Új gén- és sejtterápiás eljárások a cisztás fibrózis kezelésében

Átírás

1 Új gén- és sejtterápiás eljárások a cisztás fibrózis kezelésében Bob Williamson az orvosgenetika professzora Melbournei Egyetem Ausztrália Amikor 1989-ben Lap Chee Tsui és kollégái izolálták és leírták a cisztás fibrózisért felelős gént (CFTR gén), azt hittük, hogy a gén egészséges változatával könnyen kezelhető lesz a betegség. Nem gondoltunk arra, hogy az emberi szervezet erőteljesen reagál és védekezik idegen állati vagy növényi szervezetből származó gének inváziója ellen. Sok kutatócsoport próbálkozik vírusok vagy zsírok formájában eljuttatni a CFTR gén egészséges változatát a sejtekhez, de még nem találták meg a megoldást a kezelés ezen új formájára. Mindennek ellenére tudjuk, hogy mind a várható élettartam, mind az életminőség szempontjából a rendelkezésre álló terápiás lehetőségek ma sokkal hatékonyabbak, mint húsz évvel ezelőtt.,,úgy gondolom a gén- és a sejtterápia elérhetővé válik a következő néhány évben, de nem mostanában. Ha valaki megfigyeli a gyógyszergyártás folyamatát, látja, hogy körülbelül húsz év alatt válik egy ötletből piacra vihető termék, és nem lepődik meg a génterápia fejlődésének lassú ütemén sem. A kutatók és az orvosok, akárcsak a betegek, az új elképzelések okozta izgatottságukban néha megfeledkeznek arról, hogy egy gyógyszer hatékonyságának a bizonyítása, a megfelelő adagolás kikísérletezése, az extrém körülményeken való stabilitás biztosítása, és egyértelműen bizonyítani az új szer vagy módszer biztonságosságát milyen időigényes folyamat. A gén- és sejtterápia kikísérletezése is hasonlóan hosszadalmas. Úgy gondolom a gén- és a sejtterápia is elérhetővé válik majd a következő néhány évben, ez azonban azonnal nem következik be. A génterápiával való első próbálkozások során onkoretrovírust (az egérben található rákot okozó vírus) és adenovírust (közönséges meghűlést okozó kórokozó) használtak fel. Bár míg immunhiányos gyermekek esetében a retrovírussal történő kezelés rákos sejtburjánzáshoz vezetett, különböző okok miatt feltételezhetjük, hogy cf-ben ettől nem kell tartani, mégis nehéz lenne a tüdőszövethez eljuttatni ezt a vírust. Az adenovírussal kísérletező két amerikai kutatócsoport sem járt eredménnyel, az adenovírus dózis emelésekor szövődmények léptek fel. Egy másik betegséggel folytatott hasonló kísérlet egy beteg életébe került. Mindemellett a vírus az egészséges CF gén töredékét, csak a fehérjét kódoló szakaszt képes szállítani, a szabályozást végző szakaszokat nem egy fék és gázpedál nélkül járó autóhoz hasonlítható. Ugyanekkor a londoni St Mary és a Brompton Kórház kutatócsoportjai liposzómába, azaz zsírköpenybe csomagolva juttatták el a CFTR gént az orr és a felső légutak nyálkahártyájához. Bár az eljárás bizonyíthatóan biztonságos volt, a sejtek só és vízszállító képessége csak rövid időre, kis mértékben és nem a szükséges hatékonysággal javult.,,az elmúlt tíz évben kezdett kutatások eredményei beérni látszanak.

