Good Mood

Când Katie lui Brady s-a născut fiul, totul părea normal. Personalul spitalului i-a înțepat călcâiul pentru a obține sânge pentru un test de screening de rutină pentru nou-născuți, iar ea și soțul ei au așteptat rezultatul fără prea multă îngrijorare., Cuplul avea deja trei copii — toate fetele-și singurul lucru care părea să-l diferențieze pe Henry de frații săi la naștere a fost faptul că era băiat.dar în zilele care au urmat nu a câștigat la fel de multă greutate ca ceilalți copii ai lui Brady imediat după naștere. Apoi rezultatul testului de sânge a revenit, iar îngrijorarea lui Brady a crescut., „Am primit apelul când avea șase zile spunând că screening-ul său nou-născut a revenit neconcludent pentru fibroza chistică”, spune ea, referindu-se la starea genetică adesea fatală în care clorura nu poate curge în și din celule în mod normal, provocând acumularea de mucus în plămâni care creează un teren de reproducere pentru infecții fatale. Când Henry avea trei săptămâni, familia lui l-a adus înapoi la spital, unde medicii i-au analizat transpirația. Testul a arătat niveluri ridicate de clorură, confirmând temerile tuturor. Henry a avut boala.,echipa medicală a luat probe suplimentare din sângele lui Henry pentru a afla ce mutații a purtat în gena de la rădăcina stării sale: fibroza chistică regulator de conductanță transmembranară (CFTR). „Nu am aflat mutația sa genetică decât opt săptămâni mai târziu”, spune Brady. Deși fibroza chistică este una dintre cele mai frecvente tulburări genetice care pun viața în pericol, afectând aproximativ 90.000 de persoane din întreaga lume, unele mutații CFTR sunt mai frecvente decât altele., Mai mult, persoanele cu fibroză chistică au mutații în ambele gene CFTR, astfel încât persoanele diferite au combinații diferite de mutații.Henry s-a dovedit a avea o mutație ultra-rară în ambele copii ale genei sale CFTR. „Ne-au spus că există poate alți doi oameni din țară sau din lume care au combinația sa de gene”, spune Brady.

Opțiuni proaspete

ultimul deceniu a adus progrese uriașe în tratamentele medicamentoase pentru fibroza chistică., În 2012, US Food and Drug Administration (FDA) a aprobat ivacaftor, vândute sub numele de brand Kalydeco de Vertex Pharmaceuticals în Boston, Massachusetts. Ivacaftor a fost primul medicament pentru a trata cauza de fibroza chistica prin salvarea funcția de proteine făcute de CFTR, și mai multe medicamente care acționează într-un mod similar au ajuns de atunci. În 2019, FDA a aprobat Nod Trikafta, o triplă asociere medicamentoasă de ivacaftor, elexacaftor și tezacaftor care a crescut funcției pulmonare la persoanele cu fibroza chistica cu o medie de 14% în clinică trials1., Deși acest lucru pare a fi doar o îmbunătățire minoră, pacienții spun că simt diferența cu creșteri chiar mici ale funcției pulmonare. Trikafta lucrează pentru persoanele cu fibroza chistica care au cel puțin o copie a mutației F508del în gene CFTR. Aceasta reprezintă aproximativ 90% dintre cei cu această afecțiune.cu toate acestea, Henry nu are acea mutație sau oricare dintre celelalte câteva mutații pe care medicamentele recente le-au vizat. El se numără printre cei care au mutații ultra-rare în CFTR care împiedică gena să producă orice proteină., Drogurile nu pot salva proteina, pentru că nu există. „Medicamentele care au ieșit nu-l vor ajuta deloc”, spune mama lui. Pentru pacienți precum Henry, terapiile genetice sunt cea mai promițătoare speranță pentru o viață sănătoasă.

