Good Mood

amikor Katie Brady fia született, minden normálisnak tűnt. A kórházi személyzet szúrta a sarkát, hogy vért kapjon egy rutin újszülött szűrővizsgálathoz, ő és férje pedig aggodalom nélkül várták az eredményt., A párnak már három gyermeke volt – minden lány — , és az egyetlen dolog, ami úgy tűnt, hogy Henryt születéskor elkülönítette testvéreitől, az volt, hogy fiú volt.

de a következő napokban nem kapott annyi súlyt, mint Brady többi gyermeke közvetlenül a születés után. Aztán a vérvizsgálat eredménye visszatért, Brady aggodalma nőtt., “Jött a hívás, amikor hat napos volt, mondván, hogy az újszülött szűrés jött vissza, nem meggyőzőek a cisztás fibrózis,” – mondta, utalva a gyakran halálos genetikai állapot, amelyben-klorid nem áramlását a sejtek normális esetben okoz nyálka kiépítése a tüdőben, hogy létrehoz egy táptalaja a halálos fertőzések. Amikor Henry három hetes volt, családja visszahozta a kórházba, ahol az orvosok elemezték a verejtékét. A teszt magas kloridszintet mutatott, megerősítve mindenki félelmét. Henrynek volt a betegsége.,

az orvosi csapat további mintákat vett Henry véréből, hogy megtudja, mely mutációkat hordozta a génben az állapota gyökerében: cisztás fibrózis transzmembrán vezetőképesség szabályozó (CFTR). “Csak nyolc héttel később tudtuk meg a génmutációját” – mondja Brady. Bár a cisztás fibrózis az egyik leggyakoribb életveszélyes genetikai rendellenesség, amely világszerte körülbelül 90 000 embert érint, néhány CFTR mutáció gyakoribb, mint mások., Ezenkívül a cisztás fibrózisban szenvedő egyéneknek mindkét CFTR génjükben mutációi vannak, így a különböző embereknek különböző mutációk kombinációi vannak.

kiderült, hogy Henry rendkívül ritka mutációval rendelkezik CFTR génjének mindkét példányában. “Azt mondták nekünk, hogy talán két másik ember van az országban vagy a világon, akiknek megvan a génkombinációja” – mondja Brady.

friss lehetőségek

az elmúlt évtized hatalmas áttörést hozott a cisztás fibrózis gyógyszeres kezelésében., 2012-ben az amerikai Food and Drug Administration (FDA) jóváhagyta az ivacaftor-t, amelyet Kalydeco márkanév alatt értékesített a Vertex Pharmaceuticals Bostonban, Massachusettsben. Az ivakaftor volt az első olyan gyógyszer, amely a cisztás fibrózis kiváltó okát a CFTR által termelt fehérje funkciójának megmentésével kezelte, azóta több, hasonló módon ható gyógyszer érkezett. 2019-ben az FDA jóváhagyta a Vertex Trikafta-ját, az ivakaftor, az elexakaftor és a tezacaftor hármas gyógyszerkombinációját, amely cisztás fibrózisban szenvedő betegeknél átlagosan 14% – kal növelte a tüdőfunkciót a klinikai vizsgálatokban1., Bár ez úgy hangzik, mint csak egy kis javulás, a betegek azt mondják, hogy úgy érzik, a különbség még a kis növekedése a tüdőfunkció. A Trikafta cisztás fibrózisban szenvedő emberek számára működik, akiknek CFTR génjeiben legalább egy példánya van az F508del mutációnak. Ez az állapotúak mintegy 90% – át teszi ki.

azonban Henry nem rendelkezik azzal a mutációval, vagy bármely más maroknyi mutációval, amelyet a legújabb gyógyszerek céloztak meg. Azok közé tartozik, akiknek rendkívül ritka mutációi vannak a CFTR-ben, amelyek megakadályozzák, hogy a gén bármilyen fehérjét termeljen., A gyógyszerek nem tudják megmenteni a fehérjét, mert nincs ott. “A gyógyszerek, amelyek kijöttek, egyáltalán nem segítenek neki” – mondja anyja. Az olyan betegek számára, mint Henry, a genetikai terápiák a legígéretesebb remény az egészséges életre.