2 Ezzel párhuzamosan több országban, embereken végzett sikertelen próbálkozásokat követően, újra laboratóriumi állatkísérletek során és sejtmodelleken keresték az új, sikeresebb lehetőségeket a kutatók. Az elmúlt tíz évben kezdett kutatások eredményei beérni látszanak. AZ ADENOVÍRUS ÉS AZ ADENO-ASSZOCIÁLT VÍRUS, MINT ÚJ GÉNSZÁLLÍTÓK Az első adenovírus kísérletek során a CFTR gént nem tudták a megfelelő mennyiségben tüdőszövethez juttatni és a vírusból kiszabadult gének reprodukálva a vírust, fertőzést okoztak. Ezért kihúzták az adenovírus méregfogát, úgy módosították, hogy ne tartalmazzon megbetegítő információt (segítő vírusok sejtjei biztosítják az adenovírus életfunkcióit, maguk a segítők már nem lesznek jelen a végtermékben). Ha ezzel az új eszközzel juttatják be a gént a sejtbe, valamint ha a CFTR gén kezdetét és végét meghatározó jel nem vírusból, hanem emberből származik, sokkal jobb eredmények érhetők el. Egereken végzett kísérletekben az orr és a tüdő nyálkahártya gyulladása nem, vagy csak elhanyagolható mértékben lépett fel és az egészséges CFTR gén hosszútávon működött. E reményteli eredmények még emberi kísérletben megismétlésre várnak. Már most fejtörést okoz a kutatóknak, hogyan lehet a vírust nagy mennyiségben a tüdő minden részébe eljuttatni; az is várható, hogy a vírust körülvevő fehérjék immunválaszra késztetik a szervezetet, s így a gyógyszer majd csak egy alkalommal juttatható be. Az adeno-asszociált vírus (AAV) azon kevés vírusok egyike, mely nem okoz betegséget. Egy parányi vírus, melynek osztódásához egy másik adenovírusra van szükség és érdekes módon beépíti DNS-ét az emberi DNS láncba a 19. kromoszóma egy meghatározott pontján. Ez azért fontos, mert ha ismerjük és szabályozhatjuk a CFTR gén behatolásának helyét, akkor elkerülhetjük azokat a géneket, amelyek megbolygatásakor rákos folyamatok indulhatnak el. Sajnos az AAV ezt az előnyös beépülési tulajdonságát elveszíti, ha emberi DNS-t szállít.,,... az AAV rendkívül biztonságos génszállító és ezért kívánatos alkalmazása a cisztás fibrózis génterápiájában Kétszáz CF-es beteggel végzett klinikai vizsgálat beigazolta a félelmeket: az AAV biztonságosan eljuttatta ugyan az egészséges gént a megfelelő helyre, de annak hatása csak rövid ideig volt érezhető és nem lehetett az adagot újra bejuttatni, mert a betegek szervezetében immunválasz indult a vírus fehérjeburkával szemben. Ezek a sikertelen eredmények lassítják ugyan a génterápia kifejlesztését, de az AAV rendkívül biztonságos vektor, alkalmazása a cisztás fibrózis génterápiájában ígéretes lehet, amennyiben hatékonysága növelhető és könnyen integrálható biztonságos génszakaszba. Az újabb AAV-k a már megváltoztatott fehérjeburkukkal hatékonyabban eljuttatják a gént a tüdő sejtjeibe. A LENTIVÍRUS MINT GÉNSZÁLLÍTÓ A legismertebb lentivírus az AIDS-t okozó HIV, a retrovírusok csoportjába tartozik, de a fent említett onkoretrovírusokkal nem azonos. Természetesen az olyan kórokozókkal, melyek nagyon komoly betegséget okozhatnak rendkívül nagyfokú körültekintéssel járnak el és bizonyosodnak meg biztonságos voltukról. A lentivírusnak, mint génszállítónak nagy előnye az adeno- és az onkoretrovírussal szemben, hogy összehasonlíthatatlanul könnyebben terjeszkedik a tüdősejtekben. (Sok vírus csak az osztódósejtekbe képes bejutni, s a tüdősejtek osztódása lassú folyamat.) Bár a lentivírus sem képes egy teljes CFTR gént mozgatni, más vizsgált vírusoknál a gén nagyobb részletét, fontos ellenőrző szakaszait képes hordozni. Laboratóriumi sejttenyésztéssel

