Руководитель отдела разработки вирусных векторов биотехнологической компании BIOCAD Александр Прокофьев на вводной лекции во время глобальной научно-популярной акции «Открытая Лабораторная-2020» рассказал о том, что такое генная терапия и почему современная медицина должна заниматься этим направлением.
Для многих неизлечимых наследственных заболеваний еще не придумано эффективного лечения. Например, от гемофилии. Пациенты с этим заболеванием в зависимости от тяжести состояния вынуждены каждую неделю получать инъекцию рекомбинантных белков, которые восстанавливают функцию свертываемости крови. Это дорогостоящие и болезненные инъекции, которые, к сожалению, не приводят к излечению от заболевания. А есть болезни, от которых в принципе нет терапии и генотерапевтческий подход является единственным способом терапии на сегодняшний день. Многие тяжелые онкологические заболевания имеют высокую резистентность к стандартной химиотерапии и лечению белковыми препаратами. Развитие генотерапевтических подходов поможет создать эффективные препараты для излечения таких пациентов. И, конечно, в фокусе внимания оказываются не только такие социально значимые заболевания, как ВИЧ-инфекция, сахарный диабет, но и тяжелые нейродегенеративные заболевания, против которых еще нет эффективных лекарств. Фактически с помощью генотерапевтических подходов можно эти заболевания вылечить, а не просто предлагать поддерживающую терапию. Однократная инъекция генотерапевтическим препаратом способна заменить пожизненную терапию.
Суть генотерапевтических препаратов, как этот термин определен в праве ЕАЭС, сводится к тому, чтобы доставить кусок нуклеиновой кислоты, либо ДНК, либо РНК в клетки. Эти средства доставки должны попадать в нужные ткани и обеспечивать надежную защиту нуклеиновой кислоты. Природа уже нам дала такие инструменты, вирусные частицы. Вирусы созданы природой, чтобы доставлять нуклеиновую кислоту в клетки. Что такое вирус? Это белковая капсула, в которой находится фрагмент генетической информации. В обычном жизненном цикле вируса он попадает в клетку, выпускает свою ДНК/РНК и в клетке нарабатываются новые вирусные частицы.
Соответственно ученые воспользовались этим механизмом природы и сделали на основе различных вирусов модифицированные или рекомбинантные вирусные частицы, которые не могут размножаться в организме человека и вызывать патогенные состояния. Зато они могут доставлять геном к целевым клеткам. Различные вирусные частицы используются в зависимости от того, какой эффект и какой тип генной терапии необходимо обеспечить. Например, аденоассоциированные вирусы являются наименее иммуногенными вирусными частицами и их можно применять для генной терапии in vivo – то есть просто вводить рекомбинантные вирусные частицы человеку для доставки терапевтического гена. Это абсолютно безопасный способ. И есть вирусные частицы, которые можно применять для ex vivo подхода, когда модифицируются клетки и затем эти модифицированные клетки вводятся пациенту для достижения терапевтического эффекта.
Генотерапевтические препараты — относительно новое направление в биотехнологической индустрии. Advanced therapy medicinal products на русский язык переводится как лекарственные препараты передовой терапии, и представляют собой инновационные препараты для медицинского применения на основе генной терапии (gene therapy medicines), клеточной терапии (somatic-cell therapy medicines) и тканеинженерных продуктов (tissue-engineered medicines).
Главное отличие генотерапевтических препаратов состоит в том, что при однократном использовании возможно полное выздоровление пациентов от ранее считавшихся неизлечимыми заболеваний, в том числе, и от онкологических. В настоящее время, генная терапия является одной из самых дорогостоящих, однако есть основания считать, что со временем лечение генотерапевтическими препаратами станет доступным для широкого круга больных.
Первый успех генной терапии пришелся на начало 1990-х, когда группа исследователей под руководством профессора Андерсена получила разрешение на проведение клинического исследования для лечения тяжелой формы комбинированного иммунодефицита, связанного с дефицитом фермента аденозиндезаминазы (ADA-SCID). Речь идет о так называемом «bubble boy disease», или «синдром мальчика в пузыре». Это тяжелое наследственное заболевание, связанное с серьезными нараушениями в ммунной системе. Жизнь таких пациентов поддерживается только в идеальных стерильных условиях, любая инфекция может привести к смерти. Ученые взяли иммунные клетки такого пациента и с помощью рекомбинантных вирусных частиц внесли в них недостающий ген, который обеспечил экспрессию недостающего фермента аденозиндезаминазы, в клетках иммунной системы. Затем эти клетки ввели обратно пациенту, чем обеспечили полное его выздоровление. Этот успех подстегнул исследователей к новым исследованиям, за которыми начался бум клинических исследований генотерапевтических препаратов.
Этот путь в 20 лет был долгим и трудным, полным успехов и поражений. Одно из ранних исследований с использованием аденовирусов привело к потере пациента, из-за тяжелых побочных эффектов. Этот кейс несколько затормозил развитие генной терапии, но, к счастью, не остановил его. В 2012 году появился первый зарегистрированный генотерапевтический препарат на основе рекомбинантного адено-ассоциированного вируса (AAV) GLYBERA для лечения редкого неизлечимого наследственного заболевания, связанного с дефицитом липопротеинлипазы (ЛПЛ).
В 2016 году в Европе был одобрен генотерапевтический препарат STRIMVELIS для лечения тяжелой формы комбинированного иммунодефицита, связанного с дефицитом фермента аденозиндезаминазы (ADA-SCID). В 2017 году был зарегистрирован препарат LUXURNA, первый препарат на основе AAV для генной терапии наследственной дистрофии сетчатки. В том же году были одобрены первые генотерапевтические препараты на основе модифицированных Т-клеток человек (CAR-T терапия) для лечения онкогематологических заболеваний (острого лимфобластного лейкоза, В-клеточная лимфомы) Kymriah и Yeskarta,
В мае 2019 года FDA одобрило генотерапевтический препарат Zolgensma компании Novartis, предназначенный для лечения детей со спинальной мышечной атрофией (СМА).
В ближайшие годы ожидается регистрация еще целого ряда генотерапевтических препаратов для лечения неизлечимых заболеваний, в том числе и в России. Работы по созданию инновационных генотерапевтических препаратов ведет сегодня и компания BIOCAD, одна из крупнейших международных инновационных биотехнологических компаний в России.