Методика, использованная для лечения 9,5-месячного мальчика с редким заболеванием, может помочь людям с тысячами других редких генетических заболеваний.
С ребёнком Кайла и Николь Малдун что-то было не так.
Врачи строили догадки. Может быть, это менингит? Может, сепсис?
Они получили ответ, когда Кей-Джею была всего неделя от роду. У него было редкое генетическое заболевание — дефицит CPS1, которым страдает лишь один из 1,3 миллиона младенцев. Если бы он выжил, у него были бы серьёзные задержки в психическом и умственном развитии, и в конечном итоге ему потребовалась бы пересадка печени. Но половина всех младенцев с этим заболеванием умирает в первую неделю жизни.
Врачи Детской больницы Филадельфии предложили Малдунам комфортный уход за их ребёнком и возможность отказаться от агрессивного лечения перед лицом мрачного прогноза.
«Мы любили его и не хотели, чтобы он страдал», — говорит г-жа Малдун. Но они с мужем решили дать Кей-Джею шанс.
Вместо этого Кей-Джей вошёл в историю медицины. Малыш, которому сейчас 9 1/2 месяцев, стал первым пациентом любого возраста, которому, по словам его врачей, была проведена индивидуальная процедура редактирования генов. Он получил инфузию, сделанную специально для него и предназначенную для устранения его личной мутации.
Исследователи, возглавившие работу по спасению Кей-Джея, представят свою работу в четверг на ежегодном собрании Американского общества генной и клеточной терапии, а также опубликуют её в журнале New England Journal of Medicine.
По словам доктора Питера Маркса, который был сотрудником Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), контролирующим регулирование генной терапии, пока недавно не ушёл в отставку из-за разногласий с Робертом Ф. Кеннеди-младшим, министром здравоохранения и социальных служб, последствия этого метода лечения выходят далеко за рамки лечения Кей-Джея. Более 30 миллионов человек в США страдают одним из более чем 7000 редких генетических заболеваний. Большинство из них настолько редки, что ни одна компания не готова тратить годы на разработку генной терапии, которая нужна столь немногим.
Но лечение Кей-Джея, основанное на десятилетиях исследований, финансируемых из федерального бюджета, предлагает компаниям новый путь к созданию персонализированных методов лечения без многолетних дорогостоящих разработок и испытаний.
Болезни, подобные болезни Кей-Джея, являются результатом одной-единственной мутации – одной неправильной буквы ДНК из трёх миллиардов, содержащихся в геноме человека. Для её исправления требуется точечное воздействие в рамках подхода, называемого редактированием оснований.
Для этого лекарство упаковывают в молекулы жирных липидов, чтобы защитить его от разрушения в крови на пути к печени, где будет происходить редактирование. Внутри липидов находятся инструкции, которые приказывают клеткам вырабатывать фермент, редактирующий ген. Они также несут в себе молекулярный GPS — CRISPR, который был изменён таким образом, чтобы «проползти» по ДНК человека, пока не найдёт ту самую букву ДНК, которую нужно изменить.
Хотя лечение Кей-Джея было настроено таким образом, что CRISPR нашёл только его мутацию, этот метод можно адаптировать и использовать снова и снова, чтобы исправить мутации в других местах ДНК человека. Потребуется изменить только инструкции CRISPR, ведущие редактор к тому месту на ДНК, где появилась мутация. По словам доктора Маркса, лечение подешевеет «как минимум на порядок».
По словам доктора Маркса, который написал редакционную статью, сопровождающую исследование, «этот метод, на мой взгляд, является одной из самых потенциально преобразующих технологий».
В конечном итоге его можно будет использовать и для лечения более распространённых генетических заболеваний, таких как серповидно-клеточная анемия, муковисцидоз, болезнь Хантингтона и мышечная дистрофия.
И, по его словам, это «может действительно изменить здравоохранение».
История создания индивидуального метода генного редактирования Кей-Джея началась вечером 8 августа, когда доктор Киран Мусунуру, исследователь в области генного редактирования из Университета Пенсильвании, получил электронное письмо от доктора Ребекки Аренс-Никлас из Детской больницы Филадельфии. Там родился ребёнок, и генетический анализ показал, что у него дефицит CPS1.
Может ли он спасти ребёнка?
Доктор Мусунуру уже давно изучал возможность использования редактирования генов для лечения довольно распространённых генных мутаций.
Разработка генного редактора для лечения пациентов — это сложный процесс, который может занять годы. Но у Кей-Джея не было нескольких лет в запасе — угроза серьёзного повреждения мозга или смерти могла возникнуть всего через шесть месяцев.
«В такой момент у меня в голове запускается секундомер», — говорит доктор Мусунуру. "Это реальная жизнь. Это не теоретические выкладки".