3 már igazolták, hogy a CF-es sejtbe lentivírussal bejuttatott CFTR gén kijavította az ioncsere folyamatát, de a biztonsági kérdések miatt klinikai kísérletek még nem indulhattak el. Emberi HIV helyett a laboratóriumi vizsgálatokban mostanában macska és erdei mormota lentivírussal kísérleteznek. Egyenlőre az is tisztázásra vár, hogy vajon ez a mikroorganizmus, mellyel az ember még nem találkozott korábban és ezért nem tanult meg védekezni ellene, esetleg nem veszélyesebbe a HIV-nél.,,A vírussal szemben a liposzóma előnye, hogy nem mozgékony, biztonsági határértéke magas, NEM-VÍRUS ALAPÚ GÉNTRANSZFER A liposzóma könnyen lebomló természetes zsír csomagocska, amely becsomagolja és a sejtekbe juttatja a géneket. Először 1995-ben, Londonban alkalmazták egy Cf-fel kapcsolatos kísérletben, ahol biztonságosnak, azonban nem elég hatásosnak bizonyult. A Nagy-Britanniai CF Alap sok áldozatot hozott gyorsan és biztonságosan működő liposzóma vektorok kifejlesztéséért. Az új generációs liposzóma már az egész DNS-t képes körbefogni, s az ellenőrző szekvenciákkal együtt, eredeti elrendezésben eljuttatni azt a sejtbe. A vírussal szemben a liposzóma előnye, hogy nem mozgékony, biztonsági határértéke magas, és újra és újra alkalmazható. Várhatóan jövőre már elindulnak Nagy-Britanniában a liposzómára irányuló klinikai vizsgálatok.,,... mivel a ma születő cf-es beteg akár negyven, ötven évet is élhet, kora gyermekkorában csak abszolút veszélytelen kezelésnek etikus őt kitenni. A MAGZAT GÉNTERÁPIÁJA A génterápiás eljárások nagy hátránya az időzítésük. Ugyanis bármilyen tüdőt megcélzó gyógyító eljárást ideális esetben születéskor, vagy azt megelőzően kellene elvégezni, amikor még nem károsodott az érintett szerv. Viszont, mivel a ma születő cf-es beteg akár negyven, ötven évet is élhet, kora gyermekkorában csak abszolút veszélytelen kezelésnek etikus őt kitenni. Egy, a londoni Imperial College-beli kutatócsoport állatkísérletében bemutatta, hogy amennyiben a magzati élet késői szakaszában (a nyolcadik hónapnak megfelelő időben) végzik el a kezelést, akkor sikeres lehet egy születés előtti génterápia. Természetesen a magzati génterápia biztonságossága teljes bizonyításáig emberi kísérletekre nem kerülhet sor. AZ ŐSSEJTEK Mindannyiunk halott már az őssejtekről. Míg néhány beteg és kutató számára az embrionális őssejtek kinyerése és használata súlyos etikai dilemmát okoz, sokan azzal érvelnek, hogy minden természet adta megoldási lehetőséggel élni kell a cf gyógyításában. Nem kívánok az etikai vitában állást foglalni, viszont el szeretném magyarázni, hogy miért különösen nagy jelentőségű a cisztás fibrózis kezelésében az őssejtterápia egyik fajtája (a testi sejt maganyagátvitel, vagy terápiás klónozás). Mindannyiunk egy spermiumból és egy petesejtből létrejött őssejtként kezdte életét, melyből aztán az összes testi szövet kifejlődött. A növekvő magzat, majd az újszülött majdnem minden szövetében, így a tüdőszövetekben is megtalálhatók az őssejtek. Jelenleg a gyógyításban leginkább használatosak és ismertek a csontvelőben található vörösvértesteket és fehérvérsejteket előállító őssejtek. A csontvelő átültetés során (például leukémiás vagy sarlósejtes vérszegénységben