oamenii de știință încearcă de 30 de ani să folosească terapia genică împotriva fibrozei chistice. În eforturile anterioare, virusurile pe care le-au proiectat pentru a furniza copia funcțională a genei în celule nu au funcționat eficient., Acum, datorită vectorilor mai buni și a altor inovații în furnizarea secvențelor genetice, terapiile de înlocuire a genelor se apropie de studiile clinice, iar domeniul câștigă impuls.în octombrie 2019, Fundația pentru fibroză chistică, o organizație non-profit din Bethesda, Maryland, a anunțat o finanțare de 500 de milioane de dolari în următorii șase ani pentru cercetarea tratamentelor pentru fibroza chistică, inclusiv abordările terapiei genice., Și în aprilie 2020, Vertex Pharmaceuticals a spus că a colaborat cu compania de biotehnologie Affinia Therapeutics din Waltham, Massachusetts, pentru a dezvolta terapii genetice pentru fibroza chistică.Michael Boyle, directorul executiv al Fundației pentru Fibroza Chistică, spune că oamenii de știință ar trebui să exploreze multe terapii genetice diferite care ar putea ajuta persoanele a căror boală nu poate fi tratată cu medicamente precum Trikafta. „Vrem să avem o mulțime de fotografii pe poartă în acest ultim grup”, spune el.terapiile bazate pe Gene sunt deja aprobate pentru alte boli., La sfârșitul anului 2017, de exemplu, FDA a făcut prima pagină a ziarelor prin aprobarea in vivo gene-terapia de substituție numit voretigene neparvovec, sau Luxturna, care tratează o formă rară de orbire moștenite.Katie Brady spune că medicii și-au schimbat tonul și sunt mult mai optimiști în ceea ce privește opțiunile de terapie genică decât au fost atunci când Henry sa născut. „Când a fost diagnosticat acum cinci ani, au spus că știința a parcurs un drum lung și că vin lucruri mari, dar nu au fost la fel de pline de speranță ca acum”, spune ea. „Este doar o lume complet diferită., Ni sa spus în ultimii doi ani că ei cred că va fi probabil ceva pentru el, astfel încât să poată trăi o viață normală.oamenii de știință au identificat pentru prima dată2 gena CFTR ca fiind vinovatul din spatele fibrozei chistice în 1989. Doar un an mai târziu, două diferite groups3,4 independent a arătat că a fost posibil să se introducă gene în ex vivo a celulelor folosind un vector viral, determinând celulele să producă proteine CFTR. Această dovadă a conceptului a stimulat cercetarea terapiei genice împotriva fibrozei chistice folosind adenovirusuri ca vectori virali., De obicei, adenovirusurile ar provoca răceala obișnuită sau alte infecții ale tractului respirator, dar cercetătorii au folosit versiuni non-dăunătoare și le-au proiectat astfel încât să poarte gena CFTR. În 1993, au fost publicate rezultatele primului studiu clinic al acestei abordări5.studiul din 1993, realizat de o echipă care a inclus biologi de la Colegiul de Medicină al Universității din Iowa din Iowa City și de la compania de biotehnologie Genzyme din Cambridge, Massachusetts, a fost o încercare timpurie la un tip de terapie numită înlocuire genetică., În această abordare, gena este introdusă în celulele unei persoane, dar secvența nu se integrează în ADN-ul lor. Dar rezultatele acestui prim studiu de terapie genică pentru fibroza chistică au fost lipsite de strălucire — așa cum a fost cazul altor studii din următorii câțiva ani.oamenii de știință au început să se îngrijoreze că administrarea repetată a tratamentelor pe bază de adenovirus a determinat organismul să producă un răspuns imun care a neutralizat virusul, făcând tratamentul ineficient. Apoi a lovit tragedia., În 1999, un tânăr de 18 ani, pe nume Jesse Gelsinger, a suferit un tratament pe bază de adenovirus pentru o tulburare moștenită. Patru zile mai târziu a murit de o reacție imună masivă numită furtună de citokine.

domeniul terapiei genice s-a oprit brusc. Când munca a fost reluată treptat, comunitatea de cercetare a renunțat la adenovirusuri și a trecut la virusurile adeno-asociate (Aav), despre care se credea că provoacă un răspuns imun mai blând., În februarie 1999, înainte de Gelsinger moartea tragică, un grup de la Universitatea Stanford School of Medicine din California au publicat rezultatele unui studiu clinic de zece pacienții cu fibroză chistică care au primit terapie genică, care a folosit un AAV vector6. Acest studiu, și cele ulterioare, nu a produs o îmbunătățire majoră a simptomelor. Dar nici nu par să provoace problemele imunologice masive care au apărut cu vectorii adenovirusului.companiile de medicamente continuă să urmărească AAVs pentru tratamentul fibrozei chistice., Compania de terapie genică 4D Molecular Therapeutics din Emeryville, California, are mai multe terapii bazate pe AAV în dezvoltarea preclinică, iar Spirovant, o firmă de terapie genică din Philadelphia, Pennsylvania, urmărește, de asemenea, această abordare. David Schaffer, Bioinginer la Universitatea din California, Berkeley și co-fondator al 4D Molecular Therapeutics, spune că compania folosește un AAV care a fost proiectat pentru a fi mai infecțios (dar încă inofensiv), astfel încât să poată ajunge la mai multe celule din plămâni. El spune că firma speră să testeze această abordare împotriva fibrozei chistice în studiile clinice din 2021., „Acum avem AAV-ul nostru de plumb, care este mult, mult mai bun decât ceea ce a fost în clinică până acum pentru fibroza chistică”, spune Schaffer.

