Пациент с ВИЧ впервые получил CRISPR-отредактированные клетки крови

Китайские врачи опробовали CRISPR-отредактированные клетки на пациенте с ВИЧ-инфекцией и Т-клеточной лейкемией. После облучения больному ввели его собственные кроветворные клетки, в которых разрушили ген CCR5. Отредактированные клетки прижились в организме и образовали разные типы клеток крови. Серьезных побочных эффектов не возникло. Правда, защитить пациента от вируса они не смогли — из-за низкой эффективности редактирования. Статья опубликована в журнале New England Journal of Medicine.

Мутация CCR5Δ32 делает Т-клетки человека устойчивыми к заражению ВИЧ. Пересадка клеток крови от донора с мутацией может спасти больного от инфекции — как это было в случае с «берлинским пациентом», а потом с «лондонским» и, возможно, «дюссельдорфским». Однако в Европе носителей этой мутации всего несколько процентов от населения и подобрать полностью совместимого донора довольно сложно. А в некоторых странах (например, в Китае), где носителей практически нет, это и вовсе превращается в невыполнимую задачу. 

Современные технологии редактирования генома позволяют обойтись и без донора. Для этого нужно взять собственные клетки пациента и ввести в них необходимую мутацию или просто разрушить соответствущий ген. Впервые на это решилась компания Sangamo Therapeutics: в 2014 году они отчитались о первом клиническом испытании. Для редактирования генома исследователи использовали нуклеазу «цинковые пальцы». Это фермент, в составе которого есть участки — собственно, «пальцы» — способные распознать определенную последовательность в ДНК, и участок, способный внести разрыв в нить ДНК рядом с этой последовательностью. У 12 пациентов забрали Т-клетки крови, внесли в их геном изменение и вернули в организм. В этот момент испытуемых перестали лечить от ВИЧ. Отредактированные клетки прижились в теле пациентов, однако сделать их полностью устойчивыми не смогли — всем, кроме одного, пришлось вернуться к антиретровирусной терапии. После этого Sangamo Therapeutics прекратила свои разработки лекарства от ВИЧ и переключилась на борьбу с другими болезнями.

С тех пор на смену «цинковым пальцам» пришла новая технология редактирования генома — система CRISPR/Cas9. Она выгодно отличается тем, что за распознавание ДНК в ней отвечают не белки, а молекула РНК, которую быстрее синтезировать и проще сделать специфичной к той или иной последовательности. 

В 2017 году Лей Сюй (Lei Xu) из Центра исследований стволовых клеток пекинского университета и его коллеги запустили небольшое клиническое исследование, чтобы попробовать создать устойчивость к ВИЧ в клетках крови с помощью CRISPR/Cas9. В своей статье ученые отчитываются о первом пациенте, который прошел их новую терапию. Кроме технологии редактирования, которую использовали китайские ученые, есть и еще одна деталь, которая отличает их эксперимент от исследования Sangamo Therapeutics. Китайцы забирали у пациента не Т-клетки, а стволовые клетки крови. Расчет был на то, что кроветворные клетки приживутся в красном костном мозге и будут постоянно поставлять в организм пациента устойчивые к ВИЧ Т-лимфоциты.
Ученые работали с 27-летним пациентом, у которого кроме ВИЧ-инфекции диагностировали еще и Т-клеточную лейкемию. Его планировали лечить лучевой терапией, которая убивает существенную часть клеток крови, и пересадка кроветворных клеток ему понадобилась бы в любом случае. Ученые решили совместить лечение с экспериментальной процедурой: после облучения ввели больному уже отредактированные собственные клетки. В этот момент антиретровирусную терапию пришлось прервать, чтобы можно было оценить результат эксперимента.

CRISPR-модифицированные клетки прижились в организме и не вызвали острого отторжения. С начала эксперимента прошло уже 19 месяцев, и клетки с разрушенным геном CCR5 все еще можно найти в крови пациента — причем не только Т-лимфоциты, но и другие клетки крови. Это значит, что отредактированные кроветворные клетки работают полноценно и производят разные типы клеток, у которых мутация сохраняется.

Тем не менее, полностью отредактировать кроветворение пациента не удалось. Среди всех клеток, которые ученые у него забрали для редактирования, внести изменения в геном получилось лишь у 17,8 процентов. После возвращения в организм новые клетки начали конкурировать со старыми за заселение красного костного мозга. И в течение всего времени наблюдения они составляли лишь 5-8 процентов от общей кроветворной популяции.

Однако сделать пациента устойчивым к вирусу не удалось: после отмены ретровирусной терапии количество вирусной РНК в крови начало расти, и ему пришлось снова назначить лечение, чтобы инфекция не прогрессировала. В этом смысле китайский эксперимент, равно как и испытание Sangamo Therapeutics, не достиг заявленной цели. Причиной тому стала низкая эффективность редактирования. В китайском эксперименте она была ниже 20 процентов, в исследовании Sangamo Therapeutics — 11-28 процентов, и этого количества клеток недостаточно, чтобы справиться с инфекцией. Для того, чтобы ввести технологию редактирования генов в клиническую практику борьбы с ВИЧ, исследователям придется сначала повысить эффективность метода.

Тем не менее, авторы работы отмечают, что у их исследования есть и позитивный результат. Этот эксперимент — самое долгое на сегодняшний день наблюдение за CRISPR-отредактированными клетками в организме человека, и оно показывает, что такие клетки могут быть безопасны. Исследователи не обнаружили в клетках никаких незапланированных изменений (то есть следов нецелевого редактирования генома). Клетки также не превратились в опухолевые — о чем предупреждали некоторые ученые в 2018 году. Таким образом, китайская работа стала демонстрацией принципа: CRISPR-модифицированные клетки можно использовать в терапевтических целях без риска для пациента.

Китайские ученые — правда, другие — уже пробовали решить проблему устойчивости к ВИЧ с помощью генетического редактирования. Так на свет появились генетически модифицированные дети, которые должны были, по замыслу экспериментаторов, нести в геноме мутацию CCR5Δ32. Об этом читайте в нашем материале «Исправленная редакция». Однако с тех пор появилось множество данных о том, какие дополнительные роли эта мутация может играть в организме. Так, выяснилось, что CCR5Δ32 может повышать смертность своих носителей. В таком случае генетическое редактирование отдельных клеток может стать хорошим решением проблемы — оно не вызывает этических споров и не подвергает пациента дополнительным рискам.

Полина Лосева