/ /

Leczenie genetyczne
– jak to ugryźć ?

avatar
Bartosz Nowak 30 Paź, 6 minut czytania

Jako student medycyny dość często jestem pytany o moją wymarzoną specjalizację. Odpowiadam wtedy, że chciałbym zostać genetykiem klinicznym. Zazwyczaj słyszę, że jest to bardzo ciekawa specjalizacja, której mankamentem jest jednak brak metod skutecznego leczenia. Nic bardziej mylnego. W tym krótkim artykule postaram się przedstawić najnowsze osiągnięcia z zakresu leczenia chorób genetycznych, a szczególnie skupię się na dostępnych już preparatach (tak, dobrze widzisz, Czytelniku, one nie tylko istnieją, ale często są już w sprzedaży !!!).

W celu lepszego zrozumienia wydarzeń naukowych ostatnich lat, warto wrócić do początków badań. Pierwszy sukces odnotowano w roku 1990, kiedy to 4-letnia dziewczynka Ashanthi DeSilva otrzymała historyczne leczenie. Ashanthi cierpiała na niedobór deaminazy adenozynowej (jest to jeden z enzymów[1] odpowiadających za degradację DNA[2]), powodujący wystąpienie zespołu ciężkiego wrodzonego niedoboru odporności (z ang. Adenosine deaminase deficiency – Severe combined immunodeficiency, ADA-SCID) z powodu nagromadzenia toksycznych związków dla limfocytów[3]. We wspomnianym historycznym leczeniu dziewczynki wykorzystano zmodyfikowane genetycznie limfocyty, które wcześniej pobrano z jej krwi4. Modyfikacji dokonano wprowadzając gen kodujący prawidłowy enzym, przy pomocy wektora wirusowego[4]5. Do dnia dzisiejszego Ashanthi cieszy się dobrym zdrowiem.

Wydawało się, że po tym wydarzeniu genetykę czeka świetlana przyszłość. Niestety, rozczarowanie przyszło na początku nowego tysiąclecia, gdy leczeniu genetycznemu zadano dwa ciosy. Pierwszym z nich były dalsze próby terapii ADA-SCID u dwójki pacjentów, u których doszło do rozwoju białaczki T-komórkowej[5]6, co spowodowało wstrzymanie testów klinicznych7. Kolejnym wydarzeniem była śmierć pacjenta chorego na niedobór transkarbamoilazy ornitynowej (enzymu biorącego udział w cyklu mocznikowym[6]8), rzadkiego schorzenia metabolicznego9. Podano mu eksperymentalną terapię genetyczną, która doprowadziła do rozwoju zespołu ciężkiej niewydolności oddechowej (z ang. acute respiratory distress syndrome, ARDS) i w konsekwencji do śmierci. Wydarzenia te doprowadziły do ostudzenia pierwotnego zapału w aspekcie terapii genowej, jednak nie zahamowały postępu nauki. Prace zeszły z publicznego świecznika i przeniosły się do zakamarków laboratoriów uczelni wyższych oraz firm farmaceutycznych, bo naukowcy nie poddają się tak łatwo. Testowano różne metody modyfikacji genetycznych, takie jak sekwencje TALEN[7]10 czy motywy palców cynkowych[8]11. Swego rodzaju „przestój” trwał do momentu ogłoszenia odkrycia systemu CRISPR/Cas9[9]12 oraz pojawienia się nowych metod leczenia genetycznego. Powstały dwa nurty leczenia, jeden oparty na RNA, drugi na DNA.

