Metamorfoza DNA: Jak terapie edycji genów leczą „nieuleczalne” choroby

Czym jest modyfikacja DNA pacjenta?

Wyobraź sobie, że lekarze mogą naprawić chorobę u jej genetycznych podstaw, dając pacjentom zdrowe geny w miejsce wadliwych. Ten scenariusz rodem z science fiction stał się rzeczywistością. Modyfikacja DNA pacjenta odnosi się do nowatorskich terapii, które zmieniają kod genetyczny człowieka, aby leczyć lub wyleczyć chorobę. Te terapie często nazywane są terapiami genowymi lub edytowaniem genów. Tradycyjna terapia genowa zwykle polega na dodaniu prawidłowej kopii genu w miejsce wadliwej, często z użyciem zmodyfikowanego wirusa jako nośnika. Nowsze podejścia idą dalej – edytują samo DNA za pomocą narzędzi molekularnych.

• CRISPR-Cas9: Najsłynniejsze narzędzie do edycji genów, często porównywane do molekularnych „nożyczek”. Odkryte w 2012 roku, CRISPR pozwala naukowcom namierzyć konkretną sekwencję DNA i przeciąć ją. To kontrolowane cięcie uruchamia naprawę DNA przez komórkę, a w tym procesie geny mogą być usuwane, dodawane lub zmieniane fda.gov. Innymi słowy, CRISPR może precyzyjnie wyciąć mutację lub wstawić poprawkę, przepisując kod genetyczny w problematycznym miejscu. Jest szybkie, tanie i znacznie dokładniejsze niż wcześniejsze metody edycji genów. Jak ujęła to Jennifer Doudna, pionierka CRISPR: „Przejście od laboratorium do zatwierdzonej terapii CRISPR w zaledwie 11 lat to naprawdę niezwykłe osiągnięcie… To zwycięstwo dla medycyny i równości zdrowotnej” innovativegenomics.org.
• Base Editing: Jeszcze bardziej precyzyjna metoda edycji genów, która nie przecina podwójnej helisy DNA. Zamiast tego chemicznie zmienia pojedynczą „literę” (bazę) DNA na inną. Można to porównać do ołówka, który poprawia literówkę w kodzie genetycznym bez rozcinania DNA. Unikając pełnego przecięcia DNA, base editing może zmniejszyć pewne ryzyka bezpieczeństwa związane z CRISPR innovativegenomics.org. Pod koniec 2022 roku lekarze w Londynie użyli base editingu do modyfikacji podarowanych komórek odpornościowych i skutecznego leczenia nastolatki z oporną białaczką – to pierwszy przypadek użycia komórek po base editingu u pacjenta innovativegenomics.org. To podejście „korektorskie” jest obecnie testowane także w leczeniu chorób takich jak anemia sierpowata innovativegenomics.org.
• Inne narzędzia (TALENy, ZFN, Prime Editing): CRISPR nie jest jedynym rozwiązaniem. TALENy oraz nukleazy palców cynkowych (ZFN) to starsze, białkowe edytory, które również mogą przecinać DNA w określonych miejscach, choć są trudniejsze w projektowaniu. (Te technologie utorowały drogę, ale nie odniosły takiego sukcesu klinicznego.) Prime editing, nowsza innowacja, działa jak „edytor tekstu” dla DNA – wykorzystuje enzym prowadzony do wyszukiwania i zamiany dłuższych fragmentów kodu genetycznego. Prime editing może pewnego dnia naprawiać mutacje genetyczne bez żadnych cięć, ale na rok 2025 ta metoda wciąż znajduje się w fazie badań przedklinicznych.

W skrócie, modyfikacja DNA pacjenta oznacza użycie tych narzędzi molekularnych do korygowania lub kompensowania wad genetycznych wewnątrz komórek pacjenta. To radykalna zmiana – od leczenia objawów do edytowania kodu źródłowego choroby. Poniżej przyjrzymy się niezwykłym terapiom, które już to umożliwiają – od leczenia chorób krwi po przywracanie wzroku – i temu, jak zmieniają życie ludzi.

Przełomy w terapii genowej: od wzroku po choroby krwi

Po dekadach badań i kilku potknięciach, terapia genowa wreszcie przynosi realne wyleczenia. W ostatnich latach regulatorzy zatwierdzili falę terapii opartych na DNA dla wcześniej nieuleczalnych chorób. Te terapie działają na różne sposoby – niektóre dodają nowe geny, inne edytują istniejące – ale wszystkie polegają na modyfikacji DNA pacjenta. Oto niektóre z najbardziej znaczących sukcesów:

Leczenie anemii sierpowatej i beta-talasemii – edycja komórek macierzystych krwi

Anemia sierpowata i beta-talasemia to dziedziczne choroby krwi spowodowane wadliwym genem hemoglobiny. Przez pokolenia pacjenci prowadzili wyczerpujące życie pełne kryzysów bólowych, uszkodzeń narządów lub ciągłych transfuzji krwi. Dziś terapia genowa zapewnia wielu z tych pacjentów to, co w zasadzie jest wyleczeniem.

