Лентивирусный вектор излечил детей от врожденного иммунодефицита

Американские и британские ученые с помощью лентивирусного вектора ex vivo запустили синтез аденозиндезаминазы у детей с недостаточностью этого фермента в стволовых клетках крови и, таким образом, вылечили вызванный этим дефектом врожденный иммунодефицит. Как сообщается в The New England Journal of Medicine, в нескольких исследованиях двух- и трехгодичная выживаемость составила 100 процентов.

Аденозиндезаминаза (АДА) — это фермент пуринового метаболизма, при недостатке которого в лимфоцитах накапливается дезоксиаденозин. Это токсичное соединение, которое нарушает синтез ДНК и приводит к нарушениям обоих (клеточного и гуморального) звеньев иммунитета, вызывая тяжелый врожденный комбинированный иммунодефицит. В крови у таких детей обнаруживают очень мало лимфоцитов, из-за чего они подвержены чрезвычайно высокому риску инфекции и, в среднем, доживают до двух лет.

Полностью излечить дефицит АДА можно с помощью трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Однако ученые и врачи пытаются изобрести более щадящие методы лечения, поскольку трансплантация сопряжена с другими рисками, в том числе инфекционными. Например, таким пациентам первоначально назначают заместительную терапию бычьей аденозиндезаминазой, модифицированной путем ковалентного присоединения инертного полимера полиэтиленгликоля. Она, однако, не обеспечивает полного восстановления иммунитета.

Врачи уже пытались вылечить эту патологию иммунитета с помощью генно-модифицированных препаратов. В 2016 году Европейское медицинское агентство одобрило генную терапию аутологичными гемопоэтическими стволовыми клетками, которые ex vivo изменили с использованием γ-ретровирусного вектора. Однако в клинических испытаниях с участием пациентов с первичными иммунодефицитами использование γ-ретровирусных векторов приводило к связанным с вектором лейкозам и миелодиспластическим заболеваниям. Недавно у пациента спустя 4,7 года после такой генной терапии обнаружили лимфоидный Т-клеточный лейкоз.

Группа ученых под руководством Дональда Кона (Donald B. Kohn) из Университета Калифорнии и Клэр Бут (Claire Booth) из Университетского Колледжа Лондона разработала самоинактивирующийся лентивирусный вектор EFS-ADA LV, в котором ученые удалили энхансер-промотор с длинным концевым повтором, а вместо него вставили «укороченный» промотор гена фактора элонгации человека 1α, чтобы стимулировать экспрессию оптимизированного по кодону комплементарного трансгена ДНК АДА. Этот промотор имеет существенно меньший потенциал трансактивации, чем γ-ретровирусные промоторы. 

В настоящем исследовании, ученые оценивали безопасность и эффективность исследуемой лентивирусной генной терапии, которая состоит из собственных CD34+ гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток пациента, которые генетически модифицировали ex vivo с помощью лентивирусного вектора.

В общей сложности 50 пациентов с недостаточностью АДА получали генную терапию в трех исследованиях — 30 в Соединенных Штатах (средний возраст 10 месяцев) и 20 в Соединенном Королевстве (10 человек, включенных в исследование, и 10 человек, получавших лечение в рамках программы расширенного доступа; средний возраст 11,6 месяцев). В этом же исследовании участвовали пять пациентов старше пяти лет, трое из которых были старше 10 лет (10, 11 и 16 лет) и получали заместительную терапию более 10 лет.

Все пациенты в исследованиях в США и 19 из 20 пациентов в Великобритании получали заместительную ферментную терапию во время лечения, и все пациенты получали профилактические противомикробные препараты. В общей сложности 19 из 20 пациентов в исследовании в Великобритании и 29 из 30 пациентов в исследованиях в США получали заместительную терапию иммуноглобулинами; остальные пациенты начали заместительную терапию иммуноглобулинами после инфузии.

На момент анализа все пациенты прошли 24 месяца (США) или 36 месяцев (Великобритания) наблюдения, за исключением одного пациента из США и одного пациента из Великобритании, которых вывели из исследования из-за отсутствия устойчивого приживления через 5,9 месяца и 12,2 месяца после лечения, соответственно. Обоим проводили впоследствие заместительную терапию, а первый получил донорскую стволовую клетку крови.

Ни у одного из пациентов врачи не обнаружили моноклональной экспансии, лейкопролиферативных осложнений, появления репликативно-компетентного лентивируса или летальных исходов. Никаких аутоиммунных патологий или случаев заболевания «трансплантат против хозяина» отмечено не было. Побочные эффекты, однако, зарегистрированы у всех пациентов: большинство из них были легкими или умеренными. 

