Mokslininkų žaidimai su genų inžinerijos įrankiais

Paskutiniu dešimtmečiu mokslininkai „žaidžia“ beprotiškai įdomius žaidimus su organų 3D spausdinimu, audinių ant karkasų kurimu ar genų manipuliacijomis. Būtent su paskutinėmis, DNR grandinių karpymu ir genų raiškos keitimu, labiausiai padeda naujas įrankis – CRISPR. Kas tai? Kam jis taikomas? Ir kodėl apie jį tiek daug kalbama biomedicinos mokslo pasaulyje?

Visų pirma reikėtų pasakyti, kad CRISPR, kuris šifruojasi kaip „taisyklingai pertraukti trumpi susitelkę palindrominiai pasikartojimai“ (angl. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) pirmą kartą buvo nustatytas ir aprašytas 1987 metais, kaip natūralus bakterijų ir archėjų apsaugos nuo virusų įsiveržimo barjeras. Šis barjeras natūraliai mikroorganizmuose veikia kaip tam tikra genetinė atmintis, kuri padeda ląstelei nustatyti ir sunaikinti įsibrovėlius. Paskutinius du dešimtmečius eilė mokslininkų iš viso pasaulio, įskaitant ir mūsų Lietuvos mokslininkus, tyrinėjo CRISPR siekdami jo veikimo principą pritaikyti sudėtingų genetinių ar imuninių ligų gydymui, genetiškai modifikuotų organizmų kūrimui, neurobiologijoje, specifinių baltymų gamyboje ar atliekant įvairius fundamentinius mokslinius tyrimus. Ir nors tyrimai dar toli gražu nėra baigti, bet mokslininkai naudodami šį išradimą jau gali nuveikti daug.

Šios sistemos pagalba galima negrąžinamai pakeisti gyvų ląstelių ir organzimų genus. Tai daroma siekiant ištaisyti genų mutacijas specifinėse mūsų genomo vietose ar pakeisti esančią genų raišką organzimo ląstelėse. Vienas iš šios technologijos sėkmingų panaudojimų genų inžinerijoje yra CAR-T pavyzdys. Dar vienas kodinis pavadinimas – CAR, kuris verčiasi kaip „chimerinis antigenų receptorius“. CAR-Ts yra naujas genų inžinerijos pagalba sukurtas medicininis produktas, kurio dėka žmogaus sergančio vėžiu imuninės T ląstelės sugeba atpažinti ir nužudyti vėžines ląsteles. Jo pagalba, įjungus paciento imunitetą tikslingai kovai prieš vėžines ląsteles, gali būti sėkmingai gydomas kraujo vėžys. Sujungus šias dvi technologijas, mokslininkai įrodė, kad CRISPR pagalba CARs gali būti pernešamas į žmogaus T ląsteles tiksliau nei bet kada. Iš tiesų, JAV Maisto ir Vaistų Agentūra jau 2017 metų pabaigoje patvirtino vieną iš pirmųjų preparatų būtent leukemijos gydymui naudojant T ląsteles su CAR genu.

KYMRIAH – pirmasis CAR-T patvirtintas vaistas taikomas suaugusiems sergantiems B ląstelių lymfoma (BCL), bei jauniems pacientams (iki 25 metų) sergantiems ūmine limfoblastine leukemija (ALL). Pacientai, kuriems pritaikomas šis gydymas turi duoti savo T ląstelių, surenkamų leukaferezės metu, kurios laboratorijoje yra modifikuojamos ir padauginamos. Šis procesas užtrunka apie 2-3 savaites. Gydymas yra derinamas kartu su standartine chemoterapija, ir pacientas privalo likti ligoninėje po ląstelių injekcijų apie 1-2 savaites. Dėl galimų šalutinių poveikių pacientas negali išvykti toli nuo ligoninės kurioje gydėsi CAR-T, ir privalo būti nuolat stebimas apie 2-3 mėnesius dėl  neigiamų terapijos poveikių pasireiškimo. Atliekant klinikinius tyrimus, bei tolimesnę pacientų sveikatos būklės stebėseną, šiai dienai nustatyta, kad gydymo KYMRIAH atsakas buvo stebimas 58% visų gydytų ligonių. Iš jų – be ligos atsinaujinimo 24 mėnesius buvo fiksuoti virš 60% pacientų. Be abejo yra įvairios statistikos, nes tyrimų metu vertintos kelios pacientų grupės (pagal amžių ir ligą). Daugiau duomenų galite rasti KYMRIAH gaminojo NOVARTIS nuolat atnaujinamose tyrimo ataskaitose. Reikia pabrėžti, kad CAR-T preparato šalutiniai poveikiai yra itin sunkūs arba mirtini (apie 3-4% atvejų), kuomet stebimas Citokinų išsiskyrimo sindromas arba neurologinis toksiškumas. KYMRIAH produkto vieno gydymo kurso kaina – 475 000$. Gydymas taikomas JAV, Kanadoje, o nuo 2018 metų rugpjūčio yra patvirtintas ir Europos Medicinos Agentūros. Beje, panašus kitas preparatas – YESCARTA – skirtas įvairių tipų B ląstelių limfomai gydyti, taip pat yra patvirtintas ir taikomas JAV ir kainuoja 373000$ už gydymo kursą.

