Уильям Людвиг [William Ludwig] в 2010-м был 64-летним тюремным надзирателем на пенсии, и жил в Бриджтоне, Нью-Джерси, когда он получил почти безнадёжный прогноз в связи с раком. У Ракового центра имени Абрамсона в Пенсильванском университете закончились варианты химиотерапии, и Людвига исключили практически из всех клинических испытаний, поскольку у него было сразу три вида рака – лейкемия, лимфома и сквамозноклеточная карцинома (рак кожи). В данном позднее интервью учёные Карл Джун описал состояние Людвига как «практически мёртвый».
Элисон Лорен [Alison Loren], онколог из Пенсильвании, заботилась о Людвиге пять мучительных лет. Если химиотерапия сразу неэффективна, то каждый новый цикл даёт всё меньше результатов, и, по её словам, она становится всё более токсичной. В случае Людвига токсичные побочные эффекты сводили на нет любой прогресс в борьбе с раковыми клетками.
Химиотерапия подавляла иммунную систему Людвига, поскольку B-лимфоциты, клетки иммунной системы, были именно теми клетками, на которые была нацелена химиотерапия. Они были поражены раком, бесконтрольно распространявшимся в костном мозге. В его правом глазу разыгралась инфекция от старого вируса ветрянки. Рак стал мобильным, или, как говорят врачи, «подвижным», добираясь до самых дальних мест в его теле. Лорен считала, что рак кожи Людвига выглядел так, будто распространился через метастазы от его костей.
Примерно в то время Лорен и предложила Людвигу новый трюк, появившийся в наборе у докторов института. Стратегия была местной, радикальной и очень опасной. «Уильям – прекрасный, скромный человек, – говорит Лорен. – Не думаю, что он понимал, насколько это было в то время революционно. Он относился к этому как к самому собой разумеющемуся. Он посмотрел на меня и пожал плечами: 'Я попробую' ».
Если кратко, учёные университета хотели использовать инженерные трюки для воссоздания возможности точного прицела, присутствующей у антител – Y-образных белков, коих вариантов есть миллионы – чтобы нацеливаться на маркер рака Людвига. Антитела обычно привязываются к молекулярным маркерам-антигенам, отмечая, что от них необходимо избавляться при помощи очищающих клеток. В-клетки и другие клетки с антигенами способны нацеливаться на антиген. Затем другие клетки иммунной системы, Т-хелперы, замечают итоговую структуру, привязываются к ней и выдают яростный поток сигнальных молекул, цитокины, чтобы возбудить иммунный отклик. Т-киллеры также организуют смертельные атаки на микробов, переносящих недозволенные антигены. Т-клетки и сами способны наносить удары, но они не так эффективны без точной наводки антител.
Зелиг Эшхар [Zelig Eshhar], иммунолог из Вайцмановскго института в Израиле, придумал, как комбинировать эти подходы. К 1989 году он изобрёл «химерный рецептор антигенов Т-клеток», CAR-T, описав их, как «Т-тела». Они были созданы из смешанных вирусов, переносящих новый человеческий ген. Вирусы тайно проникали в клетки человека, перенося этот ген. На месте ген создавал на Т-клетках новый рецептор, имитировавший функцию наведения антител, помогая им нацеливаться на раковые клетки. Джун, Брюс Левин и их коллеги позже улучшили Т-клетки CAR, помогая выращивать их в реальных биологических системах.
Учёные могли закодировать в Т-клетках Людвига самонаводящееся устройство, и использовать небольшое их количество в качестве своеобразных наёмников, сражающихся на стороне национальной гвардии его иммунной системы. Этот ген разработали на компьютере а затем спутали вместе с обезвреженным ВИЧ, добавив генетический код, полученный от мышей, коров и сурков. Если «химера» обозначает новый вид, гибрид, не существовавший в природе, то в этом случае это была химерная молекула ДНК. Джун отметила, что эта мешанина кода напоминала творения Руба Голдберга, и была «настоящим зоопарком».
Лорен подробно описала Людвигу процедуру. Из его вены возьмут кровь, прогонят через машину, которая отделит несколько его Т-клеток. Эти клетки отредактируют, отправив к ним вирус, который проберётся в их ядра и установит там синтетический ген на случайном месте его генома. Этот разработанный ген закодирует белок на строительство рецептора, позволяющего Т-клеткам распознавать определённый маркер поверхности клеток, называемый CD19, у раковых В-клеток Людвига, что даст им точную систему наведения. При успешном стечении обстоятельств, после того, как отредактированные клетки вернутся в кровеносную систему, они займутся атакой. И с помощью этих клеток иммунная система Людвига может стать мобильной, отзывчивой и достаточно сильной, чтобы победить рак. Был шанс, что она проявит лихорадочную активность, или что отредактированные Т-клетки окажутся не такими мощными, как от них ожидали. Команда медиков просто не могла быть уверена в результате. Этого никто никогда не пробовал. Так что в тот момент Уильям Людвиг стал известен, как пациент номер один.
