Ceska Pozice

Úprava dědičné informaci bílých krvinek: Zbraň proti rakovině

Tým vedený Carlem Junem z Pensylvánské univerzity použil v průlomovém experimentu u tří pacientů s rakovinou v pokročilém stadiu revoluční techniku genového inženýrství CRISPR-Cas9.

Věda – ilustrační foto | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Věda – ilustrační foto | foto: Shutterstock
Věda – ilustrační foto

Je to Rubikon a my jsme ho konečně překročili, prohlásil molekulární genetik Fjodor Urnov z Kalifornské univerzity v Berkeley v reakci na studii zveřejněné v americkém vědeckém časopise Science. Tým vedený Carlem Junem z Pensylvánské univerzity v ní popsal nasazení revoluční techniky genového inženýrství u tří pacientů s rakovinou v silně pokročilém stadiu. Jeden dobrovolník onemocněl sarkomem, zbývající dva měli těžkou leukemii vzdorující tradiční léčbě.

Na první pohled nevypadá výsledek Juneova týmu jako průlom. Pacient se sarkomem za několik měsíců po léčbě zemřel a zdravotní stav pacientů s leukemií se zhoršil. „Naše studie si nekladla za cíl vyléčit rakovinu,“ vysvětluje Carl June. „Nejprve jsme potřebovali zjistit, zda jsou naše plány reálné a zda to bude pro pacienty bezpečné.“ Vědci se shodují, že v tomto ohledu June a jeho spolupracovníci uspěli.

Cílená blokáda genů

Počátky léčby chorob zásahem do dědičné informace spadají do doby před 30 lety. Tehdy vědci mířili především na genetické defekty způsobující závažná dědičná onemocnění. Prvními pacienty byly děti, kterým se v důsledku poškozeného genu nevyvinul imunitní systém a na životě je ohrožovaly i zcela banální infekce. Brzy se však ukázalo, že genové inženýrství představuje mocnou zbraň také v boji s rakovinou. Zpočátku měli genetici k dispozici jen velmi neumělé nástroje pro zásahy do DNA. Jejich zákroky proto připomínaly „střelbu do tmy“.

Kromě „nastřelení“ nových genů do dědičné informace bílých krvinek dovoluje také cílenou blokádu genů, které bílým krvinkám zápolení s rakovinnými buňkami ztěžují. Většina zhoubných nádorů bují i v důsledku toho, že je pacientův imunitní systém toleruje. Blokáda genů bílých krvinek by měla toto životu nebezpečné příměří ukončit.

Léčebné geny se zabudovávaly do DNA pacienta náhodně a lékaři neměli nad tímto procesem kontrolu. Navzdory tomu dosahovali v léčbě zhoubných nádorů značných úspěchů. Příkladem je takzvaná CAR-T terapie. Při ní jsou pacientům s leukemií odebrány bílé krvinky označované jako T-lymfocyty. Do těch vnesou genetici v laboratoři umělý gen, podle kterého se na povrchu krvinek vytvoří speciální bílkovina označovaná zkráceně jako CAR. Krvinky s modifikovanou dědičnou informací lékaři namnoží a vrátí je do krevného oběhu pacienta.

Upravené T-lymfocyty se prostřednictvím bílkoviny CAR vážou na leukemické buňky a hubí je. Léčba je schválená pro nejtěžší případy některých typů leukemie. K léčbě lze použít jen pacientovy vlastní buňky. Proto se CAR-T terapie šije každému nemocnému na míru a její cena se pohybuje okolo 400 tisíc dolarů. Nová, revoluční technika genového inženýrství CRISPR-Cas9 dovoluje zasáhnout do dědičné informace najednou na několika přesně určených místech a otvírá pro léčbu rakoviny zcela nové možnosti.

Kromě „nastřelení“ nových genů do dědičné informace bílých krvinek dovoluje také cílenou blokádu genů, které bílým krvinkám zápolení s rakovinnými buňkami ztěžují. Většina zhoubných nádorů bují i v důsledku toho, že je pacientův imunitní systém toleruje. Blokáda genů bílých krvinek by měla toto životu nebezpečné příměří ukončit.

