Невероятно эффективная и точная технология редактирования генов, CRISPR (кластеризованные регулярно пересекающиеся короткие палиндромные повторы), считается небезопасной для использования людьми из-за ее нецелевых эффектов.

Однако ученые в Китае, похоже, раздвинули границу, недавно используя CRISPR для редактирования гена CCR5 из типа клеток костного мозга, называемых HSPC, которые затем были трансплантированы пациенту с ВИЧ и острым лимфобластным лейкозом.

Полученные донорские клетки сохранялись в течение более 19 месяцев, и лейкоз перешел в полную ремиссию. Однако количество CD4 + клеток, пораженных ВИЧ, было незначительно увеличено.

<img alt=" ВИЧ в кровотоке "src =" данные: изображение / gif; base64, R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP /// yH5BAEAAAAAAAAAAAAAAAAAABAAEAAAIBRAA56 "data-src =? "data-data-style =" width: 100%; "title =" ВИЧ в кровотоке "class =" lazy-load-image "width =" 1000 "height =" 750 "/> Себастьян Каулитцки | Shutterstock

Все здоровые люди содержат различные лейкоциты или лейкоциты, которые происходят из линии клеток-предшественников или родительских клеток в костном мозге. Они называются гемопоэтическими стволовыми и прогениторными клетками (HSPCs).

У пациентов с лейкемией одна или несколько из этих клеток развивают злокачественные свойства, приводя к образованию незрелых и неэффективных лейкоцитов и вытесняя оставшиеся нормальные HSPC. Чтобы лечить это, костный мозг обычно обрабатывают интенсивными дозами химиотерапевтических агентов, чтобы уничтожить все HSPC, злокачественные или нормальные.

Впоследствии для лечения этих пациентов используется трансплантация стволовых клеток или костного мозга, что приводит к появлению новой здоровой популяции клеток крови. В настоящем исследовании донорские стволовые клетки представляли собой CCR5-аблированные HSPC.

Два года спустя все признаки того, что пересадка прошла успешно. На самом деле лейкозные клетки больше не обнаруживались, и у пациента наступила полная ремиссия. Костный мозг поставляет как эритроциты, так и белые клетки в достаточном количестве. Все вроде бы хорошо.

Однако с ВИЧ-инфекцией это не так.

У пациентов с ВИЧ-инфекцией наблюдается опасное для жизни снижение количества иммунных клеток линии Т-лимфоцитов, которые ответственны за нападение и уничтожение инфицированных клеток и опухолевых клеток. Это настолько значительно снижает иммунитет, что большинство этих пациентов умирает из-за инфекций, вызванных незначительными микробами, на которые большинство нормальных здоровых тел не перестанут смотреть.

Вирус ВИЧ сам попадает в клетку через рецептор CCR5, молекулу, которая экспрессируется на поверхности клетки геном CCR5. Если клетке крови не хватает этого рецептора, проникновение вируса практически полностью блокируется.

Гонки за излечение ВИЧ

Китайские ученые пытались использовать эту иммунологическую лазейку, чтобы сократить вероятность заражения ВИЧ, вводя новый штамм CCR5-нулевых HSPCs в организм. Они удалили ген CCR5, используя технологию CRISPR.

Когда HSPCs были заменены на клетки с нулевым типом CCR5, ожидалось, что у новых CD4 + клеток, в которых происходит выделение, этого гена не будет.

Однако, несмотря на то, что донорские клетки (которые были CCR5-нулевыми), сохраняющимися в организме в течение более полутора лет, без явного вреда, наблюдалось только 5% -ное увеличение общего количества CCR5-нулевых CD4 + клеток. в течение короткого периода времени, когда антиретровирусные препараты были остановлены. Этого было недостаточно, чтобы вылечить пациента от ВИЧ, и в результате он все еще находится на лечении этими препаратами.

Привитые стволовые клетки, по-видимому, были приняты реципиентом без какого-либо иммунного ответа или токсических эффектов. Ученые утверждают, что это доказывает безопасность использования CRISPR на людях, в то время как другие эксперты, похоже, согласны с этим. В редакционной статье, опубликованной вместе с отчетом, ученый-онколог Карл Джун говорит: «Профиль безопасности представляется приемлемым».

