Генетические лекарство от вич

Обновлено: 25.04.2024

Клинические испытания новых подходов к генной терапии могут проложить путь к функциональному излечению или долговременной ремиссии ВИЧ. American Gene Technologies тестирует генетически модифицированные ВИЧ-специфические CD4 Т-клетки, устойчивые к проникновению вирусов, а Excision BioTherapeutics разрабатывает метод удаления ДНК ВИЧ из хромосом инфицированных клеток. Обзор исследований опубликован в журнале POZ.

Американские генные технологии: AGT103-T

Экспериментальная терапия, получившая название AGT103-T, включает генетически модифицированные CD4 Т-клетки, способные противостоять ВИЧ. Сначала у пациента берут образец клеток периферической крови и отбирают клетки CD4, распознающие белок Gag ВИЧ. Затем в клетку вставляется ген, отключающий рецепторы CCR5, которые ВИЧ использует для проникновения в клетки. В конечном итоге модифицированные CD4 возвращаются в организм.

Согласно данным, первое клиническое испытание AGT103-T проходит успешно. После оценки промежуточных результатов первых 3 участников независимый совет по безопасности не обнаружил серьезных побочных эффектов. Ожидается, что в этом месяце лечение получат еще 2 пациента.

Настоящая проверка функционального излечения — это прекращение приема антиретровирусных препаратов, чтобы увидеть, восстановится ли вирусная нагрузка. Первые участники начнут тщательно контролируемое прерывание лечения в начале 2022 года, сообщают исследователи.

Эксцизионная биотерапия: EBT-101

Excision BioTherapeutics применяет другой подход, используя генную терапию для деактивации генетических кодов ВИЧ в зараженных клетках, тем самым останавливая производство нового вируса.

EBT-101 вводится в виде однократной внутривенной инфузии. Через три месяца после введения участники исследования начнут контролируемый перерыв в лечении антиретровирусными препаратами, чтобы увидеть, как генная терапия влияет на развитие вируса.

В сентябре Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов дало компании добро на начало первой фазы испытаний EBT-101.

"Генетическое" лекарство от ВИЧ, надежно запрещающее вирусу вход в клетку человека, может быть создано в ближайшие 5-6 лет. В ведущих мировых лабораториях уже ведутся испытания "молекулярного" лекарства на животных. В России они тоже начались, и проходят вполне успешно.

- На протяжении последних 40 лет мы пытаемся найти радикальное средство против вируса иммунодефицита человека. Приблизиться к этому удалось только сейчас благодаря технологиям генетического редактирования, - говорит заместитель директора Центра стратегического планирования Минздрава России Герман Шипулин. - ВИЧ встраивается в геном человека. А наша задача сегодня - "вырезать" его оттуда, "сломать" этот порочный механизм.

Почему это так важно? Недавно ВОЗ в очередной раз включил ВИЧ в список десяти самых опасных угроз для населения планеты. Только по официальной статистике, в мире инфицировано около 60 миллионов человек. Но эксперты говорят, что эту цифру можно смело умножать на два, - вот реальная картина заболевания. В год умирает около миллиона, заражается - почти вдвое больше. Многие вынуждены всю жизнь принимать препараты - "подавители" ВИЧ.

Проблема еще и в том, что они подавляют вирус не полностью - заблокировать его на 100 процентов с помощью традиционной "химии" невозможно. К тому же, в мире растет устойчивость к противовирусным препаратам. И та заместительная терапия, которая сегодня помогает продержаться, через 10 лет может быть уже не так эффективна.

Выход? Кто-то пошел по радикальному пути. Например, не так давно китайский ученый Цзянькуй Хэ объявил на весь мир о рождении генетически модифицированных детей - близнецов Лулу и Нану. Одна из девочек получила врожденный иммунитет к ВИЧ. Правда, этот эксперимент уже осудило мировое научное сообщество. "Редактирование" эмбрионов даже с благими целями признано неэтичным. Ведь никто не знает, как это отразится на потомках - а искусственно измененный геном выросшие близнецы передадут своим детям, внукам, правнукам…

Другое дело - вмешательство в ДНК уже взрослого человека: эти изменения он по-наследству не передаст. Здесь по всему миру ведутся сотни разработок: в Германии, США, Японии, России…

В чем "фишка" технологии? Если совсем просто, то ВИЧ попадает в клетку человека через две "двери" (рецепторы CCR5 и CXCR4). И если первую "дверь" с помощью специального молекулярного лекарства закрыть можно, то вторую - ни в коем случае нельзя - она играет важнейшую роль в жизни клетки. Что делать? Можно поместить внутрь нее специальный белок, который "ловит" вирус и разрушает его. Но этот метод не дает 100-процентной гарантии: позволяет "отловить" только 70-80 процентов "нарушителей".