A tudósok 30 éve próbálkoznak a cisztás fibrózis elleni génterápiával. A korábbi erőfeszítések során a vírusok, amelyeket úgy terveztek, hogy a gén működő példányát a sejtekbe szállítsák, nem működtek hatékonyan., Most, a jobb vektoroknak és a genetikai szekvenciák szállításának más újításainak köszönhetően, a génpótló terápiák közelednek a klinikai vizsgálatokhoz, és a terület lendületet kap.

októberben 2019, A cisztás fibrózis Alapítvány, egy nonprofit szervezet Bethesda, Maryland, bejelentette US$500 millió finanszírozás az elkövetkező hat évben a kutatás kezelések cisztás fibrózis, beleértve a génterápiás megközelítések., 2020 áprilisában a Vertex Pharmaceuticals azt mondta, hogy együttműködik az Affinia Therapeutics biotechnológiai társasággal Walthamban, Massachusettsben, hogy génterápiákat dolgozzon ki a cisztás fibrózisra.

Michael Boyle, a cisztás fibrózis Alapítvány vezérigazgatója szerint a tudósoknak számos különböző genetikai terápiát kell megvizsgálniuk, amelyek segíthetnek azoknak az embereknek, akiknek a betegségét nem lehet olyan gyógyszerekkel kezelni, mint a Trikafta. “Azt akarjuk, hogy sok lövés legyen a célon ebben az utolsó csoportban” – mondja.

A Génalapú terápiák már jóváhagyásra kerülnek más betegségek esetén., 2017 végén például az FDA címsorokat készített egy in vivo génpótló terápia jóváhagyásával, a voretigene neparvovec vagy a Luxturna néven, amely az örökölt vakság ritka formáját kezeli.

Katie Brady azt mondja, hogy az orvosok megváltoztatták a hangjukat, és sokkal optimistábbak a génterápiás lehetőségekkel kapcsolatban, mint Henry születésekor. “Amikor öt évvel ezelőtt diagnosztizálták, azt mondták, hogy a tudomány hosszú utat tett meg, és nagy dolgok jönnek, de közel sem voltak olyan bizakodóak, mint most” – mondja. “Ez csak egy teljesen más világ., Az elmúlt két évben azt mondták nekünk, hogy úgy gondolják, hogy valószínűleg lesz valami számára, hogy normális életet élhessen.”

vírusos

a tudósok először azonosították2 a CFTR gént, mint a cisztás fibrózis bűnösét 1989-ben. Csak egy évvel később két különböző csoport3,4 egymástól függetlenül kimutatta, hogy a gént vírusvektor segítségével be lehet vezetni az ex vivo sejtekbe, így a sejtek a CFTR fehérjét termelik. Ez a koncepció bizonyítéka ösztönözte a cisztás fibrózis elleni génterápia kutatását adenovírusok vírusvektorként történő felhasználásával., Általában az adenovírusok okoznák a közönséges hideget vagy más légúti fertőzéseket, de a kutatók nem káros változatokat használtak, és úgy tervezték őket, hogy hordozzák a CFTR gént. 1993-ban közzétették ennek a megközelítésnek az első klinikai vizsgálatát5.

Az 1993-as tárgyalás által végzett egy csapat, amely tartalmazza a biológusok, a University of Iowa-i College of Medicine-ben Iowa City, valamint a biotechnológiai vállalat Genzyme, Cambridge, Massachusetts, egy korai kísérlet egy fajta terápia nevű gén csere., Ebben a megközelítésben a gént egy személy sejtjeibe vezetik be, de a szekvencia nem integrálódik a DNS-be. De a cisztás fibrózis első génterápiás vizsgálatának eredményei hiányosak voltak — mint más vizsgálatok esetében a következő néhány évben.

