Забудьте про відредагованих дітей. Технологія CRISPR наблизилася до перемоги над невиліковними хворобами

Забудьте про Хе Цзянькуї, китайського вченого, який створив дітей із зміненими генами. Натомість, коли ви думаєте про редагування генів, ви повинні думати про Вікторію Грей, афроамериканку, яка каже, що вилікувалась від симптомів серповидно-клітинної анемії. Цього тижня в Лондоні вчені збираються на Третій міжнародний саміт із редагування геному людини. Це велика подія в галузі редагування генів, коли дослідники лякають аудиторію своєю новою здатністю модифікувати ДНК, а фахівці з етики починають турбуватися про те, що це означає. Захід розпочався у понеділок з огляду на те, що організатори назвали "неправильним використанням" технології в Китаї для створення штучно модифікованих дітей, відомих як "дизайнерських немовлят" у 2018 році. Це, безумовно, було етичною пожежею в пороховій бочці і порушило глибокі питання про те, чи ми повинні втручатися в еволюцію, пише MIT Technology Review.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

Але дебати про дизайнерську дитину відволікають від реальної історії про те, як редагування генів змінює життя людей за допомогою лікування, яке застосовується до дорослих із серйозними захворюваннями.

Насправді, в даний час проводиться понад 50 експериментальних досліджень, в яких редагування генів на людях-добровольцях використовується для лікування всього, від раку до ВІЛ та хвороб крові, згідно з підрахунками, наданими Девідом Лю, спеціалістом з редагування генів з Університету Гарварду. Більшість цих досліджень — близько 40 з них — пов'язані з CRISPR, найбільш універсальним з методів редагування генів, який був розроблений лише 10 років тому.

Ось тут і з'являється Грей. Вона була однією з перших пацієнток, яких лікували за допомогою процедури CRISPR у 2019 році, і коли вона звернулася до групи у Лондоні, її історія залишила зал у сльозах.

"Сьогодні я стою тут перед вами, щоб довести, що дива все ще трапляються", — сказала Грей про свою боротьбу із хворобою, при якій деформовані клітини крові, які не несуть достатньої кількості кисню, можуть викликати сильний біль та анемію.

Але випадок Ґрей також показує перешкоди, з якими стикається перше покоління лікування CRISPR, іноді зване "CRISPR 1.0". Вони будуть дуже дорогими та складними у реалізації, і їх можна буде швидко замінити новим поколінням покращених препаратів для редагування.

Компанія, що розробляє лікування Грей, каже, що вона вилікувала понад 75 осіб у своїх дослідженнях серповидно-клітинної анемії та пов'язаного з нею захворювання, бета-таласемії, і що терапія може бути схвалена для комерційного застосування в США протягом року. Очікується, що це буде перше лікування з використанням CRISPR, що надійшло у продаж. Компанія не сказала, скільки це може коштувати, але очікується, що ціна обходиться мільйонами.

Одкровення

Дослідники кажуть, що просування цієї техніки до використання в медицині було напрочуд швидким. "Я думаю, що CRISPR перевершив усі попередні технології геномної терапії", — каже Федір Урнов, дослідник із Каліфорнійського університету в Берклі.

Для вчених CRISPR це відкриття через те, як він може розрізати геном у певних місцях. Він складається з білка, що розрізає в парі з короткою послідовністю генів, яка діє як GPS-навігатор, переміщаючись в заздалегідь певне місце в хромосомах людини.

До того ж, цю послідовність GPS-навігатора дуже легко змінити, каже Дженніфер Дудна, біохімік з Берклі, яка отримала Нобелівську премію за винахід методу. "CRISPR — це технологія, що дозволяє змінювати запрограмовані ДНК", — нагадала вона присутнім на саміті.

Поряд із компанією, що вилікувала Грей, низка інших біотехнологічних компаній сподіваються, що зможуть використовувати цю технологію для розробки успішних методів лікування. Багато хто з них проводить випробування за списком Лю. Але не всі ці випробування будуть успішними.

Наприклад, у січні біотехнологічна компанія з Сан-Франциско була змушена припинити свої власні випробування засоби редагування генів для лікування серповидно-клітинної анемії після того, як кількість клітин крові першого пацієнта небезпечно впала. Проблема була викликана самим лікуванням. Акції компанії після цього впали більш ніж на 90% і тепер майбутнє фірми перебуває під питанням.

