14 сентября 1990: четырёхлетняя девочка открыла клиническую эпоху генной терапии

Врачи изменили клетки одного ребёнка — и медицина впервые начала лечить наследственную болезнь геном

Девочка, которую не могла нормально защищать собственная иммунная система

Осенью 1990 года генная терапия ещё не была отраслью фармацевтической индустрии. Не существовало одобренных генных препаратов, коммерческого рынка вирусных векторов и привычной сегодня инфраструктуры производства клеточных и генных лекарств.

В центре истории оказалась не технология, а четырёхлетняя девочка.

Ашанти ДеСильва страдала ADA-SCID — тяжёлым комбинированным иммунодефицитом, вызванным дефицитом фермента аденозиндезаминазы (ADA). Из-за дефекта гена ADA в организме накапливаются токсичные продукты пуринового обмена, особенно опасные для развивающихся лимфоцитов. В результате иммунная система теряет важнейшие клетки, необходимые для защиты от инфекций.

До появления эффективных методов лечения такие дети могли погибать от инфекций, которые для человека с нормально работающим иммунитетом не представляют сопоставимой угрозы.

Но ADA-SCID обладал особенностью, чрезвычайно привлекательной для первых экспериментов с генами: причина заболевания была известна и сводилась к нарушению работы конкретного гена. Если клеткам удастся дать функциональную копию ADA, рассуждали исследователи, можно попытаться восстановить хотя бы часть утраченной функции.

Ген как лекарство

Подход, использованный в 1990 году, сильно отличался от того, что современный читатель может представить при словах «изменили ген».

ДНК Ашанти не редактировали непосредственно в организме. CRISPR тогда вообще ещё не существовал как технология геномного редактирования.

У девочки забрали собственные белые клетки крови и выделили Т-лимфоциты — клетки иммунной системы. В лаборатории исследователи использовали модифицированный ретровирус как вектор, то есть средство доставки генетического материала. С его помощью в клетки внесли функциональную копию человеческого гена ADA.

Модифицированные клетки размножили, после чего вернули пациентке.

14 сентября 1990 года Ашанти получила около миллиарда собственных Т-лимфоцитов, несущих нормальный ген ADA. Именно эту дату NIH считает началом клинических исследований генной терапии человека.

За внешне простой процедурой стоял принципиально новый медицинский вопрос.

До этого лекарство обычно представляло собой химическое вещество, биологическую молекулу или компонент, компенсирующий недостающую функцию. Теперь терапевтическим инструментом становилась генетическая инструкция, которую доставляли в клетки пациента.

Это не было «исправлением генома»

Историческую сцену 1990 года легко сделать более современной, чем она была на самом деле.

Исследователи не нашли повреждённый участок ДНК и не заменили его правильной последовательностью. Функциональную копию ADA добавляли в извлечённые клетки с помощью ретровирусного вектора. Такой подход сегодня называют ex vivo: клетки модифицируются вне организма, а затем возвращаются пациенту.

Более того, использовались зрелые Т-лимфоциты, а не кроветворные стволовые клетки, способные постоянно создавать новые поколения клеток крови. Поэтому ожидать однократного пожизненного исправления иммунной системы от этой процедуры было трудно.

Ашанти и второй пациент исследования получали повторные инфузии генетически модифицированных клеток в течение примерно двух лет.

Эта деталь особенно важна для понимания истории генной терапии.

Лечение с одной важной оговоркой

Самая интересная часть этой истории находится не в газетном образе «первого ребёнка, которого вылечили генами», а в том, что происходило параллельно.

Ашанти продолжала получать ферментную заместительную терапию PEG-ADA — пегилированную аденозиндезаминазу, компенсировавшую недостаток собственного фермента.

Это помогало пациентке, но одновременно затрудняло научную интерпретацию эксперимента.

Если иммунная функция улучшалась, какая часть эффекта была результатом переноса гена, а какая — следствием продолжающейся ферментной терапии?