• Edycja genów CRISPR (Exa-cel/Casgevy): Pod koniec 2023 roku FDA zatwierdziła pierwszą na świecie terapię opartą na CRISPR dla anemii sierpowatej fda.gov. Sprzedawana jako Casgevy (nazwa naukowa exagamglogene autotemcel, czyli exa-cel), ta terapia wykorzystuje CRISPR do edycji własnych komórek macierzystych krwi pacjenta. Edycja zwiększa produkcję hemoglobiny płodowej, formy hemoglobiny, którą zdrowe dzieci mają przed urodzeniem. Po edycji genetycznej komórek macierzystych pacjenta w laboratorium, są one ponownie podawane i „zakorzeniają się” w szpiku kostnym fda.gov. Efekt? Szpik kostny zaczyna wytwarzać czerwone krwinki z hemoglobiną płodową, co zapobiega sierpowaceniu komórek, które powoduje chorobę fda.gov. W badaniach klinicznych 93,5% leczonych pacjentów z anemią sierpowatą nie miało żadnych poważnych kryzysów bólowych przez co najmniej rok po tej jednorazowej terapii fda.gov. „CRISPR jest terapią leczącą. Dwie choroby pokonane, 5 000 przed nami,” powiedział dr Fyodor Urnov z UC Berkeley, podkreślając to osiągnięcie w medycynie genetycznej innovativegenomics.org.
• Terapia genowa z użyciem lentiwirusa (Lovo-cel/Lyfgenia & Zynteglo): W tym samym czasie zatwierdzono również bardziej tradycyjną terapię genową dla anemii sierpowatej. Nazywana Lyfgenia (lovotibeglogene autotemcel), wykorzystuje unieszkodliwionego wirusa (wektor lentiwirusowy), aby wprowadzić nowy fragment DNA do komórek macierzystych krwi pacjenta fda.gov. Dodany gen instruuje komórki, by produkowały zmodyfikowaną formę hemoglobiny (zwaną HbA^T87Q), która działa jak zdrowa, dorosła hemoglobina fda.gov. W istocie, Lyfgenia daje pacjentom działający gen hemoglobiny, który zastępuje wadliwy. To również jest jednorazowy przeszczep komórek macierzystych. Zarówno oparta na CRISPR terapia Casgevy, jak i lentiwirusowa Lyfgenia wymagają wcześniejszej chemioterapii, aby zrobić miejsce w szpiku, ale po infuzji mogą uwolnić pacjentów od choroby. Beta-talasemia, pokrewne schorzenie, również odniosła sukces: Zynteglo (betibeglogene autotemcel) została pierwszą zatwierdzoną przez FDA terapią genową dla beta-talasemii zależnej od transfuzji w 2022 roku fda.gov. W badaniach ponad 90% pacjentów z beta-talasemią, którym podano Zynteglo, nie potrzebowało już regularnych transfuzji krwi cgtlive.com – to przełomowy rezultat dla osób, które dotąd musiały co miesiąc otrzymywać transfuzje, by przeżyć.

Razem te terapie stanowią punkt zwrotny w leczeniu chorób krwi. W przypadku samej anemii sierpowatej – która dotyka około 100 000 Amerykanów (głównie Afroamerykanów) – medycyna przeszła od samego łagodzenia bólu do potencjalnego wyeliminowania choroby u pacjenta fda.gov. Lekarze ostrzegają, że pacjenci muszą przejść ciężką chemioterapię i istnieją długoterminowe niewiadome, ale korzyści są ogromne. Jak powiedział jeden z hematologów, pacjenci z anemią sierpowatą „od dawna czekali na innowacyjną terapię, która przynosi nową nadzieję” cgtlive.com. Teraz jest ona dostępna.

Przywracanie wzroku – Lekarstwo na dziedziczną ślepotę

Jednym z pierwszych cudów terapii genowej był Luxturna, leczenie, które dosłownie przywraca wzrok osobom niewidomym. Zatwierdzony w 2017 roku, Luxturna była pierwszą bezpośrednio podawaną terapią genową dla choroby genetycznej w USA prnewswire.com. Celuje w rzadką postać dziedzicznej ślepoty zwaną wrodzoną amaurozę Lebera (LCA), spowodowaną mutacjami w genie RPE65. Pacjenci z tym defektem stopniowo tracą wzrok od dzieciństwa i często całkowicie ślepną.

Luxturna to niewielka ilość roztworu wstrzykiwana do siatkówki każdego oka (w dwóch oddzielnych operacjach) prnewswire.com. Wykorzystuje nieszkodliwego wirus adenoasocjowany (AAV), aby dostarczyć prawidłową kopię genu RPE65 bezpośrednio do komórek siatkówki pacjenta prnewswire.com. Gdy nowy gen znajdzie się w środku, te komórki zaczynają produkować enzym potrzebny do widzenia, skutecznie przywracając cykl widzenia, który był przerwany prnewswire.com. W badaniu klinicznym dzieci i młodzi dorośli, którzy otrzymali Luxturnę, wykazali dramatyczną poprawę: mogli znacznie lepiej niż wcześniej pokonywać tory przeszkód przy słabym świetle, podczas gdy wzrok nieleczonych pacjentów nadal się pogarszał prnewswire.com. Dla rodzin te zmiany są przełomowe – dzieci, które potykały się w ciemności, mogą teraz jeździć na rowerze o zmierzchu lub widzieć gwiazdy na niebie. „Pacjenci… mają teraz szansę na poprawę wzroku, gdzie wcześniej istniała niewielka nadzieja” – zauważył dr Peter Marks z FDA podczas zatwierdzania Luxturny prnewswire.com.

