Full Text

Введение Более 50 лет назад учёные выдвинули гипотезу о том, что генетическая модификация чужеродной ДНК может стать эффективным средством лечения генетических заболеваний человека. Такая концепция генной терапии (ГТ) давала надежду на то, что клиническое улучшение или полное выздоровление у пациентов с тяжёлыми, неподдающимися терапии заболеваниями может быть достигнуто за одно лечение. Однако дальнейший путь ГТ от теории до клинического применения показал сложность практической реализации этой идеи. В определённый период своего развития из-за возникших неудач она оказалась на грани забвения. Однако продолжавшиеся изыскания и достигнутые результаты в области экспериментальной медицины, клеточной и молекулярной биологии, вирусологии, генной инженерии позволили ГТ выйти на новый исторический этап, вооружившись инновационными технологиями и усовершенствованными методами. Цель статьи - на основе данных литературы составить краткий обзор ключевых этапов развития ГТ от её зарождения до настоящего времени; описать главные события, характеризующие каждый исторический период, отразить достижения и проблемы каждого из них. Материалы и методы Применялся контент-анализ публикаций, посвящённых различным аспектам ГТ, поиск которых осуществлялся преимущественно в библиографических базах данных Scopus и PubMed, а также официальной информации из открытых интернет-источников. Результаты и обсуждение Начальный этап развития генной терапии Среди исследователей нет единого мнения о начале истории развития ГТ. Одни ведут отсчёт с 1962 г., когда В. Шибальский провёл исправление генетического дефекта путём доставки чужеродной ДНК в клетки млекопитающих [1, 2]. Другие связывают её с обнаружением С. Коэном и Г. Бойером в 1972 г. явления прямого переноса фрагментов ДНК от одной бактерии кишечной палочки к другой [3]. Третьи началом ГТ считают первые испытания с участием людей, наиболее раннее из которых было проведено группой доктора С. Розенберга в 1989 г. и представляло собой исследование генной маркировки инфильтрирующих опухоль лимфоцитов [4, 5]. Теоретическое же рождение ГТ произошло значительно раньше. Ещё в 1947 г. была опубликована первая работа, в которой предлагалась концепция ГТ [6]. В дальнейшем вплоть до 1970 г. шло её концептуальное развитие, сменившееся этапом лабораторных исследований [7]. Одним из исторических «реперов» стало учреждение в 1974 г. в США первой в мире биотехнологической компании «Genetech», которая занялась выращиванием новых бактериальных культур с чужеродными генами [3]. В 1976 г. У. Андерсон предложил использовать вирусы в качестве носителей ДНК (векторов), а уже в 1989 г. Управление по санитарному надзору и качеству пищевых продуктов США (Food and Drug Administration, FDA) одобрило первое клиническое исследование ГТ. На следующий год было проведено первое европейское испытание [7]. Последние два события обозначили начало клинической фазы развития ГТ. Наиболее ярким клиническим случаем на заре ГТ стало выздоровление Ашанти ДеСильва с синдромом тяжёлого комбинированного иммунодефицита, связанного с врождённым дефицитом аденозиндезаминазы (ADA-SCID). Пациентка на протяжении нескольких лет получала трансфузии собственных генетически модифицированных лимфоцитов, доставлявшихся с помощью ретровирусного вектора. В результате этой терапии у девочки наступила длительная ремиссия, а затем выздоровление [8]. В апреле 1993 г. прошли клинические испытания ГТ рекомбинантными аденовирусными (Ad) векторами с участием больных муковисцидозом. В ноябре 1995 г. было начато первое испытание рекомбинантных аденоассоциированных вирусов (AAV) у пациентов с таким же заболеванием, а затем клинические исследования у пациентов с гемофилией B [5]. В 1998 г. FDA разрешило к применению первый генотерапевтический препарат «Vitravene» на базе антисмысловых олигонуклеотидов (АСО) 1-го поколения для местного лечения цитомегаловирусного ретинита у пациентов с ослабленным иммунитетом (позднее этот препарат был отозван регулятором). В 2003 г. Государственное управление по контролю за продуктами питания и лекарствами Китая (State Food and Drug Administration, SFDA 56) одобрило продукт генной терапии «Gendicine» (на основе Ad-вектора) для лечения плоскоклеточного рака головы и шеи. В 2005 г. SFDA разрешило первую онколитическую аденовирусную терапию препаратом «Oncorine» для лечения карциономы носоглотки. Онколитическая вирусная ГТ в США впервые была одобрена значительно позднее - в 2015 г. - для лечения меланомы (препарат «Imlygic»). В 2007 г. Филиппинское бюро продуктов питания и лекарств (Bureau of Food and Drugs, BFAD 57) одобрило таргетную терапию для пациентов с саркомой мягких тканей и остеосаркомой на основе ретровирусного препарата «Rexin-G» [9]. В этот же период клиническое распространение получили лентивирусные и герпесвирусные