Позднейшие обзоры ранних исследований ADA-SCID подчёркивали именно эту проблему. Генетически модифицированные клетки сохранялись в организме очень долго — клетки с перенесённым геном обнаруживали спустя годы. Однако ранняя стратегия с Т-лимфоцитами не обеспечивала того устойчивого восстановления иммунной системы, которое стало целью следующих поколений терапии.

Получился важный для фармацевтической истории парадокс: эксперимент оказался достаточно успешным, чтобы доказать жизнеспособность идеи, но недостаточно успешным, чтобы стать окончательным лечением.

Именно такие результаты нередко оказываются наиболее продуктивными для развития новой медицинской платформы.

От Т-лимфоцитов к стволовым клеткам

Следующий принципиальный шаг состоял в выборе другой мишени.

Если изменить зрелые Т-лимфоциты, срок и масштаб эффекта ограничены возможностями этих клеток. Но если функциональный ген доставить в собственные кроветворные стволовые клетки пациента, они потенциально смогут закрепиться в костном мозге и постоянно производить новые клетки крови с работающей копией гена.

Для этого потребовалось решить ещё одну проблему: модифицированным стволовым клеткам необходимо предоставить возможность занять свою нишу в костном мозге.

В последующих программах ADA-SCID начали использовать предварительную подготовку пациента — кондиционирование, в том числе низкими дозами бусульфана (busulfan). Оно освобождало пространство для пересаживаемых генетически модифицированных клеток и помогало им закрепляться.

Изменился и подход к ферментной заместительной терапии. Продолжение PEG-ADA, необходимое и этически понятное в ранних экспериментах, уменьшало естественное преимущество клеток, самостоятельно производящих ADA. В более поздних протоколах этот фактор стали учитывать.

Так постепенно выяснилось, что для работающей генной терапии недостаточно просто иметь «правильный ген». Необходимо одновременно решить задачи доставки, выбора клеточной мишени, приживления, дозирования, производства и долгосрочной безопасности.

По сути, именно здесь начала формироваться логика современной клеточной и генной фармацевтики.

Вирус перестал быть только причиной болезни

Есть ещё одна историческая ирония.

Одним из центральных инструментов новой медицины стал вирус.

Ретровирус, естественная биологическая способность которого заключается в переносе генетического материала в клетку, исследователи превратили в вектор — транспортную систему для терапевтического гена.

Для фармацевтики это означало фундаментальный переход. Технология производства лекарства теперь должна была контролировать не только чистоту химического вещества или биологического белка. Нужно было управлять сложной системой «вектор — генетическая конструкция — клетка пациента — производственный процесс».

Сегодня эта логика кажется привычной специалистам по передовым методам терапии. В 1990 году она только входила в клинику.

И здесь проходит неожиданная линия от Ашанти ДеСильвы к современной CAR-T-терапии. В обоих случаях у пациента извлекают Т-лимфоциты, генетически модифицируют их вне организма и возвращают обратно. Цели различаются — восстановление ферментной функции при ADA-SCID и распознавание опухолевых клеток при CAR-T, — но сама производственная идея имеет явное историческое родство.

Новая технология принесла новые риски

История генной терапии после 1990 года оказалась гораздо сложнее, чем предполагал первоначальный оптимизм.

Стало ясно, что доставка работающего гена сама по себе не гарантирует клинического успеха. Возникли вопросы эффективности переноса, продолжительности экспрессии гена, иммунных реакций и безопасности вирусных векторов.

Особенно серьёзным оказался риск интеграции генетического материала в нежелательных участках генома. В некоторых последующих программах генной терапии других иммунодефицитов использование гамма-ретровирусных векторов было связано с развитием лейкозов из-за активации генов, участвующих в контроле клеточного роста.

Для индустрии это стало уроком, который действует до сих пор: у платформенной технологии нет безопасности «вообще». Безопасность зависит от вектора, конструкции, клетки-мишени, заболевания, дозы, производственного процесса и длительности наблюдения.

Поэтому современная генная терапия — это не только молекулярная биология. Это ещё и одна из наиболее требовательных областей фармацевтической разработки и регуляторного контроля.