AAV vectori nu au limitări de dimensiune. Cei mici, care sunt cei mai capabili să intre în celule, pot purta doar secvențe genetice de până la aproximativ 4, 7 kilobaze., În gena CFTR secvență care este adăugat în ele este de aproximativ 4.6 kilobaze, ceea ce înseamnă că nu există aproape nici un spațiu rămas pentru oamenii de știință să includă secvențe suplimentare care pot ajuta pentru a promova producția de proteine din gene. Astfel de secvențe promotoare ar stimula teoretic producția și ar face vectorul mai bun la creșterea nivelului de proteine CFTR. Directorul executiv Spirovant, Joan Lau, spune că compania sa are inovații proprii pentru a aborda această problemă. „Avem un CFTR funcțional care este puțin mai scurt și un promotor puternic care se încadrează în capacitatea de transport a AAV”, spune ea.,Spirovant și alte companii privesc dincolo de AAVs, cu un accent special pe lentivirusuri. Eric Alton, biolog la Imperial College London, explică faptul că lentivirusurile pot purta o inserție de gene mai mare decât AAVs. Lentiviruses par, de asemenea, mai puțin susceptibile de a fi neutralizate și distruse de sistemul imunitar decât AAVs, adaugă Alton, care este coordonator al BRITANIE Fibroza Chistica Terapia Genică Consorțiu, care este format din oameni de știință de la Imperial College din Londra, Universitatea Oxford și Universitatea din Edinburgh., Mai mult, deoarece lentivirusurile se integrează în ADN-ul celulelor gazdă, este posibil să nu fie nevoie să fie administrate la fel de des. Consorțiul a încheiat un parteneriat cu producătorul farmaceutic Boehringer Ingelheim din Ingelheim, Germania, pentru a urmări o terapie genică bazată pe lentivirus împotriva fibrozei chistice, care se află în stadiul preclinic.