векторы, а также невирусные методы переноса генов [5]. Однако в начале XXI в. развитие ГТ было приостановлено из-за ряда неблагоприятных событий, связанных с побочными эффектами первых генотерапевтических препаратов. Потребовалось пересмотреть подходы, повысить требования безопасности к ГТ, создать новые модификации вирусных векторов, направленные на снижение вероятности онкогенеза и развития токсических реакций организма, разработать более эффективные невирусные системы доставки генетического материала. Решение поставленных перед научным сообществом задач привело к появлению инновационных технологий генотерапии и расширению нозологического спектра её применения. Возрождение генной терапии Конец первого - начало второго десятилетия XXI в. были отмечены рядом успешных испытаний ГТ, применяемой в отношении врождённых офтальмологических болезней [10, 11], иммунных наследственных нарушений [12-14], онкологических заболеваний [15-17] и др. Наиболее резонансный успех в этот период был зафиксирован в 2011 г. Он связан с эффективным лечением острого лимфобластного лейкоза у Эмили Уайтхед по программе клинического исследования иммунотерапии рака в Детском госпитале Филадельфии США [18]. В 2012 г. благодаря открытию и разработке прорывной биотехнологии редактирования генов CRISPR-Cas (CRISPR - от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats - короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами; Cas - CRISPR-ассоциированный белок) вновь возрос интерес к ГТ и начался новый этап её развития [19, 20]. Ещё одним существенным событием в 2012 г. стало одобрение Европейским агентством по лекарственным средствам (European Medicines Agency, EMA) первого препарата ГТ для лечения наследственных заболеваний «Glybera» (с AAV-вектором), предназначенного для больных с тяжёлой формой панкреатита, вызванного дефицитом липопротеинлипазы [21-23]. Годом раньше в России был сертифицирован первый отечественный геннотерапевтический препарат «Неоваскулген» (с плазмидной ДНК в качестве вектора) для комплексной терапии больных с хроническими облитерирующими заболеваниями артерий нижних конечностей [24]. В 2013 г. допуск FDA получил препарат «Kynamro» (АСО 2-го поколения) для лечения генетически обусловленной гиперхолестеринемии [9]. Выше отмечено, что в 2015 г. на арену вышел онколитический препарат «Imlygic» на основе герпесвирусного вектора. По оценкам специалистов, после 2015 г. ГТ вступила в новую фазу развития, и геннотерапевтические препараты стали ежегодно разрешаться официальными регулирующими органами. Так, в 2016 г. были допущены к применению четыре препарата ГТ. Это разрешённые EMA «Zalmoxis» (аллогенные Т-клетки, генетически модифицированные ретровирусным вектором, для вспомогательного лечения при гаплоидентичной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток) и «Strimvelis» - аутологичные CD34+-гемопоэтические стволовые клетки, трансдуцированные ex vivo гаммаретровирусным вектором, предназначенные для лечения тяжёлого комбинированного иммунодефицитного синдрома, обусловленного дефицитом аденозиндеаминазы (ADA-SCID), а также одобренные FDA «Spinraza» и «Exondys 51» - антисмысловые олигонуклеотидные препараты (первый - для лечения спинальной мышечной атрофии (СМА) (Zalmoxis» (аллогенные Т-клетки, генетически модифицированные ретровирусным вектором, для вспомогательного лечения при гаплоидентичной трансплантации ГСК), второй - для лечения мышечной дистрофии Дюшенна) [9]. В 2020 г. компания - производитель препарата «Strimvelis» 58 уведомила EMA о развитии у пациента с ADA-SCID, получавшего данную терапию на основе гаммаретровектора в 2016 г., лимфоидного Т-клеточного лейкоза [25]. Современное состояние генной терапии Современный этап развития ГТ можно связать с началом первых клинических испытаний инновационной методики редактирования генома, которые были начаты в 2016 г. в Китае. Китайские специалисты применили CRISPR-Cas9 при проведении иммунотерапии пациенту, страдающему немелкоклеточным раком лёгких [26]. Вслед за этим Национальный институт здравоохранения США одобрил проведение подобного исследования для оценки безопасности применения CRISPR-Cas9 [27-29], а в Великобритании применили аналоговый редактор TALENS в клиническом исследовании с участием детей [27]. Первым разрешённым генноинженерным продуктом в США для проведения CAR-Т-клеточной иммунотерапии рака стал препарат на основе лентивирусного вектора «Kymriah». Он был одобрен FDA в 2017 г. для лечения ex vivo пациентов с B-клеточным острым лимфобластным лейкозом в возрасте до 25 лет (в 2018 г. препарат был разрешён на территории стран ЕС, в 2019 г. - в Японии). Для лечения В-клеточной лимфомы у взрослых лицензию от FDA и ЕМА в том же году получил ретровирусный препарат «Yescarta». В следующем году на базе ФГБУ «НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева» Минздрава