Как он находит и побеждает ДНК вируса?
В США начнутся испытания генного препарата против ВИЧ
Компания Excision BioTherapeutics объявила о том, что Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило заявку на проведение первой и второй фаз клинических испытаний нового лекарственного препарата против хронической ВИЧ-инфекции. Испытания EBT-101, в основе которого лежит технология редактирования генома CRISPR/Cas, на безопасность, переносимость и эффективность у добровольцев с ВИЧ типа 1 начнутся в конце 2021 года. Участники исследования будут распределены на три группы для определения наилучшей дозировки.
Что такое CRISPR/Сas?
CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) расшифровывается как «сгруппированные регулярно прерывающиеся короткие палиндромные повторы». Именно такие повторяющиеся пары оснований ДНК обнаружили ученые у некоторых бактерий. Выяснилось, что эти участки являются копиями, которые служат для распознавания бактериофагов и не позволяют доставлять свой геном в бактерию и производить свои копии.
Система CRISPR использует созданные «заготовки» — спейсеры — для того, чтобы кодировать специфические молекулы crРНК, связывающиеся с ферментом Cas9, который и разрезает ДНК бактериофага в нужных местах. В 2011 году Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна показали, что, меняя направляющую РНК, двойные (для обеих цепочек двойной спирали) ножницы комплекса Cas9 можно заставить резать любые фрагменты ДНК, — за что и получили через девять лет Нобелевскую премию по химии. Вскоре появились модификации, позволяющие не только резать ДНК, но и вставлять при необходимости требуемые участки ДНК.
С помощью CRISPR/Cas уже лечат
Новая технология мгновенно вызвала большой энтузиазм в медицине — главным образом из-за потенциала в клеточной терапии. Впрочем, с помощью CRISPR-терапии только начинают лечить. В 2020 году стало известно о первых успешных клинических испытаниях: семь пациентов смогли вылечить от бета-талассемии — заболевания, связанного с низким содержанием гемоглобина в крови, еще три — от серповидноклеточной анемии, при которой эритроциты приобретают серповидную форму и вызывают боль, повреждение органов и инсульты.
Однако пока CRISPR-терапия остается чрезвычайно дорогостоящей — так, излечение серповидноклеточной анемии у одного пациента, по словам Дудны, стоит около двух миллионов долларов. При этом продолжается как усовершенствование самого CRISPR (появляются все новые и новые его варианты), так и способы его доставки: в июне стало известно о том, что систему впервые непосредственно доставили в клетки шести пациентов с транстиретиновым амилоидоизом — болезнью, при которой белок транстиретин накапливается в жизненно важных органах. Раньше терапия проходила ex vivo: клетки извлекались для редактирования, а затем вводились вновь.
ВИЧ можно и нужно лечить с помощью CRISPR-терапии
Для своего размножения вирус использует Т-лимофциты — клетки иммунной системы человека, одна из функций которых — давать «сигнал опасности» при обнаружении вируса. После проникновения с помощью обратной транскрипции на основе РНК вируса производится ДНК, которая в ядре клетки встраивается в человеческий геном. Полученный провирус позволяет синтезировать вирионы ВИЧ, которые распространяются по организму. Именно из-за того, что ВИЧ встраивается в ДНК клеток, пока действенных способов избавления от него не придумали. Вирус истощает Т-лимфоцит, после чего новые его копии внедряются в новые Т-лимфоциты, что приводит ко все большему истощению иммунитета и, в конце концов, к СПИДу. «Спящие» провирусы могут активироваться даже после длительной антиретровирусной терапии — что делает ВИЧ практически неизлечимым. Поэтому на CRISPR-терапию, которая теоретически может полностью удалить провирусы из ДНК, возлагают большие надежды.
Новый препарат не первый предложенный способ лечения ВИЧ с помощью CRISPR
В 2019 году исследователи из Университета Небраски совместно с коллегами из Университета Темпл продемонстрировали на гуманизированных мышах эффективность сочетания системы CRISPR и разработанной учеными противовирусной терапии с медленным высвобождением и долговременным действием (LASER ART). Через две недели после введения ВИЧ типа мышам начинали давать антиретровирусные препараты в наночастицах с замедляющей высвобождение лекарств оболочкой. LASER ART прекращалась через четыре недели, вслед за чем исследователи с помощью аденовирусов вводили CRISPR/Cas9. У всех мышей с такой комбинированной терапией снижалась вирусная нагрузка — однако полностью удалить ДНК ВИЧ удалось только у двух из семи. В настоящее время исследователи работают над LASER ART следующего поколения.
Уже в этом году исследователи из Пекинского университета предложили новый метод лечения ВИЧ, где для борьбы с заболеванием используются модифицированные с помощью CRISPR гемопоэтические стволовые клетки. Однако пока число клеток с выработанным иммунитетом в организме добровольца оказалось недостаточным.
Аналог EBT-101 уже испытали на обезьянах
Параллельно группа исследователей из Университета Темпл совместно с компанией Excision BioTherapeutics занималась разработкой еще одного препарата — EBT-101. CRISPR/Cas9 в нем «упакована» в аденоассоциированный вирус 9 — который, как показали более ранние исследования, позволяет широко распространить системы по кровяным клеткам и некоторым вирусным резервуарам — местам, где продолжают скрываться остатки вируса, — в том числе и лимфатическим узлам. C помощью направляющих РНК Cas9, специфичных к ВИЧ, Cas9 вырезает провирус из генов Gag и LTR в ДНК клетки.
После проверки на многочисленных клеточных линиях — как на приматных, так и на человеческих — в 2020 году препарат испытали на макаках-резусах, зараженных вирусом иммунодефицита обезьян — ближайшим «родственником» ВИЧ. После «предварительной» антиретровирусной терапии, которая подавляла репликацию вируса, обезьянам внутривенно вводили препарат. ДНК и РНК Cas9 обнаружились во множестве тканей — в том числе в костном, спинном и головном мозге, печени и лимфоузлах. За несколько недель количество вирусной ДНК в лимфоузлах у разных приматов уменьшилась на 38-95 процентов. Теперь же FDA одобрила испытания аналогичного препарата, нацеленного на вирус иммунодефицита человека.
Дмитрий Юрьев
По материалам: “Лента.Ру”
