Prelomový experiment génových inžinierov. Biele krvinky môžu bojovať proti rakovine

Je to Rubikon a my sme ho konečne prekročili, vyhlásil molekulárny genetik Fjodor Urnov z Kalifornskej univerzity v Berkeley v reakcii na štúdiu publikovanú v americkom vedeckom časopise Science. Informoval o tom portál Lidovky.

Tím vedený Carlom Juneom z Pensylvánskej univerzity v nej opísal nasadenie revolučnej techniky génového inžinierstva u troch pacientov s rakovinou v silne pokročilom štádiu.

Jeden dobrovoľník ochorel sarkómom, zostávajúci dvaja mali ťažkú ​​leukémiu vzdorujúcu tradičným spôsobom liečby.

Na prvý pohľad nevyzerá výsledok Juneovho tímu ako prelom. Pacient so sarkómom za niekoľko mesiacov po liečbe zomrel a zdravotný stav pacientov s leukémiou sa zhoršil.

Zatiaľ test reálnosti
„Naša štúdia si nekládla za cieľ vyliečiť rakovinu,“ vysvetľuje Carl June. „Najprv sme potrebovali zistiť, či sú naše plány vôbec reálne a či to bude pre pacientov bezpečné.“ Vedci sa zhodujú, že v tomto ohľade June a jeho spolupracovníci uspeli.

Počiatky liečby chorôb zásahom do dedičnej informácie spadajú do doby pred tridsiatimi rokmi. Vtedy vedci mierili predovšetkým na genetické defekty spôsobujúce závažné dedičné ochorenia.

Prvými pacientmi boli deti, ktorým sa v dôsledku poškodeného génu nevyvinul imunitný systém a na živote ich ohrozovali aj úplne banálne infekcie. Čoskoro sa však ukázalo, že génové inžinierstvo predstavuje mocnú zbraň tiež v boji s rakovinou.

Zázrak šitý na mieru

Spočiatku mali genetici k dispozícii len veľmi neumelé nástroje pre zásahy do DNA. Ich zákroky preto pripomínali „streľbu do tmy“. Liečebné gény sa zabudovávali do DNA pacienta náhodne a lekári nemali nad týmto procesom kontrolu. Napriek tomu dosahovali v liečbe zhubných nádorov značné úspechy.

Príkladom je tzv. CAR-T terapia. Pri nej sú pacientom s leukémiou odobraté biele krvinky označované ako T-lymfocyty.

Do tých vnesú genetici v laboratóriu umelý gén, podľa ktorého sa na povrchu krviniek vytvorí špeciálna bielkovina označovaná skrátene ako CAR. Krvinky s modifikovanou dedičnou informácií lekári namnožia a vrátia ich do krvného obehu pacienta.

Upravené T-lymfocyty sa prostredníctvom bielkoviny CAR viažu na leukemické bunky a hubia ich. Liečba je schválená pre najťažšie prípady niektorých typov leukémie.

K liečbe je možné použiť len pacientove vlastné bunky. Preto sa CAR-T terapia šije každému chorému na mieru a jej cena sa pohybuje okolo 400-tisíc dolárov.

Nová, revolučná technika génového inžinierstva CRISPR-Cas9 dovoľuje zasiahnuť do dedičnej informácie naraz hneď na niekoľkých presne určených miestach a otvára pre liečbu rakoviny úplne nové možnosti.

Okrem „nastrelenia“ nových génov do dedičnej informácie bielych krviniek dovoľuje tiež cielenú blokádu génov, ktoré bielym krvinkám zápolenie s rakovinovými bunkami sťažujú.

Väčšina zhubných nádorov bujnie aj v dôsledku toho, že ich imunitný systém pacienta toleruje. Blokáda génov bielych krviniek by mala toto životu nebezpečné prímerie ukončiť.

Vystrihané a všité gény

Vedci z tímu Carla Juna odobrali T-lymfocyty trojici ťažko chorých dobrovoľníkov a pomocou techniky CRISPR-Cas9 vystrihli z dedičnej informácie takto získaných buniek dva gény. Na povrchu bielych krviniek sa podľa inštrukcií týchto génov tvoria bielkoviny brániace ataku na nádorové bunky.

Zároveň vedci "všili" bielym krvinkám na presne určené miesto dedičnej informácie gén pre bielkovinu, ktorá smerovala atak T-lymfocytov na rakovinové bunky pacientov. Navyše vedci pomocou CRISPR-Cas9 zneškodnili v krvinkách gén PD-1tlmiaci aktivitu imunitného systému.

Namnožené T-lymfocyty s upravenou dedičnou informáciou lekári vrátili do krvného obehu pacientov a sledovali reakcie organizmu chorých. Tá bola pred experimentom veľkou neznámou.

Časť nástroja CRISPR-Cas9 je vypožičaná od baktérií. Nezaútočí na ňu imunitný systém dobrovoľníkov búrlivou obrannou reakciou? Táto obava sa našťastie ukázala ako zbytočná.

June a spol. sa tiež obávali, či už nezmenili T-lymfocyty natoľko, že v nich imunitný systém dobrovoľníkov nespozná vlastné bunky a pokúsi sa ich likvidovať. Ani k tomu nedošlo. Naopak.

Modifikované bunky si viedli v tele pacientov veľmi dobre. Biele krvinky používané pri CAR-T terapiu zvyčajne prežívajú v organizme chorých dva mesiace. T-lymfocyty z Juneovho laboratória kolovali pacientom krvou ešte deväť mesiacov.

Rezervy pretrvávajú

Pri všetkých troch dobrovoľníkov už rakovina postúpila tak ďaleko, že nemali reálnu šancu na uzdravenie. Pacientovi so sarkómom sa nádor napriek tomu na prechodnú dobu zmenšil. Klinický test však jasne preukázal bezpečnosť liečby a odhalil aj jej rezervy.

CRISPR-Cas9 neodviedol perfektnú prácu na všetkých T-lymfocytoch. Niektorým bunkám zostali na povrchu prekážajúce bielkoviny. Pri iných sa nepodarilo vystrihnúť gén PD-1a ich reakcia bola slabá.

Ani „navádzacia“ bielkovina, ktorá mala zacieliť T-lymfocyty na nádorové bunky, neodvádzala svoju prácu na jednotku a June by ju v najbližších experimentoch rád obmenil. V ďalších klinických skúškach dúfa v oveľa lepšie výsledky.

Carl June nie je zďaleka jediný, kto nasadil proti rakovine CRIPR-Cas. Rad štúdií beží v Číne. T-lymfocyty so zablokovaným génom PD-1 tam vedci podávali pacientom so zhubnými nádormi už v roku 2016.

Dúfali, že takto „odbrzdený“ imunitný systém rakovinu „prevalcuje“. Rad odborníkov ale považuje takýto nekontrolovateľný frontálny útok na nádor za príliš riskantný.

CRISPR-Cas9 sa testuje aj pre iné spôsoby liečby rakoviny. Antoni Ribas z Kalifornskej univerzity v Los Angeles v spolupráci so súkromnou biotechnologickú firmou PACT Pharma skúša prepašovať CRISPR-Cas9 do buniek nádorov v tele pacientov a vyblokovať v nich gény kľúčové pre zhubné bujnenie. Zásah by mal nádorové bunky „skrotiť“ natoľko, že by potom boli ľahšie zvládnuteľné tradičnou liečbou.