Příliš riskantní útok

Vědci z týmu Carla Juna odebrali T-lymfocyty trojici těžce nemocných dobrovolníků a pomocí techniky CRISPR-Cas9 vystřihli z dědičné informace takto získaných buněk dva geny. Na povrchu bílých krvinek se podle instrukcí těchto genů tvoří bílkoviny bránící ataku na nádorové buňky. Zároveň vědci „všili“ bílým krvinkám na přesně určené místo dědičné informace gen pro bílkovinu, která směrovala atak T-lymfocytů na rakovinné buňky pacientů. Navíc vědci pomocí CRISPR-Cas9 zneškodnili v krvinkách gen PD-1tlumící aktivitu imunitního systému.

Namnožené T-lymfocyty s upravenou dědičnou informací lékaři vrátili do krevního oběhu pacientů a sledovali reakce organismu nemocných. Ta byla před experimentem velkou neznámou. Část nástroje CRISPR-Cas9 je vypůjčená od bakterií. Nezaútočí na ni imunitní systém dobrovolníků bouřlivou obrannou reakcí? Tato obava se naštěstí ukázala lichá. June a spol. se rovněž obávali, zda už nezměnili T-lymfocyty natolik, že v nich imunitní systém dobrovolníků nepozná vlastní buňky, a pokusí se je likvidovat. Ani to se nestalo.

Carl June není zdaleka jediný, kdo nasadil proti rakovině CRIPRCas. Řada studií běží v Číně. T-lymfocyty se zablokovaným genem PD-1 tam vědci podávali pacientům se zhoubnými nádory už v roce 2016. Doufali, že takto „odbrzděný“ imunitní systém rakovinu „převálcuje“. Řada odborníků ale považuje takový nekontrolovatelný frontální útok na nádor za příliš riskantní.

Naopak. Modifikované buňky si vedly v těle pacientů velmi dobře. Bílé krvinky používané při CAR-T terapii obvykle přežívají v organismu nemocných dva měsíce. T-lymfocyty z Juneovy laboratoře kolovaly pacientům krví ještě za devět měsíců. U všech tří dobrovolníků už rakovina postoupila tak daleko, že neměli reálnou šanci na uzdravení. Pacientovi se sarkomem se nádor navzdory tomu na přechodnou dobu zmenšil. Klinický test však jasně prokázal bezpečnost léčby a odhalil také její rezervy. CRISPR-Cas9 neodvedl perfektní práci na všech T-lymfocytech.

Některým buňkám zůstaly na povrchu překážející bílkoviny. U jiných se nepovedlo vystřihnout gen PD-1a jejich reakce byla slabá. Ani „naváděcí“ bílkovina, která měla zacílit T-lymfocyty na nádorové buňky, neodváděla svou práci na jedničku a June by ji v příštích experimentech rád obměnil. V dalších klinických zkouškách doufá v mnohem lepší výsledky. Carl June není zdaleka jediný, kdo nasadil proti rakovině CRIPRCas. Řada studií běží v Číně. T-lymfocyty se zablokovaným genem PD-1 tam vědci podávali pacientům se zhoubnými nádory už v roce 2016.

Doufali, že takto „odbrzděný“ imunitní systém rakovinu „převálcuje“. Řada odborníků ale považuje takový nekontrolovatelný frontální útok na nádor za příliš riskantní. CRISPR-Cas9 se testuje i pro jiné způsoby léčby rakoviny. Antoni Ribas z Kalifornské univerzity v Los Angeles ve spolupráci se soukromou biotechnologickou firmou PACT Pharma zkouší propašovat CRISPR-Cas9 do buněk nádorů v těle pacientů a vyblokovat v nich geny klíčové pro zhoubné bujení. Zásah by měl nádorové buňky „zkrotit“ natolik, že by pak byly snáze zvládnutelné tradiční léčbou.

Systém CRISPR-Cas9

  • Technika, která umožňuje změny genetického kódu, vznikla v roce 2012 na Kalifornské univerzitě v Berkeley v laboratoři vedené Jennifer Doudnaovou.
  • Tento postup nyní využil Carl June z Pensylvánské univerzity, aby s kolegy upravili geny v bílých krvinkách onkologických pacientů tak, že tato složka imunitního systému dokázala útočit na nádorové buňky.

zpět na článek


© 2020 MAFRA, a.s., ISSN 1213-1385 © Copyright ČTK, Reuters, AFP. Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno bez předchozího souhlasu.