Az utóbbi évtizedek genetikai forradalma, a genom megismerése, majd az egyre hatékonyabb és olcsóbb génszerkesztési technológiák azzal az ígérettel kecsegtetnek, hogy problematikus genetikai hibák kijavíthatók, sőt, a testet lehetséges úgy átalakítani, hogy hatékonyabban vegye fel a harcot a fertőző betegségekkel és a rákkal szemben. Ahhoz azonban, hogy ez megvalósuljon, biztosítani kell, hogy a géneket átíró módszerek hatékonyak és biztonságosak, vagyis nem veszélyesek a genom nem megcélzott részeire.
CRISPR/Cas9
A napokban közzétették az első olyan klinikai kísérlet eredményeit, amely egy rák elleni génterápia biztonságosságát mérte fel. Az eredmények biztatóak, a CRISPR génszerkesztő rendszer kutatók által alkalmazott, korai verziója a jelek szerint biztonságosan használható arra, hogy immunsejteket irányítson a daganatos sejtek felé. A módszer hatékonyságával kapcsolatban azonban akadnak kérdések,
úgy tűnik ugyanis, hogy a betegség, amely ellen bevetették a módszert, máris új módokat talált ki az immunrendszer megkerülésére.
Bár az elmúlt időszakban több különböző génszerkesztési eljárást is kidolgoztak a szakértők, jelen pillanatban a CRISPR/Cas9 tűnik a leginkább sokoldalúnak és hatékonynak. A metódus egy ősi bakteriális védekezőmechanizmuson alapul, amelyet a vírusok ellen fejlesztettek ki a mikróbák. A Cas9 enzim kivág egy darabot a DNS-ből, hogy melyiket azt a rajta található rövid RNS-címke dönti el. Amikor a DNS javító mechanizmusai kijavítják a hiányt, a végeredmény általában nem tökéletes, így a kérdéses génről nem tud működőképes fehérje szintetizálódni.
A másik megoldás, hogy a CRISPR/Cas9-komplex egy alternatív, helyes szekvenciát is magával visz, és a későbbiekben eszerint történik a javítás, így módosul a célba vett szakasz. Mindkét változat esetén problémás lehet, ha az enzim nem a megfelelő helyen vág, hanem például egy hasonló, de nem azonos szakaszt vesz célba, ahogy az is, ha a javítás során véletlenül átrendeződések következnek be a kromoszómákban.
Immunválasz a gének tükrében
A Berkeley kutatóinak mostani klinikai vizsgálata során az említett génszerkesztési eljárást egy újfajta rákterápiával, az immunterápiával kombinálták. A T-limfociták egyik típusa képes elpusztítani az idegenként azonosított sejteket, ezek azonban a daganatos sejteket általában békén hagyják, hiszen a rák esetében (többnyire legalábbis) a szervezet saját sejtjeivel van a probléma. A T-sejtek genetikai módosításával azonban lehetséges ezeket arra megtanítani, hogy felismerjenek bizonyos típusú daganatos sejteket, és így az immunrendszert a tumor ellen fordítsák.
Az új vizsgálat során pontosan ezzel próbálkoztak meg a kutatók, mégpedig kétféle úton. Az egyik módszer keretében egy olyan gént (PDCD1) vettek célba a T-sejteken, amely alapesetben visszafogja az immunválaszt. Egereken végzett korábbi kísérletek során a szakértők bizonyítékokat találtak arra, hogy azokban az állatokban, amelyek a PDCD1-fehérjét gátló antitesteket kaptak, az immunrendszer fokozottabban lépett fel a rák ellen.
Ezért a kutatók a mostani vizsgálat során a PDCD1 génjének egyik darabját a CRISPR/Cas9 révén törölték, inaktiválva a DNS-szakaszt. Ez a módszer persze potenciális veszélyeket is rejt, hiszen a túlzottan aktív immunrendszer is problémákat okozhat, például autoimmun betegségek kialakulásához vezethet.
A másik génszerkesztési beavatkozás során, amellyel a kutatók éltek, a T-sejtek azon rendszerét inaktiválták, amely az idegen sejtek azonosításáért felel. Ehhez a TCR-t, vagyis a T-sejt-receptort vették célba, amely két fehérjéből áll, és ezek génszerkesztett verziói egy olyan receptort eredményeznek, amely felismeri és megöli a tumorsejteket. A korábbi hasonló kísérletek során a módosított TCR-fehérjék génjeit beültették a genomba, de a másik, a normál változatot is meghagyták abban, ami vegyes receptorok kialakulásával járt együtt. Az ilyen sejtek egyaránt hordoztak hagyományos, a rákra nézve gyilkos és hibrid receptorokat, ami miatt vagy kevéssé voltak hatékonyak a rák ellen, vagy rosszabb esetben az egészséges sejteket is elkezdték megtámadni.
A mostani kutatás keretében a szakértők ezért a módosított gének beültetésén túl a sejtek normál TCR-génjeit is célba vették, és ezekből törölve egy részt inaktiválták őket. Így a sejtek felszínén csak olyan receptorok jelentek meg, amelyek képesek felismerni a tumorsejteket.
