Что такое генная и клеточная терапия?

В последнее время генная и клеточная терапия привлекают большое внимание — и не без оснований. Они обладают большим потенциалом для лечения таких заболеваний, как рак, БАС, рассеянный склероз, серповидноклеточная анемия, болезни сердца и другие.

Являясь крупнейшей в стране больничной исследовательской системой, Mass General Brigham насчитывает более 500 исследователей и клиницистов, занимающихся изучением генной и клеточной терапии — от фундаментальных лабораторных исследований до клинических испытаний, в ходе которых новые методы лечения проверяются на пациентах. Новатор в области генной терапии доктор медицины Роджер Хаджар возглавляет Институт генной и клеточной терапии Mass General Brigham.

«Это совершенно иной класс медицины, чем тот, что мы видели раньше, и он представляет собой настоящий сдвиг парадигмы», — говорит доктор медицины Флориан Айхлер, детский невролог Mass General Brigham, изучающий генетику заболеваний нервной системы.

«Эти трансформирующие терапии позволяют нам лечить заболевания, которые раньше считались неизлечимыми, а также предлагать новые методы лечения».

Поскольку генная и клеточная терапия являются инновационными и существенно отличаются от традиционных методов лечения, у многих людей возникают вопросы о них. Что именно делают эти новые методы лечения? Как они работают и что делает их такими особенными?

Считайте это справочником по генной и клеточной терапии.

Различные виды генной и клеточной терапии

В чем разница между клеточной терапией и генной терапией? Они не совсем одинаковы, но тесно связаны между собой и иногда пересекаются.

«Генная и клеточная терапия относятся к области прецизионной медицины», — объясняет доктор Айхлер. В прецизионной медицине врачи подбирают лечение для человека, основываясь на его генах или других уникальных характеристиках.

Вот как работают эти методы лечения.

Что такое генная терапия?

Многие заболевания вызваны мутациями (ошибками) в генах человека. В ДНК может возникнуть ошибка. Или ген может отсутствовать или повторяться. Генная терапия предназначена для нейтрализации ошибки в гене или замены дефектного гена его исправленным вариантом.

Обычно врачи используют вирусы для доставки здоровой, исправленной версии гена в организм пациента. Идея намеренного заражения кого-либо вирусом может показаться странной. Но вирус предварительно изменяют, чтобы он не вызывал никаких симптомов заболевания, объясняет доктор Айхлер. «Мы просто используем его как транспортное средство для доставки генного груза».

Попав внутрь, здоровый ген встраивается в ДНК пациента, заменяя дефектную версию. После исправления ошибки ген должен начать работать должным образом, устраняя заболевание.

Одна технология, CRISPR-Cas9 (система редактирования генов), навсегда изменила подход исследователей к изучению генной терапии. Она позволяет добавлять, удалять или изменять определенные участки генов быстрее и точнее, чем другие инструменты редактирования генов.

Генная терапия при лейкодистрофиях

Лейкодистрофии — это группа редких генетических заболеваний, поражающих центральную нервную систему (ЦНС), которая состоит из головного и спинного мозга. Лейкодистрофии повреждают белое вещество ЦНС, замедляя или блокируя сигналы между нервными клетками. Это может вызывать множество различных симптомов, включая проблемы с движением, зрением, слухом и мышлением. Существует более 50 типов лейкодистрофий.

Как директор Службы по изучению лейкодистрофий, доктор Айхлер и его команда заботятся о пациентах с лейкодистрофией, используя сочетание контроля симптомов, проверенных вариантов лечения, а также современных методов терапии и исследований. Исследователи Mass General Brigham проводят исследования естественного течения заболеваний и клинические испытания генной терапии для лечения лейкодистрофий (NCT02851862, NCT02851563 и NCT01896102). Благодаря этим современным генетическим исследованиям и технологиям они стремятся разработать новые методы лечения лейкодистрофий.

Центр редких неврологических заболеваний Mass General Brigham (CRND) также стремится искоренить лейкодистрофии и другие редкие заболевания нервной системы, используя потенциал биологических знаний для разработки и проведения клинических испытаний.

Что такое клеточная терапия?

При клеточной терапии врачи пересаживают пациенту человеческие клетки для замены или восстановления поврежденных клеток. Не все виды клеточной терапии являются новыми. Переливание крови — один из распространенных примеров. Трансплантация стволовых клеток из костного мозга десятилетиями используется для лечения лейкемии и других заболеваний.

Но ученые совершают новые прорывы в области клеточной терапии. В регенеративной медицине врачи могут вводить клетки жировой ткани или костного мозга, чтобы помочь восстановить повреждения суставов. Многие перспективные методы лечения сочетают клеточную терапию с генной терапией. Вы можете рассматривать их как клеточную генную терапию.

Клетки, модифицированные для лечения заболеваний, включают:

• Т-клетки (коммерциализированные как химерные антигенные рецепторные Т-клетки; CAR-T-клетки)
• В-клетки, натуральные киллерные клетки (NK)
• Опухолеинфильтрирующие лимфоциты (TIL)
• Дендритные клетки (DC)

Клеточная генная терапия

При таком лечении врачи извлекают клетки из организма пациента. В лаборатории специалисты изменяют эти клетки с помощью генной терапии. Затем врачи вводят модифицированные клетки обратно в организм пациента, где они борются с болезнью или дают начало новым здоровым клеткам.

