Забудьте об отредактированных детях. Технология CRISPR приблизилась к победе над неизлечимыми болезнями

Забудьте о Хэ Цзянькуи, китайском ученом, создавшем детей с измененными генами. Вместо этого, когда вы думаете о редактировании генов, вы должны думать о Виктории Грей, афроамериканке, которая говорит, что излечилась от симптомов серповидно-клеточной анемии. На этой неделе в Лондоне ученые собираются на Третий международный саммит по редактированию генома человека. Это большое событие в области редактирования генов, когда исследователи пугают аудиторию своей новой способностью модифицировать ДНК, а специалисты по этике начинают беспокоиться о том, что все это значит. Мероприятие началось в понедельник с оглядки на то, что организаторы назвали "неправильным использованием" технологии в Китае для создания искусственно модифицированных детей, известных как "дизайнерских младенцев" в 2018 году. Это, безусловно, было этическим пожаром в пороховой бочке и подняло глубокие вопросы о том, должны ли мы вмешиваться в эволюцию, пишет MIT Technology Review.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Но дебаты о дизайнерском ребенке отвлекают от реальной истории о том, как редактирование генов меняет жизнь людей посредством лечения, применяемого к взрослым с серьезными заболеваниями.

На самом деле, в настоящее время проводится более 50 экспериментальных исследований, в которых редактирование генов на людях-добровольцах используется для лечения всего, от рака до ВИЧ и болезней крови, согласно подсчетам, предоставленным Дэвидом Лю, специалистом по редактированию генов из Университета Гарварда. Большинство этих исследований — около 40 из них — связаны с CRISPR, наиболее универсальным из методов редактирования генов, который был разработан всего 10 лет назад.

Вот тут-то и появляется Грей. Она была одной из первых пациенток , которых лечили с помощью процедуры CRISPR в 2019 году, и когда она обратилась к группе в Лондоне, ее история оставила зал в слезах.

"Сегодня я стою здесь перед вами, чтобы доказать, что чудеса все еще случаются", — сказала Грей о своей борьбе с болезнью, при которой деформированные клетки крови, которые не несут достаточного количества кислорода, могут вызывать сильную боль и анемию.

Но случай Грей также показывает препятствия, с которыми сталкивается первое поколение лечения CRISPR, иногда называемое "CRISPR 1.0". Они будут очень дорогими и сложными в реализации, и их можно будет быстро заменить новым поколением улучшенных препаратов для редактирования.

Компания, разрабатывающая лечение Грей, говорит, что она вылечила более 75 человек в своих исследованиях серповидно-клеточной анемии и связанного с ней заболевания, бета-талассемии, и что терапия может быть одобрена для коммерческого применения в США в течение года. Ожидается, что это будет первое лечение с использованием CRISPR, поступившее в продажу. Компания не сказала, сколько это может стоить, но можно ожидать, что цена исчисляется миллионами.

Откровение

Исследователи говорят, что продвижение этой техники к использованию в медицине было удивительно быстрым. "Я думаю, что CRISPR превзошел все предыдущие технологии геномной терапии", — говорит Федор Урнов, исследователь из Калифорнийского университета в Беркли.

Для ученых CRISPR — это открытие из-за того, как он может разрезать геном в определенных местах. Он состоит из разрезающего белка в паре с короткой последовательностью генов, которая действует как GPS-навигатор, перемещаясь в заранее определенное место в хромосомах человека.

Более того, эту последовательность GPS-навигатора очень легко изменить, говорит Дженнифер Дудна, биохимик из Беркли, получившая Нобелевскую премию за изобретение метода. "CRISPR — это технология, позволяющая изменять запрограммированные ДНК", — напомнила она собравшимся на саммите.

Наряду с компанией, излечившей Грей, ряд других биотехнологических компаний надеются, что смогут использовать эту технологию для разработки успешных методов лечения. Многие из них проводят испытания по списку Лю. Но не все эти испытания будут успешными.

Например, в январе биотехнологическая компания из Сан-Франциско была вынуждена прекратить свои собственные испытания средства редактирования генов для лечения серповидно-клеточной анемии после того, как число клеток крови ее первого пациента опасно упало. Проблема была вызвана самим лечением. Акции компании после этого упали более чем на 90%, и теперь будущее фирмы находится под вопросом.

