Wydawało się, że jesteśmy coraz bliżej pokonania rdzeniowego zaniku mięśni (SMA), rzadkiej choroby genetycznej. Może dotykać zarówno noworodki, jak i starsze dzieci, ale finał niemal zawsze jest tragiczny. Nadzieje rodziców dotkniętych SMA były ogromne, bo oto powstała terapia genowa niezwykle skuteczna w leczeniu choroby. Badania wykazały, że co prawda nie cofnie całkowicie SMA, bo po terapii pozostają pewne deficyty neurologiczne (np. trudności z poruszaniem się), ale de facto pozwala wyleczyć chorobę uznawaną do niedawna za śmiertelną.
Zolgensma (Onasemnogen abeparwowek) jest obecnie uważany za najdroższy lek na świecie - koszt terapii wynosi ok. 9 mln zł. To jednak preparat przełomowy. Rdzeniowy zanik mięśni (SMA) rozwija się z powodu mutacji w genie SMN1, który koduje białko odpowiadające za żywotność neuronów ruchowych. W związku z zaistniałą mutacją, organizm nie produkuje wystarczających ilości tego białka i dochodzi do stopniowego obumierania neuronów ruchowych.
Dzieci chore na SMA zatrzymują się w rozwoju fizycznym (np. nie potrafią same siedzieć), ale stopniowo tracą funkcjonalność mięśni już istniejących. A przecież mięśnie to nie tylko szkielet, ale i zdolność przełykania czy oddychania. Nieleczone SMA to najczęstsza genetyczna przyczyna śmierci dzieci przed drugim rokiem życia.
Zolgensma powoduje - mówiąc najprościej - zastąpienie wadliwego genu w komórkach dzieci ze SMA genem prawidłowo działającym. Organizm zaczyna produkować białko SMN1, co prowadzi do cofania choroby. Co więcej, podanie leku jeszcze przed wystąpieniem objawów choroby powoduje, że SMA nie rozwija się. Skuteczność terapii jest bardzo duża. Jednorazowa dawka rozwiązuje problem i - choć nie mamy pewności, że utrzymuje się całe życie - zapewnia dzieciom powrót do normalności.
Koszty Zolgensmy są jednak kosmiczne. W Anglii lek jest refundowany dla każdego dziecka ze zdiagnozowanym SMA typu 1. Warto dodać, że jest to szersza grupa dzieci od tej, którą pierwotnie rekomendował brytyjski National Institute for Health and Care Excellence (NICE), odpowiednik polskiej Agencji Oceny Technologii Medycznych i Taryfikacji (AOTMiT). Podobnie jest w Szkocji, Holandii i Włoszech. Trwają długie negocjacje cenowe między producentem leku Zolgensma a Ministerstwem Zdrowia i do porozumienia jeszcze daleko, ale jest szansa, że ta innowacyjna terapia genowa będzie refundowana w naszym kraju. To światełko nadziei dla dzieci dotkniętych SMA żyjących w Polsce i ich rodziców.
Zaletą Zolgensmy jest fakt, że podaje się tylko jedną dawkę, a inny dostępny w naszym kraju lek (nusinersen) trzeba przyjmować dożywotnio (co cztery miesiące). Ten preparat również może zapobiec rozwojowi choroby, jeżeli zacznie się go stosować przed wystąpieniem objawów - w Polsce leczy się nim ok. 700 pacjentów. Ale terapia genowa jest dużo lepsza, bo niesie ze sobą szanse na normalne życie dziecka z SMA i jego rodziny. W przypadku najmłodszych dzieci pozwala to na osiągnięcie kroków milowych, jak siadanie czy chodzenie.
8 lutego 2021 r. prezes Agencji Oceny Technologii Medycznych i Taryfikacji wydał pozytywną decyzję dotyczącą dodania badań przesiewowych noworodków w naszym kraju w kierunku SMA. W przypadku pozytywnej diagnozy, wdrażane będzie leczenie nusinersenem. To szansa dla 44-55 noworodków cierpiących na SMA, które co roku rodzą się w Polsce.
- Terapie genowe będą skuteczne w leczeniu chorób jednogenowych, czyli takich, w których mutacje w tylko jednym genie (czasem nawet jedna, konkretna, znana mutacja) są przyczyną choroby. W wyniku uszkodzeń dany gen zwyczajnie nie działa, nie jest zatem produkowane niezbędne białko i pojawiają się objawy choroby. W terapii genowej naszym celem jest wobec tego wprowadzenie prawidłowej kopii danego genu tak, aby również i prawidłowe białko mogło powstawać w komórkach pacjenta - mówi dr Paula Dobosz, genetyk, specjalistka medycyny genomowej.
