Генную терапию против гемофилии А назвали безопасной и эффективной в долгосрочной перспективе
Врачи опубликовали результаты обследования пациентов, которые три года назад получили генную терапию от гемофилии типа А. За это время у них не возникло серьезных побочных эффектов, что позволяет считать терапию безопасной. В крови пациентов даже спустя три года держатся нормальные концентрации фактора свертывания VIII — которого не хватает больным гемофилией типа А — хотя врачи все равно квалифицируют их состояние как «мягкую гемофилию». Исследование опубликовано в журнале The New England Journal of Medicine.
За свертывание крови в организме человека отвечает, в числе прочего, сложный биохимический каскад из более 10 веществ, в результате которого образуются длинные нити фибрина, закрывающие отверстие в стенке сосуда. Нехватка какого-либо из этих веществ — факторов свертывания — приводит к долгим непрекращающимся кровотечениям. Наследственную недостаточность факторов свертывания называют гемофилией.
Стандартная терапия гемофилии — симптоматическая: пациенту вводят недостающий фактор в тот самый момент, когда развивается кровотечение. До недавнего времени это было единственным способом справиться с проблемой, поскольку время жизни этих веществ в крови невелико, и чтобы поддерживать их концентрацию на уровне здорового человека, пришлось бы вводить их постоянно.
В последнее время становится все более популярной генная терапия — введение новой, рабочей копии необходимого гена в составе инактивированных вирусов. Теоретически этот метод должен избавить пациентов не только от инъекций, но и от симптомов болезни в целом. Однако поскольку этот вид терапии появился не так давно, до сих пор не вполне ясно, насколько долго длится его эффект и не вызывают ли чужеродные гены в организме пациентов каких-либо неблагоприятных последствий.
Первой поддалась ГМ-терапии гемофилия типа В — недостаток фактора IX. Затем Джон Паси (John Pasi) из Лондонской школы медицины и стоматологии вместе с коллегами из компании BioMarin Pharmaceutical предложили способ лечения гемофилии типа А — недостаток фактора VIII. Этот белок длиннее, чем фактор IX, поэтому у ученых не было уверенности в том, что его ген будет так же эффективно внедряться в клетки пациентов.
Клинические испытания новой терапии начались в 2015 году, через год после этого ученые отчитались о состоянии пациентов, но с тех пор продолжают внимательно следить за их здоровьем. Всего пациентов 15, для каждого из них исследователи рассчитали дозу препарата в зависимости от количества фактора VIII в их крови. Большинство пациентов получили 4-6 × 1013 вирусных частиц на килограмм массы тела. Вирусы должны были доставить ген фактора VIII в клетки печени, поэтому врачи вводили препарат внутривенно и рассчитывали, что он доберется с током крови до гепатоцитов — в отличие от множества других методов генной терапии, в ходе которых у пациента забирают клетки, модифицируют их in vitro и вводят обратно.
Согласно отчету, почти у всех пациентов врачи заметили хотя бы один побочный эффект от терапии. Однако в большинстве случаев это было повышение аланинаминотрансферазы — фермента печени, которого становится больше в крови в ответ на повреждение органа и воспаление. Пациентам назначали противовоспалительную терапию в зависимости от симптомов, и концентрация фермента во всех случаях снизилась, а других признаков печеночной дисфункции врачи не обнаружили. У одного из пациентов после введения вирусов началась лихорадка, однако и ее удалось быстро снять.
Других побочных эффектов в течение трех лет после терапии у участников испытания не появилось — за исключением проблем с суставами, которые присутствовали еще до начала терапии, поэтому не могли быть ее следствием.
За три года наблюдения у двух пациентов, которые получили минимальную дозу вирусных частиц, активность фактора VIII не увеличилась. У остальных же, которым досталось больше вирусов, активность выросла в несколько десятков раз за первый год, а потом постепенно начала снижаться — на 43 процента за второй год и на 10 процентов — за третий. Однако даже через три года она оставалась достаточно высокой по сравнению со значениями до начала терапии: средняя активность составила 52 относительных единицы на децилитр (у большинства пациентов — около 30) при норме более 40.
Количество кровотечений в среднем сократилось на 96 процентов, 86 процентов пациентов вообще перестали на них жаловаться. Соответственно, им потребовалось гораздо меньше инъекций фактора VIII: в среднем 5 уколов в год по сравнению со 136 уколами до начала терапии.
Таким образом, генная терапия продолжает действовать даже спустя несколько лет после процедуры, не вызывая дополнительных побочных эффектов. Тем не менее, авторы работы отмечают, что ее действие крайне индивидуально — не у всех пациентов, например, активность фактора VIII соответствует норме, у многих она находится в рамках «мягкой гемофилии». И несмотря на то, что эпизодов кровотечений стало гораздо меньше, ученым еще предстоит выяснить, от чего зависит индивидуальный ответ организма на терапию.
Ранее в США одобрили генную терапию для лечения слепоты и провели успешные испытания терапии для гемофилии типа В. Кроме того, с помощью генной терапии уже удалось вылечить серповидноклеточную анемию, а недавно на рынке появилась генная терапия, нацеленная на борьбу со старением.