A tudósok aggódni kezdtek, hogy az adenovírus-alapú kezelések ismételt beadása miatt a szervezet immunválaszt termelt, amely semlegesítette a vírust, így a kezelés hatástalan. Aztán tragédia történt., 1999-ben egy 18 éves Jesse Gelsinger adenovírus-alapú kezelést kapott egy örökölt rendellenesség miatt. Négy nappal később egy hatalmas immunreakcióban halt meg, amelyet citokin viharnak hívtak.

a génterápia területe hirtelen megállt. Amikor a munka fokozatosan folytatódott, a kutatóközösség megszabadult az adenovírusoktól, és átállt az adenovírusokhoz kapcsolódó vírusokra (aavs), amelyekről azt hitték, hogy enyhébb immunválaszt okoznak., 1999 februárjában, Gelsinger tragikus halála előtt, a kaliforniai Stanford Egyetem Orvostudományi Iskolájának egy csoportja közzétette tíz cisztás fibrózisban szenvedő beteg klinikai vizsgálatának eredményeit, akik génterápiát kaptak, amely AAV vector6-ot használt. Ez a vizsgálat és az azt követő vizsgálatok nem okoztak jelentős javulást a tünetekben. De úgy tűnik, hogy nem okozták az adenovírus vektorokkal felmerült hatalmas immunológiai kérdéseket.

a gyógyszergyártók továbbra is AAV-kat folytatnak cisztás fibrózis kezelésére., A 4D Molecular Therapeutics génterápiás társaság a kaliforniai Emeryville-ben számos AAV-alapú terápiával rendelkezik a preklinikai fejlődésben, a Spirovant, a Pennsylvaniai Philadelphia génterápiás cég szintén ezt a megközelítést alkalmazza. David Schaffer, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem bioengineere, és a 4D molekuláris terápia társalapítója szerint a vállalat olyan AAV-t használ, amelyet úgy terveztek, hogy fertőzőbb (de még mindig ártalmatlan) legyen, így több sejtet érhet el a tüdőben. Azt mondja, hogy a cég azt reméli, hogy 2021-ben klinikai vizsgálatokban teszteli ezt a megközelítést a cisztás fibrózis ellen., “Most már megvan a vezető AAV, amely sokkal, sokkal jobb, mint ami eddig a cisztás fibrózis klinikájában volt” – mondja Schaffer.

AAV vectors do have size limits. A kicsiek, amelyek a legjobban képesek bejutni a sejtekbe,csak körülbelül 4, 7 kilobázisú génszekvenciákat hordozhatnak., A hozzájuk hozzáadott CFTR génszekvencia körülbelül 4, 6 kilobázis, ami azt jelenti, hogy a tudósok számára szinte nincs hely további szekvenciák beépítésére, amelyek elősegíthetik a gén fehérjetermelését. Az ilyen promoter-szekvenciák elméletileg növelnék a termelést, és jobbá tennék a vektort a CFTR fehérje szintjének emelésében. Spirovant vezérigazgatója Joan Lau azt mondja, hogy a cég saját fejlesztésű újítások foglalkozni ezzel a kérdéssel. “Van egy funkcionális CFTR, amely egy kicsit rövidebb, és egy erős promóter, amely illeszkedik az AAV teherbíró képességébe” – mondja.,

Spirovant és más cégek is az AAVs-en túlra tekintenek, különös tekintettel a lentivirusokra. Eric Alton, az Imperial College London biológusa elmagyarázza, hogy a lentivírusok nagyobb génbeillesztést hordozhatnak, mint az AAVs. Úgy tűnik, hogy a lentivírusokat kevésbé semlegesíti és pusztítja el az immunrendszer, mint az AAVs-tette hozzá Alton, aki a brit cisztás fibrózis génterápiás konzorcium koordinátora, amely az Imperial College London, az Oxfordi Egyetem és az Edinburgh-i Egyetem tudósaiból áll., Továbbá, mivel a lentivírusok integrálódnak a gazdasejtek DNS-ébe, előfordulhat, hogy nem kell ilyen gyakran beadni őket. A konzorcium együttműködött a németországi Ingelheimben található Boehringer Ingelheim gyógyszergyártóval, hogy Lentivirus alapú génterápiát folytasson a cisztás fibrózis ellen, amely a preklinikai szakaszban van.