От эксперимента к лекарственному продукту

Через четверть века после процедуры Ашанти ДеСильвы генная терапия ADA-SCID перешла следующую символическую границу.

В 2016 году в Европе был разрешён Стримвелис (Strimvelis) — ex vivo генная терапия ADA-SCID с использованием собственных CD34-положительных кроветворных стволовых клеток пациента, генетически модифицированных для экспрессии ADA.

Между процедурой 1990 года и появлением такого продукта лежали десятилетия исследований.

Это важная поправка к современному восприятию биотехнологических инноваций. Первая процедура на человеке и появление воспроизводимого лекарственного продукта — совершенно разные этапы.

Между ними находятся оптимизация вектора, подбор клеток, клинические исследования, совершенствование производства, контроль качества, доказательство длительности эффекта, фармаконадзор и регуляторная оценка.

Для фармацевтической индустрии история генной терапии поэтому является ещё и историей превращения научной идеи в производственную платформу.

Ашанти спустя четверть века

У истории есть редкая человеческая перспектива.

Через 25 лет после первой процедуры Ашанти ДеСильва рассказывала NIH, что живёт полноценной жизнью, получила образование, путешествовала и вышла замуж. При этом она не превращала собственную историю в миф о мгновенном чудесном исцелении и вспоминала госпитализации и осложнения.

Она также рассказывала, насколько необычным был сам день первой инфузии.

Четырёхлетний ребёнок едва мог понимать историческое значение происходящего. Зато взрослые понимали его прекрасно: для прессы подготовили помещение, вокруг находились камеры и журналисты.

Получился почти идеальный образ начала новой медицинской эпохи: научное сообщество обсуждало генетические векторы, безопасность и этику вмешательства в клетки человека, а в центре всего этого находилась девочка, которая была слишком мала, чтобы самостоятельно решить даже, что надеть утром.

Почему эта история важна сегодня

14 сентября 1990 года особенно интересно рассматривать из сегодняшней фармацевтической реальности.

За прошедшие десятилетия генная терапия превратилась из экспериментальной процедуры в самостоятельную категорию лекарственных технологий. Генетические подходы используются или исследуются при наследственных иммунодефицитах, заболеваниях крови, болезнях сетчатки, нервно-мышечных заболеваниях и других состояниях. Параллельно развиваются клеточная терапия и редактирование генома.

Но фундаментальные вопросы 1990 года никуда не исчезли.

Как доставить ген именно туда, где он должен работать? Насколько долго сохранится эффект? Что произойдёт с модифицированными клетками через десять или двадцать лет? Как оценивать отдалённый риск? Как производить персонализированный биологический продукт с фармацевтической воспроизводимостью? И наконец, как соотнести потенциально очень высокую стоимость однократного лечения с ценностью эффекта, который предполагается на годы?

Для производителей это означает переход от классической модели «молекула — завод — упаковка — дистрибуция» к значительно более сложным цепочкам создания ценности. Иногда сам пациент становится источником исходного клеточного материала, а логистика превращается в часть технологии лечения.

Для регуляторов ранняя история генной терапии показала необходимость контроля, который продолжается далеко за пределами регистрации препарата. Долгосрочное наблюдение за пациентами здесь является не административным дополнением, а способом обнаружить последствия вмешательства, которые невозможно полностью увидеть в обычном горизонте клинического исследования.

Для врачей изменился сам язык лечения наследственных заболеваний. Вместо пожизненной компенсации отсутствующей функции в некоторых случаях появляется возможность вмешаться значительно ближе к первопричине болезни.

Для пациентов это одновременно надежда и причина требовать особенно точного разговора о неопределённости. Слова «генная терапия» не означают автоматически «исправление навсегда». Эффективность, продолжительность действия и риски зависят от конкретной технологии и конкретного заболевания.

И для фармрынка здесь есть ещё один важный урок. Между сильной научной концепцией и устойчивым лекарственным бизнесом может пройти не один десяток лет. Первое доказательство принципа, клинически убедительный результат, зарегистрированный продукт и масштабируемая коммерческая модель — четыре разных достижения.