Болезнь Кей-Джея вызывается неспособностью организма избавляться от аммиака, побочного продукта белкового обмена. Аммиак накапливается в крови и попадает в мозг. Врачи посадили его на диету с жёстким ограничением белка – самый минимум для того, чтобы он мог расти. Кроме того, ему назначили лекарство, глицерилфенилбутират, которое помогало выводить аммиак из крови. Но он по-прежнему находился в группе высокого риска по травме мозга или смерти. Любое заболевание или инфекция могли поднять уровень аммиака в крови и вызвать необратимые повреждения мозга. Кей-Джей жил в больнице под круглосуточным наблюдением.
Создать систему редактирования генов для ребёнка Малдунов и протестировать её было непросто.
«Приходилось импровизировать на ходу», — говорит доктор Мусунуру.
Он начал работать с Фёдором Урновым из Калифорнийского университета в Беркли, который следил за тем, чтобы в ДНК не было неожиданных и пагубных генных правок в случайных местах. Доктор Урнов участвует в академическом сотрудничестве с корпорацией Danaher, компанией, способной производить генный редактор для Кей-Джея, который можно использовать в организме пациента.
Danaher, в свою очередь, сотрудничала с двумя другими принадлежащими ей компаниями, ещё двумя биотехнологическими фирмами и ещё одним исследовательским институтом, говорит Садик Кассим, главный технический директор компании по геномным препаратам.
На каждом этапе процесса мы постоянно ожидали, что кто-то скажет: «Простите, не получится», — говорит доктор Кассим. «И на этом всё закончится». Но его опасения оказались беспочвенными. По его словам, Danaher и другие компании брали плату только за сырьё для производства препарата.
По словам д-ра Аренс-Никлас, FDA также упростила процедуру утверждения препарата.
Десятки исследователей на несколько месяцев отложили все остальные дела.
В Беркли, по словам доктора Урнова, «учёные работали днями и ночами». Он добавил, что «такая скорость создания CRISPR для лечения генетического заболевания не имеет прецедента в нашей области. Даже близко ничего похожего не было».
Дэвид Лю из Гарварда, в лаборатории которого был изобретён метод редактирования генов, использованный для исправления мутации Кей-Джея, сказал, что скорость была «поразительна».
«Традиционно такие процессы занимают как минимум больше половины десятилетия», — сказал он.
Только когда решение по генному редактированию было готово и F.D.A. одобрило работу исследователей, доктор Аренс-Никлас обратилась к родителям Кей-Джея.
Один из самых страшных моментов — когда я вошла в комнату и сказала: «Я не знаю, получится ли это, но обещаю, что сделаю всё возможное, чтобы это было безопасно», — сказала она.
Утром 25 февраля Кей-Джей получил первую инфузию — очень маленькую дозу, потому что никто не знал, как отреагирует ребёнок. Он находился в своей комнате, в кроватке, где прожил всю свою жизнь. Ему было 6 месяцев, и вес, меньше чем у него, наблюдался только у 7% младенцев.
Доктор Мусунуру следил за двухчасовой инфузией, испытывая, по его словам, «одновременно волнение и ужас».
Кей-Джей проспал всё это время.
Через две недели Кей-Джей смог есть столько же белка, сколько и здоровый ребёнок. Но ему по-прежнему требовались лекарства, чтобы вывести аммиак из крови — признак того, что генный редактор ещё не исправил ДНК в каждой поражённой клетке.
Врачи ввели ему вторую дозу через 22 дня.
Они смогли вдвое уменьшить дозу лекарств. За это время он перенёс несколько вирусных заболеваний, которые обычно вызывали ужасающие скачки уровня аммиака. Но, по словам доктора Аренс-Никлас, «он справился с ними».
Полторы недели назад команда ввела Кей-Джею третью дозу.
Пока рано говорить о том, сможет ли он полностью прекратить приём лекарства, но дозировка значительно снижена. И его состояние достаточно хорошее, чтобы команда начала планировать его выписку из больницы. Он успешно развивается, а его вес сейчас попадает в 40% веса для младенцев его возраста, но пока неизвестно, удастся ли ему избежать пересадки печени.
Этот результат — «триумф инвестиций американского народа в биомедицинские исследования», — сказал доктор Урнов.
Исследователи подчеркнули роль, которую сыграло в разработке государственное финансирование.
По их словам, работа началась несколько десятилетий назад с федерального финансирования фундаментальных исследований бактериальных иммунных систем. Это привело в конечном итоге, при ещё большей федеральной поддержке, к открытию CRISPR. Федеральные инвестиции в секвенирование генома человека позволили выявить мутацию Кей-Джея. Американское финансирование поддержало лабораторию доктора Лю и его открытие в области редактирования. Федеральная программа по изучению редактирования генов поддержала исследования доктора Мусунуру. Параллельно велась работа, финансируемая из федерального бюджета, которая привела к пониманию болезни Кей-Джея.
«Я не думаю, что это могло произойти в какой-либо другой стране, кроме США», — говорит доктор Урнов.
По словам доктора Урнова, те, кто работал над спасением Кей-Джея, гордятся этим.
Мы все говорили друг другу: «Это самое значительное из всех наших достижений».
