходе исследований на мышах, позволяют предположить, что в будущем это вмешательство может стать эффективным.

Генная терапия серповидноклеточной анемии

(SCD) Заболевание возникает в результате изменения, или мутации, в образном генетическом предложении, отвечающем за создание гемоглобина — белка, который позволяет эритроцитам переносить кислород по всему организму.

Здоровый гемоглобин придает эритроциту его уникальную форму: круглого диска с углублением. Круглая форма позволяет эритроцитам плавно перемещаться по кровеносным сосудам. Мутация, ответственная за серповидноклеточную анемия (SCD), приводит к образованию аномального белка, который меняет форму эритроцитов на серповидную или полумесячную.

Эти «серповидные» клетки могут легко разрушаться в кровотоке. Согласно данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), наиболее тяжелые случаи серповидноклеточной анемии (SCD) могут сократить жизнь пациентов на 20–30 лет.

«Серповидная форма — это лишь часть проблемы», — говорит доктор Азар. «Болезнь обусловлена множеством разрушительных эффектов, возникающих из-за этой единственной генетической мутации. Поиск способа смягчить негативные последствия этой мутации значительно повлиял бы на качество жизни пациента, не говоря уже о продолжительности его жизни».

Два метода лечения, одобренные FDA в декабре 2023 года — Casgevy и Lyfgenia — используют разные подходы к генной терапии для воздействия на эритроциты в самом источнике. Каждая терапия модифицирует стволовые клетки, извлеченные из костного мозга, губчатой ткани, находящейся внутри костей. Эти стволовые клетки, способные превращаться в различные типы клеток, в конечном итоге развиваются в эритроциты.

Casgevy

До рождения ребенка костный мозг вырабатывает эритроциты с типом гемоглобина, отличным от того, который встречается у детей и взрослых. Этот гемоглобин, называемый фетальным гемоглобином, выполняет ту же функцию, что и обычный гемоглобин, или гемоглобин А. После рождения костный мозг начинает заменять эритроциты, содержащие фетальный гемоглобин, на те, что содержат гемоглобин А.

За выработку каждого типа гемоглобина отвечают разные гены. Мутация, вызывающая серповидноклеточную анемию, влияет только на выработку гемоглобина А, а не фетального гемоглобина.

Препарат Casgevy, разработанный компанией Vertex Pharmaceuticals при поддержке CRISPR Therapeutics, использует технологию CRISPR/cas9 для возобновления выработки фетального гемоглобина. Это первая одобренная FDA терапия, использующая технологию CRISPR/Cas9.

Lyfgenia

Препарат Lyfgenia, разработанный компанией Bluebird Bio, Inc., не использует ни CRISPR, ни фетальный гемоглобин для лечения серповидноклеточной анемии. Вместо этого используется безвредный вирус, называемый лентивирусным вектором, чтобы доставить генетический материал в стволовые клетки. Генетический материал модифицирует эти клетки для выработки гемоглобина, который функционирует аналогично гемоглобину A и называется гемоглобином AT87Q.

«Один метод возобновляет функцию, которая уже была у людей, в то время как другой модифицирует ген для выработки типа гемоглобина, который они не могли вырабатывать самостоятельно», — говорит доктор Азар.

Как генная терапия может лечить симптомы серповидноклеточной анемии?

Пациенты с серповидноклеточной анемией испытывают хроническую боль на протяжении всей жизни.

Гемоглобин серповидноклеточной формы делает эритроцит более твердым, липким и менее гибким. При попытке пройти через узкие кровеносные сосуды эти серповидные клетки могут слипаться друг с другом или прилипать к стенкам сосудов. Самая сильная боль, называемая болевым кризом, возникает из-за прилипания серповидных клеток к сосудам и последующего повреждения, которое они вызывают.

К другим осложнениям относятся:

• Инсульт
• Сердечный приступ
• Повреждение определённых органов, таких как сердце, лёгкие и почки

Casgevy и Lyfgenia снижают вероятность того, что эритроциты будут препятствовать кровотоку или принимать серповидную форму. Фетальный гемоглобин и гемоглобин AT87Q, вырабатываемые под воздействием соответствующих препаратов, восстанавливают многие естественные свойства этих эритроцитов.

Расовое неравенство в лечении серповидноклеточной анемии

По данным Американского Красного Креста, 98% пациентов с СКА — чернокожие или представители других этнических меньшинств. Небольшое количество доступных методов лечения подчеркивает расовое неравенство в здравоохранении, особенно по сравнению с муковисцидозом — еще одним тяжелым генетическим заболеванием, которое поражает преимущественно белых пациентов.

Серповидноклеточная анемия встречается в 3 раза чаще, чем муковисцидоз. Однако исследования показывают, что в период с 2008 по 2018 год оба заболевания получали примерно одинаковый объем государственного финансирования исследований. В научных журналах опубликовано значительно больше статей о муковисцидозе, а FDA одобрило еще три препарата для его лечения.

В 1998 году FDA одобрило препарат гидроксимочевину для лечения взрослых пациентов с СКА. По данным Американского общества гематологии, этот препарат помогает повысить уровень фетального гемоглобина и способствует тому, чтобы эритроциты оставались круглыми и гибкими. С тех пор прогресс застопорился.