Его положили в госпиталь 31 июля 2010. Несколько дней после того, как отредактированные клетки вернулись в его кровеносную систему, ничего интересного не происходило. Ему ввели ещё одну партию. Но затем, через десять дней, до третьего, последнего укола, разразился хаос. Тело Людвига начало трястись. Его пульс взлетел, давление упало. Его начало лихорадить.
«Меня положили в реанимацию. Я не должен был выжить», – вспоминает Людвиг. Тогда ещё медсёстры этого не знали, но его Т-клетки начали убивать рак. «Цитокиновый шторм, – сказала мне Лорен. – Отредактированные Т-клетки „делали прививки“ в его теле, встречались с целевыми антигенами, и атаковали потоками цитокинов». Эти сигнальные молекулы срабатывали в иммунной системе, вызывая жар и открывая капилляры для того, чтобы иммунные клетки могли устремиться по сосудам и достичь целей. Лорен объясняет: «Теперь, после наблюдений множества пациентов, мы знаем, что сильный иммунный отклик означает, что терапия сработала». Шторм Людвига длился часами, но при этом он был гораздо слабее того, что большинство из нас чувствуют при сильном гриппе. Так же быстро, как начался, шторм прекратился.
Почти через месяц врачи пришли в палату Людвига во вторник, взять пробу костного мозга на проверку. «Это не очень приятно, и я не тот человек, кого можно легко попросить взять пробу костного мозга», – сказал мне Людвиг. Нехотя он согласился. «Билл их не любит», – говорит Лорен. Она проткнула его бедренную кость иглой и взяла пробу костного мозга 1-2 см длиной, которая покажет состав клеток, циркулирующих в теле. Биопсия здорового костного мозга показывает баланс между красными кровяными тельцами, тромбоцитами, иммунными клетками и смесью кроветворных клеток. В поражённом раком мозге преобладает один тип клеток, лимфоциты.
Лорен посмотрела в микроскоп. «Это казалось невероятным», – говорит она. Никаких раковых клеток в костном мозге не было. Она видела полосатые слои клеток через тот же самый микроскоп ещё месяц назад. Через два дня у Людвига взяли ещё одну пробу. Никаких полосок. «Я не могла в это поверить. Такого в медицине не бывает», – сказала мне Лорен. Она заглянула в комнату к Людвигу на следующей неделе. «Вы не поверите – персонал перепутал пробы, и мне пришлось повторять тест на костный мозг, – ворча, пожаловался ей Людвиг. – Нет, не так – ответила Лорен. – Первая проба была плохой, она была загрязнена кровью. Мы не думали, что первый тест был правильным, – сказала она. – Честно, мы не знаем, что сказать. Уильям, в твоём теле больше нет рака».
Шли месяцы. «Мы всё ждали подвоха», – сказала она мне. Через год после лечения Людвиг спросил у неё: «Элисон, а почему ты не говоришь мне, что я вылечился?» Лорен объяснила ему, что определения лечения основаны на десятилетиях исследований, сотнях пациентов, горах данных. «Уильям, – сказала она ему, – ты единственный».
Небольшой отряд клеток-наёмников победил рак. Но эта популяция клеток может и не выжить. Я спросил Людвига, что случится, когда небольшой набор клеток, синтетических охранников, умрёт, и на защите тела останутся только силы национальной гвардии. Будет ли это достаточно сильная система защиты? Или рак может вернуться? «Это был первый вопрос, который все задавали – сказал он. – Никто не знает».
Джун считает, что его искусственно созданные Т-клетки устранили килограмм раковых клеток Людвига меньше, чем за месяц. «Лекарства на такое не способны», – рассказала Джун репортёру. Вскоре появился пациент номер два, затем пациент номер три. Доктора наблюдали уничтожение от 2 до 4 килограмм рака в течение нескольких дней у трёх различных пациентов. В течение нескольких лет сотни пациентов наблюдали за очищением своих тел от рака. Группа Джун из Пенсильванского университета и её коллеги из Детского госпиталя в Филадельфии сообщали о невероятных успехах в использовании CAR-T для лечения острого лимфобластного лейкоза, детского рака. Эмили Уайтхед, 7 лет, из Филадельфии, и Эвери Уолкер, 10 лет, из Редмонда, штат Орегон, появились на страницах центральных газет. «Хорошие новости для юного пациента с раком: полная ремиссия!» – провозглашала газета The Philadelphia Inquirer. «Последняя надежда девочки, отредактированные клетки иммунной системы, победили лейкемию» – объявила The New York Times.