vírus alternatívák

a tudósok a vírusvektorokon túl is megvizsgálták a génalapú terápiák szállítását. Például az egyik megközelítés az volt, hogy közvetlenül injektáljuk a CFTR gént, de körülötte lipidmolekulákkal, hogy megvédjük a genetikai szekvenciát a lebomlástól., Az ezzel a megközelítéssel végzett kísérletek az 1990-es évek elejére nyúlnak vissza. de akkoriban a fehérjetermelés szintje nem volt elég magas ahhoz, hogy a terápiát előre mozdítsa — és úgy tűnik, hogy milyen kis hatást fejtett ki, nem tartott elég sokáig. 2015 – ben az Egyesült Királyság cisztás fibrózis génterápiás konzorciuma liposzómaalapú kezelést végzett a fázis IIB trial7-ig, de csak néhány százalékponttal javította a tüdőfunkciót, és soha nem lépett piacra. Alton azt mondja, hogy ő és kollégái még mindig azon dolgoznak, hogy a liposzómaalapú kezelést hatékonyabbá tegyék. “Nem tettük félre” – mondja.,

ahelyett, hogy a hibás CFTR gén DNS-kódját szállítanák, egyes csoportok RNS-t próbálnak szállítani, hogy segítsenek a cisztás fibrózisban szenvedő embereknek. Például a therapeutics company Translate Bio Lexingtonban (Massachusetts) ezt a messenger RNS (mRNS) használatával teszi. Általában a sejtmagban lévő DNS-t mRNS-be másolják, amely ezután a sejt citoplazmájába kerül, és a fehérjetermelés sablonjaként szolgál. A Bio lefordítása kihagyja az első lépést azáltal, hogy közvetlenül átadja a CFTR mRNS-jét a tüdősejtekbe., A vállalat klinikai vizsgálatot indított, amelyben legalább 40 felnőttet véletlenszerűen választanak ki a kezelés vagy a placebo kezelésére. 2020 februárjában a cég bejelentette, hogy az FDA gyorsított státuszt adott ennek a kezelésnek, ami azt jelenti, hogy a Translate Bio gyakrabban találkozik a szabályozó ügynökséggel, amely úgy dönthet, hogy a kezelést gyorsabban továbbítja a jóváhagyás felé.

az RNS-t érintő másik megközelítés a texasi Dallasban található ReCode Therapeutics biopharmaceutical cégtől származik., A vállalat által kifejlesztett módszer a transzfer RNS (tRNA) — rövid szekvenciákra támaszkodik, amelyek segítik az aminosavmolekulákat a celluláris gépekbe fehérjék előállítására. Bizonyos tRNS molekulák szintén elindítják és megállítják ezt a fehérjetermelési folyamatot. Sajnos néhány cisztás fibrózis mutáció idő előtt felveszi a tRNA molekulákat, amelyek jelzik a CFTR fehérje termelését. A ReCode megközelítése magában foglalja a tRNA molekulák létrehozását, amelyek becsapják a gépet a CFTR fehérje további előállításához., “Az általunk használt tRNA valóban hasonlít a természetes tRNA-hoz” – mondja David Lockhart, a ReCode Therapeutics elnöke, de egy csavarral, amely lehetővé teszi a fehérjetermelés folytatását.

más gyógyszerfejlesztők úgynevezett olvasási megközelítéseken dolgoznak, amelyek arra ösztönzik a sejteket, hogy figyelmen kívül hagyják a korai stop jelet bizonyos cisztás fibrózis mutációkban. Például, Eloxx Pharmaceuticals Waltham, Massachusetts, tervezett egy molekula, hogy trükkök a celluláris gépek maga-ismert, mint a riboszóma – tartani összeszerelése CFTR fehérje figyelmen kívül hagyva stop üzenetek tRNA., A vállalat a COVID-19 világjárvány miatt leállította a terápia II.fázisú vizsgálatát, de azt mondja, hogy reméli, hogy hamarosan folytatja ezt a klinikai vizsgálatot.