Полина Лосева
Исследование провели на личинках дрозофил
Японские исследователи в экспериментах с дрозофилами установили механизм влияния на нейропластичность фермента убиквитинлигазы, функции которого нарушены при синдроме Ангельмана. Как выяснилось, этот фермент в пресинаптических окончаниях аксонов отвечает за деградацию рецепторов к костному морфогенетическому белку, за счет чего устраняются ненужные синапсы в процессе развития нервной ткани. Отчет о работе опубликован в журнале Science. Синдром Ангельмана представляет собой нарушение развития, которое проявляется умственной отсталостью, двигательными нарушениями, эпилепсией, отсутствием речи и характерной внешностью. Его причиной служат врожденные дефекты фермента убиквитинлигазы Е3А (Ube3a), который присоединяет к белкам убиквитин, влияющий на их судьбу в клетке, в том числе деградацию. При синдроме Ангельмана сниженная активность Ube3a нарушает синаптическую пластичность в процессе нейроразвития, в частности элиминацию ненужных синапсов. Повышенная активность этого фермента, напротив, приводит к неустойчивости сформировавшихся синапсов и, как следствие, к расстройствам аутического спектра. Исследования постсинаптических функций Ube3a показали, что он играет роль в нейропластичности, в частности формировании дендритных шипиков. При этом, по данным иммунохимических и электронно-микроскопических исследований, в коре мозга мыши и человека этот фермент экспрессируется преимущественно пресинаптически. Учитывая высокую эволюционную консервативность Ube3a, сотрудники Токийского университета под руководством Кадзуо Эмото (Kazuo Emoto) использовали для изучения его пресинаптических функций сенсорные нейроны IV класса по ветвлению дендритов (C4da) личинок плодовой мухи дрозофилы. Число дендритов этих нейронов резко сокращается (происходит их прунинг) в первые 24 часа после образования куколки, а на последних стадиях ее развития дендриты разветвляются вновь уже по взрослому типу. Используя флуоресцентные метки различных биомаркеров нейронов, исследователи показали, что в ходе этого процесса ремоделированию подвергаются не только дендриты, но и пресинаптические окончания аксонов. Попеременно отключая разные компоненты участвующих в этих процессах молекулярных комплексов, ученые убедились, что для элиминации синапсов под действием сигнального пути гормонов линьки экдизонов необходима только Ube3a, но не куллин-1 E3-лигаза, участвующая в прунинге дендритов. Дальнейшие эксперименты с применением флуоресцентных меток и РНК-интерференции показали, что Ube3a активно транспортируется из тела нейрона в аксон двигательным белком кинезином со средней скоростью 483,8 нанометра в секунду. Создав мутантов с дефектами в различных участках Ube3a, авторы работы выяснили, что связанные с синдромом Ангельмана мутации D313V, V216G и I213T в среднем домене фермента, содержащем тандемные полярные остатки (TPRs), препятствуют его связи с кинезином и транспорту из тела нейрона в аксон. Как следствие, нарушается элиминация ненужных синапсов. Изменения в N-концевом цинк-связывающем домене AZUL и C-концевом HECT влияли на эти процессы в значительно меньшей степени. Ube3a принимает участие в убиквитинировании многих клеточных белков. Чтобы выяснить, какой из них опосредует элиминацию синапсов, авторы работы вызывали в нейронах избыточную экспрессию разных белков-мишеней Ube3a с целью насытить этот фермент и таким образом заблокировать его действие. Оказалось, что выраженные дефекты элиминации синапсов возникают при избыточной экспрессии тиквеина (Tkv) — пресинаптического рецептора к костному морфогенетическому белку (ВМР); прунинг дендритов при этом не затрагивается. Исследование нормальной экспрессии Tkv с помощью флуоресцентных меток показало, что ее уровень значительно снижается через восемь часов после начала формирования куколки. У мутантов, лишенных Ube3a, этого не происходило. Выключение гена tkv или другого компонента сигнального пути BMP — mad — восстанавливало элиминацию синапсов у таких мутантов, то есть за нее отвечает именно этот сигнальный путь. Это подтвердили, восстановив элиминацию синапсов у мутантов без Ube3a антагонистом BMP LDN193189, а также экспрессией белков Glued-DN или Dad, которые подавляют сигнальную активность Mad. Искусственное повышение пресинаптической экспрессии Ube3a в нейронах C4da вызывало массированную преждевременную элиминацию сформировавшихся синапсов и общее уменьшение синаптической передачи у личинок третьего возраста. Это происходило из-за чрезмерного подавления сигнального пути BMP. Таким образом, дефекты убиквитинлигазы Ube3a, лежащие в основе синдрома Ангельмана, приводят к избыточной активности сигнального пути BMP, вследствие чего не происходит устранение ненужных синапсов в процессе развития нервной системы. Этот сигнальный путь может послужить мишенью для разработки новых методов лечения этого синдрома, а возможно и расстройств аутического спектра, считают авторы работы. В 2020 году американские исследователи сообщили, что им удалось предотвратить развитие синдрома Ангельмана у мышей с мутацией материнской копии гена UBE3A. Для этого они с помощью системы CRISPR/Cas9 инактивировали длинную некодирующую РНК UBE3A-ATS, которая подавляет экспрессию отцовской копии UBE3A.