Na początku poruszymy temat terapii nakierowanych na RNA[10]13. W tej kwestii prym wiedzie wykorzystanie oligonukleotydów antysensowych (ang. Antisense Oligonucleotides, ASO). Są to 20- kliku nukleotydowe sekwencje DNA, które dzięki regule komplementarności zasad azotowych[11]14 łączą się one z prekursorowym mRNA (sekwencja nukleotydów warunkująca kolejność aminokwasów w białku). Dzięki temu w wyniku skomplikowanych procesów enzymatycznych, w jądrze komórkowym dochodzi do przecięcia DNA i tym samym nie powstaje z niego funkcjonalne białko15. Brzmi dobrze i tak też działa, ale zaznaczmy, że preparaty oparte na ASO nie wywołują trwałego efektu, w związku z czym koniecznie jest ich cykliczne podawanie, które jest uzależnione od trwałości preparatu w organizmie. W Polsce najbardziej znanym preparatem opartym na tej technologii jest Spinraza (Nusinersen), produkowana przez amerykański koncern biotechnologiczny Biogen. Preparat ten stosowany jest w leczeniu rdzeniowego zaniku mięśni (ang. spinal muscular atrophy, SMA). Pierwsze dopuszczenie do użytku tego leku nastąpiło po decyzji amerykańskiej Federalnej Agencji ds. Leków (ang. Food and Drug Administration, FDA) w 2016. Od 1 stycznia 2019 roku lek ten jest refundowany w Polsce. Wymaga on specjalistycznego podawania do światła kanału kręgowego (do środka kręgosłupa), w początkowej dawce 4 podań i następnie kolejnych, następujących co 4 miesiące16. Inne preparaty dostępnie obecnie w sprzedaży i oparte na ASO to m.in. Fomivirsen stosowany przy cytomegalowirusowym zapaleniu siatkówki, Mipomersen w leczeniu rodzinnej hipercholesterolemii oraz Eteplirsen stosowany w dystrofii mięśniowej Duchenne’a17 . Bada się także możliwość użycia ASO w terapii stwardnienia zanikowego bocznego (ang. amyotrophic lateral sclerosis, ALS)18. Kolejną chorobą, w której planuje się zastosowanie tej metody, jest choroba Huntingtona (ang. Huntington disease, HD).

Inną metodą terapii opartej na RNA jest wykorzystanie interferencji RNA, czyli RNAi (ang. RNA interferention). W tym systemie wykorzystuje się wyciszenie ekspresji genów (nie zachodzi proces transkrypcji, czyli przepisanie informacji z DNA na RNA) przy pomocy molekularnego systemu RISC (ang. RNA-induced silencing complex)15,19. Metoda jest obecnie intensywnie badana w chorobie Huntingtona. Działania naukowców koncentrują się na badaniach przedklinicznych, z udziałem linii komórkowych i zwierząt20.

Drugim typem leczenia genetycznego są terapie oparte na DNA. Obecnie na ustach wszystkich znajduje się system CRISPR. Jest to rodzaj prymitywnego systemu immunologicznego bakterii, pozwalający im na obronę w momencie ponownego zakażenia tym samym bakteriofagiem[12]21. Spostrzeżono, że możliwe jest jego wykorzystanie w celu modyfikacji kwasów nukleinowych (czyli DNA i RNA). Jest to bardzo efektywne i stosunkowo proste w użyciu narzędzie22,23. Doczekało się już wielu ulepszeń i rozwinięć, których omawianie wykracza poza zakres tego artykułu. Na dzień dzisiejszy (listopad 2019) brak jest dostępnego komercyjnie preparatu opartego na tej technologii, jednak na świecie żyją już pierwsze osoby, których materiał genetyczny został zmodyfikowany przy użyciu CRISPR. Na przykład w 2018 roku świat obiegła informacja z Chin: grupa naukowców spowodowała że u pary bliźniaków nie dochodzi już do produkcji białka z genu CCR5, co może je zabezpieczyć m.in. przed zachorowaniem na HIV24. Wydarzenie to wzbudziło falę protestów na całym świecie, gdyż po raz pierwszy doszło do zmodyfikowania ludzkiego embrionu, a w efekcie owej modyfikacji na świat przyszły zdrowe dzieci. Eksperyment ten nie został zatwierdzony przez żadną komisję bioetyczną. Od działań chińskich naukowców odciął się także ich macierzysty uniwersytet. Liczne kontrowersje wokół tego eksperymentu trwają do dziś, a toczące się procesy próbują wyjaśnić szczegóły sprawy.