Ten „jednorazowy” zabieg okulistyczny nie zapewnia ostrości widzenia 20/20 i nie działa na wszystkie typy ślepoty. Jednak dla około 1 000–2 000 osób w USA z LCA związanym z RPE65, zatrzymuje nieubłagany postęp ślepoty i może nawet częściowo go odwrócić prnewswire.com. Luxturna otworzyła drzwi do stosowania terapii genowej w innych chorobach oczu – i rzeczywiście, naukowcy obecnie testują edycję CRISPR dostarczaną bezpośrednio do oka w przypadku takich schorzeń jak choroba Lebera i inne zaburzenia siatkówki. To doskonały przykład na to, jak terapie modyfikujące DNA mogą dać pacjentom nie tylko dłuższe życie, ale lepsze życie, poprzez naprawę podstawowych przyczyn niepełnosprawności.

Wyciszanie zaburzeń krzepnięcia – hemofilia A i B

Przez wieki hemofilia była stanem zagrażającym życiu: mutacja genetyczna pozbawia pacjentów białka niezbędnego do krzepnięcia krwi, powodując niebezpieczne krwawienia. Standardowe leczenie wymagało częstych wstrzyknięć brakującego czynnika krzepnięcia – często kilka razy w tygodniu przez całe życie. Terapia genowa zmienia to obecnie.

• Hemofilia B (Hemgenix): Pod koniec 2022 roku FDA zatwierdziła Hemgenix (etranacogene dezaparvovec), pierwszą terapię genową na hemofilię B biopharmadive.com. Hemgenix wykorzystuje wektor AAV (konkretnie AAV5) do dostarczenia funkcjonalnego genu czynnika IX do komórek wątroby pacjenta biopharmadive.com. Podawany jako pojedynczy wlew dożylny, skutecznie przeprogramowuje wątrobę do produkcji czynnika krzepnięcia, którego geny pacjenta nie są w stanie wytworzyć. Osiemnaście miesięcy po leczeniu poziom czynnika IX u pacjentów wzrósł z praktycznie zera do poziomów uznawanych za łagodną hemofilię, a liczba epizodów krwawień gwałtownie spadłabiopharmadive.com. Wielu pacjentów mogło całkowicie zrezygnować z regularnych wlewów czynnikabiopharmadive.com. Dr Steven Pipe, który prowadził kluczowe badanie, powiedział, że pacjenci „naprawdę cieszą się, że nie muszą już myśleć o swojej hemofilii… Nie robisz wlewów. Nie planujesz życia wokół terapii” biopharmadive.com. Ten jednorazowy zabieg ma na celu uwolnienie pacjentów od uciążliwej rutyny, która dominowała w ich życiu.
• Hemofilia A (Roctavian): Bardziej powszechna forma, hemofilia A, również doczekała się naprawy DNA. W 2023 roku FDA zatwierdziła Roctavian (valoctocogene roxaparvovec), terapię genową AAV dla dorosłych z ciężką hemofilią A fda.gov. Roctavian dostarcza działający gen czynnika VIII do wątroby fda.gov. W badaniu z udziałem 112 mężczyzn pojedyncza infuzja zmniejszyła ich roczną liczbę krwawień o ponad połowę (z 5,4 do 2,6 krwawień rocznie) fda.gov. Wielu pacjentów przestało się stale martwić o samoistne krwawienia i przez wiele miesięcy nie miało żadnego. To nie jest idealne wyleczenie – niektórzy pacjenci mogą nadal potrzebować okazjonalnego leczenia czynnikiem, a efekt może słabnąć po kilku latach – ale to ogromny krok naprzód. Roctavian i Hemgenix pokazują potencjał terapii genowej w leczeniu chorób przewlekłych: zamiast regularnego przyjmowania leków przez całe życie, jedna dawka może przynieść ulgę na lata. Jak zauważył dr Marks z FDA, te zatwierdzenia stanowią „ważny postęp w rozwoju innowacyjnych terapii” dla pacjentów z dużym obciążeniem chorobą biopharmadive.com.