Alacsony hatásfok
A két beavatkozást olyan rákbetegségek ellen próbálták ki, amelyek esetében a tumorsejtek külső mintázata jól ismert, és az ezeket felismerő TCR-génváltozatok is ismeretesek. Ez a gyakorlatban olyan mielómás, melanomás és szarkómás betegeket jelentett, akik a hagyományos kezelésekre nem reagáltak, és végstádiumban voltak, így esetükben nem jelentett problémát, hogy a kezelés életveszélyes kockázatokkal járhat.
Ez egyben azt is jelenti, hogy a biztonságossági vizsgálat nagyon alacsony esetszámú volt: a kutatók mindössze hat beteggel vágtak bele a tesztbe, de közülük csak három felelt meg a klinikai vizsgálat feltételeinek, mire a kezelés előkészületei megtörténtek.
Ezen előkészületek során először is minden betegtől T-sejteket gyűjtöttek be, majd elvégezték a normál TCR-génekben és a PDCD1-génben a törlést, ami ezeket a szakaszokat elvileg lekapcsolta.
Azért csak elvileg, mert a vizsgálatok szerint a módszer egyelőre messze nem tökéletes: a génszerkesztéssel a kérdéses gének 15–50 százalékát sikerült kiiktatni.
Ez azt jelenti, hogy a szervezetbe visszajuttatott T-sejtek többségében továbbra is voltak működő másolatai a normál TCR-géneknek, és a PDCD1-gént sem sikerült általánosan inaktiválni.
Egy másik szerkesztési procedúra során a kutatók beültették a genomba a módosított TCR-géneket, képessé téve a T-sejteket a tumorsejtek felismerésére. Amikor ez megvolt, szekvenálták a kész sejteket DNS-ét, hogy ellenőrizzék, milyen kívánt és nem kívánt hatásai voltak a génszerkesztésnek.
A DNS elemzése során kiderült, hogy bár akadtak a célterületen kívüli módosítások, ezek mennyisége az aktuális géntől függően változott. Ez olyan szempontból jó hír, hogy a génszerkesztő-komplex precízebb megtervezésével valószínűleg pontosabbá lehet tenni a célzást. A kutatók továbbá több jelentősebb kromoszomális átrendeződést is észleltek a szerkesztés nyomán, ezek azonban vagy nem jártak következménnyel, vagy még kedveztek is a kutatók aktuális céljainak, mert például a vártnál több normál TCR-t vontak ki a forgalomból. (Ez azonban nem jelenti azt, hogy a kromoszomális átrendeződések más esetekben is ilyen jótékonyak lesznek.)
Jó és rossz hírek
Mivel a kutatók a „félrement” génszerkesztésekkel együtt is elfogadhatónak ítélték a kockázatot, ezt követően infúzióval bejuttatták a szerkesztett sejteket a betegekbe. Mivel a vizsgálat célja a módszer biztonságosságának tesztelése volt, és mindössze három, nagyon súlyos állapotú betegen próbálták ki a módszert, a hatékonyságról egyelőre nem lehet komoly következtetéseket levonni.
Annyi világosnak tűnik, hogy a kezelés biztonságosan alkalmazható:
a T-sejtek beadása nyomán nem jelentkeztek komoly mellékhatások, nem észleltek problematikus immunválaszt, és a módosított sejtek kilenc hónapig jelen voltak a betegekben, ami azt jelzi, hogy szervezetük jól tolerálta ezek jelenlétét.
A későbbi vizsgálatokból pedig az is kiderült, hogy szerkesztett sejtek egy része memóriasejtté alakult át, amelyek egy újabb stimuláció, vagyis a tumorsejtek új támadása esetén képesek lehetnek a korábbinál gyorsabban harcba indítani az immunrendszert, feltéve, hogy ehhez kapnak utánpótlást a módosított sejtekből.
A kezelés tumorokra való hatása elég mérsékelt volt, bár ez a már ismertetett körülmények (végstádiumú betegek, korlátozott hatásfokú génszerkesztés) fényében nem meglepő. Két beteg állapota a terápia nyomán stabilizálódott, a harmadik esetében pedig egyes szövetekben voltak pozitív változások, másutt viszont nem. Ahogy azonban a módosított sejtek lassan eltűntek az alanyokból, azok állapota ismét romlani kezdett, és egyikük azóta elhunyt.
A betegek tumorsejtjeinek vizsgálatakor aztán még egy rossz hír érte a kutatókat: ahogy telt az idő, a TCR-ek által felismert tumorfehérje szintje elkezdett csökkenni. Ez lehetővé tette, hogy a beteg sejtek könnyebben elbújjanak a felturbózott immunrendszer elől, amelyet pontosan azzal a céllal programoztak át, hogy felismerje őket. Sajnálatos módon ezt a fajta evolúciós reakciót más terápiák esetében is megfigyelték már a rák különböző formái kapcsán.
***
A génszerkesztéssel kombinált immunterápia tehát biztosan nem instant csodaszer, annyi viszont kiderült róla a mostani vizsgálatból, hogy alapvetően biztonságos, így a következő időszakokban megkezdődhet finomhangolása és nagyobb betegcsoportokon való kipróbálása is. A nagyobb létszámú klinikai tesztekből pedig remélhetőleg majd az is kiderül, hogy mely betegek és betegségek esetében működhet a legjobban ez a módszer, illetve hogy hogyan kellene módosítani, illetve kombinálni a kezeléseket a jobb hatásfok eléréshez.
