Генотерапия: потенциал технологии будущего

Что такое ДНК

Говоря о передовых достижениях в области биотехнологий, нельзя не упомянуть о генной терапии — одном из самых перспективных направлений современной науки.

Благодаря глубокому пониманию генетического кода человека, учёные стремятся разработать инновационные методы лечения заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми.

Кажется, что то, о чём раньше писали в фантастических произведениях, становится реальностью в наши дни. Технология редактирования ДНК становится всё более распространённой в современной медицине. Конечно, спустя 40 лет после первых экспериментов мы всё ещё многого не понимаем, но прогресс, достигнутый наукой в этой области, впечатляет.

Сегодня множество как небольших, так и крупных биотехнологических компаний активно работают над разработкой методов генной терапии. Но прежде чем погрузиться в детали, давайте освежим в памяти базовые знания об этой области.

Слово «генетика» происходит от греческого «genesis», что означает «происхождение». Эта наука изучает два ключевых свойства живых организмов: наследственность и изменчивость, а также методы управления ими. Ген (от греческого «genos» — «род», «происхождение») — это единица хранения, передачи и реализации наследственной информации.

В настоящее время учёные считают, что у человека от 30 тысяч до 100 тысяч генов, которые сильно различаются по размеру: от нескольких сотен до нескольких тысяч пар нуклеотидов. Ген представляет собой специфический участок молекулы ДНК, в котором закодирована структура определённого белка.

Другими словами, в ядре каждой клетки нашего организма в строго определённой последовательности генов хранится информация обо всех органах и системах, их взаимодействии, структуре тканей и природе биохимических процессов.

С момента зарождения жизни в организме генетический материал копируется при каждом последующем делении, и именно он на молекулярном уровне регулирует глубинные процессы нашей жизнедеятельности.

Можно провести аналогию: ДНК — это план, в котором указано, что и как должно быть построено, а белок — это строительные материалы для создания всего здания по этому плану.

Если в плане обнаруживается ошибка, вся конструкция может потерять устойчивость. Именно здесь на помощь приходит генная терапия. В качестве примера можно привести технологию мРНК, которая используется в вакцинах Pfizer и Moderna.

Молекула РНК копирует информацию из ДНК и выходит за пределы ядра. Её задача — передать информацию рибосомам, которые отвечают за синтез белка.

В настоящее время основной метод генной терапии заключается в замене мутировавшего гена на его функциональную копию. Однако существуют и другие подходы: отключение дефектного гена и внедрение нового, который поможет организму справиться с болезнью.

Генная терапия может применяться для лечения как наследственных генетических заболеваний, таких как гемофилия и муковисцидоз, так и приобретённых расстройств.

Особенно перспективным представляется использование генной терапии в борьбе с раком и первичными иммунодефицитами, где уже достигнут значительный прогресс.

В последние годы среди инвесторов широкую известность получила технология редактирования генома с использованием белка CRISPR/Cas9. Этот белок обнаружен почти у всех архей и половины бактерий.

CRISPR/Cas9 — это часть адаптивного иммунитета, которая запоминает фрагменты чужеродной ДНК, чтобы разрушить их при повторном попадании в клетку.

Учёные создают генетическую последовательность, называемую гидовой РНК, которая соответствует участку ДНК, который необходимо изменить.

РНК-гид доставляется в клетку вместе с белком Cas9, который действует как молекулярные ножницы, разрезая ДНК на фрагменты.

РНК-гид, или направляющая РНК, работает на основе определённой последовательности ДНК-мишени. Белок Cas9, в свою очередь, удаляет часть ДНК и РНК-гида.

В ДНК происходит восстановление целостности благодаря особым ферментам-активаторам, процесс корректировки успешно завершён.

Этот метод был разработан исследователями в конце XX века и только в 2012 году начал постепенно применяться в медицине.

С помощью технологии CRISPR учёные уже могут вносить точечные изменения в ДНК, удаляя определённые участки и заменяя их другими. Это похоже на работу с ножницами.

Сейчас используются два метода: редактирование генетического материала вне организма (ex vivo), например, в лабораторных условиях, и в организме пациента (in vivo), когда система доставки представляет собой безвредный вирус.

Преимущества генной терапии и перспективы рынка

Генная терапия — это технология, которая имеет огромный потенциал для развития и может привлечь инвесторов по ряду причин:

это один из наиболее быстрорастущих сегментов в сфере биотехнологий, который вызывает интерес у крупных инвесторов;
рынок генной терапии стабилен и предсказуем, его рост обусловлен накоплением научных знаний;
в развитых странах лечение с использованием генной терапии часто оплачивается государством, что делает его более доступным для пациентов;
FDA всё чаще выдаёт препаратам генной терапии особые статусы, что ускоряет исследования;
рост населения приводит к увеличению числа редких заболеваний, а правительства уделяют этой проблеме всё больше внимания;
для многих редких заболеваний не существует эффективного лечения, поэтому потребность в нём остаётся высокой.

Сегодня рынок препаратов генной терапии невелик, но к 2026 году его объём может удвоиться.

В то же время исследуется ряд методов, направленных на влияние на генетический механизм человека.

Однако разработка и внедрение подобных препаратов сопряжены с большими трудностями и часто заканчиваются неудачей.

Одним из первых одобренных препаратов для генной терапии редкого наследственного заболевания обмена веществ стал Glybera. В Европе его зарегистрировали в 2012 году, а стоимость курса лечения превышала 1,5 миллиона евро.

Из двухсот пациентов лечение прошёл только один человек, после чего проект был закрыт из-за коммерческой нецелесообразности.

Тем не менее, есть и успешные примеры. «Золгенсма» от компании Novartis — это первый препарат для генной терапии спинальной мышечной атрофии. На момент одобрения FDA в мае 2019 года данные были доступны только для 36 пациентов в возрасте до 7,2 месяцев.

Из 31 пациента, получившего высокую дозу препарата, 28 месяцев спустя не нуждались в постоянной вентиляции лёгких. А 19 пациентов, получивших высокую дозу, могли сидеть без поддержки. Препарат вводится однократно путём инъекции или инфузии.

Интересно, сколько стоит такая инъекция?

Продажи препарата «Золгенсма», млн. долларов США

Стоимость лечения с использованием генной терапии исчисляется сотнями тысяч долларов на одного пациента, и это привлекает множество участников.

В январе-феврале 2021 года, когда инвесторы были полны оптимизма, котировки многих компаний, занимающихся генотерапией, значительно выросли. Инвесторы видели в этом возможность принять участие в развитии медицины будущего. Однако разработка таких методов лечения — это долгий и сложный процесс.

Инвесторы не смогут быстро получить прибыль, а часть их вложений может обесцениться, поскольку на рынке выживут только самые сильные игроки.

Вкратце о главном:

Теоретически, генная терапия может помочь в лечении заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми.

Компании, занимающиеся генотерапией, вкладывают огромные средства и усилия в разработку лекарств, но потенциальная прибыль может оправдать эти затраты.

По прогнозам, рынок генотерапии удвоится в течение пяти лет.