Good Mood

když se narodil syn Katie Brady, všechno se zdálo normální. Personál nemocnice si píchl patu, aby dostal krev na rutinní screeningový test novorozence, a ona a její manžel čekali na výsledek bez velkých obav., Pár měl už tři děti – všechny dívky-a jediná věc, která se zdálo, že Henryho odlišuje od jeho sourozenců při narození, byla skutečnost, že byl chlapec.

ale ve dnech, které následovaly, nezískal tolik váhy jako Bradyho ostatní děti bezprostředně po narození. Pak se vrátil výsledek krevního testu a Bradyho obavy se zvýšily., „Volali nám, když mu bylo šest dní staré rčení, že jeho novorozenecký screening se vrátil neprůkazné pro cystickou fibrózu,“ říká, s odkazem na často smrtelné genetické onemocnění, ve kterém chlorid nemůže proudit dovnitř a ven z buňky normálně, což způsobuje hlenu nahromadění v plicích, který vytváří živnou půdu pro fatální infekce. Když byly Jindřichovi tři týdny, jeho rodina ho přivedla zpět do nemocnice,kde lékaři analyzovali jeho pot. Test ukázal vysokou hladinu chloridu, což potvrzuje obavy všech. Henry měl nemoc.,

lékařský tým vzal vzorky navíc Henryho krve zjistit, které mutace se provádí v genu u kořene jeho stav: cystická fibróza transmembránový vodivost regulátor (CFTR). „Jeho genovou mutaci jsme zjistili až o osm týdnů později,“ říká Brady. Přestože je cystická fibróza jednou z nejčastějších život ohrožujících genetických poruch, která postihuje odhadem 90 000 lidí na celém světě, některé mutace CFTR jsou častější než jiné., Navíc jedinci s cystickou fibrózou mají mutace v obou svých genech CFTR, takže různí lidé mají různé kombinace mutací.

ukázalo se, že Henry má v obou kopiích svého genu CFTR velmi vzácnou mutaci. „Řekli nám, že v zemi nebo ve světě jsou možná další dva lidé, kteří mají jeho genovou kombinaci,“ říká Brady.

čerstvé možnosti

poslední desetiletí přineslo obrovské průlomy v léčbě cystické fibrózy., V roce 2012 americký úřad pro Potraviny a Léčiva (FDA) schválil ivacaftor, prodávané pod značkou Kalydeco tím, že Vertex Pharmaceuticals v Bostonu, Massachusetts. Ivacaftor byl první lék k léčbě základní příčinou cystické fibrózy o záchranu funkci protein CFTR, a další léky, které působí podobným způsobem přišli od té doby. V roce 2019, FDA schválila Vrchol je Trikafta, triple-lék kombinace ivacaftor, elexacaftor a tezacaftor, že zvýšená funkce plic u lidí s cystickou fibrózou v průměru o 14% v klinických trials1., Ačkoli to zní jako jen malé zlepšení, pacienti říkají, že cítí rozdíl s dokonce malým zvýšením funkce plic. Trikafta pracuje pro lidi s cystickou fibrózou, kteří mají ve svých genech CFTR alespoň jednu kopii mutace F508del. To představuje přibližně 90% těch, kteří mají podmínku.

Henry však nemá tuto mutaci ani žádnou z dalších hrstek mutací, na které se zaměřily nedávné léky. Patří mezi ty, kteří mají v CFTR ultra vzácné mutace, které brání genu v produkci jakéhokoli proteinu., Drogy nemohou zachránit protein, protože tam není. „Léky, které vyšly, mu vůbec nepomohou,“ říká jeho matka. Pro pacienty, jako je Henry, jsou genetické terapie nejslibnější nadějí na zdravý život.

vědci se již 30 let snaží ovládat genovou terapii proti cystické fibróze. V minulých snahách viry, které vytvořili, aby dodali pracovní kopii genu do buněk, nefungovaly efektivně., Nyní, díky lepším vektorům a dalším inovacím v poskytování genetických sekvencí, se genová substituční terapie blíží klinickým zkouškám a pole nabývá na síle.

V říjnu 2019 oznámila nadace cystické fibrózy, nezisková organizace v Bethesdě v Marylandu, v příštích šesti letech finanční prostředky ve výši 500 milionů USD na výzkum léčby cystické fibrózy, včetně přístupů genové terapie., A v dubnu 2020 společnost Vertex Pharmaceuticals uvedla, že spolupracuje s biotechnologickou společností Affinia Therapeutics ve Walthamu v Massachusetts na vývoji genových terapií pro cystickou fibrózu.

