Луиджи НАЛДИНИ
Луиджи Налдини
Генната терапия с хематопоетични стволови клетки (HSC GT) се превръща в мощна и гъвкава стратегия за лечение на нарастващ брой човешки заболявания. Хематопоетичните стволови/прогениторни клетки (HSPC) се събират от тялото, генетично проектирани ex vivo и се вливат повторно в същия индивид след прилагане на кондициониращо лечение, което благоприятства присаждането им в костния мозък. Присаденият HSPC осигурява стабилно снабдяване с генетично модифицирано потомство, потенциално за живота на получателя. Тогава зрелите клетки от различни родове могат да обърнат патологични състояния като наследствени имунни дефицити, нарушения на кръвта и съхранението, инфекции и рак (Фигура 1).
От ранните тестове за генна терапия на HSC до развитието на лентивирусни вектори
Докато HSC GT е едно от най-ранните и най-дълго търсени приложения на генната терапия, клиничното му развитие следва дълъг и неравен път, вероятно определящ по-добре от всеки друг хода на цялото поле на генната терапия. HSC GT стартира с преждевременни и прекалено свръх очаквания, скоро се сблъсква с неочаквани препятствия и токсичност, които излизат от релсите и едва наскоро постигна безопасни и успешни клинични резултати при нарастващ брой заболявания благодарение на подобрено поколение инструменти (Dunbar et al, 2018; Naldini, 2011; Налдини, 2015).
Към тези цели ние допринесохме през последните 25 години за разработването на нова система за трансфер на гени, базирана на човешкия лентивирус ХИВ, която стана широко използвана в биомедицинските изследвания (Naldini et al, 1996; Naldini et al, 2016). Тези лентивирусни вектори (LV) използват основния механизъм на ХИВ за ефективна ядрена транслокация и интегриране на техния генетичен полезен товар в хроматина на човешките клетки и са снабдени с повърхностната обвивка на други вируси, за да позволят насочване към широк кръг от клетки. Развитието на векторите през годините ги лишава от ХИВ компоненти, допринасящи за патогенезата, но необходими за трансфер на гени (Dull et al, 1998; Zufferey et al, 1998) и потвърждава тяхната безопасност и ефикасност в няколко експериментални теста и модели на заболявания. Показано е, че LV, в сравнение с γ-ретровирусните вектори, не само осигуряват по-висока ефективност на генния трансфер, но и значително намаляват риска от генотоксичност, благодарение на усъвършенствания векторен дизайн и модела на интеграция на ХИВ в клетъчния геном, което облекчава риска от поява на активиращи онкогени вмъквания (Biffi et al, 2011; Modlich et al, 2009; Montini et al, 2009; Wang et al, 2009; Zhou et al, 2010).
Поуки от настоящите изпитания на HSC GT
Очакваме напред: перспективно развитие на HSC генна терапия
HSC GT може в крайна сметка да надмине алогенния HSCT поради по-ниска свързана с лечението краткосрочна и дългосрочна заболеваемост и в някои случаи подобрена ефикасност (Sessa et al, 2016; Thrasher & Williams, 2017; Touzot et al, 2015). Тъй като HSC GT експлоатира автоложни клетки, той е практически достъпен за всеки пациент, намалява риска от присаждане срещу. гостоприемник и не е необходимо да преодолява имунологичните бариери в реципиента (с изключение, в някои случаи, пред терапевтичния генен продукт), като по този начин се спестява необходимостта от имунна супресия в реципиента.
Автологичната настройка също така позволява да се изследва набор от условия за намаляване на интензивността. Тези маневри позволяват намаляване на заболеваемостта на процедурата в сравнение със стандартния алогенен HSCT поради по-бързото възстановяване на имунната система, макар че тази полза често се противодейства от въздействието на културата ex vivo и трансдукцията върху присаждането на HSPC (вж. По-долу). Тепърва започваме да улавяме всички предимства на HSC GT в клиниката, като също така имаме предвид, че повечето стратегии за кондициониране са оформени в контекста на несъответствие на имунитета между донор и реципиент и може да се нуждаят от корекция за най-добро владеене на автоложната обстановка. Могат да бъдат тествани нови изтощаващи лекарства, които по-добре се насочват към хематопоетичните предшественици, като същевременно щадят стромалните компоненти на костния мозък. Тези стратегии могат да позволят бързо установяване на достатъчен химеризъм на модифицирани предшественици, без да се излага пациентът на риска от неутрофилна и/или лимфоидна цитопения/аплазия. Ако успеят, тези постижения могат да облекчат времето и нуждата от хоспитализация и в крайна сметка да трансформират HSC GT в амбулаторно лечение.
Изключителни предизвикателства и по-нататъшни цели
Докато клиничното внедряване на LSC-базиран HSC GT е постоянно безопасно, степента на генен трансфер в повторно населяване на HSC и пропорцията и времето на установяване на транспландираните клетъчни присадки понякога са ограничаващи и силно вариращи сред проучванията и дори пациентите, лекувани в рамките на един и същ протокол, подчертаващ въздействието на променливи, които понастоящем избягват нашето разбиране или контрол. Например, в текущите проучвания с HSC GT на β-таласемия и сърповидно-клетъчна болест, ограничената скорост на трансдукция е определена като основна пречка за постигане на постоянна и стабилна терапевтична полза, т.е. независимост от трансфузия, при повечето лекувани пациенти (Thompson et al, 2018).
Друг набор от променливи, които оказват влияние върху трансдуцираните клетъчни присадки, са администрираната доза репопулиращи клетки и степента на клетъчно изчерпване, постигната в костния мозък от режима на кондициониране, чиято фармакокинетика и фармакодинамика може да варира при отделните пациенти. Източникът на HSPC, с мобилизирана периферна кръв, сега предпочитан пред костния мозък, и протоколът за мобилизация влияят върху общото количество и дела на дългосрочното репопулиране vs. ангажирани предшественици в реколтата. Текущи усилия за увеличаване на добива на трансдуцирани клетки, включително по-ефективни режими на мобилизация и събиране, като се използват антагонисти на оста CXCL12/CXCR4, като Plerixafor (Broxmeyer et al, 2005), и на оста VLA-4/VCAM-1 (Ghobadi и др., 2018), които медиират HSPC насочване и задържане в костната костна ниша и/или гранулоцитен колонистимулиращ фактор (G-CSF) и CXCR2 агонисти, като GROβ, действащи върху неутрофили и водещи до секреция на MMP-9 храносмилане и освобождаване на HSPC (Hoggatt et al, 2018) и ex vivo разширяване на събрания HSPC (виж по-долу).