Уловка, стоящая перед всеми этими усилиями, по-прежнему заключается в том, чтобы доставить CRISPR туда, где он должен находиться в организме. Это непросто. В случае Грей врачи удалили клетки костного мозга и отредактировали их в лаборатории. Но прежде чем их вернули в ее тело, она прошла суровую химиотерапию, чтобы убить оставшийся костный мозг и освободить место для новых клеток.

По сути, лечение подобное лечению Грей требует пересадки костного мозга. Это само по себе испытание, и не каждый пациент будет к нему готов. Компания, излечившая девушку, считает, что лечение подойдет для "тяжелых" случаев. Рынок, по ее оценкам, включает 32 000 человек в Европе и США.

Даже в этом случае пациенты не получат лечения, если страховщики и правительства будут отказываться платить. Это реальный риск. Например, другая генная терапия бета-талассемии, была снята с европейского рынка после того, как тамошние правительства отказались платить цену в 1,8 миллиона долларов.

CRISPR 2.0

Лечение CRISPR первого поколения имеет и другие ограничения. Большинство используют этот инструмент для повреждения ДНК, по сути отключая гены — процесс, известный как "геномный вандализм", названый так гарвардским биологом Джорджем Черчем.

Среди методов лечения, которые пытаются сломать гены, есть один, предназначенный для уничтожения ВИЧ. Другой — тот, что достался Грей. Разрывая определенный фрагмент ДНК, ее лечение открывает вторую версию гена гемоглобина, который люди обычно используют только в младенчестве. Поскольку гемоглобин является ошибочным белком серповидно-клеточной анемии, проблема решается загрузкой другой копии. Согласно анализу Лю, две трети текущих исследований направлены на "разрушение" генов таким образом.

Лаборатория Лю работает над подходами к редактированию генов следующего поколения. Эти инструменты также используют белок CRISPR, но он разработан не для разрезания спирали ДНК, а вместо этого ловко заменяет отдельные генетические буквы или вносит более крупные изменения. Они известны как "базовые редакторы".

По словам Льюиса Монтолиу, ученого-генетика из Национального центра биотехнологии Испании, эти новые версии CRISPR имеют "меньший риск и лучшую производительность", хотя их доставка "в нужную клетку-мишень в организме" остается сложной.

В своей лаборатории Монтолиу использует базовые редакторы для лечения мышей от альбинизма, в некоторых случаях с рождения. По его словам, это шаг к лечению, которое могли бы получать новорожденные люди, но без изменения цвета их кожи. Вместо этого он мечтает поместить молекулы Лю в их глаза, чтобы исправить серьезные проблемы со зрением, которые может вызвать альбинизм.

Однако пока что проект по борьбе с альбинизмом не является коммерческим предприятием. И это указывает на одно из самых больших ограничений влияния CRISPR сейчас и в обозримом будущем. Почти все текущие испытания CRISPR нацелены либо на рак, либо на серповидно-клеточную анемию, и несколько компаний преследуют одни и те же проблемы.

По словам Урнова, это означает, что тысячи других наследственных заболеваний, которые можно лечить с помощью CRISPR, просто игнорируются. "Это почти полностью связано с тем, что большинство из них слишком редки, чтобы быть жизнеспособными с коммерческой точки зрения", — говорит он.

Однако на встрече в Лондоне Урнов представит свои идеи о том, как можно протестировать методы лечения даже крайне редких заболеваний, в том числе некоторых генетических состояний, настолько необычных, что они поражают только одного человека. Это не коммерческая возможность, но из-за того, что CRISPR можно запрограммировать на любое место в геноме, это возможно с научной точки зрения. По словам Урнова, теперь, когда редактирование генов добилось первых успехов, существует "настоятельная необходимость открыть дорогу в клинику для всех".

Ранее Фокус писал про успехи технологии CRISPR. Новое исследование показывает, что экспериментальная технология редактирования генов до сих пор демонстрирует высокую эффективность при лечении генетических заболеваний крови даже после трех лет испытаний.