И третий метод - самый новый и перспективный - установить на "входе" в клетку "сторожевой" пептид, который будет встраиваться в мембрану, и мешать слиянию вируса.

И если объединить все три механизма (закрыть вирусу одну из "дверей" в клетку, у второй "двери" поставить "сторожа", а внутри - специальный белок-"разрушитель"), вот тогда можно будет говорить почти о 100-процентном излечении и защите.

- Последние испытания, которые были проведены за рубежом и в нашей стране, говорят о том, что тройной механизм позволяет снизить вероятность закрепления ВИЧ в клетке человека практически до нуля, - говорит Герман Шипулин. - Это реальная перспектива именно для радикальной терапии вируса. То, о чем мы мечтаем на протяжении 40 последних лет.

Как лечение может выглядеть на практике? У человека берутся стволовые клетки: они сначала инфицируются, а потом "лечатся" генетическим препаратом прямо в пробирке, приобретая нужные терапевтические свойства. Затем эти клетки вводятся в спинной мозг человека, и начинают там размножаться, постепенно излечивая организм.

В конце февраля правительство должно утвердить Научно-техническую программу развития генетических технологий в России в 2019-2027 годах, которая сейчас разрабатывается по поручению президента. В ней отдельной строкой прописана цель - разработка генетических редакторов для борьбы с ВИЧ.

Подробный проект программы на всероссийской конференции "Путь к успеху" в сочинском центре для одаренных детей "Сириус" представил Курчатовский институт. По всей стране планируется создать около 60 геномных лабораторий. Крупных направлений работы - четыре: агроиндустрия, промышленная микробиология, биобезопасность и биомедицина. Последнее - одно из самых перспективных динамично развивающихся во всем мире: здесь больше всего разработок, больше патентов.

Например, с помощью генетического редактирования ученые пытаются лечить не только ВИЧ, но и рак. В Евросоюзе и Китае идут клинические испытания на людях иммунного препарата, который позволит организму бороться с меланомой. Некоторые клеточные препараты позволяют достичь ремиссии, к примеру, у детей с острым клеточным лейкозом, для которых не эффективны все другие методы лечения. Гемофилия, спинально-мышечная атрофия, возрастная деградация клетчатки - против всех этих заболеваний уже разработаны "генетические" препараты.

- Цель программы - разработка технологии генетического редактирования, препаратов, диагностических систем для здравоохранения, сельского хозяйства, промышленных биотехнологий, а также предупреждения чрезвычайных ситуаций биологического характера. Программа рассчитана на 9 лет, - рассказал директор Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН Александр Макаров. - Что мы хотели бы сделать в этой программе. Это клеточная терапия для человека, предотвращение инфекций, гуманизированые органы, лечение наследственных болезней, безопасность и мониторинг, микроорганизмы для биотехнологий, растения и животные с улучшенными признаками.

Генетическое лекарство от ВИЧ, надежно запрещающее вирусу вход в клетку человека, может быть создано в ближайшие пять-шесть лет. В ведущих мировых лабораториях уже ведутся испытания "молекулярного" лекарства на животных. В России они тоже начались и проходят вполне успешно.

Главная задача сегодня - "вырезать" вирус, который буквально врастает в геном человека. Фото: WildPixel/iStock

Почему это так важно? Недавно Всемирная организация здравоохранения в очередной раз включила ВИЧ в список десяти самых опасных угроз для населения планеты. Только по официальной статистике в мире инфицировано около 60 миллионов человек. Но эксперты говорят, что эту цифру можно смело умножать на два, - вот реальная картина заболевания. В год умирает около миллиона, заражается - почти вдвое больше. Многие вынуждены всю жизнь принимать препараты - "подавители" ВИЧ.

Проблема еще и в том, что они подавляют вирус не полностью: надежно заблокировать его с помощью традиционной "химии" невозможно. К тому же в мире растет устойчивость к противовирусным препаратам. И та заместительная терапия, которая сегодня помогает продержаться, через десять лет может быть уже не так эффективна.

Выход? Кто-то пошел по радикальному пути. Например, не так давно китайский ученый Цзянькуй Хэ объявил на весь мир о рождении генетически модифицированных детей - близнецов Лулу и Нану. Одна из девочек получила врожденный иммунитет к ВИЧ. Правда, этот эксперимент уже осудило мировое научное сообщество. Редактирование эмбрионов даже с благими целями признано неэтичным. Ведь никто не знает, как это отразится на потомках. А искусственно измененный геном выросшие близнецы передадут своим детям, внукам, правнукам.