Nowe życie dla zagrożonych niemowląt – rdzeniowy zanik mięśni (SMA)

Jedną z najbardziej spektakularnych historii sukcesu jest Zolgensma, zatwierdzona w 2019 roku na rdzeniowy zanik mięśni – śmiertelną chorobę nerwowo-mięśniową u niemowląt. Dzieci z SMA rodzą się z wadliwym genem SMN1, co prowadzi do utraty neuronów ruchowych; najcięższy typ (typ 1) powoduje paraliż i śmierć przed ukończeniem 2 lat. Zolgensma dostarcza prawidłowy gen SMN1 do neuronów ruchowych za pomocą wektora AAV, jako jednorazowy wlew dożylny. Określono ją jako „oszałamiający przełom” – w badaniach prawie wszystkie dzieci leczone Zolgensmą żyły po 24 miesiącach i oddychały samodzielnie, co jest niemal bezprecedensowym wynikiem w tej chorobie biopharmadive.com. Wiele z nich osiągnęło kamienie milowe, takie jak samodzielne siedzenie czy nawet chodzenie z pomocą, co w SMA byłoby normalnie niemożliwe. Ta terapia genowa zasadniczo zastępuje brakujący gen w komórkach tych niemowląt, zatrzymując w inny sposób śmiertelną neurodegenerację.

Dla rodzin Zolgensma zamieniła diagnozę SMA z tragedii w chorobę możliwą do leczenia – ale za cenę. Lek ten trafił na pierwsze strony gazet jako „najdroższy lek w historii”, początkowo wyceniony na 2,1 miliona dolarów za jedną dawkę biopharmadive.com. (O kwestiach kosztów porozmawiamy później.) Pomimo ceny, z medycznego punktu widzenia Zolgensma pokazała, że jednorazowa genetyczna poprawka może dosłownie ratować życie we wczesnym dzieciństwie. Zainspirowała także rozwój terapii genowych dla innych chorób dziecięcych. Na przykład w 2023 roku FDA zatwierdziła Elevidys na dystrofię mięśniową Duchenne’a, kolejną śmiertelną chorobę wieku dziecięcego – to znak, że kolejne genetyczne terapie dla dziecięcych schorzeń są już na horyzoncie fiercepharma.com.

Walka z rakiem za pomocą zmodyfikowanych genetycznie limfocytów T – terapie komórkami CAR-T

Nie wszystkie modyfikacje DNA mają na celu naprawę odziedziczonych genów; niektóre przeprojektowują nasze komórki, by zwalczały choroby takie jak rak. Doskonałym przykładem jest terapia CAR-T – w której lekarze genetycznie modyfikują własne komórki odpornościowe pacjenta (limfocyty T), by atakowały nowotwór. Pierwsza terapia CAR-T, Kymriah, została zatwierdzona w 2017 roku i nazwana pierwszym „żywym lekiem”. W tym podejściu limfocyty T pobiera się od pacjenta i wprowadza do nich nowy gen (za pomocą wirusa), aby wyposażyć je w chimeryczny receptor antygenowy (CAR), który rozpoznaje komórki nowotworowe. Wzmocnione limfocyty są następnie namnażane i podawane z powrotem pacjentowi. Kymriah została zatwierdzona dla dzieci z białaczką, a wkrótce potem Yescarta dla chłoniaka fda.gov. Terapie te przyniosły zdumiewające wskaźniki remisji w nowotworach opornych na wszystkie inne leczenia – w niektórych badaniach około 80% pacjentów z zaawansowaną białaczką doświadczyło zaniku nowotworu po jednej infuzji CAR-T. Choć CAR-T różni się nieco od terapii genowej chorób genetycznych, polega na modyfikacji DNA pacjenta (w komórkach odpornościowych) jako leczeniu, więc jest częścią tej samej rewolucji. Jak przewidział jeden z ekspertów w momencie zatwierdzenia Kymriah: „To otworzy wrota dla tego typu terapii w wielu różnych białaczkach, chłoniakach i szpiczakach” businessinsider.com. Przewidywanie to się sprawdziło – obecnie istnieje sześć produktów CAR-T zatwierdzonych do leczenia nowotworów krwi, oferujących wyleczenie tam, gdzie chemioterapia zawiodła. Naukowcy pracują teraz nad genetycznie edytowanymi „uniwersalnymi” komórkami CAR-T od dawców (z użyciem CRISPR i edycji zasad), by te terapie były bardziej dostępne.

Podsumowując, po dekadach szumu, terapia genowa przynosi prawdziwe przełomy. Lekarze używają wirusów i CRISPR, aby przepisywać DNA wewnątrz komórek pacjentów, pokonując choroby niegdyś uznawane za nieuleczalne. Wiodący naukowiec FDA, komentując ten punkt zwrotny, powiedział w 2017 roku: „Wierzę, że terapia genowa stanie się podstawą leczenia, a może nawet wyleczenia, wielu naszych najbardziej wyniszczających chorób” prnewswire.com. Wtedy brzmiało to optymistycznie – ale dziś trudno się z tym spierać, gdy ludzie urodzeni ze śmiertelnymi chorobami wychodzą zdrowi dzięki tym innowacjom.