Spore emocje wzbudzają wysokie koszty terapii genowych. Na przykład, istnieje preparat Luxturna, który stosowany jest w leczeniu dziedzicznej dystrofii siatkówki, dziedzicznej choroby spowodowanej nieprawidłowym genem RPE65, skutkującej znacznie upośledzonym wzrokiem. Lek Luxturna zbudowany jest z ogromnej liczby cząsteczek wektorów wirusowych do których wbudowano prawidłowy gen25. Wymagane jest jednorazowe podanie leku, miejscowo, pod siatkówkę[13]26. Cena leczenia wynosi 450 tys. $ za dawkę dla jednego oka i 850 tys. $ za dwie dawki, do obu gałek ocznych27. Burzę w temacie cen leków wzbudził ostatnio preparat o nazwie Zolgensma. Lek ten jest stosowany w terapii SMA, tak jak omawiana wcześniej Spinraza. Zasada działania jest jednak zbliżona do tej w Luxturnie. Ponownie wykorzystywany jest wektor wirusowy, zawierający kopię prawidłowego genu SMN1, biorącego udział w patogenezie schorzenia. Przewagą terapii opartej na DNA jest jednorazowe podanie, które w teorii powinno spowodować trwały efekt. Leczenie może odbyć się tylko u dzieci młodszych niż 2 lata, bo w przypadku starszych pacjentów trwające do niedawna badania kliniczne z użyciem większych dawek leku zostały wstrzymane przez FDA z uwagi na wysoką toksyczność substancji28. Podanie preparatu odbywa się w warunkach szpitalnych, drogą dożylną lub do kręgosłupa29. Cena dawki wynosi jednak… 2.125 mln $30.

Dużym problemem pozostają wysokie ceny produktów, wynikające z ogromnych, często wielomiliardowych kosztów które firmy muszą ponieść na wyprodukowanie i przetestowanie leku. Przykładem może być preparat Glybera, stosowany w niedoborze lipazy lipoproteinowej, enzymu biorącego udział w przemianach związków tłuszczowych. Cena pojedynczej dawki jest szacowana na 1 mln €, co skutkowało bardzo małym zainteresowaniem wśród pacjentów i w efekcie spowodowało wycofanie go ze sprzedaży31.

Pomimo dużych problemów, przyszłość leczenia genetycznego zapowiada się ciekawie. Najbliższe lata z pewnością zaowocują kolejnymi dopuszczonymi do sprzedaży preparatami. Kiedy ta chwila nadejdzie, niniejszy artykuł będzie wymagał aktualizacji, na co wszyscy z niecierpliwością czekamy.

 

 

4. NIH. Gene therapy-ADA. Available at: https://history.nih.gov/exhibits/genetics/sect4.htm. (Accessed: 3rd November 2019)

7. Chinen, J. & Puck, J. M. Successes and risks of gene therapy in primary immunodeficiencies. J. Allergy Clin. Immunol. 113, 595–603 (2004).

9. Sheryl Gay Stolberg. The Biotech Death of Jesse Gelsinger. (1999). Available at: https://www.nytimes.com/1999/11/28/magazine/the-biotech-death-of-jesse-gelsinger.html. (Accessed: 3rd November 2019)

15. Fiszer, A. & Krzyzosiak, W. J. Oligonucleotide-based strategies to combat polyglutamine diseases. Nucleic Acids Res. 42, 6787–6810 (2014).

16. EMA. Charakterstyka Produktu Leczniczego-Spinraza.

17. Rinaldi, C. & Wood, M. J. A. Antisense oligonucleotides : the next disorders. Nat. Publ. Gr. (2017). doi:10.1038/nrneurol.2017.148

18. Tabrizi, S. J., Ghosh, R. & Leavitt, B. R. Huntingtin Lowering Strategies for Disease Modification in Huntington’s Disease. Neuron 101, 801–819 (2019).

19. Wild, E. J. & Tabrizi, S. J. Therapies targeting DNA and RNA in Huntington’s disease. Lancet Neurol. 16, 837–847 (2017).

20. Evers, M. M. et al. AAV5-miHTT Gene Therapy Demonstrates Broad Distribution and Strong Human Mutant Huntingtin Lowering in a Huntington’s Disease Minipig Model. Mol. Ther. 26, 2163–2177 (2018).