4 szenvedő gyermekeknél alkalmazzák) a beteg rokona vagy más megfelelő donor csontvelőjének őssejtjei lecserélik a gyermek őssejtjeit és átveszik a vértestek termelését. Égési sérüléseknél (a bőrátültetés helyett) és szembetegségek gyógyítására (ennél a szervnél, a csontvelővel és a tüdővel ellentétben, nem jellemző a kilökődés veszélye) alkalmazható őssejtterápia kifejlesztése folyamatban van. Ez egy nagyon ígéretes lehetőség lenne, hisz nem kellene tartani a kilökődéstől. Természetesen minden cf-es személy teste összes sejtjének CFTR génjében hordozza ugyanazt a hibát. Nincs értelme egy cf-es beteget saját őssejtjével kezelni, hisz az is hibás CFTR génnel rendelkezik. Lehetséges lenne az, hogy a cf-es beteg őssejtjének mutáns CFTR génjét kémcsőben kijavítsuk, majd eljuttassuk a tüdőbe? Ez egy nagyon ígéretes lehetőség lenne, hisz nem kellene tartani a kilökődéstől. San Franciscóban és Rómában már ezzel foglalkoznak a kutatók, megpróbálják kijavítani a mutációt és egészségesen és életképes állapotban visszajuttatni azt a beteg szervezetébe. Ez a módszer szerintem jobban működne az őssejtbankból vagy embrióból származó őssejtek felhasználásánál, hisz idegen személytől származó sejtek kilökődése csak erős immunszupresszáns gyógyszerek adásával előzhető meg. Érdekes, új lehetőségek nyílnának a beteg őssejtjének kijavításával. A testi sejtek maganyag átvitele, vagy a terápiás klónozás technikával amikor egy petesejtet megfosztanak genetikai anyagától s ebbe a burokba helyezik el egy testi sejt, például egy bőrből származó sejt DNS-ét lehetséges a legegyszerűbb módon tüdő őssejthez jutni. Az így előállított őssejtek 'cf-es sejtek' lesznek, melyeket szaporítanak, majd kijavítanak a laboratóriumban. Franciaországi és északkarolinai kutatások szerint, ebből az őssejtből kialakulhat a tüdő hámszövet. Vannak, akik ezt a terápiát etikailag elfogadhatatlannak tartják, bár mára mindez már legálissá vált az Egyesült Államok, Nagy-Britannia, a legtöbb európai ország és Ausztrália területén. Véleményem szerint bár tudom, hogy nem mindenki ért velem egyet nem tekinthető embriónak az ilyen jellegű őssejt, mert nem egy petesejt és egy hímivarsejt kereszteződéséből jött létre, hanem a beteg testi sejtjeiből.,, a méhlepény és a köldökzsinórvér...korai felnőtt őssejteket tartalmaz, melyek könnyen osztódnak és könnyedén képeznek hámszövetet A FELNŐTT ŐSSEJTEK Több őssejt található a magzat szervezetében, mint a csecsemőében, és több a csecsemő szervezetében, mint a felnőtt emberében Furcsa módon, ezt a típusú őssejtet, mert nem embrióból származik, egységesen felnőtt őssejtnek hívjuk. Ahogy az emberi egyedfejlődésben visszafelé haladunk, az őssejteknek nemcsak a száma nő, de több feladat elvégzésére is képesek, úgynevezett 'pluripotensebbek', azaz sokfajta különböző sejt fejlődhet ki belőlük. Az újabb kutatások a méhlepény és a köldökzsinórvér sejtjeit vizsgálják, mint a felnőtt őssejtek egy lehetséges forrását. Ezen szervek korai felnőtt őssejteket tartalmaznak, melyek könnyen