Michael Boyle, výkonný ředitel Cystické Fibrózy Nadace, říká, že vědci by měli prozkoumat mnoho různých genetických terapií, které by mohly pomoci lidem, jejichž onemocnění může být léčeni léky, jako jsou Trikafta. „V poslední skupině chceme mít hodně střel na branku,“ říká.

genové terapie jsou již schváleny pro jiné nemoci., Na konci roku 2017, například, FDA dělal titulky schválením in vivo genu-substituční terapie nazývá voretigene neparvovec, nebo Luxturna, který léčí vzácná forma dědičné slepoty.

Katie Brady říká, že lékaři změnili svou melodii a jsou mnohem optimističtější ohledně možností genové terapie než v době, kdy se narodil Henry. „Když byl diagnostikován před pěti lety, říkali, že věda má za sebou dlouhou cestu a přicházejí velké věci, ale nebyly zdaleka tak nadějné jako nyní,“ říká. „Je to prostě úplně jiný svět., V posledních dvou letech nám bylo řečeno, že věří, že pro něj bude pravděpodobně něco, aby mohl žít normální život.“

virus

vědci poprvé identifikovali gen CFTR jako viníka cystické fibrózy v roce 1989. Jen o rok později dvě různé skupiny3, 4 nezávisle ukázaly, že je možné zavést gen do ex vivo buněk pomocí virového vektoru, což způsobuje, že buňky produkují protein CFTR. Tento důkaz konceptu podnítil výzkum genové terapie proti cystické fibróze pomocí adenovirů jako virových vektorů., Obvykle by adenoviry způsobily běžné nachlazení nebo jiné infekce dýchacích cest, ale vědci použili nezávadné verze a zkonstruovali je tak, aby nesli Gen CFTR. V roce 1993 byly zveřejněny výsledky první klinické studie tohoto přístupu5.

V roce 1993 studii, provedené týmem, který zahrnoval biologové z University of Iowa College of Medicine v Iowa City a v biotechnologická společnost Genzyme v Cambridge, Massachusetts, byl časný pokus o typu terapie se říká genová výměna., V tomto přístupu je gen zaveden do buněk člověka, ale sekvence se neintegruje do jejich DNA. Výsledky této první studie genové terapie pro cystickou fibrózu však byly nevýrazné-jako tomu bylo u jiných studií v příštích několika letech.

Vědci se začali strachovat, že opakované podání adenoviru-based procedury způsobily, že tělo produkovat imunitní odpověď, která neutralizuje virus, vykreslování léčba neúčinná. Pak udeřila tragédie., V roce 1999 podstoupil 18letý Jesse Gelsinger léčbu dědičné poruchy na bázi adenoviru. O čtyři dny později zemřel na masivní imunitní reakci zvanou cytokinová bouře.

oblast genové terapie se náhle zastavila. Když se práce postupně obnovila, výzkumná komunita se zbavila adenovirů a přešla na viry spojené s adeno (AAV), o nichž se předpokládalo, že způsobují mírnější imunitní odpověď., V únoru roku 1999, před Gelsinger je tragické smrti se skupina na Stanford University School of Medicine v Kalifornii zveřejnila výsledky z klinické studie deseti pacientů s cystickou fibrózou, kteří dostali genové terapie, která používá AAV vector6. Tato studie a následné studie nepřinesly zásadní zlepšení příznaků. Ale ani se zdálo, že způsobují masivní imunologické problémy, které vznikly s adenovirovými vektory.

farmaceutické společnosti stále sledují Aav pro léčbu cystické fibrózy., Genová terapie společnosti 4D Molecular Therapeutics v Emeryville, Kalifornii, má několik AAV-terapie založené v preklinickém vývoji, a Spirovant, genové terapii, firmě ve Philadelphii, Pennsylvania, je také prosazování tohoto přístupu. David Schaffer, bioengineer na University of California, Berkeley, a co-zakladatel 4D Molecular Therapeutics, říká, že společnost používá AAV, který byl navržen tak, aby být více infekční (ale neškodné), takže to může dosáhnout více buněk v plicích. Říká, že firma doufá, že tento přístup otestuje proti cystické fibróze v klinických studiích v roce 2021., „Nyní máme vedoucí AAV, která je mnohem, mnohem lepší než to, co bylo na klinice dosud pro cystickou fibrózu,“ říká Schaffer.

