Генетики против рака: первый тест технологии CRISPR на людях

Уже в этом году технология редактирования генома CRISPR может быть впервые опробована на человеке. Ученые из Университета Пенсильвании, возглавляющие первый эксперимент, надеются использовать новинку, чтобы редактировать гены в иммунных клетках пациента, перепрограммировать их и атаковать опухоль при первых признаках развития. Шелли Фан из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, где также пройдут испытания, рассказывает о том, насколько важен эксперимент.

На прошлой неделе Департамент здравоохранения США дал зеленый свет использованию технологии, которая позволит бороться с тремя разновидностями рака. Неожиданным поворотом для многих стало то, что финансирует эксперимент бывший президент "Фейсбука" Шон Паркер — тот самый, которого в фильме "Социальная сеть" сыграл Джастин Тимберлейк. Ранее в этом году Паркер заявил, что вложит $250 млн в исследования по иммунотерапии, которые помогут победить рак.

Два Т-лимфоцита (показаны красным) атакуют раковую клетку.

Теперь инициатива должна получить одобрение американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Тем не менее, зеленый свет от Департамента здравоохранения — уже большой шаг вперед.

Слухи о технологии CRISPR и ее использовании на людях ходили давно. В следующем году новый генетический инструмент хотят протестировать при лечении редкой разновидности слепоты. Решение ведомства показывает, что CRISPR готов к главному испытанию — борьбе с раковыми клетками, и случилось это гораздо быстрее, чем ожидали ученые.

Первый тест поможет понять, достаточно ли ноу-хау безопасно и не приведет ли использование CRISPR к побочным эффектам. Эффективность технологии пока остается на втором плане.

Ранее редактирование генов уже использовалось в некоторых видах антираковой клеточной терапии, однако в новом испытании ученые собираются одновременно изменить три разных гена, что до сих пор считалось слишком трудной задачей.

"Это важный новый подход. Он позволит нам узнать много нового. Мы надеемся, что технология ляжет в основу новых видов терапии", — говорит онколог Майкл Эткинс из Джорджтаунского университета в Вашингтоне.

Новая технология стала возможна благодаря работе Карла Джуна и его коллег из Университета Пенсильвании. Они нашли способ, как сделать "апгрейд" иммунной системе пациента, а именно его Т-лимфоцитам, чтобы они затем могли бороться с раковыми клетками.

Т-лимфоциты циркулируют в крови, выслеживают необычные клетки, которые могут дать начало опухоли, и уничтожают их. На поверхности таких нежелательных клеток могут содержаться белки, которые заставляют лимфоциты "бить тревогу". Однако в процессе эволюции раковые клетки научились "отключать" попадающиеся им на пути Т-лимфоциты, тем самым блокируя нападение.

Многие из самых успешных методов борьбы с раком нарушают этот механизм, усиливая иммунитет. В 2015 Карл Джун провел исследование, в котором использовал менее эффективный метод "цинковых пальцев" — белковых структур, взаимодействующих с ДНК. Клеточная терапия была успешно проверена на 12 пациентах.

В другой работе ученые перепрограммировали Т-лимфоциты у пациентов с множественной миеломой — раком костного мозга. Хотя на первых этапах эксперимента опухоли уменьшились, модифицированные иммунные клетки постепенно "износились" и потеряли способность обновляться. Это общая проблема для разных видов терапий, с которой новая технология поможет справиться.

Для новых экспериментов ученые привлекут 18 пациентов с тремя разновидностями рака (миеломой, саркомой и меланомой), в случае с которыми традиционные методы лечения себя исчерпали. Двухлетний тест проведут в трех научных центрах, входящих в Институт раковой иммунотерапии Паркера, — это Университет Пенсильвании, Калифорнийский университет в Сан-Франциско и Университет Техаса.

Исследователи получат Т-лимфоциты из крови пациентов и, с помощью безвредного вируса, доставляющего CRISPR в клетки, отредактируют геном в трех местах.

Первая "правка" вставит ген, кодирующий рецептор белка NY-ESO-1. Этот протеин встречается на поверхности раковых клеток, а его рецептор поможет иммунным клеткам узнавать врага "в лицо". Однако у Т-лимфоцитов есть два родных белка, которые могут помешать процессу. Вторая "правка" поможет избавиться от этих ингибиторов, чтобы терапия была более эффективной. Наконец, третья "правка" дает клеткам иммунитета "невидимость" на поле боя: CRISPR вырежет ген, который позволяет раковой опухоли опознавать лимфоциты и предотвращать атаку.

CRISPR работает не в 100% случаев, поэтому не все клетки получат каждую модификацию. Результатом генного "вмешательства" будет смесь Т-лимфоцитов, обладающих разной комбинацией усовершенствованных генов. Только в 3-4% клеток будут осуществлены все три "правки"

После правок исследователи введут лимфоциты обратно пациентам и станут следить за результатами.

Наибольшие опасения связаны с побочными эффектами: CRISPR может случайно изменить другие гены или создать новые гены, способствующие развитию рака. Ученые собираются пристально следить за ростом и поведением генно-модифицированных Т-лимфоцитов и выявить все нежелательные последствия.

Недавно были проведены предварительные испытания на иммунных клетках здоровых доноров. Команда проверила 148 генов на предмет того, не были ли они случайно изменены, и обнаружила лишь одну лишнюю правку, которая оказалась безвредной.

Есть еще одна опасность: само применение терапии может вызвать у организма иммунный отклик. CRISPR расшифровывается как "короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами". В основе метода лежит использование энзима Cas9, полученного от бактерий. Именно он осуществляет работу по редактированию ДНК. Есть способы защитить генно-модифицированные клетки от иммунитета, но они все равно могут быть атакованы.

Наконец, существуют риски, не связанные с научной стороной дела. В Университете Пенсильвании может возникнуть конфликт интересов. Профессор Джун, который выступит в качестве наблюдателя во время испытаний, имеет несколько патентов в области генной инженерии Т-лимфоцитов для противостояния раковым клеткам. Ученый также связан с компаниями, развивающими соответствующие методы лечения.

В истории Университета Пенсильвании есть неудачный прецедент. В 1999 молодой пациент Джесси Гелсингер скончался во время проведения эксперимента. Расследование показало, что исследователи не обнародовали возможные побочные эффекты, которые наблюдались в предварительных испытаниях на животных. Возможно, данные были скрыты из финансовых соображений.

В любом случае, в этот раз университет принимает все меры безопасности. Государственные советники остались довольны подготовкой — за проведение испытаний проголосовали единогласно.

Испытание технологии CRISPR на людях может войти в историю как первый "человеческий генный эксперимент". Если все пройдет гладко, новые тесты не заставят себя ждать. Биотехнологический стартап из Кембриджа "Editas Medicine" уже заявил о планах по использованию CRISPR для лечения редкой наследственной глазной болезни. Испытания хотят провести в следующем году, хотя одобрение надзорных органов еще не получено. Также в гонку собирается вступить фармакологический гигант "Новартис". Вместе с Карлом Джуном компания хочет довести технологию до ума и представить ее на рынке в ближайшие несколько лет.