Mianem terapii genowej określamy leczenie polegające na wprowadzeniu do komórki obcego materiału genetycznego (DNA lub RNA), który powinien wywierać efekt terapeutyczny (czyli naprawiać uszkodzone DNA). Idea terapii genowej sięga 1972 r., ale pierwszy lek terapii genowej dopuszczono do użytku dopiero 31 lat później w Chinach (Gendicine). Pierwszą terapię genową w Unii Europejskiej zatwierdzono w 2012 r. - preparat o nazwie Glybera firmy UniQure miał leczyć pacjentów cierpiących na hiperchylomikronemię.
Dr Paula Dobosz dodaje:
Takie terapie mogą działać w oparciu o kilka mechanizmów: zastępować gen powodujący chorobę zdrową kopią genu; inaktywację genu powodującego chorobę, który nie działa właściwie lub wprowadzenie nowego/zmodyfikowanego genu wspomagającego leczenie. Jednym z najciekawszych jest lek Luxturna, stosowany do naprawy obu alleli genu RPE65, wywołujących rzadką genetyczną dystrofię siatkówki i związaną z nią ślepotę. Preparat jest dostępny w UE od 2018 r. i polega na wprowadzeniu do komórek siatkówki prawidłowego genu RPE65, dzięki czemu mogą one wytwarzać białko niezbędne do przetwarzania światła w sygnały elektryczne.
- Terapie genowe to rozwiązanie dla jedynie pewnej grupy chorób, w dodatku w większości z nich istnieje bardzo konkretne okno terapeutyczne, w czasie którego możemy podać terapię, aby wciąż jeszcze była ona efektywna - chodzi tutaj o okres wzrostu i rozwoju małego dziecka. Są jednak wyjątki, na przykład lek Luxturna może być podawany również dorosłym i uzyskuje się całkiem przyzwoite efekty terapeutyczne - mówi dr Paula Dobosz.
Terapie genowe stosuje się głównie w przypadku chorób genetycznych, ale istnieją próby leczenia w ten sposób także nowotworów (Imlygic do leczenia nawrotów czerniaka). Ciekawym przykładem jest Yescarta, zatwierdzona w Unii Europejskiej w 2018 r. To terapia genowa wskazana w leczeniu nawrotowego lub opornego na leczenie chłoniaka rozlanego z dużych komórek B. Lek opiera się na immunoterapii CAR-T, która wykorzystuje wirusy do wprowadzania do limfocytów T genu kodującego białko CAR. Zmodyfikowane limfocyty wstrzykuje się do organizmu chorego, co ułatwia niszczenie komórek nowotworowych.
Z niektórymi terapiami genowymi wiążą się jednak kontrowersje. Przykładem jest Exondys 51, którego zatwierdzenie było kilkukrotnie odrzucane w USA, ale w końcu trafił do sprzedaży w 2016 r. Jest on przeznaczony do leczenia jednej z postaci dystrofii mięśniowej Duchenne'a (ok. 13 proc. chorych) - u osób, które mają mutację w genie DMD, którą można leczyć poprzez "pominięcie" egzonu 51. Podobne trudności miał lek znany jako Kynamro (dopuszczony w USA w 2013 r.) przeciw hipercholesterolemii rodzinnej, który aż dwa razy nie został dopuszczony do obrotu w UE. Trzeba pamiętać, że terapie genowe to wciąż "ziemia nieznana" i ich skuteczność, trwałość oferowanej ochrony, wciąż jest zagadką - to dlatego, że stosujemy je dopiero dekadę. Nie da się przewidzieć długofalowych konsekwencji terapii genowych.
Niestety, terapie genowe mają swoje ograniczenia. Nie wystarczy wstrzyknąć geny do krwiobiegu i liczyć, że to załatwi sprawę. Geny składają się z tysięcy zasad azotowych i nie są w stanie same dostać się do komórek - trzeba im w tym pomóc. Dlatego nowy materiał genetyczny zamyka się w biologicznym transporterze (tzw. wektorze). Najlepiej, gdy jest nim wirus, bo może łatwo replikować się w organizmie, "infekować" coraz więcej komórek i rozprzestrzeniać terapeutyczny gen.
Ponieważ nie chcemy, by wirus rozprzestrzenił się w niekontrolowany sposób, w terapii genowej wykorzystuje się wyłącznie tzw. wirusy niezdolne do replikacji. Są to takie wirusy, które z naturalnych powodów nie mogą replikować się samodzielnie (gdyż zwykle działają w tandemie z innymi patogenami) lub zostały tak zmienione, by nie stanowiły żadnego zagrożenia dla naszego organizmu. Wirusy te produkuje się w dużych ilościach w warunkach laboratoryjnych dzięki hodowlom w komórkach, które mają geny niezbędne do powielania wirusa.
