По живому: учёные впервые отредактировали геном в теле человека

«Я ждал этого 15 лет»

44-летний Брайан Мэддокс перенёс первую в мире операцию по редактированию генома непосредственно в организме. Этот эксперимент провела исследовательская группа калифорнийской детской больницы UCSF Benioff Children’s Hospital Oakland, уже несколько лет изучающая возможности технологии генного редактирования. Наблюдавшийся у них пациент страдал от редкого генетического заболевания, связанного с X-хромосомой.

Также по теме

Полтора часа жизни: как начиналось создание искусственного сердца

В марте 1952 года врачам одной из американских клиник удалось поддерживать жизнь пациента при помощи искусственного сердца в течение...

Болезнь наследуется рецессивно, то есть дефектный ген был у обоих родителей Мэддокса. В клетках печени пациента не синтезировался один из ферментов (идуронат-2-сульфатаза), из-за чего нарушилось расщепление гликозаминогликанов — веществ, связывающих клетки в тканях. В результате эти вещества накапливались в организме в большом количестве, и от этого страдали различные органы и ткани.

Признаки болезни проявились у Мэддокса уже на втором году жизни: искажённые черты лица, укрупнённая голова. Болезнь поразила нервную систему и дыхательные пути. Синдром Хантера считается неизлечимой болезнью. Медики борются с симптомами, облегчают страдания пациентов при помощи регулярного вливания искусственного аналога необходимого фермента или трансплантации костного мозга. Лечение с помощью искусственного фермента облегчает далеко не все симптомы и к тому же обходится довольно дорого (около $100 тыс. в год).

Мэддоксу пришлось перенести 26 операций по удалению грыж, прорастаний кости в спинной мозг, а также хирургических вмешательств на глазах, ушах и желчном пузыре.

Генная терапия стала для Мэддокса единственной возможностью вернуться к нормальной жизни.

Брайан согласился стать первым пациентом в мире, редактирование генов которого проводили непосредственно в теле, а не в клетках, выращенных отдельно или просто предварительно извлечённых из организма.

«Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте. Меня несколько смутило, что я стал первым пациентом, на котором провели такую операцию. Но я решил, что готов пойти на риск, чтобы помочь людям справиться с болезнями, которые всегда считались неизлечимыми», — заявил Брайан Мэддокс. 

Технология процесса

«Мы разрезали его ДНК, вставили туда ген и сшили обратно. Теперь этот ген стал частью ДНК на всю оставшуюся жизнь», — в двух словах пояснил суть операции доктор Сэнди Макрай.

С помощью специальных вирусов учёные доставили в организм больного миллиарды «правильных» копий гена. Эта технология редактирования отличается большой точностью. В основе метода лежат белки нуклеазы (то есть режущие ДНК) с «цинковыми пальцами». Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте.

• © Pixabay

Учёные и раньше обращались к этому методу. Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках. В процессе терапии специалисты разрушили ген в 25% культивированных клеток каждого участника. Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов. После такой «трансплантации» у всех пациентов повысились в крови уровни Т-клеток, играющих важную роль в иммунном ответе. ВИЧ-клетки стали расти гораздо медленнее, чем раньше.

Также по теме

«Сухая кровь»: революционное открытие российских учёных

Учёные из Обнинска разработали препарат ПАМ-3 — сухой кровезаменитель. Он может применяться при большой кровопотере. ПАМ-3 заменяет...

В новом исследовании учёные впервые обратились к «цинковым пальцам», чтобы отредактировать геном непосредственно в организме человека. Учёные вставили правильную копию гена и два «цинковых пальца» в безобидный вирус, у которого предварительно вырезали его опасную для организма часть. Миллиарды таких копий ввели в вену пациента, чтобы они достигли печени. Чтобы вылечить больного, достаточно исправить геном хотя бы 1% клеток печени.

Технология, которую использовали авторы исследования, отличается от ставшего популярным в последнее время метода редактирования генома с помощью системы CRISPR/Cas9 — комплекса из белков и РНК. В основе CRISPR/Cas9 — система иммунитета бактерий, которую те используют для борьбы с вирусами. Так, в августе 2017 года с помощью CRISPR американские учёные впервые редактировали геном человеческого эмбриона. По заявлению медиков, им удалось исправить мутацию в геноме плода. Однако родится ли ребёнок здоровым, пока неизвестно. 

В ожидании прорыва

Эксперты отмечают, что проведение генной терапии может быть небезопасно. Один из первых пациентов «генных инженеров», 18-летний Джесси Джелсинджер, умер в 1999 году через четыре дня с начала клинического испытания из-за масштабного иммунного ответа на вирусы, которые доставляли гены в его клетки.

• Результаты анализа ДНК
• globallookpress.com
• © David Oxberry/moodboard

«Конечно, с тех пор медицина сильно шагнула вперед, — отметила в беседе с RT кандидат медицинских наук, врач-генетик Наталья Ветрова. — Учёные используют другие вирусы, доказавшие в ходе испытаний на животных свою безопасность».

Однако, по словам эксперта, проблема внесения в ДНК поправок остаётся актуальной до сих пор. Дело в том, что, встроившись в неправильное место, даже «правильный» ген может навредить.

«У пациентов, перенёсших генную терапию, уже известно несколько случаев лейкемии, — подчеркнула Ветрова. — К сожалению, исправлять подобные ошибки учёные пока не умеют. Но в новой операции исследователи смогли довольно точно задать место редактирования. Думаю, в случае успеха этого метода генную терапию ждёт прорыв, и, вероятно, белки с «цинковыми пальцами» в перспективе помогут вылечить и другие тяжёлые заболевания. Например, исправить дефективные клетки больного раком, избавив их от мутации». 

Несчастье помогло

Прижился ли новый ген у Мэддокса, можно будет сказать не раньше, чем через месяц. Сам пациент понимает, что терапия может не сработать. Более того, в его возрасте многие произошедшие в организме изменения уже необратимы. Однако и он, и лечащие его врачи надеются, что такой опыт будет полезен другим больным. При положительных результатах операции Мэддоксу не нужно будет каждую неделю получать инъекции дорогостоящего искусственного фермента и опасаться за свою жизнь в случае обычной простуды. Кроме того, вероятно, одно из главных событий в жизни Мэддокса уже произошло: во время терапии он познакомился с медсестрой, которая стала его невестой.  

В случае успеха операции учёные планируют испытать метод ещё на 30 взрослых пациентах и перейти к редактированию геномов детей, чтобы успеть помочь им до того, как болезнь навредит организму.