Как работает генная терапия серповидноклеточной анемии?

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило две генные терапии для лечения серповидноклеточной анемии (ССА) — наследственного заболевания крови, приводящего к хронической боли. Эти методы лечения — Casgevy и Lyfgenia — используют две разные клеточные технологии генной терапии для лечения ССА.

При каждом методе лечения у пациента из костного мозга извлекаются стволовые клетки и модифицируются с помощью технологии редактирования генов в удалённых лабораториях. В то время как Casgevy использует CRISPR для модификации генов внутри стволовых клеток, Lyfgenia использует безвредный вирус, называемый лентивирусным вектором, для доставки генетического материала. Оба метода помогают стволовым клеткам смягчить проявления ССА после их возвращения в костный мозг пациента.

Является ли терапия стволовыми клетками тем же самым, что и генная терапия?

Не обязательно. Стволовые клетки уникальны тем, что обладают способностью превращаться во многие различные типы клеток. Некоторые виды клеточной терапии используют стволовые клетки, а другие — нет.

Возьмем, к примеру, CAR-T-клеточную терапию. При лечении рака методом CAR-T-клеточной терапии врачи берут у пациента кровь и извлекают Т-лимфоциты — тип иммунных клеток. Ученые модифицируют Т-лимфоциты в лаборатории, а затем врачи возвращают их в организм пациента. Там измененные клетки находят и атакуют раковые клетки. CAR-T-клеточная терапия была одобрена для лечения лимфомы и множественной миеломы, и ученые изучают ее потенциал для лечения других видов рака.

Примеры генной и клеточной терапии

Исследователи Mass General Brigham ищут новые способы применения генной и клеточной терапии, включая:

Генная терапия при нарушениях зрения, слепоте и болезни Альцгеймера

Исследователи Mass Eye and Ear изучают использование технологии редактирования генов CRISPR для воздействия на мутации, вызывающие глухоту и слепоту. Исследователи из Brigham and Women’s Hospital также изучают, может ли изменение гена в головном мозге помочь в лечении семейной формы болезни Альцгеймера.

Клеточная терапия при онкологических заболеваниях

Исследователи Mass General Cancer Center сообщили о впечатляющих результатах нового подхода к CAR-T-терапии при глиобластоме. В ходе клинического исследования они наблюдали значительное уменьшение размеров опухолей.

Клеточная генная терапия серповидноклеточной анемии

Комплексный центр лечения серповидноклеточной анемии при Mass General Hospital — один из первых центров в Соединенных Штатах, одобренных для применения препарата Casgevy при серповидноклеточной анемии.

Генная и клеточная терапия муковисцидоза

Муковисцидоз (МВ) — это генетическое заболевание, которое может быть опасным для жизни и в настоящее время неизлечимо. Оно заставляет клетки дыхательной системы и других частей тела поглощать слишком много натрия и воды. Это поглощение приводит к образованию густой слизи в легких, поджелудочной железе и других органах.

Исследователи Mass General Brigham стремятся использовать научные достижения, лежащие в основе генной и клеточной терапии муковисцидоза, чтобы замедлить, остановить и предотвратить это заболевание. Они также изучают использование терапии стволовыми клетками для лечения повреждений легких, поджелудочной железы и других органов, вызванных муковисцидозом.

«В наших лабораториях и в ходе клинических испытаний мы тестируем различные подходы к лечению», — говорит Лаэль Йонкер, доктор медицины, детский пульмонолог Mass General Brigham. Доктор Йонкер заботится о пациентах в детском отделении Mass General Brigham и является содиректором Центра муковисцидоза. «Эти испытания дают людям с муковисцидозом возможность получить доступ к потенциально новым методам лечения до того, как они станут широко доступны».

Ученые также исследуют передовые методы визуализации, которые помогут врачам понять и разработать методы лечения воспаления дыхательных путей, а также методы лечения для людей, у которых из-за муковисцидоза развивается диабет.

«Лечение муковисцидоза за последние годы значительно продвинулось вперед. Все больше людей с этим заболеванием живут дольше и лучше, чем когда-либо прежде», — говорит доктор Йонкер. «Но этого недостаточно. Мы хотим найти лекарство — генная и клеточная терапия могут стать ключом к этому».

Сколько генных и клеточных методов лечения одобрено FDA?

На сегодняшний день FDA одобрило более 30 генных и клеточных методов лечения, включая Casgevy. Но доктор Айхлер говорит, что исследователи изучают еще тысячи, поэтому это число, вероятно, будет быстро расти.

«Мы увидим огромный всплеск использования этих методов лечения», — прогнозирует он.

Многие из этих одобренных методов лечения дают надежду людям с заболеваниями, которые до сих пор трудно или невозможно лечить.

«Внезапно мы получили возможность бороться с редкими заболеваниями, которые раньше никогда не удавалось лечить», — говорит доктор Айхлер. Он добавляет, что более 7 000 редких заболеваний, как считается, вызваны ошибкой в одном гене. Генная и клеточная терапия дают возможность исправить эти генетические ошибки.

Исследователи из Mass General Brigham возглавляют эту работу. «За последние 2 года количество испытаний генной терапии в нашей больнице увеличилось более чем вдвое, и мы ожидаем значительного роста в будущем», — говорит доктор Айхлер. «Существуют огромные возможности для разработки новых методов лечения».