Но не у всех пациентов отклик был положительным. Никто не знал, почему генная терапия вызывает у некоторых пациентов такие сильные конвульсии и треморы, как у Людвига, а у других – небольшую лихорадку. Уайтхед проходила такую же процедуру при лечении детской лейкемии, и её тело отреагировало так сильно, что она чуть не умерла. Но несколько дней спустя лихорадка ушла, как и рак. Уолкер тоже подвергался лечению. «Мы все ждали большого шторма», – рассказал её отец Аарон Уолкер The Philadelphia Inquirer. Но у неё возникла только небольшая лихорадка. К несчастью, у Уолкер и Мэдисон Горман позднее случился рецидив, и они умерли.
Перед учёными, редактирующими Т-клетки для борьбы с раком, стоит множество технических преград. Т-клетки CAR подстраивали так, чтобы их рецепторы были больше похожи на маркеры, чаще встречающиеся у раковых клеток, чтобы предпочтительно нацеливаться на эти клетки. В одном из исследований учёные из Пенсильванского университета показали, что смогли разработать Т-клетки, очень близкие к целям, хорошо выраженным у таких раковых клеток, как рак груди. Но многие из этих генов оказываются в небольших количествах в таких деликатных тканях, как сердце или тимус. В 2013 году Джун с коллегами сообщили о важной проблеме: Т-клетки созданные через TCR, привязывающиеся к антигенам рака, скрытым внутри раковой клетки, разработанные для соединения с MAGE-A3 в раковых клетках, стали соединяться и с продуктами гена TTN, создающиего титин, самый большой из белков человека. У некоторых пациентов это вызвало проблемы с сердцем.
С тех пор исследователи вернулись обратно к чертёжной доске, чтобы работать над подстройками и изменениями Т-клеток, формирующих более слабые связи с целевыми клетками. Работа, опубликованная в журнале Journal of Clinical Oncology, полагает, что у врачей есть возможность использовать биомаркеры для предсказания того, у каких пациентов может появиться враждебная реакция на введение CAR Т-клеток. Но происшествия с отредактированными Т-клетками до сих пор случаются. В марте Джун остановила клинические испытания Т-клеток, разработанных для соединения с CD19 на поверхности раковых клеток белых телец, после того, как 5 из 38 пациентов умерли на испытаниях из-за загадочной воспалительной реакции в мозге. В мае компания Kite Pharma, занимающаяся борьбой с раком, сообщила о похожей смерти.
Тем не менее, Novartis, международный швейцарский биотехнический гигант, находится на пороге коммерциализации лечения. В июле 2017 Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) рекомендовало одобрить первые Т-клетки CAR для детской лейкемии, которые будут продаваться по цене в $300 000. Эмили Уайтхед была первым ребёнком, которого лечили такими клетками в 2012, и сейчас у неё нет рака уже пять лет. Её лечили всего через несколько месяцев после пациента номер один, Уильяма Людвига.
Я звонил ему в 2013 году, через три года после лечения. Он только что вернулся из автопутешествия в Нью-Йорк с его женой и двумя внуками, и собирался отправится в горы Адирондак. Я предположил, что у него всё в порядке – но так ли это было на самом деле? «Я, конечно, уже не юнец, – сказал он, – но мне кажется, что для своего возраста держусь нормально». У него был атипичный рост кожи, хронический кашель, инфекция носовых пазух, жидкость в лёгких, вирус в правом глазу и сильная изжога. Но рака не было.
«Иногда меня прямо переполняют мысли о том, что я пациент номер один, – сказал Людвиг. – Я знал, что мои дни были сочтены. Мне нечего было терять». Его жена была рядом с ним более десяти лет, пока он боролся с недугом – «удивительный человек», по его словам. Менее чем через неделю после разговора Людвиг с женой поехали на своих автодомах в Куперстаун с другой парой, чтобы посмотреть, как дети играют в бейсбол. Наступало зелёное лето, окна были открыты, пары в футболках с короткими рукавами катили по старым шоссе штата Нью-Йорк, чистым и залитым светом звёзд.
Джим Козубек — специалист по обработке данных, живёт в Кембридже, Массачусетс. Автор книги "Современный Прометей: редактируя геном человека с технологией Crispr-Cas9".