Genų karpymo technologijos, kaip ir minėjome, vis dar yra mokslininkų „žaisliukai“, nes iš tiesų jų skubotas perkėlimas į mediciną yra pavojingas. Daug kyla diskusijų dėl genų terapijos saugumo, kainos, bei tam tikrų etinių klausimų. Genų karpymai, genų ištrynimai, genų įterpimai net botanikoje sukėlė daug debatų prieš dešimtmečius – ar mes norime vartoti genetiškai modifikuotus organizmus? Šiandien šios technologijos pasipildė naujovėmis, buvo atrasta daug įrankių, tokių kaip CRISPR, kurie galėtų sukurti genetiškai modifikuotus žmones, pataisyti nepageidaujamus defektus, ir ne tik gydyti ligas.

2018 metais garsiai nuskambėjo Kinijos mokslininko įsiterpimas į žmogaus embriono genus. Mokslininkas He Jiankui susilaukė daug pasaulinės kritikos ne tik dėl to, kad modifikavo embrionus, kuriais dirbtinio apvaisinimo būdu buvo apvaisintos trys moterys, bet ir nesilaikė standartinių saugumo procedūrų, neįvertino rizikų, neatliko svarbių tyrimų. Jo technologijos pagrindas buvo atjungti CCR5 geną, kuris koduoja baltymus, susijusius su ŽIV patenkimu į ląsteles. Tokiu būdų, poros, kurių vienas partneris buvo ŽIV nešiotojas, kitas – ne, susilaukė vaikų „atsparių“ ŽIV. Pasaulio moksininkams sukėlus šurmulį dėl ekpresimento saugos ir etinių aspektų, Kinijos institucijos atliko tyrimą ir nustatė, kad mokslininkas ir jo komanda neturėjo leidimų atlikti tokius eksperimentus bei padirbinėjo dokumentus. 2019 metų gegužę He Jiankui buvo nubaustas 3 metų laisvės atėmimu ir 340000$ bauda. Embrionų genų redagavimo taisyklės moksliniams tyrimams šiuo metu yra tvirtinamos globaliu mąstu, o tuo tarpu JAV, ES ir Japonija turi patvirtintus kelius kaip genų inžinerijos produktai, skirti gydyti žmogų turi būti tiriami ir registruojami.

Mokslininkų atradimai mus be galo žavi, bet tuo pačiu tokie atradimai, natūralu, gali bauginti visuomenę. Svarbu užtikrinti atitinkamą kontrolę, nes sukurtos technologijos įgalina ištaisyti genetinius defektus, tokius kaip Dauno sindromas, autizmas, cistinė fibrozė ir kitas genetines ligas dar embrionui besivystant mamos pilve. JAV, Europos, Japonijos ir kitų šalių mokslininkai šiandien žengia žingsnius kaip genų inžinerijos pagalba ir naujausiais „žaislais“ pataisyti tai kas jau „sugedę“, padėti organizmui kovoti su ligomis, padėti diagnozuoti susirgimus, o galbūt net ištaisyti įgimtas genetines klaidas. Svarbu, kad „žaidimai“ vyktų pagal taisykles, nepadarytų nepataisomos žalos žmonių sveikatai, o sukurti gydomieji genų inžinerijos prepratai būti prieinami tiems, kam šių sprendimų labiausiai reikia.

BMS