a cisztás fibrózis génterápiájának legutóbbi zümmögése a génszerkesztést olyan rendszerekkel vette körül, mint például a CRISPR–Cas9, egy olyan módszer, amelyben a betegek sejtjeinek DNS-ét közvetlenül korrigálják oly módon, hogy a replikációval előállított későbbi sejtek a CFTR gén működő változatát hordozzák., (Ezzel szemben az AAVs által végzett kezelések nem eredményezik a helyettesítő gének integrálását a sejtek DNS-ébe; valójában gyakran eltűnnek az idő múlásával a sejtforgalom miatt.) A végső remény az, hogy a betegek egy nap egyetlen CRISPR-kezelést kaphatnak, amely egész életen át javítja tüdősejtjeiket. Ez, mondják a tudósok, valódi gyógymód lenne a cisztás fibrózisra.

A CRISPR ígéretének leginkább kínzó bizonyítéka olyan organoidokkal végzett kísérletekből származik-olyan betegsejtek klasztereiből, amelyek úgy nőnek, hogy egy szerv bizonyos jellemzői vannak., 2019 augusztusában egy tudóscsoport, köztük Anna Cereseto molekuláris virológus az olaszországi Trento Egyetemen, kimutatta, hogy a CRISPR szerkesztheti a CFTR hibáit, és a gén funkcionális fehérjéket termelhet organoidokban8. Ezt sikeresen tette a cisztás fibrózisban szenvedő személyből származó sejtekből származó légúti sejtekben is. 2020 februárjában a hollandiai Utrechti Hubrecht Intézet tudósai a CFTR gén mutációjának korrigálására egy precíz CRISPR megközelítést alkalmaztak, melynek neve base editing, és bebizonyították, hogy organoidokban működik9.,

A gyógyulás felé vezető út

aggodalmak továbbra is fennállnak arról, hogy hogyan lehet a cisztás fibrózis génalapú terápiáit a legjobban szállítani. A tüdő kisebb-kisebb ágakra bomlik, és a terápia a tüdő legkisebb, legmélyebb részeinek elérése érdekében bonyolult. “A legnagyobb kihívás az, hogy vektort szállítsunk a légutakat bélelő hámsejtekhez, amennyire csak lehetséges” – mondja Chris Boyd genetikus az Egyesült Királyságban, az Edinburgh-i Egyetemen.,

egy olyan génszerkesztő megközelítéshez, mint a CRISPR (vagy akár a lentivírusok), hogy valódi “gyógymódot” biztosítson, el kell érnie a tüdő őssejtjeit-mondja Sriram Vaidyanathan, aki a Stanford Egyetemen őssejt-transzplantációt kutatja. “A cisztás fibrózis tartós génterápiájának-mondja-ki kell javítania a légúti őssejtek betegség okozta mutációit, amelyek a légutak többi sejtjét eredményezik.,”A Vaidyanathan volt a vezető szerző egy 2019 decemberében közzétett tanulmányban, amely kimutatta, hogy a CRISPR megközelítés korrigálhatja a cisztás fibrózisban szenvedő emberektől vett felső légúti sejtek több mint felét.10.

egy másik aggodalom az, hogy a CRISPR terápiák rossz helyet szerkeszthetnek a genomban. Egyes tudósok azt mondják, hogy az ilyen nem célzott hatások rákos mutációkat okozhatnak.

Katie Brady azt mondja, hogy családjának biztosítékot kell kérnie arra, hogy a fia által a jövőben kapott génalapú terápia biztonságos. “Biztosak akarunk lenni abban, hogy valójában mit csinál” – mondja., Brady azonban lelkesen figyeli a genetikai kezelésekkel elért haladást. “Tudom, hogy valószínűleg ez az út, amelyet valószínűleg el kell mennünk, mert a mutációi olyan ritkák. Mindannyian megpróbálunk mindent, ami segíthet Henrynek, és minimális mellékhatása van.”