Jak działają te terapie DNA? (Bez przesady)

Terapie genowe mogą brzmieć niemal magicznie, więc warto odczarować, jak naprawdę działają w organizmie. Istnieją dwie główne strategie:

• Edycja Ex Vivo („Poza ciałem”): Lekarze pobierają komórki od pacjenta, modyfikują je w laboratorium, a następnie wprowadzają z powrotem. Terapie na anemię sierpowatą i CAR-T, o których wspominaliśmy, wykorzystują to podejście. Na przykład w anemii sierpowatej pobiera się komórki macierzyste szpiku kostnego, edytuje je za pomocą CRISPR lub wirusa w laboratorium, a następnie ponownie podaje pacjentowi. Zaletą jest to, że naukowcy mogą zweryfikować, czy edycja się powiodła na komórkach przed podaniem ich pacjentowi. Wadą jest to, że pacjent często potrzebuje chemioterapii lub przygotowania, aby zrobić miejsce na wszczepienie zmodyfikowanych komórek, a cały proces jest złożony (potrzebne są specjalistyczne laboratoria do obsługi i modyfikacji komórek). Podejścia ex vivo to w zasadzie spersonalizowane przeszczepy terapii genowej.
• Edycja In Vivo („Wewnątrz ciała”): Terapia jest podawana bezpośrednio pacjentowi, zazwyczaj w formie zastrzyku lub dożylnie, i trafia do komórek docelowych, modyfikując je w organizmie. Do tego często używa się wirusów takich jak AAV – działają one jak mikroskopijne kapsuły dostarczające zdrowy gen do komórek. Na przykład w przypadku Zolgensmy na SMA, miliardy cząstek wirusa niosących gen SMN są wstrzykiwane; trafiają one do neuronów ruchowych i dostarczają ładunek DNA. Nowsze metody niewirusowe wykorzystują nanocząsteczki lipidowe (małe pęcherzyki tłuszczowe) do dostarczania edytorów genów, takich jak CRISPR. W rzeczywistości przełomowe badanie wykazało, że dożylna iniekcja CRISPR-LNP może dotrzeć do wątroby i wyłączyć szkodliwy gen (w dziedzicznej amyloidozie ATTR) – to pierwsza w historii systemowa dostawa CRISPR u ludzi innovativegenomics.org. Metoda in vivo jest bardziej bezpośrednia, ale musi być bardzo precyzyjnie zaprojektowana, aby trafić w odpowiednie komórki i nie wywołać reakcji immunologicznej.

We wszystkich przypadkach celem jest długoterminowy efekt. W przeciwieństwie do leku, który przyjmujesz codziennie, te terapie mają na celu trwałe naprawienie czegoś. Czasami oznacza to wprowadzenie nowego genu do DNA pacjenta (jak w przypadku wektorów lentiwirusowych lub AAV w niektórych przypadkach), a innym razem oznacza to precyzyjną edycję istniejącego genu. Gdy działają, terapie genowe mają tendencję do przynoszenia trwałych korzyści: komórki ciała nadal wykonują nową, poprawną funkcję (produkują brakujące białko lub przenoszą poprawiony gen) potencjalnie przez lata. Niektóre terapie mogą tracić skuteczność, jeśli edytowane komórki nie przetrwają lub jeśli gen nie zostanie trwale zintegrowany – np. komórki wątroby leczone AAV mogą stopniowo tracić gen wraz z wymianą komórek – dlatego naukowcy badają, jak trwałe jest każde podejście. Jednak wielu odbiorców wczesnych terapii genowych nadal ma się dobrze po latach, co sugeruje, że w najlepszym przypadku jedno leczenie może wystarczyć na całe życie.

Ważne jest również, aby zauważyć czym te terapie nie są: nie są klonowaniem, nie tworzą „nadludzi” i nie zmieniają DNA w twoich komórkach jajowych lub plemnikach. Są to interwencje medyczne w określonych tkankach. Na przykład Luxturna naprawia gen tylko w komórkach oka, a Hemgenix dostarcza gen głównie do komórek wątroby. Jeśli pacjent, który przeszedł terapię genową, później będzie miał dzieci, nie przekaże zmian genetycznych, ponieważ zmiany dotyczyły komórek ciała (somatycznych), a nie rozrodczych. To prowadzi nas do kluczowej dyskusji – etyki i bezpieczeństwa edycji ludzkiego DNA.

Bezpieczeństwo, etyka i dostępność: druga strona rewolucji DNA

Każda rewolucyjna technologia rodzi wielkie pytania. Edycja genów u pacjentów nie jest wyjątkiem. Oto kluczowe obawy i kwestie do rozważenia związane z tymi terapiami:

• Bezpieczeństwo i skutki uboczne: Zmiana DNA to poważna sprawa – błędy mogą być niebezpieczne. Wszystkie terapie genowe przechodzą rygorystyczne testy, ale zdarzały się rzadkie działania niepożądane. Jednym z zmartwień są „edytowanie poza celem” – narzędzie CRISPR może przeciąć DNA w miejscu, w którym nie powinno, potencjalnie uszkadzając zdrowy gen. Naukowcy projektują przewodniki, aby były bardzo specyficzne i jak dotąd w badaniach nie odnotowano poważnych szkód poza celem, ale ryzyko istnieje patienteducation.asgct.org. Wektory wirusowe z kolei mogą wywoływać reakcje immunologiczne. W przeszłych badaniach kilku pacjentów doznało śmiertelnych reakcji immunologicznych na wysokie dawki terapii genowych AAV w wątrobie. Inni rozwinęli zapalenie wątroby, które musiało być leczone steroidami fda.gov. W terapii CAR-T w leczeniu raka niektórzy pacjenci doświadczają ciężkiego zespołu uwalniania cytokin (intensywna reakcja immunologiczna) – możliwa do leczenia, ale wymagająca ścisłego monitorowania. Innym problemem bezpieczeństwa jest mutageneza insercyjna: podczas stosowania wirusów integrujących nowe DNA istnieje niewielka szansa, że wstawienie może zakłócić gen supresorowy nowotworu i prowadzić do raka. Wczesne badania terapii genowej w latach 2000. wykazały kilka przypadków białaczki u chłopców leczonych z powodu zaburzeń odporności z powodu tego mechanizmu. Nowsze wektory są projektowane tak, aby wstawiały się w bezpieczniejsze miejsca, i jak dotąd zatwierdzone terapie nie wykazały tego problemu, ale pacjenci są zazwyczaj obserwowani przez 15 lat w badaniach po leczeniu, aby monitorować ewentualne późno pojawiające się problemy fda.gov. Ogólnie rzecz biorąc, panuje konsensus, że w przypadku poważnych chorób korzyści przewyższają te ryzyka – ale długoterminowa czujność jest niezbędna. Jak wyjaśnia dr Mark Walters, ekspert od anemii sierpowatej, lekarze muszą „uważnie równoważyć ryzyko i korzyści”, wiedząc, że mogą istnieć nieznane skutki długoterminowe, które ujawni tylko czas cgtlive.com.
• Granice etyczne – Edycja linii zarodkowej: Wszystkie omawiane przez nas terapie dotyczą edycji komórek somatycznych (komórek ciała) u istniejącej osoby. Wyraźna granica etyczna przebiega przy edycji linii zarodkowej – embrionów, komórek jajowych, plemników lub jakichkolwiek zmian, które byłyby dziedziczone przez przyszłe pokolenia. W 2018 roku chiński naukowiec niesławnie przekroczył tę granicę, używając CRISPR na embrionach z in vitro (afera „dzieci CRISPR”), próbując uczynić dzieci odpornymi na HIV. Eksperyment został powszechnie potępiony jako nieodpowiedzialny i doprowadził do jego uwięzienia. Światowa społeczność naukowa zgadza się, że edycja genów linii zarodkowej jest obecnie zakazana patienteducation.asgct.org. Powody są jasne: ryzyko jest nieprzewidywalne i byłoby przekazywane potomstwu. Niezamierzone mutacje w embrionie mogłyby rozprzestrzenić się na każdą komórkę i wszystkie przyszłe dzieci tej osoby patienteducation.asgct.org. Istnieją także poważne problemy z wyrażeniem zgody – nienarodzona osoba nie może wyrazić zgody na eksperymentalną operację genową, która wpłynie na jej życie. Z tych powodów dziesiątki krajów zakazują edycji ludzkiej linii zarodkowej. Etycy obawiają się także efektu równi pochyłej: jeśli pozwolilibyśmy na edycję embrionów w celu leczenia chorób, czy rozszerzyłoby się to na wybór cech („dzieci na zamówienie”)? Na dzień dzisiejszy terapia jest stosowana wyłącznie u pacjentów, którzy mogą wyrazić zgodę, i tylko w celu leczenia chorób, a nie poprawy cech. Obowiązują rygorystyczne regulacje, które zapewniają, że edycja genów służy leczeniu – a nie „zabawie w Boga” z ewolucją człowieka.
