CRISPR-отредактированные клетки крови и ВИЧ

Ученые впервые применили CRISPR-отредактированные клетки крови для лечения ВИЧ. Успешным в плане достижения поставленной задачи эксперимент назвать нельзя, однако была получена ценная информация. Отчет об эксперименте в лечении ВИЧ появился в издании New England Journal of Medicine.

Выяснилось, что редактирование данного участка гена не позволяет защитить больного ВИЧ от прогрессирования заболевания. Однако также стало известно, что и вреда организму вмешательство не приносит.

Суть лечения с помощью CRISPR-отредактированных клеток

Медики из Китая применили CRISPR-редактированные клетки при ВИЧ инфекции и лейкемии (Т-клеточного типа). Прошедшему облучение пациенту были введены его отредактированные кроветворные клетки. В них была предварительно внесена мутация CCR5Δ32.

Редактированные клетки не только успешно прижились в организме, но и стали нормально выполнять функции кроветворных клеток, то есть участвовали в образовании разных типов клеток крови. Добиться поставленной цели в поиске излечения от ВИЧ инфекции не удалось, однако и серьезных побочных эффектов не зафиксировано. То, что избавить больного от вируса ВИЧ не помогло, ученые объясняют особенностями генного редактирования. Возможно, более успешно себя покажет редактирование другого участка генов.

otredaktirovannye-kletki-krovi-620x330

Мутация CCR5Δ32 делает данную разновидность кроветворных Т-клеток устойчивыми к ВИЧ-инфекции. Внедрение в организм донорских клеток крови с мутацией должно было повысить шансы больного на избавление от инфекции ВИЧ, как у «берлинского, лондонского и дюссельдорфского пациентов». Носителей данной мутации немного и это существенно осложняет подбор донора с высокой степенью совместимости. Факт является большой проблемой в Европе, не говоря уже о Китае, где носителей практически нет.

Эту проблему как раз и решает CRISPR-редактирование, так как необходимость в поиске донора данном случае отпадает. Просто берутся собственные клетки пациента, где применяется необходимая мутация.

Исследования компании Sangamo Therapeutics

Первопроходцами на данном пути стала американская биотехнологическая компания Sangamo Therapeutics. Первый подобный эксперимент был проведен ею в 2014 году. Для генного редактирования была взята нуклеаза, называемая «цинковыми пальцами». Данный фермент «умеет» распознавать участки ДНК, являющиеся целью, и способен внести разрыв в зону ДНК рядом.

В Т-клетки крови 12 пациентов была внесена мутация CCR5Δ32, после чего они были снова внедрены в организм этих больных. После этого терапия ВИЧ у них была отменена. Модифицированные клетки прижились, но их характеристики и поведение не были полностью похожи на таковое у здоровых клеток данного типа. Поэтому почти всем участвующим в эксперименте пришлось возобновить противовирусную терапию.

После данной неудачи американские ученые прекратила свои исследования, направленные на поиск способов, избавляющих от ВИЧ. На данный момент компания занимается исследованиями, связанными с другими болезнями.

Редактирование генома с помощью CRISPR (Cas9) во многом превосходит методику с использованием «цинковых пальцев». Одним из ее плюсов является распознавание ДНК, за это здесь отвечают не белки, а РНК, преимущество которой в более легком синтезировании и универсальности, позволяющей применять ее в любом месте ДНК.

Китайские современные исследования лечения ВИЧ

Последователями Sangamo Therapeutics стали китайские ученые. В 2017 году Центр исследований стволовых клеток при Пекинском университете провели эксперимент, касающийся создания устойчивости к ВИЧ с помощью клеток крови, измененных с помощью метода CRISPR (Cas9). Еще одним новшеством, помимо метода редактирования, данного исследования является забор клеток. Были взяты не Т-клетки, а стволовые клетки крови. Предполагалось, что после попадания в организм, а если конкретнее, то в костный мозг, они станут постоянно производить Т-клетки, устойчивые к ВИЧ-инфекции.

Кроме ВИЧ-инфекции у пациента была еще и Т-клеточная лейкемия. Ему предстояло проходить лечение лучевой терапией, после чего он бы лишился большого процента клеток крови, поэтому их введение в организм ему было необходимо в любом случае. Было решено совместить терапию с тестированием. Пройдя облучение, больному ввели измененные собственные клетки. Противовирусное лечение было прервано для чистоты эксперимента и адекватной оценки полученных результатов.

Модифицированные клетки прижились, после полутора лет с момента их введения в организм, они все еще обнаруживаются в крови этого пациента. Это говорит о том, что они работают и производят разные типы клеток с мутацией CCR5Δ32.

Однако масштабно повлиять на кроветворение больного не получилось. Внести мутацию удалось лишь в 18% от всех забранных клеток, поэтому после введения в организм неотредактированные клетки победили в конкуренции с отредактированными, и заселили большую часть костного мозга, первых было зафиксировано не более 8% от общей кроветворной популяции.

Из-за этого добиться устойчивости пациента к вирусу не получилось, процент вирусной РНК в крови начал увеличиваться, что потребовало возобновления терапии, чтобы добиться прогрессирования заболевания.

Результаты эксперимента

В этом смысле оба эксперимента не достигли поставленной цели. Основной причиной неудачи считается низкая эффективность редактирования, у китайских ученых она была не больше 19%, у американских – не выше 28%.

Такого количества редактированных клеток недостаточно, чтобы победить вирус. Ввести CRISPR-метод в клиническую практику борьбы с ВИЧ можно будет только после повышения его эффективности.

Авторы эксперимента отмечают и положительный момент, доказавший безопасность метода. Во-первых, это было самое продолжительное наблюдение за CRISPR-редактированными клетками в организме. Во-вторых, оно показало их безопасность, в том смысле, что они не превращаются в опухолевые и не провоцируют возникновение незапланированных изменений.

Данный эксперимент продемонстрировал, что CRISPR-редактированные клетки могут применяться для терапии без риска для больного.

Другие китайские ученые пытались решить проблему устойчивости к ВИЧ совершенно другим способом. Предполагалось, что генетически модифицированные дети с мутацией CCR5Δ32, будут более защищены от ВИЧ-инфекции, и этого, в принципе, удалось добиться, однако выяснилось, что эта мутация оказывает и другое влияние, она повышает смертность таких детей. Это позволило понять, что CRISPR-редактирование отдельных клеток на данный момент является лучшим решением проблемы (хотя и требует доработки), оно не привносит помимо решения проблемы дополнительные риски.

Ссылка на основную публикацию