Другое дело - вмешательство в ДНК уже взрослого человека: эти изменения он по наследству не передаст. Здесь по всему миру ведутся сотни разработок: в Германии, США, Японии, России.

В чем "фишка" технологии? Если совсем просто, то ВИЧ попадает в клетку человека через две "двери" (рецепторы CCR5 и CXCR4). И если первую "дверь" с помощью специального молекулярного лекарства закрыть можно, то вторую - ни в коем случае нельзя: она играет важнейшую роль в жизни клетки. Что делать? Можно поместить внутрь нее специальный белок, который "ловит" вирус и разрушает его. Но этот метод не дает полной гарантии: позволяет "отловить" только 70-80 процентов "нарушителей".

Третий метод - самый новый и перспективный - установить на "входе" в клетку "сторожевой" пептид, который будет встраиваться в мембрану и мешать слиянию вируса.

И если объединить все три механизма (закрыть вирусу одну из "дверей" в клетку, у второй "двери" поставить "сторожа", а внутри - специальный белок-"разрушитель"), вот тогда можно будет говорить почти о стопроцентном излечении и защите.

Гемофилия, спинально-мышечная атрофия, возрастная деградация клетчатки - против всех этих заболеваний уже разработаны "генетические" препараты

Как лечение может выглядеть на практике? У человека берут стволовые клетки. Их сначала инфицируют, а потом "лечат" генетическим препаратом прямо в пробирке, клетки приобретают нужные терапевтические свойства. Затем эти клетки вводят в спинной мозг человека, они начинают там размножаться, постепенно излечивая организм.

Подробный проект программы на всероссийской конференции "Путь к успеху" в сочинском центре для одаренных детей "Сириус" представил Курчатовский институт. По всей стране планируется создать около 60 геномных лаборатории. Крупных направлений работы всего четыре: агроиндустрия, промышленная микробиология, биобезопасность и биомедицина. Последнее - одно из самых перспективных и динамично развивающихся во всем мире: здесь больше всего разработок, больше патентов.

Например, с помощью генетического редактирования ученые пытаются лечить не только ВИЧ, но и рак. В Евросоюзе и Китае идут клинические испытания на людях иммунного препарата, который позволит организму бороться с меланомой. Некоторые клеточные препараты позволяют достичь ремиссии, к примеру у детей с острым клеточным лейкозом, для которых неэффективны все другие методы лечения. Гемофилия, спинально-мышечная атрофия, возрастная деградация клетчатки - против всех этих заболеваний уже разработаны "генетические" препараты.

Группа исследователей в США, работающих в Международной сети клинических исследований СПИДа среди матерей и детей и подростков (IMPAACT), сообщила о третьем подтвержденном случае полного излечения от ВИЧ. Пациенткой стала женщина среднего возраста, которая избавилась от вируса через четыре года после экспериментальной терапии рака крови.
К настоящему моменту было известно только о двух доказанных случаях полной ремиссии ВИЧ после трансплантации костного мозга. Предварительные результаты нового экспериментального лечения были представлены на Конференции по ретровирусам и оппортунистическим инфекциям 2022 года в Денвере (США), однако пока еще не опубликованы в рецензируемых научных журналах.

В 2017 году женщине был поставлен диагноз острый миелогенный лейкоз — злокачественное заболевание крови, поражающее костный мозг. Ее смешанное происхождение затруднило поиск подходящей для пересадки ткани в библиотеках, где доминируют доноры европеоидной расы, поэтому специалисты обратились к другому источнику стволовых клеток — пуповинной крови.
Некоторое количество этой крови сохраняется в плаценте и пуповинной вене после рождения ребенка. В ней содержатся гемопоэтические стволовые клетки, то есть клетки-предшественники кровяных клеток, в том числе тех, что образуют ткани кроветворных органов, а также иммунные клетки. В отличие от большинства других трансплантатов, пуповинная кровь не требует идеального иммунологического соответствия между донором и реципиентом, и ее уже применяют в терапии десятков тысяч пациентов с лейкемией по всему миру.

Зараженный ВИЧ Т-лимфоцит

Стволовым клеткам из пуповинной крови требуется несколько недель, чтобы прижиться и начать производить кровяные клетки, однако ВИЧ может атаковать их до того, как начнется выработка защитных лейкоцитов. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали двойную стратегию: вместе с пересадкой стволовых клеток они перелили кровь от совместимого по группе родственника, чтобы дать трансплантату временную защиту против вируса. Кроме того, ДНК клеток пуповины содержали мутации delta-32 в обеих копиях гена CCR5. Этот ген кодирует белок C-C-рецептор хемокина 5, с помощью которого ВИЧ присоединяется к иммунным Т-клеткам и проникает внутрь них, а мутация delta-32 делает это невозможным. Известно, что люди с этой мутацией являются невосприимчивыми к ВИЧ. Большинство среди них европейского происхождения.