• Dostępność i koszty: Cudowny lek nie znaczy wiele, jeśli pacjenci nie mogą go otrzymać. Obecnie terapie genowe są bardzo drogie i wyspecjalizowane. Większość z tych terapii kosztuje setki tysięcy do milionów dolarów. Na przykład Hemgenix na hemofilię B kosztuje 3,5 miliona dolarów biopharmadive.com, a nowe terapie, takie jak Elevidys na DMD, pojawiły się w cenie około 3,2 miliona dolarów fiercepharma.com. Częściowo wynika to z faktu, że są to jednorazowe terapie na bardzo rzadkie schorzenia, więc firmy odzyskują koszty badań i rozwoju z niewielkiej liczby sprzedaży. Ubezpieczyciele generalnie byli skłonni je pokrywać (często argumentując, że całkowity koszt standardowego leczenia przez całe życie może być porównywalny lub wyższy biopharmadive.com), ale negocjowanie pokrycia jest skomplikowane. Istnieją także innowacyjne modele płatności – na przykład płatność w ratach lub zwrot kosztów, jeśli terapia nie zadziała zgodnie z oczekiwaniami reuters.com. Niemniej jednak, w krajach o niskich dochodach lub niedofinansowanych systemach opieki zdrowotnej, terapie te są obecnie w większości poza zasięgiem. Anemia sierpowata, na przykład, najczęściej występuje w Afryce i Indiach – miejscach, które raczej nie będą w stanie łatwo pozwolić sobie na wysokotechnologiczne terapie za 1-2 miliony dolarów. To rodzi problem globalnej równości zdrowotnej: czy terapie genowe będą tylko dla bogatych krajów i pacjentów? Trwają wysiłki na rzecz obniżenia kosztów (np. opracowywanie terapii CRISPR in vivo, które nie wymagają kosztownego procesu wytwarzania komórek). Próby non-profit, takie jak planowana, by bezpośrednio naprawić mutację sierpowatą bez chemioterapii, mają na celu stworzenie prostszych, tańszych terapii genowych do zastosowania w Afryce innovativegenomics.org. Jednak zniwelowanie różnicy między przełomem naukowym a szerokim dostępem to ogromne wyzwanie na najbliższe lata.
• Złożoność leczenia: Nawet pomijając koszty, wiele z tych terapii wymaga zaawansowanych ośrodków medycznych. Terapia genowa ex vivo (jak w przypadku anemii sierpowatej) to w zasadzie przeszczep szpiku kostnego z inżynierią genetyczną – potrzebne są placówki do pobierania komórek macierzystych, laboratoria do edycji genów oraz doświadczenie w przeszczepianiu, a także intensywna opieka nad pacjentem z powodu skutków ubocznych chemioterapii. Nie każdy szpital jest w stanie to zrobić. Leczenie dziedzicznej ślepoty wymaga wyspecjalizowanych chirurgów okulistów. Branża pracuje nad ułatwieniem podawania – na przykład przechodząc w kierunku in vivo terapii CRISPR (tylko wlew dożylny), które mogłyby być wykonywane w zwykłej przychodni innovativegenomics.org. W ciągu następnej dekady spodziewamy się, że proces stanie się bardziej uproszczony. Jak przewidział jeden z naukowców, „za dekadę przeniesiemy edycję poza oddział przeszczepów szpiku kostnego do miejsca, gdzie pacjent otrzyma zastrzyk dożylny”, ale będzie to wymagało pokonania przeszkód związanych z bezpieczeństwem innovativegenomics.org.
• Nieznana trwałość: Ponieważ te terapie są tak nowe, po prostu nie wiemy, jak długo ich efekty utrzymują się we wszystkich przypadkach. Czy jednorazowy wlew będzie działał po 10 latach? W przypadku niektórych, jak Luxturna czy Zolgensma, oczekuje się, że komórki leczone wcześnie mogą przetrwać całe życie (lub wiele lat) – i jak dotąd obserwuje się utrzymujące się efekty przez kilka lat. Inne mogą słabnąć: np. u niektórych pacjentów z hemofilią A leczonych Roctavianem poziom czynnika stopniowo spada po kilku latach biopharmadive.com, co może wymagać ponownego leczenia w przyszłości (co może być skomplikowane, jeśli organizm wytworzył przeciwciała przeciwko wektorowi wirusowemu). Długoterminowa obserwacja pokaże, czy „jednorazowe leczenie” rzeczywiście się sprawdza, czy też niektórzy pacjenci będą potrzebować dawek przypominających. Dobrą wiadomością jest to, że ludzkie komórki nie mają tendencji do cofania napraw genetycznych – po skorygowaniu lub wprowadzeniu nowego genu przekazują go komórkom potomnym. Tak więc każdy spadek efektu wynika zwykle z naturalnego obumierania komórek lub odrzutu immunologicznego, a nie z cofnięcia naprawy DNA.