vektory AAV mají omezení velikosti. Malé, které se nejlépe dostanou do buněk, mohou nést pouze genové sekvence až do 4, 7 kilobáz., V CFTR genu sekvence, která je přidána do nich je kolem 4.6 kilobází, což znamená, že tam je téměř žádný prostor zbývající pro vědce do další sekvence, které mohou pomoci podporovat produkci proteinů z genů. Takové promotorové sekvence by teoreticky zvýšily produkci a zlepšily vektor při zvyšování hladin proteinu CFTR. Spirovant generální ředitelka Joan Lau říká, že její společnost má vlastní inovace k řešení tohoto problému. „Máme funkční CFTR, který je o něco kratší a silný promotor, který zapadá do únosnosti AAV,“ říká.,

Spirovant a další společnosti hledají i mimo Aav, se zvláštním zaměřením na lentiviry. Eric Alton, Biolog na Imperial College London, vysvětluje, že lentiviry mohou nést větší vložení genu, než může aavs. Lentiviruses také se zdá méně pravděpodobné, že být zneškodněn a zničen imunitní systém, než AAVs, dodává Alton, kdo je koordinátor UK Cystická Fibróza Genové Terapie Konsorcium, které se skládá z vědců z Imperial College London, University of Oxford a University of Edinburgh., Navíc, protože se lentiviry integrují do dna hostitelských buněk, nemusí být podávány tak často. Sdružení spolupracuje s farmaceutickými výrobce Boehringer Ingelheim v Ingelheim, Německo, sledovat lentivirus na bázi genové terapie proti cystické fibrózy, která je v preklinické fázi.

virové alternativy

vědci se také podívali za virové vektory, aby dodali genové terapie. Jedním z přístupů bylo například přímé vstřikování genu CFTR, ale kolem něj se přidaly molekuly lipidů, které chrání genetickou sekvenci před degradací., Zkoušky s tímto přístupem se datují do roku 1990. Ale tehdy, obsah bílkovin produkce nebyly dostatečně vysoké, aby přesunout terapie vpřed — a co malý vliv to vyrábět nechtěl, zdá se, že vydrží dost dlouho. V roce 2015, UK Cystická Fibróza Gene Therapy Consortium vzal liposom-based léčba tak daleko, jako fáze IIb trial7, ale to jen zlepšila plicní funkce o několik procentních bodů, a nikdy rozšířené na trhu. Alton říká, že on a jeho kolegové stále pracují na zefektivnění léčby založené na liposomech. „Nedali jsme to stranou,“ říká.,

spíše než dodat kód DNA pro vadný gen CFTR se některé skupiny snaží dodat RNA, aby pomohly lidem s cystickou fibrózou. Například společnost Therapeutics Translate Bio v Lexingtonu v Massachusetts to dělá pomocí messenger RNA (mRNA). Normálně je DNA v buněčném jádru zkopírována do mRNA, která pak jde do buněčné cytoplazmy a slouží jako šablona pro produkci bílkovin. Translate Bio přeskočí první krok přímým dodáním mRNA pro CFTR do plicních buněk., Společnost zahájila klinickou studii, ve které bude nejméně 40 dospělých náhodně přiděleno k léčbě nebo placebu. V únoru roku 2020, firma oznámila, že FDA udělila rychle-sledovat stav této léčby, což znamená, že Přeložit Bio bude mít častější setkání s regulační agentury, která by mohla rozhodnout přesunout léčbu rychleji ke schválení.

Další přístup zahrnující RNA pochází od biofarmaceutické společnosti ReCode Therapeutics v Dallasu v Texasu., Metoda, kterou společnost vyvinula, se opírá o přenos RNA (tRNA) — krátké sekvence, které pomáhají převádět molekuly aminokyselin do buněčného stroje k produkci proteinů. Některé molekuly tRNA také zahajují a zastavují tento proces výroby bílkovin. Bohužel některé mutace cystické fibrózy předčasně rekrutují molekuly tRNA, které signalizují zastavení produkce proteinu CFTR. ReCode je přístup zahrnuje vytvoření tRNA molekuly, které trik strojního zařízení do pokračující CFTR protein., „TRNA používáme je opravdu podobné přírodní tRNA,“ říká David Lockhart, prezident ReCode Therapeutics, ale s twist, který umožňuje udržet produkci bílkovin.