В течение 24 месяцев наблюдения в американских исследованиях 73 из 421 неблагоприятного события оказались тяжелыми и крайне тяжелыми, два из которых (снижение числа лейкоцитов и нейтрофилов) привели к выводу одного пациента из исследования: у него пересаженные модифицированные стволовые клетки крови прижились, но не размножились. Двенадцать пациентов имели одно или несколько серьезных нежелательных явлений. Чаще всего это были инфекции (27 процентов) и желудочно-кишечные заболевания (17 процентов), среди которых только одно исследователи связывали с лечением.

За 36 месяцев наблюдения в исследовании в Великобритании 60 из 321 нежелательных явлений были от умеренных до тяжелых, а 25 врачи посчитали серьезными, и встречались они у 11 из 20 пациентов. Наиболее распространенным из серьезных нежелательных явлений была лихорадка (у 30 процентов пациентов). Одно серьезное неблагоприятное событие, связанное с лечением, оказалось связано с известным загрязнением лекарственных препаратов. 

Во всех исследованиях общая выживаемость составила 100 процентов в течение 12 месяцев и оставалась на уровне 100 процентов в течение 24 месяцев для пациентов во всех трех исследованиях; общая выживаемость по-прежнему составляла 100 процентов в течение 36 месяцев среди пациентов в исследовании в Великобритании. Через год выживаемость без нежелательных событий составила 97 процентов среди пациентов в исследованиях в США и 100 процентов среди пациентов в исследовании в Великобритании.

Благодаря маркировке векторных генов, ученые выяснили, что через три месяца после введения препарата генетически модифицированные гранулоциты и моноциты обнаруживались у всех пациентов, за исключением одного. У одного пациента в британском исследовании концентрация генетически модифицированных гранулоцитов и моноцитов после трех месяцев наблюдения начала снижаться. Также в британском исследовании у пациентов, наблюдалась стойкая маркировка генов в CD3+ Т-клетках и CD19+ В-клетках, которая увеличивалась в течение 24 месяцев и оставалась стабильной до 36 месяцев.

Во всех трех исследованиях средняя активность АДА в эритроцитах резко возросла в течение первых трех месяцев и оставалась в пределах или выше уровней, наблюдаемых у здоровых детей. В исследованиях в США медианный общий уровень нуклеотидов дезоксиаденозина в эритроцитах оставался значительно ниже максимального порога, указывающего на адекватную детоксикацию до конца исследований. Аналогичные результаты наблюдались и в британском исследовании.

В конечном итоге количество лимфоцитов у большинства пациентов достигло возрастных норм для большинства популяций лимфоцитов. Кроме того, среднее количество наивных Т-клеток увеличилось примерно в пять раз по сравнению с исходным уровнем к концу исследований в обеих странах, что свидетельствует о восстановлении тимопоэза.

Произошло и улучшение функции В-клеток: у большинства пациентов с течением времени уровень IgM и IgA в сыворотке крови повышался до нормы или выше нее. Кроме того, 90 процентов американцев и 100 процентов британцев в исследованиях прекратили заместительную терапию иммуноглобулинами к 24 и 36 месяцам соответственно. 

При этом средние уровни IgG оставались высокими после остановки заместительной терапии иммуноглобулинами. Среди пациентов, получивших вакцинацию против столбняка, 4 из 4 в Америке и 13 из 14 в Великобритании имели нормальные реакции антител при тестировании по крайней мере через три месяца после прекращения иммуноглобулинзаместительной терапии.

В исследованиях частота тяжелых инфекций, как правило, была низкой после генной терапии. У восьми пациентов из США зарегистрировано 15 серьезных инфекций, а у семи пациентов в Великобритании зарегистрировано восемь инфекций.

Таким образом, устойчивое приживление генетически модифицированных клеток привело к восстановлению активности фермента АДА и функции иммунной системы у 48 из 50 детей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом. Причем такая генная терапия может быть надежным и жизнеспособным вариантом лечения и для детей старшего возраста, для которых текущее лечение не всегда эффективно и у которых функция тимуса может быть уже снижена или отсутствовать вовсе.

Успехи генной терапии заставляют ученых и врачей по всему миру все чаще обращаться к ней при лечении, казалось бы, неизлечимых болезней. Например, канадские ученые уже сочли безопасной генную терапию болезни Фабри, а при наследственной оптической нейропатии Лебера она улучшила зрение сразу в обоих глазах, хотя препарат вводили только в один.

Вячеслав Гоменюк