Виверт, що стоїть перед усіма цими зусиллями, як і раніше, полягає в тому, щоб доставити CRISPR туди, де він повинен знаходитися в організмі. Це не просто. У випадку з Грей лікарі видалили клітини кісткового мозку та відредагували їх у лабораторії. Але перш ніж їх повернули в її тіло, вона пройшла сувору хіміотерапію, щоб убити кістковий мозок, що залишився, і звільнити місце для нових клітин.

По факту, подібне до лікування Грей вимагає пересадки кісткового мозку. Це саме собою випробування, і не кожен пацієнт буде готовий до нього. Компанія, що вилікувала дівчину, вважає, що лікування підійде для "важких" випадків. Ринок, за її оцінками, включає 32 000 осіб у Європі та США.

Навіть у цьому випадку пацієнти не отримають лікування, якщо страховики та уряди відмовлятимуться платити. Це є реальний ризик. Наприклад, іншу генну терапію бета-таласемії було знято з європейського ринку після того, як тамтешні уряди відмовилися платити ціну в 1,8 мільйона доларів.

CRISPR 2.0

Лікування CRISPR першого покоління має інші обмеження. Більшість використовують цей інструмент для пошкодження ДНК, насправді відключаючи гени — процес, відомий як "геномний вандалізм", названий так гарвардським біологом Джорджем Черчем.

Серед методів лікування, які намагаються зламати гени, є один, який призначений для знищення ВІЛ. Інший — той, що дістався Ґрей. Розриваючи певний фрагмент ДНК, її лікування відкриває другу версію гена гемоглобіну, який зазвичай використовують лише в дитинстві. Оскільки гемоглобін є хибним білком серповидно-клітинної анемії, проблема вирішується завантаженням іншої копії. Згідно з аналізом Лю, дві третини поточних досліджень спрямовані на "руйнування" генів таким чином.

Лабораторія Лю працює над підходами до редагування генів наступного покоління. Ці інструменти також використовують білок CRISPR, але він розроблений не для розрізання спіралі ДНК, а натомість вправно замінює окремі генетичні літери або вносить більші зміни. Вони відомі як "базові редактори".

За словами Льюїса Монтоліу, вченого-генетика з Національного центру біотехнології Іспанії, ці нові версії CRISPR мають "менший ризик і кращу продуктивність", хоча їхня доставка "в потрібну клітину-мішень в організмі" залишається складною.

У своїй лабораторії Монтоліу використовує базові редактори для лікування мишей від альбінізму, у деяких випадках від народження. За його словами, це крок до лікування, яке могли б одержувати новонароджені люди, але без зміни кольору їхньої шкіри. Натомість він мріє помістити молекули Лю у їхні очі, щоб виправити серйозні проблеми із зором, які може викликати альбінізм.

Однак поки що проєкт боротьби з альбінізмом не є комерційним підприємством. І це вказує на одне з найбільших обмежень впливу CRISPR зараз і в найближчому майбутньому. Майже всі поточні випробування CRISPR націлені або на рак, або на серповидно-клітинну анемію, і кілька компаній переслідують ті самі проблеми.

За словами Урнова, це означає, що тисячі інших спадкових захворювань, які можна лікувати за допомогою CRISPR просто ігноруються. "Це майже повністю пов'язане з тим, що більшість із них дуже рідкісні, щоб бути життєздатними з комерційної точки зору", — говорить він.

Однак на зустрічі в Лондоні Урнов представить свої ідеї про те, як можна протестувати методам лікування навіть вкрай рідкісних захворювань, зокрема деяких генетичних станів, настільки незвичайних, що вони вражають лише одну людину. Це не комерційна можливість, але через те, що CRISPR можна запрограмувати на будь-яке місце в геномі, це можливо з наукового погляду. За словами Урнова, тепер, коли редагування генів досягло перших успіхів, існує "нагальна необхідність відкрити дорогу до клініки для всіх".

Раніше Фокус писав про успіхи технології CRISPR. Нове дослідження показує, що експериментальна технологія редагування генів досі демонструє високу ефективність при лікуванні генетичних захворювань крові навіть після трьох випробувань.