Гонка за излечение ВИЧ с помощью генетического редактирования началась с немецкого пациента, который получил клетки костного мозга с мутацией CCR5 Δ32, что означало, что в этих клетках отсутствовал рецептор, необходимый для проникновения ВИЧ. Успешное лечение сфокусировало внимание на этом способе отключения вируса и расширения возможностей организма для борьбы с самой инфекцией.

<img alt=" Данные вируса ВИЧ "src =" данные: изображение / gif; base64, R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP /// yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 "data-src =" / image.axd? style = "width: 100%;" title = "Вирус ВИЧ» Пешкова | Shutterstock "class =" lazy-load-image "width =" 1000 "height =" 667 "/> Пешкова | Shutterstock

Выиграть или проиграть?

В настоящем исследовании китайская версия редактирования CRISPR использовала активацию энзима в течение ограниченного времени, чтобы минимизировать нецелевые изменения. Это означало бы, что фермент не будет вырезать фрагменты ДНК, которые он не должен делать.

Но с другой стороны, это также означало гораздо более высокий шанс того, что он не сможет выполнить работу, которую должен был выполнить. И, похоже, именно это и произошло, судя по 5-8% нулевых клеток CCR5, которые были обнаружены в костном мозге после трансплантации. Это означает, что по крайней мере одна копия гена CCR5 отсутствовала только в этом проценте клеток.

Когда речь идет о периферической крови, которая определяется как фактическая кровь в кровотоке, только около 2% Т-лимфоцитов действительно показывают редактирование. По мнению других биологов, этого недостаточно, чтобы оставить след на проникновении вируса.

Это было подчеркнуто в другом исследовании, в котором использовался менее строгий протокол для очистки костного мозга и редактировались стволовые клетки с использованием нуклеаз цинкового пальца. Здесь опять только от 2% до 4% клеток показывают мутацию.

Эксперимент вызвал этический спор

Самая большая проблема в лечении ВИЧ с помощью CRISPR – добиться эффективного редактирования без нанесения вреда цепи ДНК. В настоящем исследовании исследователи имеют преимущество в том, что они редактировали только взрослые клетки, оставляя другие клетки в организме немутантными и, следовательно, неспособными передавать мутацию будущим поколениям.

Это важно, потому что полное отсутствие функции гена CCR5 увеличивает уязвимость человека к гриппу, вирусу Западного Нила и, возможно, может сократить продолжительность жизни.

Это подчеркивает более противоречивую сторону этого эксперимента: как китайские ученые перешли от CRISPR-опосредованного лечения ВИЧ на мышах к испытаниям на людях всего за два года, когда требуется более чем вдвое больше времени, чтобы доказать безопасность новое лечение рака с участием генетической модификации в испытаниях на людях в других странах?

Например, самому Джун пришлось потратить пять лет на революционную Т-клеточную иммунотерапию рака у животных до испытаний на людях. Это новая технология или более мягкий режим регулирования в Китае?

В конце концов, только в прошлом году исследователь выполнил первое редактирование генов на нерожденных зародышах и еще один слитый эмбрион человека и животного, чтобы создать первый в мире гибридный эмбрион.

В настоящее время другие страны следуют этому примеру: вскоре в России появятся собственные отредактированные генами дети и трансплантаты головы, в то время как гибридные эмбрионы человека и животных теперь можно делать в Японии.

Похоже, что именно правительство и тип регулирующих учреждений, которые уже были созданы, решают, насколько строго будет контролироваться появляющаяся область редактирования CRISPR у пациентов-людей.

Если это так, мир может вскоре увидеть двухстороннюю систему, строго контролируемого развития с одной стороны, а с другой – систему, в которой ученым удастся избежать многих сомнительных исследований в их стремлении стать « первый »для достижения своих целей. Как уже происходит с медицинскими процедурами, которые не всегда разрешены на родине: просто отправляйтесь за границу и проводите их в другом месте.

Стоимость очевидна и очень высока: нерегулируемые исследования могут в лучшем случае привести к непредсказуемым результатам, а в худшем – освободить поток индустрий шарлатанов, претендующих на проведение невозможных, дискредитирующих исследований и затрудняющих получение реальных результатов.