Pomimo tych wyzwań, impet stojący za terapią genową jest silny. Organy regulacyjne, takie jak FDA, tworzą ramy zapewniające bezpieczeństwo przy jednoczesnym przyspieszaniu zatwierdzeń dla poważnych schorzeń. Etycy, naukowcy i rzecznicy pacjentów prowadzą stały dialog, aby wyznaczać odpowiedzialne granice. A każda historia sukcesu napędza inwestycje i zainteresowanie leczeniem kolejnych chorób.

Przyszłość: Więcej leków na horyzoncie

Jeśli lata 2010. i wczesne 2020. były czasem udowadniania, że terapia genowa może działać, to końcówka lat 2020. i kolejne lata będą okresem rozszerzania jej na wiele kolejnych chorób. FDA przewidywała zatwierdzanie 10–20 terapii komórkowych i genowych rocznie do 2025 roku biopharmadive.com – co pokazuje, ile ich jest w przygotowaniu. Oto przedsmak tego, co nadchodzi:

• Więcej chorób krwi i układu odpornościowego: Po zajęciu się anemią sierpowatą i talasemią, naukowcy skupiają się na chorobach takich jak rzadkie anemie, niedobory odporności (choroba SCID „chłopiec w bańce”) i inne, stosując podobne edycje genów w szpiku kostnym. Warto zauważyć, że terapia genowa dla ADA-SCID (ciężkie zaburzenie odporności) w badaniach klinicznych wyleczyła dzieci, a produkty są opracowywane, by były szeroko dostępne. Trwają także prace nad naprawą genów w chorobach takich jak anemia Fanconiego czy zapobieganie nosicielstwu anemii sierpowatej.
• Choroby neurologiczne: Choroby takie jak Parkinson, Alzheimer i ALS są trudniejsze, ponieważ nie są zaburzeniami jednogenowymi. Jednakże testowane są wektory terapii genowej dostarczające czynniki do mózgu (na przykład niedawno zatwierdzona terapia dla niedoboru dekarboksylazy aromatycznych l-aminokwasów – choroby neuroprzekaźnikowej – dostarcza korygujący gen do mózgów pacjentów za pomocą wirusa fda.gov). Naukowcy mają nadzieję wykorzystać edycję genów do wyciszania toksycznych białek w chorobie Huntingtona lub demencjach w przyszłości. Wczesne badania nad wyciszaniem genu Huntingtona za pomocą AAV są już prowadzone.
• Choroby mięśni i metaboliczne: Dystrofia mięśniowa Duchenne’a ma już terapię Elevidys dostarczającą mini-gen dystrofiny, a inne dystrofie mięśniowe (LGMD itd.) są celem podobnych podejść. Choroby metaboliczne takie jak choroby spichrzeniowe glikogenu czy fenyloketonuria mogą być leczone przez dostarczenie brakujących genów enzymów. Przykładem jest niedawno zatwierdzona terapia dla hemofagocytarnej limfohistiocytozy (HLH) (Libmeldy w Europie) dla metabolicznej choroby mózgu, z użyciem korekcji genów ex vivo fda.gov.
• Terapie CRISPR in vivo: Pierwszy lek CRISPR podawany w ciele (NTLA-2001 firmy Intellia na amyloidozę transtyretynową) zadziwił obserwatorów, drastycznie obniżając poziom białka wywołującego chorobę po jednej infuzji innovativegenomics.org. Opracowywane są kolejne terapie CRISPR in vivo – na przykład terapie wycinające DNA HIV z zakażonych komórek lub CRISPR dostarczany do wątroby w celu naprawy genetycznych zaburzeń cholesterolu. Terapia z użyciem edycji zasad, mająca na celu trwałe obniżenie poziomu cholesterolu LDL (przez wyłączenie genu PCSK9), została już przetestowana u pacjenta – skutecznie obniżyła jego cholesterol o połowę, co sugeruje przyszłość, w której ryzyko chorób serca można będzie edytować innovativegenomics.org.
• Rak i nie tylko: Zastosowanie komórek modyfikowanych genetycznie w leczeniu raka (CAR-T) rozszerza się na guzy lite oraz inne typy komórek układu odpornościowego (takie jak komórki NK). CRISPR umożliwia naukowcom tworzenie bardziej zaawansowanych terapii komórkowych – na przykład edytowanie wielu genów jednocześnie, aby komórki odpornościowe były bardziej „niewidzialne” lub skuteczniejsze w walce z nowotworami. Poza rakiem, badacze pracują nad inżynierią komórek do leczenia chorób autoimmunologicznych (poprzez edycję limfocytów T w celu regulacji układu odpornościowego) lub nawet edytowania DNA wirusów (wykorzystując CRISPR do niszczenia genomów wirusowych w infekcjach takich jak wirusowe zapalenie wątroby). W dziedzinie chorób zakaźnych również mogą pojawić się terapie CRISPR – w jednym z badań klinicznych wykorzystuje się CRISPR do zwalczania bakterii opornych na antybiotyki w zakażeniach dróg moczowych innovativegenomics.org.

Na koniec warto wspomnieć o ludzkim aspekcie. Za każdym osiągnięciem technicznym stoi pacjent, którego życie się zmienia. Kilka lat temu młoda kobieta z anemią sierpowatą, Victoria Gray, przeszła do historii jako jedna z pierwszych osób, które otrzymały terapię CRISPR. Przeszła od nieustannych kryzysów bólowych do życia bez bólu i bez transfuzji – mogła bawić się z dziećmi i planować przyszłość. „To cud” – mówiła w wywiadach (jej leczenie to obecnie znana terapia Casgevy) fda.govfda.gov. Historie takie jak Victorii, dzieci, które widzą po terapii Luxturna, czy pacjentów z hemofilią, którzy już nie krwawią, pokazują, co te innowacje znaczą na poziomie osobistym. Jak zauważyła dr Doudna, szczególnie budujące jest to, że pierwsze terapie edycji genów pomagają w schorzeniach długo pomijanych, przynosząc nadzieję rodzinom, które wcześniej jej nie miałyinnovativegenomics.org.

Era medycyny modyfikacji DNA naprawdę się rozpoczęła. Uczymy się pisać w języku życia – ostrożnie, odpowiedzialnie – aby korygować choroby. Pojawią się wyzwania, a nawet niepowodzenia, a zapewnienie dostępu do tych terapii wszystkim potrzebującym będzie równie ważne jak sama nauka. Jednak po dekadach obietnic mamy już dowód, że zmiana DNA pacjenta może zmienić jego przeznaczenie. I to jest głęboka zmiana w możliwościach medycyny. innovativegenomics.org