Человек редактированный, или Биомедицина будущего - Сергей Львович Киселев

Если посмотреть на достижения цивилизации, то синтетических открытий[6] типа теоремы Пифагора или теории относительности Эйнштейна было сделано не так уж много. Люди не столько изобретают нечто «из головы», сколько видят, как это устроено в природе, и потом немножко по-другому используют для собственных нужд. Возьмем, например, аденовирусы, с которыми каждый из нас сталкивается ежегодно, а то и по нескольку раз в году. Вдруг запершило в горле, потекло из глаз, из носа, а через два-три дня все прошло. Скорее всего, причиной была аденовирусная инфекция, так как этот вирус очень легко проникает в клетки слизистых оболочек глаз, носа и верхних дыхательных путей.

Цитомегаловирус, напротив, инфицирует преимущественно эпителиальные клетки легких, печени, кишечника, почек, мочевого пузыря, молочных и слюнных желез, половых органов.

Существуют ретровирусы, которые очень эффективно инфицируют другие специализированные клетки, в том числе клетки крови, включая также входящие в ее состав стволовые клетки. Одним из таких ретровирусов является хорошо известный вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

Но теперь, когда мы узнали, какие вирусы есть, какие клетки они предпочитают, каков механизм инфицирования и вирусного размножения, давайте попробуем использовать эти знания, чтобы сделать искусственный вирус. Он должен эффективно заражать нужные нам клетки, нести гены, нужные нам, а не вирусу, и при этом не должен в этих клетках размножаться. Такие искусственные генетические конструкции на основе биологических молекул получили название вектор.

ЧТО ТАКОЕ ВЕКТОР

Вспомните математику: там вектор это направленный отрезок, а в генетике, молекулярной биологии и сегодняшней биомедицине вектор — это биологическая молекула, которая направленно может что-то доставлять в определенный тип клеток или тканей. Это тот «паровозик», который протаскивает нужный нам терапевтический материал в нужное время в нужное место и заставляет его работать. Вектором (то есть несущим) он называется потому, что обеспечивает направленность доставки терапевтического средства. Слово «вектор» очень часто используется и в фармакологии, где оно тоже означает некий носитель, позволяющий осуществить направленную доставку лекарства. В случае генной терапии вектор — это сопутствующая генетическая последовательность (чаще всего молекула ДНК), которая обеспечивает терапевтический эффект внедряемого нами лечебного гена. Векторы не обязательно должны быть вирусами, но вирусные векторы очень эффективны.

В результате работы генных инженеров появились вирусы, в которые встроен ген человека, но они не могут размножаться. Такая вирусная частица проникает в клетку человека и может либо встроиться в геном клетки и там остаться навсегда, не производя потомства, либо будет обеспечивать работу гена на протяжении некоторого времени. Например, всем сегодня известная вакцина «Спутник V» как раз состоит из вируса, который проникает в клетки, находится в них какое-то время и осуществляет там синтез S-белка коронавируса. Длительность работы вектора зависит от того, какой тип вируса использовался. Если в клетке поврежден какой-то ген и она не может синтезировать правильный белок, мы можем инфицировать эту клетку вирусом, который несет неповрежденную копию гена и может встроиться в геном клетки, например, ретровирусом, — в результате в клетке окажется работающая копия гена, которая будет синтезировать правильный белок. Мы вылечили клетку! А если мы возьмем в качестве вектора, скажем, аденовирус, то он не встраивается в геном клетки, поэтому доставленный вектором ген будет работать в ней только некоторое время, так как клетка утилизирует старый материал или погибает.

Детство генной терапии

Вся совокупность биомедицинских и генно-инженерных методов исправления (коррекции) функции генов с их использованием на уровне организма получила название генная терапия. Хотя генная терапия, несмотря на свою уже тридцатилетнюю историю, все еще пребывает в юношеском возрасте, у нее уже имеется колоссальное преимущество перед многими современными медицинскими подходами в том, что ее цель — устранить причину заболевания, а не просто симптомы болезни.

ВСЕ БОЛЕЗНИ - ОТ ГЕНОВ

Все болезни человека так или иначе связаны с генами. Посмотрите вокруг: один человек каждый год болеет гриппом, а другой не подхватывает даже насморк десятилетиями. Бывает, что человек, ведущий здоровый образ жизни, начинает принимать лекарства от болезней сердца уже в сорок лет, а иной курильщик и в шестьдесят может не знать, где оно находится. У одного аллергия на кашу, у другого на рыбу. Это все заложено в наших генах и в их проявлении.

Первый случай успешного применения генной терапии для лечения врожденного иммунодефицита у четырехлетней девочки относится к 1990 году, который считается годом рождения генной терапии. Четырехлетняя Ашанти де Сильва получила генетическое лечение от тяжелого заболевания — сложного комбинированного иммунодефицита, связанного с недостатком фермента ADA. В лимфоциты малышки была введена генетическая конструкция, содержащая нормальный ген, а потом лимфоциты были возвращены обратно в организм. Процедура привела к долговременному, но не постоянному восстановлению иммунной системы у девочки. Этот первый успех был закреплен еще несколькими аналогичными случаями. Однако были и неудачи. Самый тяжелый удар в 1999 году нанесла генной терапии смерть Джесси Гелсинджера, восемнадцатилетнего американца. Этот трагический случай, серьезно приостановивший развитие нового лечебного метода, был связан с использованием аденовирусного вектора.

Проблема в том, что вирусы, как бы мы ни пытались сделать их безопасными, все равно могут вызвать у человека какие-то негативные последствия. Именно это произошло с Джесси Гелсинджером. У него было редкое генетическое заболевание, которое приводило к накоплению аммония в крови. Более тяжелые формы этой болезни приводят к гибели на первом месяце жизни, но у Джесси была относительно легкая форма, которую у него диагностировали в двухлетнем возрасте, и он находился на специальной диете, потребляя еще и по несколько десятков различных лекарственных препаратов ежедневно. Ему ввели нормальную копию гена в составе аденовирусного вектора, но, увы, какой-то фактор оказался неучтенным. Молодой человек в короткий срок скончался от побочных явлений. Дальнейшие исследования в области генной терапии по требованию регулятора (американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, FDA) пришлось немедленно прекратить.

Когда стали разбираться, почему произошла эта дня, то выяснились два важных момента. Во-первых был нарушен протокол и пациенту ввели чуть ли не в сто