22. Dominguez, A. A., Lim, W. A. & Qi, L. S. Beyond editing: Repurposing CRISPR-Cas9 for precision genome regulation and interrogation. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 17, 5–15 (2016).

23. Wikipedia. CRISPR. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR. (Accessed: 3rd November 2019)

24. MIT Technolgy Review. China’s CRISPR twins: A time line of news. (2019). Available at: https://www.technologyreview.com/s/613007/chinas-crispr-twins-a-timeline-of-news/. (Accessed: 3rd November 2019)

25. Luxturn, L., Luxturna, L., Lek, E. A., Luxturna, L. & Luxturna, L. Przegląd wiedzy na temat leku Luxturna i uzasadnienie udzielenia Pozwolenia na dopuszczenie do obrotu w UE Co to jest lek Luxturna i w jakim celu się go stosuje. 44, (2018).

27. Farmacja.pl. Najdroższe leki świata. Available at: https://farmacja.pl/oto-5-najdrozszych-lekow-swiata/. (Accessed: 3rd November 2019)

28. Miller, J. Novartis’ Zolgensma study halted by FDA amid safety questions. Available at: https://www.reuters.com/article/us-novartis-gene-therapy/novartis-zolgensma-study-halted-by-fda-amid-safety-questions-idUSKBN1X90XS. (Accessed: 3rd November 2019)

29. Novartis. Zolgensma. Available at: https://www.zolgensma.com/. (Accessed: 3rd November 2019)

30. Cohen, J. At Over $2 Million Zolgensma Is The World’s Most Expensive Therapy, Yet Relatively Cost-Effective. (2019). Available at: https://www.forbes.com/sites/joshuacohen/2019/06/05/at-over-2-million-zolgensma-is-the-worlds-most-expensive-therapy-yet-relatively-cost-effective/#789eee4c45f5. (Accessed: 4th November 2019)

31. European Biotechnology. Uniqure withdraws €1m drug Glybera from market. Available at: https://european-biotechnology.com/up-to-date/latest-news/news/uniqure-withdraws-eur1m-drug-glybera-from-market.html. (Accessed: 4th November 2019)

 

Słowniczek pojęć: 

  1. Białko odpowiadające za przeprowadzenie reakcji chemicznych w organizmach żywych.
  2. Kwas deoksyrybonukleinowy (z ang. deoxyribonucleic acid, DNA) jest głównym nośnikiem informacji na temat budowy białek w organizmach żywych.
  3. Główna komórka układu odpornościowego. Dzielą się na limfocyty T i B. Biorą udział w rozpoznawaniu bakterii, wirusów czy komórek nowotworowych oraz ich niszczeniu.
  4. 5 Osłabiony wirus, który pozwala na przeniesienie DNA do innej komórki zwierzęcej.
  5. 6 Nowotwór krwi, powstający z nadmiernej produkcji nieprawidłowych limfocytów T.
  6. 8 Cykl w komórkach wątroby odpowiadający za przekształcenie amoniaku w mocznik.
  7. 10 Rodzaj enzymów, które poprzez odpowiednie zaprojektowanie są w stanie przeciąć konkretne miejsce w DNA. Więcej informacji: https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_activator-like_effector_nuclease
  8. 11 J.W, inna budowa chemiczna. Więcej informacji: https://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_finger_nuclease
  9. 12 Metoda inżynierii genetycznej bazująca na bakteryjnych białkach Cas9. Więcej informacji: https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR
  10. 13 Kwas rybonukleinowy (z ang. ribonucleic acid, RNA). Powstaje w wyniku przepisania z DNA.
  11. 14 Reguła dzięki której odpowiednie zasady azotowe (budulec DNA i RNA) łączą się wyłącznie ze sobą.
  12. 21 Wirus zakażający wyłącznie bakterie
  13. 26 Jedna z trzech warstw tworzących oko. Inne to naczyniówka oraz twardówka.

 

[Obrazek tytułowy pochodzi z platformy https://www.freepik.com/]

Podziel się: