Zaawansowane zastosowania terapeutyczne edycji genów
Zastosowanie koncepcji zastępowania wadliwych genów już od dawna było planowane w leczeniu wielu wyniszczających lub śmiertelnych chorób. W przypadku dziedziczonych zaburzeń hematologicznych lub odpornościowych genetycznie zmodyfikowane krwiotwórcze komórki macierzyste (HSC) stanowią idealny środek umożliwiający długofalowe leczenie, biorąc pod uwagę zdolność tych komórek do samoodnawiania się lub różnicowania do różnorodnych wyspecjalizowanych typów komórek. Dodatkowo autologiczna transplantacja skorygowanych krwiotwórczych komórek macierzystych pozwala w szczególności na pokonanie powikłań immunologicznych związanych z odrzuceniem przeszczepu i terapią immunosupresyjną realizowaną po transplantacji. Dane przedkliniczne oraz wstępne badania kliniczne potwierdzają bezpieczeństwo i korzyści terapii genowej opartej na krwiotwórczych komórkach macierzystych. Użycie wektorów integrujących semi-przypadkowo może jednak nadal wywoływać niepożądane skutki, takie jak mutageneza insercyjna i nieregulowana lub ektopowa ekspresja transgenowa. To z kolei może prowadzić do onkogenezy lub eliminacji zmodyfikowanych komórek, zagrażając skuteczności podejścia. Finansowany ze środków UE projekt SUPERSIST (Towards clinical translation of new gene targeting technologies for correcting inherited mutations and empowering adoptive immunotherapy of cancer) miał za zadanie wyeliminować te ograniczenia poprzez zastosowanie innowacyjnych kluczowych rozwiązań technicznych na potrzeby celowania genowego ex vivo. Projekt stanowił kontynuację udanej inicjatywy europejskiej PERSIST, której efektem było opracowanie zaawansowanych metod dostarczania genów HSC w celu realizacji bezpiecznej i skutecznej terapii genowej w leczeniu wielu chorób u ludzi. Endogenne korygowanie wadliwych genów Co ciekawe, podejście SUPERSIST miało na celu uruchomienie mechanizmów endogennej naprawy komórkowej w celu skorygowania bądź dezaktywacji zmutowanego genu. W tym celu badacze wykorzystali endonukleazy, takie jak nukleazy palca cynkowego (ZFN) oraz nukleazy efektorowe przypominające aktywator transkrypcji (TALEN) opracowane w celu rozpoznawania i odcinania zmutowanego genu, a także aktywowania mechanizmu rekombinacji homologicznej. Enzymy były przejściowo dostarczane ex vivo do krwiotwórczych komórek macierzystych razem z szablonem wymaganych zmian, w skutek czego docelowy gen został pomyślnie zmodyfikowany do nowej wersji. Przedstawiciele konsorcjum wyjaśniają, że "przyjęte podejście jest zdolne do przywrócenia funkcji genu oraz fizjologicznej funkcji kontroli ekspresji. Dodatkowo w przypadku większości chorobotwórczych mutacji mających wpływ na locus genu, w tym delecje, można stosować te same inżynieryjne nukleazy". Potencjał leczniczy strategii edycji genu opracowanej w ramach projektu SUPERSIST został wykazany poprzez podkreślenie znaczenia genu receptora wspólnego łańcucha gamma (IL2RG), będącego kluczowym składnikiem wielu receptorów interleukiny biorących udział w funkcjonowaniu układu odpornościowego z poważnym pierwotnym niedoborem odporności. Edytowane genetycznie komórki HSC po przeszczepieniu u myszy były zdolne utrzymać normalną hematopoezę i umożliwiły tworzenie funkcjonalnych komórek limfoidalnych. Immunoterapia nowotworów Z biegiem lat terapia genowa objęła również leczenie nowotworów głównie poprzez aktywację odpowiedzi przeciwnowotworowej. Jedna ze strategii polega na modyfikacji genetycznej limfocytów T w celu uśmiercenia komórek nowotworowych poprzez przekazanie swoistych dla nowotworu receptorów limfocytów T (TCR) rozpoznających antygeny rakowe. Podejście to miało jednak ograniczoną skuteczność kliniczną ze względu na konkurencję z endemicznymi receptorami TCR, zwiększając ryzyko utworzenia nieprzewidywalnej nowej specyficzności poprzez niedopasowanie egzogennych i endogennych łańcuchów TCR. "Aby pokonać te trudności, konsorcjum SUPERSIST wykonało jednoczesne wycieszenie endogennych genów i wprowadzenie swoistych dla nowotworu genów TCR", zauważa koordynator projektu, prof. Naldini. Podejmując się przełożenia tego podejścia na zastosowanie kliniczne, naukowcy zoptymalizowali protokół i przetestowali jego zasadność w modelach przedklinicznych. Po wszczepieniu do myszy chorującej na raka limfocyty T ze zmodyfikowanym genem bezpiecznie usunęły nowotwór bez wywierania niepożądanych skutków i zaprezentowały fenotyp wczesnych limfocytów T pamięci wzmacniających długofalową trwałość obserwowaną po transplantacji. Partnerzy projektu przewidują, że ze wsparciem partnerów z sektora MŚP będą w stanie zwiększyć skalę zoptymalizowanych protokołów celowania genowego na potrzeby badań klinicznych". Podsumowując, wyniki projektu SUPERSIST dotyczące celowanej edycji genów pozwolą na opracowanie dokładniejszych i skuteczniejszych strategii terapii genowej. To z kolei umożliwi rozszerzenie zakresu zastosowań poza leczenie dziedziczonych zaburzeń, np. przez zastosowanie adoptywnej terapii limfocytami T — podejścia, które staje się coraz bardziej popularne w leczeniu nowotworów.
Słowa kluczowe
Edycja genów, terapia genowa, SUPERSIST, sztuczne nukleazy, wektory lentiwirusowe, nowotwór, pierwotny niedobór odporności