Chociaż w terapii genowej testuje się różnego rodzaju wirusy, najczęstszym wyborem są wirusy zależne od adenowirusów (AAV). Warto zaznaczyć, że samodzielny AAV nie może się replikować - wirus ten jest dość łagodny i nie powoduje żadnych objawów chorobowych, co sprawia, że jest dość bezpiecznym do stosowania. Co ciekawe, niektóre szczepy AAV całkiem dobrze dostają się do mózgu, co czyni je odpowiednimi do leczenia zaburzeń neurologicznych. W mózgu dorosłego człowieka jest ok. 100 mld neuronów, a dotarcie do wystarczającej liczby z nich jest ogromnym wyzwaniem.
A co tak naprawdę umieszczamy w wirusie, który jest wektorem terapeutycznym? W przypadku chorób genetycznych spowodowanych utratą funkcji w ważnym genie, trzeba zadać sobie pytanie, czy możemy zmieścić zdrową, funkcjonalną kopię tego genu w wektorze wirusowym? Istnieje wiele opcji, które wiążą się z różnymi kompromisami.
Naukowcy od dawna badają zjawisko RNAi, czyli interferencji RNA, w którym to dwuniciowy RNA (dsRNA) o budowie i sekwencji zbliżonej do DNA, wycisza albo wyłącza ekspresję danego genu. Jest to tzw. małe interferujące RNA (siRNA), o długości ok. 20-25 par zasad. Innym podejściem jest kodowanie przez wirusy CRISPR/Cas9 - edytorów zasad opartych na CRISPR lub innych systemów edycji genomu. W tym przypadku, nawet jeśli wirus jest aktywny na niskim poziomie przez krótki czas, może to wystarczyć do trwałej edycji DNA w komórce. Druga strona jest taka, że system CRISPR może kontynuować edycję DNA w komórce przez lata, tak że nawet jeśli terapia zostanie uznana za wystarczająco bezpieczną do testów na ludziach w oparciu o badania krótkoterminowe, może dojść do nagromadzenia wielu niechcianych zmian w genomie przez lata po otrzymaniu leku. Ponadto, wiele systemów opartych na CRISPR jest zbyt dużych, aby zmieścić się w AAV. Jednak trzecim podejściem, zademonstrowanym w 2019 r. w mysich modelach choroby Huntingtona, jest wykorzystanie represorów (spowalniaczy) palca cynkowego, które podobnie jak CRISPR mogą być skierowane do określonej sekwencji DNA, ale są zaprojektowane tak, aby wyłączyć transkrypcję RNA z genu, a nie edytować DNA. To podejście nadal wymaga długotrwałej aktywności wirusa, aby utrzymać produkcję palców cynkowych, ale w porównaniu do podejścia RNAi, ilość palca cynkowego produkowanego przez wirusa może być bardzo niska, a przy tym skuteczna.
- Każda terapia i każdy lek mają swoje ryzyka związane z ich zastosowaniem, nie istnieje na świecie terapia w stu procentach skuteczna z ryzykiem działań niepożądanych na poziomie zerowym. W przypadku terapii genowych mogą one po prostu nie zadziałać u danego pacjenta, zwłaszcza te oparte na wektorach wirusowych, bo na przykład układ immunologiczny rozpoznał cząsteczki wirusa jako obce i zwyczajnie się z nimi rozprawił. Gen terapeutyczny może wbudować się nie tam, gdzie chcemy, albo produkcja prawidłowego białka może nie być wystarczająca, aby stan chorego uległ poprawie. Może się okazać, że terapia będzie musiała być dość często powtarzana, bo jednorazowa dawka nie zadziała lub efekt będzie krótkotrwały - wyjaśnia dr Paula Dobosz.
Jeśli chodzi o bezpieczeństwo, terapia genowa z użyciem AAV wydaje się być dobrze tolerowana u osób seronegatywnych (bez przeciwciał). Wciąż nie wiemy, czy terapia ta będzie bezpieczna i skuteczna u osób seropozytywnych, ani czy możliwe jest czasowe osłabienie odpowiedzi immunologicznej na tyle, by osoby te mogły odnieść korzyści. A istniejące dane mówią głównie o tolerancji samego AAV. Nadal pozostaje wiele otwartych pytań, dotyczących immunogenności różnych ładunków, które można by umieścić w AAV.
Istniejące dane sugerują, że AAV utrzymują się w organizmie przez co najmniej kilka lat, a prawdopodobnie dłużej. Nie ma jeszcze żadnych przesłanek z trwających badań, że skuteczność spada po pewnym czasie, a obecnie zatwierdzone terapie są podawane w postaci pojedynczej dawki, która ma wystarczyć na całe życie. To, czy skuteczność rzeczywiście utrzymuje się przez dziesięciolecia, nie zostało jeszcze udowodnione.
Terapie genowe czeka świetlana przyszłość i wiele wskazuje na to, że w kolejnych latach będą one jeszcze wydajniejsze i bezpieczniejsze. To z kolei oznacza, że jesteśmy u progu leczenia chorób jeszcze niedawno uważanych za nieuleczalne, nie tylko tych o podłożu genetycznym.