alternative de Virus

oamenii de știință au privit, de asemenea, dincolo de vectorii virali pentru a furniza terapii bazate pe gene. De exemplu, o abordare a fost injectarea directă a genei CFTR, dar cu molecule lipidice adăugate în jurul acesteia pentru a proteja secvența genetică de degradare., Studiile cu această abordare datează de la începutul anilor 1990. dar atunci, nivelurile de producție de proteine nu erau suficient de mari pentru a muta terapia înainte — și ce efect mic a produs nu părea să dureze suficient de mult. În 2015, Consorțiul pentru terapia genică a fibrozei chistice din Marea Britanie a luat un tratament pe bază de lipozomi până la un proces de fază Iib7, dar a îmbunătățit doar funcția pulmonară cu câteva puncte procentuale și nu a avansat niciodată pe piață. Alton spune că el și colegii săi încă lucrează pentru a face tratamentul pe bază de lipozomi mai eficient. „Nu am pus-o deoparte”, spune el.,în loc să furnizeze codul ADN pentru gena CFTR defectă, unele grupuri încearcă să livreze ARN pentru a ajuta persoanele cu fibroză chistică. De exemplu, compania therapeutics Translate Bio din Lexington, Massachusetts, face acest lucru folosind ARN-ul mesager (ARNm). În mod normal, ADN-ul din nucleul celular este copiat în ARNm, care apoi intră în citoplasma celulară și servește drept șablon pentru producerea de proteine. Translate Bio sare primul pas prin livrarea directă a ARNm pentru CFTR în celulele pulmonare., Compania a lansat un studiu clinic în care cel puțin 40 de adulți vor fi repartizați aleatoriu pentru a primi acest tratament sau un placebo. În februarie 2020, firma a anunțat că FDA a acordat un statut rapid acestui tratament, ceea ce înseamnă că Translate Bio va avea întâlniri mai frecvente cu Agenția de reglementare, care ar putea decide să mute tratamentul mai rapid spre aprobare.o altă abordare care implică ARN provine de la compania biofarmaceutică ReCode Therapeutics din Dallas, Texas., Metoda pe care compania a dezvoltat — o se bazează pe ARN de transfer (Tarn) – secvențe scurte care ajută la transportul moleculelor de aminoacizi către mașinile celulare pentru a produce proteine. Anumite molecule Tarn pornesc și opresc acest proces de producție de proteine. Din păcate, unele mutații ale fibrozei chistice recrutează prematur moleculele Tarn care semnalează oprirea producției de proteină CFTR. Abordarea lui ReCode implică crearea moleculelor Tarn care păcălesc mașinile să continue să facă proteina CFTR., „Tarn-ul pe care îl folosim este într-adevăr similar cu Tarn-ul natural”, spune David Lockhart, președintele ReCode Therapeutics, dar cu o răsucire care îi permite să mențină producția de proteine.alți dezvoltatori de medicamente lucrează la așa-numitele abordări de citire care încurajează celulele să ignore semnalul de oprire prematură în anumite mutații ale fibrozei chistice. De exemplu, Eloxx produse Farmaceutice în Waltham, Massachusetts, a creat o moleculă care păcălește mecanismele celulare în sine — cunoscut ca ribozomului — de a păstra asamblarea proteine CFTR prin ignorarea opri mesajele de arnt., Compania și-a oprit studiul de fază II al acestei terapii din cauza pandemiei COVID-19, dar spune că speră să reia această investigație clinică în curând.cele mai multe dintre noutățile recente din domeniul terapiei genice pentru fibroza chistică au înconjurat editarea genelor cu sisteme precum CRISPR–Cas9, o metodă în care ADN-ul celulelor pacienților este corectat direct, astfel încât celulele ulterioare produse prin replicare să poarte o versiune de lucru a genei CFTR., (În schimb, tratamentele furnizate de AAVs nu au ca rezultat integrarea genelor de înlocuire în ADN-ul celulelor; de fapt, ele dispar adesea în timp datorită turnover-ului celular. Speranța finală este că pacienții ar putea primi într-o zi un singur tratament CRISPR care le repară celulele pulmonare pe viață. Acest lucru, spun oamenii de știință, ar fi un adevărat remediu pentru fibroza chistică.unele dintre cele mai tentante dovezi pentru promisiunea CRISPR provin din experimentele cu organoizi — grupuri de celule ale pacienților care cresc pentru a avea unele dintre caracteristicile unui organ., În August 2019, o echipa de oameni de stiinta, inclusiv moleculară virusolog Anna Cereseto de la Universitatea din Trento, în Italia a arătat că CRISPR-ar putea edita greșelile în CFTR și că gena a produce proteine funcționale în organoids8. De asemenea, a făcut acest lucru cu succes în celulele căilor respiratorii derivate din celule prelevate de la o persoană cu fibroză chistică. Și în februarie 2020, oamenii de stiinta de la Hubrecht Institutul de la Utrecht din Olanda a folosit un precisă CRISPR abordare numită bază de editare pentru a corecta mutație în gena CFTR, și s-a dovedit că a lucrat în organoids9.,

calea către o cură

grijile rămân cu privire la modul cel mai bun de a furniza terapii bazate pe gene pentru fibroza chistică. Plămânii se diverg în ramuri mai mici și mai mici, iar obținerea unei terapii pentru a ajunge la cele mai mici și mai adânci părți ale plămânilor este dificilă. „Cea mai mare provocare este de a livra un vector la cât mai multe dintre celulele epiteliale care căptușesc căile respiratorii”, spune geneticianul Chris Boyd de la Universitatea din Edinburgh din Marea Britanie.,

Pentru o genă-editare abordare, cum ar fi CRISPR (sau chiar lentiviruses) pentru a oferi un adevarat „tratament”, trebuie să ajungă la plamani celule stem, spune Sriram Vaidyanathan, care cercetările transplant de celule stem de la Universitatea Stanford. „O terapie genică durabilă pentru fibroza chistică”, spune el, ” ar trebui să corecteze mutațiile cauzatoare de boli în celulele stem ale căilor respiratorii care dau naștere la restul celulelor din căile respiratorii.,”Vaidyanathan a fost autorul principal al unui studiu publicat în decembrie 2019 care arată că o abordare CRISPR ar putea corecta până la jumătate din celulele căilor respiratorii superioare prelevate de la persoanele cu fibroză chistică10.o altă preocupare este că Terapiile CRISPR ar putea edita locul greșit în genom. Unii oameni de știință spun că astfel de efecte off-țintă ar putea provoca mutații canceroase.Katie Brady spune că familia ei ar avea nevoie de asigurări că orice terapie bazată pe gene pe care fiul ei ar putea să o primească în viitor este sigură. „Am vrea să fim siguri de ceea ce face de fapt”, spune ea., Dar Brady urmărește cu aviditate progresul făcut cu tratamentele genetice. „Știu că este probabil calea pe care probabil că va trebui să mergem, deoarece mutațiile sale sunt atât de rare. Suntem cu toții pentru a încerca ceva care ar putea ajuta Henry și au efecte secundare minime.”