«В течение 25 лет гидроксимочевина была единственным одобренным FDA препаратом, который мог существенно помочь пациентам с серповидноклеточной анемией жить дольше и испытывать меньше боли», — говорит доктор Азар. «Когда два других варианта практически недоступны для группы, непропорционально сильно страдающей от этого заболевания, возникает острая необходимость в поиске новых путей лечения».

Существует два альтернативных метода лечения:

1. Переливание крови

Пациентам с серповидноклеточной анемией может потребоваться одно или несколько переливаний крови в течение жизни. Переливание крови обеспечивает поступление здоровой крови от донора к реципиенту, который:

• Мог потерять кровь в результате операции или травмы
• Не может самостоятельно вырабатывать достаточное количество здоровой крови

Переливание крови может занять от 1 до 4 часов. Врачи должны убедиться, что группа крови реципиента совпадает с группой крови донора. Кровь также должна иметь тот же тип человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) — белка, содержащегося в тканях организма.

Иммунная система, главная линия защиты организма от опасных заболеваний, использует HLA, чтобы отличать нормальные здоровые ткани от вредных веществ. Определение правильного HLA предотвращает атаку иммунной системы на эти здоровые ткани. Если группа крови или HLA не совпадают, организм реципиента может отторгнуть или атаковать полученную кровь.

Частые переливания крови также могут привести к избытку железа, что может затруднить поиск подходящей крови в будущем.

«Поскольку переливание крови является единственным способом лечения при неотложных состояниях, связанных с серповидноклеточной анемией, крайне важно снизить барьеры при поиске подходящей крови», — говорит доктор Азар.

2. Трансплантация костного мозга

Во время трансплантации костного мозга врачи заменяют аномальные стволовые клетки здоровыми стволовыми клетками от донора. Пациенты остаются в больнице на 1–2 недели перед процедурой.

Специальные лекарственные препараты — а иногда и облучение — уничтожают аномальные стволовые клетки, оставшиеся в костном мозге пациента. Они также ослабляют иммунную систему, чтобы организм пациента не атаковал костный мозг донора. Как и при переливании крови, врачи должны убедиться, что HLA и группа крови пациента совпадают с показателями донора.

Лекарственные препараты и облучение могут привести к:

• Тошноте и рвоте
• Диарея
• Усталости
• Язвам во рту
• Кожной сыпи
• Выпадению волос
• Повреждению печени

Типы HLA передаются по наследству, а это означает, что этническая принадлежность может значительно затруднить поиск совпадения для переливания крови или трансплантации костного мозга. Согласно Be The Match Registry®, у белых пациентов вероятность найти донора костного мозга составляет 79%. У темнокожих пациентов вероятность составляет всего 29%.

Какие центры предлагают генную терапию серповидноклеточной анемии?

При успешном применении Casgevy и Lyfgenia костный мозг вырабатывает достаточное количество здоровых эритроцитов, что помогает ограничить негативное влияние серповидных клеток. Согласно данным FDA, пациенты, прошедшие оба вида лечения, испытали значительное облегчение от вазоокклюзионных кризов (ВОК), или болевых кризов, связанных с серповидноклеточной анемией, в ходе отдельных клинических испытаний.

Лишь немногие медицинские центры по всей стране предлагают одну из этих терапий. Vertex авторизовала 9 центров для проведения своего лечения. Bluebird Bio авторизовала 27.

Mass General соответствует ряду требований для предоставления Casgevy. Требования, установленные Национальным альянсом центров по лечению серповидноклеточной анемии, включают наличие:

• Комплексный центр по лечению СКА
• Центр трансплантации костного мозга, аккредитованный Фондом аккредитации клеточной терапии
• Отделение афереза, которое помогает разделять компоненты крови
• Службы социальной работы, психологической помощи, сестринского ухода и нутритивной поддержки

Расширение доступа к генной терапии серповидноклеточной анемии

Доктор Азар говорит, что Комплексный центр по лечению серповидноклеточной анемии в Mass General стремится сделать Casgevy более доступным для тысяч пациентов, которые в нем нуждаются.

Центр активно занимается вопросами размещения пациентов, приезжающих из отдаленных районов. Его врачи также выступали в поддержку законопроектов в законодательном собрании Массачусетса, которые обязали бы страховые компании покрывать расходы на лечение бесплодия.

Дополнительные ресурсы, предлагаемые центром, включают:

• Индивидуальные методы лечения боли, такие как йога, массажная терапия и иглоукалывание
• Капеллан для духовной поддержки при СКА
• Специалист по лечебной физкультуре, который помогает составить индивидуальный план упражнений и питания
• Специалисты паллиативной помощи, способные разработать стратегию управления симптомами и улучшения качества жизни
• Специалисты первичного звена, которые обеспечивают профилактический уход и способствуют укреплению общего здоровья«Печальная реальность заключается в том, что многим пациентам с серповидноклеточной анемией говорили, что они никогда не доживут до 40 лет, и они никогда не вкладывались в покупку жилья или пенсионное обеспечение», — говорит доктор

Азар. «Сила генно-клеточной терапии потенциально дает нам возможность переписать этот сценарий».