Vědci se blíží k vyléčení slepoty

V posledních měsících, i když se naše pozornost soustředila na epidemii koronaviru, došlo k řadě vědeckých objevů v léčbě nemocí způsobujících slepotu.

Vědci z americké společnosti Editas Medicine a irské firmy Allergan poprvé aplikovali CRISPR člověku s genetickým onemocněním. Tato přelomová léčba využívá přístup CRISPR ke specifické mutaci v genu spojeném s dětskou slepotou. Mutace ovlivňuje fungování světločivného oddílu oka, tzv. sítnice, a vede ke ztrátě světločivných buněk.

Podle Světové zdravotnické organizace má nejméně 2,2 miliardy lidí na světě nějakou formu zrakového postižení. Ve Spojených státech trpí přibližně 200 000 lidí dědičnými formami onemocnění sítnice, na které neexistuje lék. Situace se však začala měnit k lepšímu. Nyní můžeme vidět světlo na konci tunelu.

Jsem výzkumný pracovník v oblasti oftalmologie a zrakových věd a tyto pokroky mě obzvláště zajímají, protože moje laboratoř se zaměřuje na navrhování nových a vylepšených přístupů genové terapie k léčbě dědičných forem slepoty.

Oko jako testovací pole pro CRISPR – Genová terapie spočívá ve vložení správné kopie genu do buněk, které mají chybu v genetické sekvenci tohoto genu, čímž se obnoví normální funkce proteinu v buňce. Oko je ideálním orgánem pro testování nových terapeutických přístupů, včetně CRISPR. Je to proto, že oko je nejvíce exponovanou částí našeho mozku, a je tedy snadno přístupné.

Druhým důvodem je, že tkáň sítnice v oku je chráněna před obrannými mechanismy organismu, které by jinak vstříknutý materiál používaný při genové terapii považovaly za cizí a zahájily by obrannou útočnou reakci. Taková reakce by zničila výhody spojené s léčbou.

V posledních letech průlomové studie genové terapie vydláždily cestu k vůbec prvnímu léku pro genovou terapii schválenému Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv, Luxturna TM, na zničující onemocnění dětské slepoty, Leberovu vrozenou amaurózu typu 2.

Tato forma Leberovy vrozené amaurózy je způsobena mutacemi v genu, který kóduje protein zvaný RPE65. Tento protein se účastní chemických reakcí, které jsou potřebné k detekci světla. Mutace snižují nebo vylučují funkci RPE65, což vede k naší neschopnosti detekovat světlo – slepotě.

Léčebná metoda vyvinutá současně skupinami na University of Pennsylvania a na University College London a Moorefields Eye Hospital spočívala ve vložení zdravé kopie mutovaného genu přímo do prostoru mezi sítnicí a retinálním pigmentovým epitelem, tkání nacházející se za sítnicí, kde probíhají chemické reakce. Tento gen pomohl buňce pigmentového epitelu sítnice produkovat chybějící protein, který je u pacientů nefunkční.

Přestože se u léčených očí projevilo zlepšení zraku, měřeno schopností pacienta orientovat se na překážkové dráze při různých úrovních osvětlení, nejedná se o trvalou nápravu. Důvodem je nedostatek technologií, které by dokázaly opravit zmutovaný genetický kód v DNA buněk pacienta.

Nová technologie k vymazání mutace – V poslední době vědci vyvíjejí nový výkonný nástroj, který posouvá biologii a genetické inženýrství do další fáze. Tato průlomová technologie editace genů, která se nazývá CRISPR, umožňuje vědcům přímo upravovat genetický kód buněk v oku a opravit mutaci způsobující onemocnění.

Děti trpící onemocněním Leberova vrozená amauróza typu 10 trpí progresivní ztrátou zraku, která začíná již ve věku jednoho roku. Tato specifická forma Leberovy vrozené amaurózy je způsobena změnou DNA, která ovlivňuje schopnost genu – nazývaného CEP290 – vytvářet kompletní protein. Ztráta proteinu CEP290 ovlivňuje přežití a funkci našich buněk vnímajících světlo, tzv. fotoreceptorů.