России CAR T-клеточную терапию получили 20 российских детей и молодых взрослых с острым лимфобластным лейкозом и В-клеточными лимфомами [30]. Кроме того, 2017 г. ознаменовался одобрением со стороны FDA первого препарата на основе AAV вектора «Luxturna» для лечения наследственной дистрофии сетчатки. В том же году корейский регулятор лицензировал ретровирусный «Invossa» для лечения остеоартрита [9], а в США прошла апробация инструмента CRISPR-Cas для редактирования генов in vivo у пациента с синдромом Хантера [31]. В 2018 г. FDA и EMA одобрили «Onpattro» - первый препарат, работающий по принципу РНК-интерференции (на основе малых интерферирующих РНК (миРНК)), и антисмысловой олигонуклеотид «Tegsedi» для лечения наследственного амилоидоза («Tegsedi» в том же году был разрешён в Канаде). За последние годы CША значительно продвинулись в развитии антисмысловой терапии: в 2019-2020 гг. FDA лицензировало ещё 5 препаратов для лечения моногенных заболеваний. Это Waylivra (АСО 2-го поколения для лечения синдрома хиломикронемии), Givlaari (миРНК, острая печёночная порфирия), Oxlumo (миРНК, первичная гипероксалурия типа 1), Vyondys 53 и Viltepso (морфолиновые АСО для лечения мышечной дистрофии Дюшенна) [32-34]. В 2019 г. был лицензирован первый в Японии генотерапевтический препарат. Им стал разработанный на основе плазмидной ДНК »Collategene». Препарат показан для лечения пациентов с критической ишемией нижних конечностей, которая не поддаётся хирургической реваскуляризации [35]. ЕМА в том же году одобрила олигонуклеотидный препарат «Waylivra» и лентивирусный препарат «Zynteglo» для лечения орфанных заболеваний [9]. FDA в 2019 г. разрешило к применению препарат «Zolgensma», созданный на основе AVV вектора для лечения пациентов в возрасте до 2 лет с СМА [36]. В 2021 г. он был зарегистрирован на территории России. Однако «Zolgensma» на настоящий день является самым дорогостоящим лекарственным средством в мире. В 2020 г. технология CRISPR-Cas in vivo подверглась первым клиническим испытаниям на группе пациентов с врождённым амаврозом Лебера. Тогда же была завершена I фаза начатого в США в 2016 г. клинического исследования с применением CRISPR-Cas9 ex vivo при Т-клеточной иммунотерапии пациентов с немелкоклеточным раком лёгкого [28]. Распространение CAR-Т-клеточной иммунотерапии, выход на рынок препаратов на основе РНК-интерференции, появление новых поколений систем доставки генетического материала, а также клиническое применение инструмента редактирования генов CRISPR-Cas, по сути, характеризуют современный уровень развития ГТ [37]. По оценкам китайских исследователей по состоянию на август 2019 г. национальные органы по регулированию лекарственных средств одобрили 22 геннотерапевтических препарата, в мае того же года в базе данных «Clarivate Analytics» были зарегистрированы 4692 препарата, связанных с ГТ, и свыше 3700 клинических исследований ГТ, проводимых в более чем 200 странах [9]. Ведущими державами в этом направлении остаются США и Китай. Россия в последнее время также продвинулась в развитии ГТ. В конце мая 2022 г. в России начались клинические испытания первого отечественного онколитического препарата на основе рекомбинантного вируса осповакцины VV-GMCSF-Lact [38], в текущем году планируется завершение разработки российского аналога «Zolgensma» для лечения СМА [39]. Заключение ГТ прошла длительный путь с момента своего зарождения. Но из-за ряда неудач в клинических испытаниях она вступила в новую фазу своего развития только вначале 2010-х гг. Поэтому ряд её методов ещё находятся на стадии доклинических и клинических испытаний. Передовые биоинженерные технологии, такие как редакторы генов TALEN, CRISPR-Cas, обогатили её методологический базис, упростили и отчасти удешевили практическое применение ГТ. Итогом научных прорывов, достижений в клинической медицине и фармакологии стало ежегодное увеличение числа регистрируемых геннотерапевтических препаратов, а также количества публикуемых отчётов о результатах проведённых испытаний ГТ [9]. Ожидается, что ГТ в будущем значительно повлияет на лечение редких и опасных для жизни заболеваний. Однако для её окончательного успеха необходимо решить остающиеся вопросы безопасности геннотерапевтических препаратов, высокой стоимости их производства, недостаточного уровня развития промышленных технологий. Всестороннего рассмотрения требуют биоэтические проблемы ГТ, актуализировавшиеся с появлением технологии CRISPR-Cas, что особенно касается редактирования генома клеток зародышевой линии человека [40-42]. Источник финансирования. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

N. A. Grechushkina

Research Institute for Healthcare Organization and Medical Management of Moscow Healthcare Department

Email: grechushkinana@zdrav.mos.ru

References

Statistics