osztódnak és könnyedén képeznek hámszövetet, de természetesen mielőtt cf-es betegen kipróbálnák ezt a lehetőséget, a kilökődés kérdését tisztázni kell. Nagy számban soha nem izoláltak tüdőből származó őssejtet, keveset tudunk róla. Mivel a tüdő a csontvelővel ellentétben, mely egy egymáshoz lazán kapcsolódó sejtekkel teli zsákhoz hasonlítható bonyolult felépítésű szövetek rendszere, nem emelhető ki belőle kezelésre az őssejt. A tüdő ezenkívül a légutakból érkező élő sejtekkel szemben nagyon hatékonyan tud védekezni, és még azt sem tudjuk megmondani, hogy vajon a tüdő sérült részei hozzájuthatnak-e új sejtekhez az

5 érhálózaton keresztül. Remény van rá, hogy a csontvelő sejtjeiből megfelelő eljárással kialakíthatnak tüdősejteket, az pedig már ismert tény, hogy az embrionális őssejtek alkalmasak tüdő sejtekké alakulni. Egy dologban azonban mindenki egyetért, a biztonság és a megbízhatóság bizonyítása még sok munka elvégzését követeli és feltétele a cisztás fibrózis őssejtterápiája megvalósulásának. KOMBINÁLT TERÁPIÁK Az orvostudomány területén az elmúlt évek legáttörőbb előrelépései megmutatták, hogy jobb eredmény érhető el több szemléletmód együttes alkalmazásával, mint egy különálló kezeléssel. (Vagy, ahogy egy barátom fogalmazott:,,nem minden órában történik csoda. ) Számos kutató (engem is beleértve) tévedett, mikor húsz éve azt hitte, hogy a génterápia minden más terápiás lehetőségnél antibiotikumok, fizioterápia, táplálkozás, stb fontosabb lesz. Ez nem így van. Úgy gondolom, hogy a sejtterápia és a génterápia egyéb kezelési módokkal párhuzamosan játszik szerepet a betegség gyógyításában. Még akkor is, ha a sejt- és a génterápia csak kis lépésekben halad előre, a következő évtizedben cf-fel születő betegek átlagos várható élettartama valószínűleg 50, 60 évre emelkedik, s jó minőségű életet élhetnek. Nem nagy előrelépés ez is? HIVATKOZÁSOK Akik a legújabb eredményekről részletesebb leírást szeretnének, forduljanak az alábbi cikkekhez. Ezeket kutatók és orvosok számára írták, de tapasztalatom szerint, a cf-es közösség számára követhető az érvelés. Génterápia: Novel Molecular Approaches to CF Gene Therapy, írta: Tim Lee, David Matthews és Eric Blair, megjelent: Biochemical Journal, volume 387 (2005) Ismerteti a génterápia összes formáját, hangsúlyozva a nem-vírus alapú terápiát. Gene Therapy Progress and Prospects: Cystic Fibrosis, U. Griesenbach, Duncan Geddes and Eric Alton, Gene Therapy, volume 13 (2006) Ez a cikk ismerteti a nagy-britanniai CF Alap által támogatott nem-vírus vektoros génterápiát. Viral Vector-Mediated and Cell-Based Therapies for Treatment of CF, Terence Flotte, Philip Ng, Doug Dylla, Paul McCray Jr, Guoshun Wang, Jay Kolls és Jim Hu, Molecular Therapy, volume 15 (2007) A vírus vektoros génterápiát, elsősorban az adeno-asszociált-vírus alapú génátvitelt tárgyalja. Sejtterápia: Adult Stem Cells, Lung Biology, and Lung Disease Daniel Weiss, Mary Anne Berberich, Zea Borok, Dorothy Gail, Jay Kolls, Christopher Penland és Darwin Prockop, Proceedings of the American Thoracic Society, volume 3 (2006) Ezt az átfogó összefoglalást részben az amerikai CF Alapítvány támogatásával állították össze. Fordította: Kütsán, Orsolya Weblap/rövid életrajz: orsolya.kutsan@programtech.hu