Jednou ze strategií léčby je dodání plné formy genu CEP290 pomocí viru jako nosiče. Gen CEP290 je však příliš velký na to, aby se stal nákladem pro viry. Byl tedy zapotřebí jiný přístup. Jednou ze strategií bylo opravit mutaci pomocí CRISPR.

Vědci z Editas Medicine nejprve prokázali bezpečnost a potvrzení konceptu strategie CRISPR na buňkách získaných z kožní biopsie pacienta a na zvířatech, která nejsou primáty.

Tyto studie vedly k formulaci vůbec první klinické studie genové terapie CRISPR u člověka. Tato studie fáze 1 a fáze 2 nakonec posoudí bezpečnost a účinnost terapie CRISPR u 18 pacientů s Leberovou kongenitální amaurózou typu 10. Pacienti dostanou dávku terapie v narkóze, kdy sítnicový chirurg pomocí dalekohledu, jehly a injekční stříkačky vstříkne enzym CRISPR a nukleové kyseliny do zadní části oka v blízkosti fotoreceptorů.

Aby bylo jisté, že experiment je funkční a pro pacienty bezpečný, do klinické studie byli zařazeni lidé s pozdním stadiem onemocnění a bez naděje na obnovení zraku. Lékaři také vpravují editační nástroje CRISPR pouze do jednoho oka.

Nová strategie genové terapie CEP290 – Projekt probíhající v mé laboratoři se zaměřuje na návrh přístupu ke genové terapii stejného genu CEP290. Na rozdíl od přístupu CRISPR, který se může zaměřit pouze na určitou mutaci najednou, můj tým vyvíjí přístup, který by fungoval pro všechny mutace CEP290 u Leberovy kongenitální amaurózy typu 10.

Tento přístup zahrnuje použití kratších, ale funkčních forem proteinu CEP290, které lze dopravit do fotoreceptorů pomocí virů schválených pro klinické použití.

Genová terapie, která zahrnuje CRISPR, slibuje trvalou nápravu a výrazně zkrácenou dobu rekonvalescence. Nevýhodou přístupu CRISPR je možnost off-target efektu, kdy je editována jiná oblast DNA buňky, což by mohlo způsobit nežádoucí vedlejší účinky, například rakovinu. Díky novým a vylepšeným strategiím je však taková pravděpodobnost velmi nízká.

Přestože se studie CRISPR týká konkrétní mutace v CEP290, považuji využití technologie CRISPR v těle za vzrušující a za obrovský skok. Vím, že tato léčba je v rané fázi, ale je jasným příslibem. Podle mého názoru, stejně jako podle názoru mnoha dalších vědců, jsou terapeutické inovace pomocí CRISPR naprosto nesmírně slibné.

Infračervený snímek muže a psa. Němečtí a švýcarští vědci prokázali, že tímto typem vidění mohou obdařit živé myši.Joseph Giacomin/Getty Images

Další cesty k řešení slepoty – V další studii, o níž právě informoval časopis Science, vyvinuli němečtí a švýcarští vědci revoluční technologii, která umožňuje myším a lidským sítnicím detekovat infračervené záření. Tato schopnost by mohla být užitečná pro pacienty trpící ztrátou fotoreceptorů a zraku.

Výzkumníci demonstrovali tento přístup, inspirovaný schopností hadů a netopýrů vidět teplo, tím, že vybavili myší a posmrtné lidské sítnice proteinem, který se aktivuje v reakci na teplo. Infračervené světlo je světlo vyzařované teplými objekty, které je mimo viditelné spektrum.

Teplo zahřívá speciálně upravenou částici zlata, kterou vědci zavedli do sítnice. Tato částice se váže na bílkovinu a pomáhá jí převádět tepelný signál na elektrické signály, které jsou pak vysílány do mozku.

V budoucnu je třeba provést další výzkum, aby bylo možné vyladit schopnost bílkovin citlivých na infračervené záření na různé vlnové délky světla, které zlepší i zbývající vidění.

Tento přístup se stále testuje na zvířatech a v tkáni sítnice v laboratoři. Všechny přístupy však naznačují, že by mohlo být možné buď obnovit, zlepšit, nebo poskytnout pacientům formy vidění používané jinými živočišnými druhy.

Tento článek byl původně publikován na serveru The Conversation Hemantem Khannou z University of Massachusetts Medical School. Původní článek si můžete přečíst zde.

Napsat komentář