— В рамках клинических испытаний препарата CTX310 учёные «отключили» ген ANGPTL3 в клетках печени. Это привело к устойчивому снижению уровня холестерина и триглицеридов в крови пациентов. Расскажите, пожалуйста, что происходит с клетками в процессе такой терапии? 

— Ангиопоэтин-подобный белок 3-го типа (ANGPTL3) вырабатывается в печени и оказывает влияние на метаболизм липидов. Он ингибирует липопротеинлипазу и эндотелиальную липазу — важные ферменты, расщепляющие жиры в крови.

В результате генной терапии с помощью технологии CRISPR-Cas9 происходит «выключение» гена ANGPTL3, кодирующего одноимённый белок. По сути, ANGPTL3 действует как своего рода тормоз для систем, удаляющих жиры и холестерин из крови. Когда его функция нарушена, этот тормоз ослабевает, и липиды быстрее выводятся из кровотока. Это приводит к снижению уровней липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов, а также снижает риск атеросклероза.

— Как система редактирования достигает клеток нужного органа?

— Белок ANGPTL3 вырабатывается почти исключительно клетками печени. Это во многом предопределило успех препарата CTX310. Для печени сегодня существуют наиболее эффективные и клинически проверенные методы доставки.

В CTX310 действующие компоненты «упакованы» в липидные наночастицы. После введения они доставляют мРНК Cas9 и направляющую РНК в клетки печени — гепатоциты. Там происходит редактирование гена ANGPTL3.

Для других органов используют различные способы доставки, в том числе с помощью вирусных частиц, которые обладают сродством к определённым типам клеток. Однако этот метод гораздо более сложный и имеет ограничения.

— Нужно ли изменять ДНК во всех клетках органа для достижения лечебного эффекта? Если нет, что происходит с неотредактированными клетками?

— В клиническом исследовании, изучающем эффективность препарата CTX310, пациентам вводили разные дозировки препарата, и снижение уровня триглицеридов и ЛПНП в ответ тоже было разным. Для получения эффекта не требовалось редактировать все клетки печени. Достаточно изменить часть гепатоцитов, чтобы общий уровень белка ANGPTL3 в крови снизился. При этом клетки, которые не были отредактированы, остаются генетически неизменёнными и продолжают вырабатывать ANGPTL3.

— Может ли быть изменён геном всего организма, чтобы избавить его от болезней, или это пока недостижимо?

— Что касается изменения генома всего организма, на сегодняшний день это не только недостижимо, но и не считается допустимым.

Полное редактирование генома всех клеток тела — не текущая медицинская реальность, а скорее, научная и этическая граница, которую пока не переходят.

— Что происходит с изменённой ДНК клетки после редактирования? Сохраняется ли «правка» при делении клетки и как долго она может оставаться в организме?

— Фактически система CRISPR-Cas9 вносит разрыв в ДНК, который клетка потом самостоятельно восстанавливает. Такое изменение становится частью геномной последовательности клетки и уже не является временной модификацией. По сути, это новая версия гена. Если клетка делится, то эта изменённая последовательность копируется вместе с остальным геномом, и дочерние клетки наследуют ту же самую «правку». Поэтому CRISPR-терапия рассчитана на длительный эффект.

Сколько времени «правка» сохраняется в организме, зависит прежде всего от типа клеток. В долгоживущих, медленно обновляющихся тканях — например, в гепатоцитах, нейронах или мышечных волокнах — отредактированная ДНК может оставаться годами и даже всю жизнь. В печени эффект сохранялся в течение года.

— В чём ключевое отличие этого метода от уже зарегистрированных препаратов для генной терапии? Есть ли шансы, что генная терапия от массовых заболеваний, таких как атеросклероз, будет более доступной по стоимости, чем лечение орфанных болезней?

— Ключевое отличие подхода CTX310 от уже одобренных препаратов для генной терапии заключается в принципиально ином механизме действия на геном. Так, препараты Zolgensma и Elevidys доставляют в клетку правильную копию гена с помощью вирусных частиц. Эта копия остаётся в клетке в виде отдельной молекулы, не встраиваясь в основную ДНК. В результате организм начинает производить нужный белок с этой дополнительной «инструкцией», но собственный дефектный ген пациента не затрагивается и не исправляется. CTX310 работает иначе. Это препарат для редактирования генома, который меняет существующий ген в ДНК.

Высокая стоимость Zolgensma и Elevidys во многом обусловлена сложностью и дороговизной производства вирусных векторов в больших количествах для каждого пациента. CTX310 в качестве способа доставки пользуется гораздо более дешёвыми липидными наночастицами. Так что стоимость в данном случае зависит не от массовости заболевания, а от способа доставки препарата в нужный орган.

— Какие риски могут быть связаны с редактированием генома человека?

— Одна из главных проблем — нецелевые эффекты. Система для редактирования генома в каждом случае нацелена на конкретную последовательность ДНК, но она может частично совпадать с другими участками генома, и тогда препарат разрезает не только нужный ген, но и похожие последовательности в других местах. Это может привести к слиянию генов и другим опасным перестройкам, к потере целых хромосом или их фрагментов.

В некоторых случаях может произойти хромотрипсис — разрыв хромосомы на множество фрагментов с их последующим хаотичным повторным соединением.

— Какие ещё заболевания сегодня пытаются лечить редактированием генома? Могут ли генные технологии найти применение против онкологии?

— Редактирование генома применяется для лечения некоторых гемоглобинопатий. Для лечения транстиретинового амилоидоза, гиперхолестеринемии и наследственных форм слепоты такой метод пока находится на стадии клинических исследований.

В онкологии CRISPR используется для создания более эффективных иммунных клеток, способных бороться с опухолями. При этом одна из главных сложностей для всех этих направлений — доставка системы редактирования генома. Важно безопасно и точно направить её в те клетки и ткани, которые необходимо изменить.