Další lék vývojáři pracují na tzv. read-through přístupy, které podporují buňky ignorovat předčasné zastavení signálu v určitých cystická fibróza mutace. Například, Eloxx Léčiv v Waltham, Massachusetts, má navrhli molekulu, která triky mobilní stroje sám — známý jako ribozomu — aby montáž CFTR proteinu tím, že ignoruje zprávy stop od tRNA., Společnost zastavila studii této terapie fáze II kvůli pandemii COVID-19, ale říká, že doufá, že brzy obnoví toto klinické vyšetřování.

Většinu z posledních buzz v oblasti genové terapie cystické fibrózy je obklopen gen editaci se systémy jako CRISPR–Cas9, metoda, při které DNA pacientů buňky je přímo opraveny takovým způsobem, že následná buněk produkován replikace nosit pracovní verze CFTR genu., (Naproti tomu, procedury dodané AAVs nemají za následek substituční geny jsou integrovány do buňky DNA; ve skutečnosti se často mizí v průběhu času v důsledku buněčného obratu.) Konečnou nadějí je, že pacienti mohou jednoho dne dostat jednu léčbu CRISPR, která opravuje jejich plicní buňky po celý život. To, říkají vědci, by byl skutečný lék na cystickou fibrózu.

Některé z nejvíce vzrušující důkazy pro CRISPR je slib, že pochází z experimentů s organoids — shluky pacientů buněk, které při růstu mají některé vlastnosti varhan., V srpnu 2019, tým vědců, včetně molekulární virolog Anna Cereseto na University of Trento v Itálii ukázala, že CRISPR mohl upravit na chyby v CFTR a způsobí, že gen produkovat funkční proteiny v organoids8. To také úspěšně provedlo v buňkách dýchacích cest odvozených z buněk odebraných od osoby s cystickou fibrózou. A v únoru roku 2020, vědci v Hubrecht Ústavu v Utrechtu v Nizozemsku používá přesné CRISPR přístup nazývá základní úpravy k opravě mutace v CFTR genu, a dokázal, že to funguje v organoids9.,

cesta k léčbě

obavy zůstávají o tom, jak nejlépe dodat genové terapie pro cystickou fibrózu. Plíce se rozkládají na menší a menší větve a získání terapie k dosažení nejmenších, nejhlubších částí plic je obtížné. „Největší výzvou je dodat vektor co největšímu počtu epiteliálních buněk lemujících dýchací cesty,“ říká genetik Chris Boyd z University of Edinburgh ve Velké Británii.,

Pro gen-editační přístup jako CRISPR (nebo dokonce lentiviruses) poskytnout pravdivé „vyléčit“, musí dosáhnout plicní kmenové buňky, říká Sriram Vaidyanathan, kdo výzkumy kmenových buněk pro transplantaci na Stanfordově Univerzitě. „Trvanlivé genová terapie cystické fibrózy,“ říká, „bude muset, jaká onemocnění způsobuje mutace v dýchacích cestách kmenových buněk, které vedou do zbytku buněk v dýchacích cestách.,“Vaidyanathan byl hlavním autorem studie zveřejněné v prosinci 2019, která ukazuje, že přístup CRISPR by mohl opravit až polovinu buněk horních dýchacích cest odebraných od lidí s cystickou fibrosis10.

dalším problémem je, že terapie CRISPR mohou upravit špatné místo v genomu. Někteří vědci tvrdí, že takové účinky mimo cíl by mohly způsobit rakovinné mutace.

Katie Brady říká, že její rodina by potřebovala ujištění, že jakákoli genová terapie, kterou by její syn mohl v budoucnu dostat, je bezpečná. „Chtěli bychom si být jisti, co to vlastně dělá,“ říká., Brady však pozorně sleduje pokrok, kterého se dosahuje genetickou léčbou. „Vím, že to je pravděpodobně cesta, kterou budeme pravděpodobně muset jít, protože jeho mutace jsou tak vzácné. Všichni jsme pro vyzkoušení všeho, co by mohlo Henrymu pomoci a mít minimální vedlejší účinky.”