Пациентка была выписана всего через 17 дней после трансплантации. Через три месяца после операции все Т-лейкоциты и миелоидные клетки пациентки происходили не от старого костного мозга или крови ее родственника, а из стволовых клеток пуповинной крови. То есть все эти клетки имели мутацию delta-32 в корецепторе CCR5, которая навсегда блокировала ВИЧ. Результаты анализа показали отсутствие активных частиц ВИЧ в организме женщины, а сама пациентка прекратила прием всех антиретровирусных препаратов. К сожалению, этот способ лечения, подобно трансплантации костного мозга, пока не подходит для большинства людей с ВИЧ, а является лишь бонусом к терапии онкологических заболеваний крови.

Взятие костного мозга для трансплантации

Фото: Chad McNeeley / U.S. Navy

О третьем случае, возможно, полного излечения от ВИЧ сообщал журнал Science в июле 2020 года. Пациентом стал 36-летний мужчина из Бразилии, которого окрестили Пациентом из Сан-Паулу. Курс лечения комбинацией антиретровирусных препаратов и никотинамида (витамина В3) уменьшил количество вирусных частиц до нуля, а после прекращения терапии в марте 2019 года ВИЧ больше не наблюдался в его крови. Также до чрезвычайно низких уровней опустилось число антител, что указывает на отсутствие зараженных клеток в лимфатических узлах и кишечнике.
Напротив, у большинства людей, принимающих антиретровирусные препараты и прекративших курс лечения, вирусная нагрузка вновь начинает возрастать в течение нескольких недель. Однако весной 2021 года ученые сообщили о вновь возросшей вирусной нагрузке у данного пациента, которая стала неопределяемой после начала стандартной антиретровирусной терапии.

Компания Excision BioTherapeutics объявила о том, что Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило заявку на проведение первой и второй фаз клинических испытаний нового лекарственного препарата против хронической ВИЧ-инфекции. Испытания EBT-101, в основе которого лежит технология редактирования генома CRISPR/Cas, на безопасность, переносимость и эффективность у добровольцев с ВИЧ типа 1 начнутся в конце 2021 года. Участники исследования будут распределены на три группы для определения наилучшей дозировки.

Новая технология мгновенно вызвала большой энтузиазм в медицине — главным образом из-за потенциала в клеточной терапии. Впрочем, с помощью CRISPR-терапии только начинают лечить. В 2020 году стало известно о первых успешных клинических испытаниях: семь пациентов смогли вылечить от бета-талассемии — заболевания, связанного с низким содержанием гемоглобина в крови, еще три — от серповидноклеточной анемии, при которой эритроциты приобретают серповидную форму и вызывают боль, повреждение органов и инсульты.
Однако пока CRISPR-терапия остается чрезвычайно дорогостоящей — так, излечение серповидноклеточной анемии у одного пациента, по словам Дудны, стоит около двух миллионов долларов. При этом продолжается как усовершенствование самого CRISPR (появляются все новые и новые его варианты), так и способы его доставки: в июне стало известно о том, что систему впервые непосредственно доставили в клетки шести пациентов с транстиретиновым амилоидоизом — болезнью, при которой белок транстиретин накапливается в жизненно важных органах. Раньше терапия проходила ex vivo: клетки извлекались для редактирования, а затем вводились вновь.

В 2019 году исследователи из Университета Небраски совместно с коллегами из Университета Темпл продемонстрировали на гуманизированных мышах эффективность сочетания системы CRISPR и разработанной учеными противовирусной терапии с медленным высвобождением и долговременным действием (LASER ART). Через две недели после введения ВИЧ типа мышам начинали давать антиретровирусные препараты в наночастицах с замедляющей высвобождение лекарств оболочкой. LASER ART прекращалась через четыре недели, вслед за чем исследователи с помощью аденовирусов вводили CRISPR/Cas9. У всех мышей с такой комбинированной терапией снижалась вирусная нагрузка — однако полностью удалить ДНК ВИЧ удалось только у двух из семи. В настоящее время исследователи работают над LASER ART следующего поколения.
Уже в этом году исследователи из Пекинского университета предложили новый метод лечения ВИЧ, где для борьбы с заболеванием используются модифицированные с помощью CRISPR гемопоэтические стволовые клетки. Однако пока число клеток с выработанным иммунитетом в организме добровольца оказалось недостаточным.

Фото: M arco Bello / Reuters

Читайте также: