Majhen prostor brez oken v otroški bolnišnici v Filadelfiji izgleda kot vsaka soba za pregled očesnega zdravnika z nastavljivim stolom in pol ducatimi stroji za testiranje vida. 20-letni pacient pa še vedno ni prišel iz Albuquerqueja, da bi dobil nova očala. Alisha Bacoccini, ki ima kratke, blond progaste lase in zelene oči, se je rodila z motnjo, ki jo je povzročil moten gen v celicah mrežnice, ki ji že od rojstva zmanjšuje vid. Zdaj vidi le blede in zamegljene oblike. "Če vas pogledam, ne vidim barve oči ali aken ali vaših obrvi, lahko pa vidim, da je nekdo tam, " pravi. Njen vidni pes, Tundra, črni labradorski prinašalec, sedi pred njenimi nogami.
Iz te zgodbe
[×] ZAPRTA
Dva vrhunska raziskovalca genske terapije upata, da bosta pri poskusni operaciji izboljšala vid svojih pacientov
Video: Strokovnjaki za gensko terapijo se zavzemajo za zdravljenje slepote
Sorodne vsebine
- Predvajalniki glasbe za pomiritev vašega uma
- Velika upanja za novo vrsto gena
Mesec dni prej so raziskovalci pri Bacoccinijevem očesu - tistemu slabšemu - injicirali v milijardo delovnih kopij celice mrežnice mrežnice. Zdaj bodo ugotovili, ali je zdravljenje uspelo.
Jean Bennett, zdravnik in molekularni genetik, Bacocciniju nasloni čelo na majhen beli strojček, ki svetlobi utripa v eno, nato v drugo. Ta učenec bo pokazal, kako dobro se Bacoccinijeve oči odzivajo na svetlobo. "V redu, eno, dve, tri, odprto, " pravi Bennett in postopek ponovi 16-krat. Na računalniškem zaslonu v zatemnjeni sobi sta Bacoccinijeva zenica dva velikanska črna kroga, ki se vedno nekoliko zavirata z vsakim pulzom svetlobe. Drug raziskovalec Bacoccinija pospremi do naslednjega aparata za testiranje. Pol ure kasneje Bennett pravi: "Pravkar sem pregledal vaše rezultate z učenci. Dobro izboljšanje."
"To je dobro, " pravi Bacoccini, čeprav zveni negotovo. Po nekaj dneh po injekciji je res videla več svetlobe iz tega očesa, pravi, vendar se zdijo stvari zamegljene. Ko s svojim desnim očesom poskuša prebrati velikansko očesno karto, ji ne uspe nič bolje kot prej - iz 16 centimetrov lahko izbere le nekaj pet centimetrov visoke črke. Potem pa je njeno oko še vedno rdeče od operacije. Bennettov mož Albert Maguire je kirurg mrežnice, ki je operiral Bacoccinija. Zagleda se ji v oko in pravi, da se površina še ni zacelila in dodala: "Upajmo, da je to vse."
Možnosti uporabe genske terapije za zdravljenje bolezni - zlasti podedovanih bolezni, ki vključujejo en navidezni gen, kot sta srpastecelična anemija in cistična fibroza -, znanstvenike že desetletja mučijo. Če bi kakšen način dal bolniku dobro različico vpletenega gena, bi razmišljanje lahko popravilo ali preprečilo škodo, ki jo povzroči dedni slabi. Ta na videz preprosta ideja se je v praksi nepričakovano zapletla. V zadnjih 18 letih je bilo na stotine preskušanj človeške genske terapije za številne bolezni, od hemofilije do raka. Toda skoraj vsi niso uspeli zaradi težav pri pridobivanju delujočega gena v celice, ne da bi povzročili tudi škodljive stranske učinke.
Do lanskega leta je genska terapija nedvoumno delovala samo proti eni bolezni, redko bolezen, imenovano hudo kombinirano imunsko pomanjkanje (SCID), ki jo povzroča pomanjkljivost katerega koli od številnih genov, potrebnih za proizvodnjo belih krvnih celic. Bolezen pusti imunski sistem, da se ne more boriti proti okužbam in običajno vodi v smrt v otroštvu. Imenujejo jo tudi bolezen "fant iz mehurčkov", po enem slavnem pacientu Davidu Vetterju, ki je do 12. leta živel v sterilnem plastičnem mehurčku. Od sredine devetdesetih let so evropski raziskovalci ozdravili približno 30 otrok s SCID, tako da so v svoj kostni mozeg vstavili ustrezen delujoč gen. Toda tudi ta uspeh je pomešan s tragedijo: pet otrok je razvilo levkemijo, eden pa je umrl. Pri tistih bolnikih, ki so imeli določeno različico bolezni, je terapevtski gen po združitvi z bolnikovo DNK po naključju vklopil gen, ki povzroča raka. Raziskovalci zdaj preizkušajo načine, kako narediti gensko terapijo za SCID varnejšo.
Ameriške raziskave genske terapije so bile postavljene precej po tem, ko je 18-letni Jesse Gelsinger, ki je zbolel za dedno boleznijo jeter, leta 1999 umrl zaradi odpovedi več organov, ko je sodeloval v poskusu z gensko terapijo na Univerzi v Pensilvaniji. Novice o smrti so spodbudile nemir v znanstveni skupnosti in zaslišanja v Kongresu, saj je oče najstnika Paul Gelsinger in drugi obtožil raziskovalce Penna, da so prenaglili, da bi preizkušali zdravljenje pri ljudeh. Po podatkih uprave za hrano in zdravila raziskovalci niso dovolj opozorili Gelsingerja in njegove družine na tveganje eksperimenta. Vodilni raziskovalec prav tako ni razkril, da je imel finančni delež v podjetju, ki je lahko pridobilo, če bo zdravljenje uspelo. "To so bili grozni dnevi. Področje se je spustilo navzdol, " pravi Leon Rosenberg, človeški genetičar z univerze Princeton, ki je opravil zgodnje laboratorijske študije o jetrni bolezni, ki jih je imel Gelsinger. "Celovitost znanosti je bila močno poškodovana."
Bennett in Maguire sta se leta 1992 pridružila fakulteti medicinske šole v Pennu. Eden od njunih kolegov je James Wilson, ki je nadziral študijo, v kateri je umrl Gelsinger. Wilson je nato FDA prepovedal izvajanje poskusov na ljudeh. Toda Bennett in Maguire nista bila vključena v to študijo. Njihovo eksperimentalno preskušanje z gensko terapijo se je začelo leta 2007, ko so ga leta pregledali zvezni regulatorji, otroška bolnišnica in odbori Penn, ustanovljeni za obravnavo etičnih in varnostnih pomislekov, ki jih je povzročila Gelsingerjeva smrt.
Lani maja sta njihova ekipa in ločena britanska skupina poročala o prvih upanju novicah z gensko terapijo v letih: tehnika bi lahko zdravila slepoto. Bolniki v raziskavi so imeli bolezen, imenovano Leberjeva prirojena amauroza (LCA). Trije bolniki, ki so jih zdravili Bennett in Maguire, so lahko prebrali več vrstic očesne karte, kot so jih lahko prej. En 26-letni moški je celo dobil dovolj vida, da se je sprehodil po labirintu. "Ne bi mogel verjeti, " pravi Bennett. Znova ga je sprehodila po labirintu.
Študija je bila majhna in bolniki so še vedno pravno slepi, vendar je njihovo skromno izboljšanje in navidezna varnost terapije vzbudilo upanje pacientov in raziskovalcev po vsem svetu. Zdaj Bennett in Maguire raziskujeta raziskave na več pacientov s LCA, vključno z Bacocciniji, da bi preverili, ali lahko pacienti varno prejemajo večje odmerke terapevtskega gena.
Rosenberg pravi, da je "navdušen" za Bennetta - ki je bil leta 1987 podoktorski raziskovalec - in področja. "Spet sem optimističen glede genske terapije in je že nekaj časa nisem, " pravi. "Upajmo, da bo pred koncem tega desetletja še dva ali trije primeri."
Za oba Bennetta, 54 in Maguire, 48, se zdi, da je znanost v njihovih genih. Bennettova mama Frances je poučevala srednješolsko literaturo, njen oče William pa je bil priljubljen profesor fizike na Yaleu, ki je leta 1960 koadiciral plinski laser med delom v Bell Labs v New Jerseyju. Bennett se spomni, da je bila stara 6 let in je videla, da je oče po večerji dirkal nazaj v laboratorij, da bi delal do zore; naprava je kasneje pripeljala do kompaktnih predvajalnikov diskov in cenovnih optičnih bralnikov.
Bolj jo je zanimala biologija kot fizika. "Oboževala sem bitja, " pravi in preživela veliko veselih ur, ki so gledala skozi očetov mikroskop ob močvirni vodi in listih. Po kolidžu na Yaleu je odšla na kalifornijsko univerzo v Berkeleyju, da bi pridobila doktorat iz razvojne biologije z uporabo morskih ježkov, vendar so namesto tega narisali nove raziskave o vstavljanju posebnih, tujih genov v miši in druge živali - predhodnica genska terapija. V letih 1981 in 1983 je preživela nekaj mesecev na Nacionalnem inštitutu za zdravje v Bethesdi v zvezni državi Maryland v laboratoriju, kjer so znanstveniki načrtovali nekaj prvih poskusov z gensko terapijo. "Na žalost je bilo, da se bo zgodilo, da sem se navdušil. Želel sem biti tam, ko se polje razvija, " se spominja Bennett. Da bi dobila klinično znanje, ki ga je potrebovala, je odšla na medicinsko šolo Harvard, kjer je v prvošolskem razredu anatomije spoznala svojega bodočega moža.
Maguire je izviral tudi iz družine znanstvenikov. Njegov oče Henry je bil dermatolog in je zdaj raziskovalec cepiva proti raku v Pennu, njegova mama Elise pa je tam delala kot raziskovalna sodelavka. Henry je imel katarakto in kasneje odcep mrežnice. Ko je bil Maguire v srednji šoli, je dal očesne kapljice - najhitreje na oftalmološko zdravljenje. V medicinski šoli je Maguire delal v laboratoriju, ki je preučeval bolezni mrežnice, ki jih povzročajo dedne okvare genov. Spominja se, da je takrat Bennetta vprašal, ali je mogoče odpraviti slabe gene. "To ima smisel, " mu je rekla. "Naredimo to."
Oko je še posebej primerno za gensko terapijo. Celice, v katere je treba vstaviti nov gen, so omejene na majhno območje; mrežnica vsebuje le nekaj milijonov celic. Za razliko od večine celic se mrežnice ne razdelijo po tem, ko je oseba stara 3 mesece, zato raziskovalcem ni treba novega gena vnašati v prihodnje generacije celic. To pomeni, da jim novega gena ni treba vtikati v obstoječo DNK celice, ki se podvaja, ko se celica deli. Ohranjanje terapevtskega gena ločeno od bolnikove DNK je varnejše; pri bolnikih s SCID, ki so razvili levkemijo, je bil vneseni gen vgrajen v bližini gena, ki povzroča raka, in ga po naključju vklopil. Tudi oko je imunsko privilegirano, kar pomeni, da imunski sistem ponavadi ne upošteva tujih snovi, ki so bile tam vnesene. Pobeg imunskega odziva je bil težava v nekaterih preskušanjih z gensko terapijo in je ubil Jesseja Gelsingerja. "S svojo izbiro ciljnega organa imamo veliko srečo, " pravi Maguire.
Medtem ko se je Maguire šolala za retinalnega kirurga, se je Bennett še naprej specializiral za raziskave in ne za klinično delo, saj je po možu po staži, bivanju in štipendiranju sledil možu po državi. Zapletene zadeve so potovali z malčki. V zadnjem letniku zdravstvene šole sta mladoporočenca imela svojega prvega otroka - "naš starejši projekt, " pravijo. Kmalu sta sledila še dva otroka.
Leta 1989 je med enim od zadnjih postankov Maguire v Royal Oaks v Michiganu Bennett postavil improvizirane laboratorije v zgradbi, ki je soseda bolnišnice, in v kleti njihovega doma. Izvedli so, kar mislijo, da je bil prvi poskus z gensko terapijo, ki je vključeval mrežnico. Z mišmi in zajci so vbrizgali gen za encim, ki ga najdemo v bakterijah. Z barvilom so razkrili, ali so očesne celice zgradile encim, poskus pa je uspel: mrežnice živali so se približno dva tedna obarvale modro.
Pri Pennu so objavili enega od prvih dveh prispevkov, ki kažejo, da ga virus, obdarjen s tujim genom, lahko zapre v očesno tkivo, v tem primeru pri miših. (Ta strategija, ki je pogosta pri poskusih z gensko terapijo, v bistvu podpira sposobnost virusa za razmnoževanje z vbrizgavanjem lastnega genskega materiala v celice.) Bennett in Maguire sta pozneje v irske vmesne slepote vstavila terapevtske gene. Toda Bennett je menil, da izboljšanje psov ni dovolj prepričljivo, da bi lahko opravilo človeško sojenje. Potrebovali so preprosto, počasi napredujočo obliko slepote, ki je bila povezana z boleznijo, ki prizadene ljudi. Leta 1998 so na Švedskem izvedeli za pasmo krave psa z očesno boleznijo, ki jo je naključno povzročila ena od genetskih mutacij, ki so jo našli pri nekaterih bolnikih z LCA.
Približno 3000 ljudi v ZDA trpi za LCA, ki vključuje več različnih motenj slepote, ki se začnejo v otroštvu in jih povzročijo mutacije v katerem koli od več genov, od katerih se eden imenuje RPE65. Vsebuje navodila za encim, ki je ključen za celice mrežnice, palice in stožce; encim pretvori vitamin A v obliko, ki jo palice in stožci uporabljajo za izdelavo potrebnega pigmenta, rodopsina. Pri ljudeh, ki podedujejo slabo kopijo gena RPE65 od vsakega starša, se palice in stožci, prikrajšani za rodopsin, okvarijo in na koncu umrejo.
Bennett, Maguire in sodelavci so z virusom, imenovanim adeno-pridruženi virus, vstavili dobro kopijo gena RPE65 v tri mlade brigade. Dva gena virusa AAV sta bila zamenjana z genom RPE65 in nizom DNK, ki vklopi gen. Psi so si pridobili dovolj vida, da so lahko pluli po labirintu. "Bilo je fantastično razburljivo, " pravi Bennett. En pes, Lancelot, je postal nekakšen pasji pes za gensko terapijo, ki je na tiskovnih konferencah in zbiranju sredstev stresel šape z ljudmi.
Na pločniku pred njeno pisarno Bennett pokaže enega od več kot 50 psov, ki so jih zdravili. Venera, srednje velika barva z rjavimi, živahnimi lasmi, se napne na povodcu in bi očitno rada tekla stran, ona pa sedi, da bi jo obiskal obiskovalec. "Ko je prišla sem, ni mogla videti ničesar. Zleknila bi se v vogal ali v kletki, ki bi pri ljudeh skrtačila z zobmi, " pravi Bennett. To je bilo pred dobrim letom, preden je ekipa Bennett / Maguire takratno enoletnico na oba očesa zdravila z gensko terapijo. Čeprav je še vedno slepa noč, lahko Venera skoči čez ovire, razpokane po hodniku, in ujame teniško žogo. "Njeno vedenje se je preobrazilo, " pravi Bennett. "Dobro vidi v obeh očeh. Je zelo vesel pes."
Ko sta prvič poskusila zdravljenje pri ljudeh, Bennett in Maguire nista pričakovala, da se bodo njihovi bolniki toliko izboljšali kot psi. Kot prvo, zdravniki so najprej testirali varnost in uporabili nizke odmerke virusa in gena. In njihovi prvi bolniki, vsi z očesne klinike v Italiji, ki testirajo slepe bolnike na genetske okvare, sta bila 26-letna dvojčka in 19-letnica. Do te starosti bolniki z LCA nimajo veliko mrežnice. Večina je do 40. leta popolnoma slepa.
Kljub temu pa Bennett in Maguire nista vedela, kaj bi pričakovala, ko bosta obravnavala prvega pacienta, enega od dvojčkov. Bil je na anesteziji, nato pa je Maguire naredil nekaj manjših zarez in nadomestil gel podoben steklast material v očesu s solno raztopino, tako da je Maguire lažje vodil iglo skozi to. Z mikroskopom si je skozi belo oko nataknil dlako na iglo, dokler se ni dotaknil mrežnice. Vbrizgal je 150 mikrolitrov raztopine (kapljica velikosti graha), ki je vsebovala 15 milijard kopij virusa AAV z genom RPE65. Virus velja za izjemno varen mehanizem dostave - sam se ne more razmnoževati in pri ljudeh ne povzroča bolezni.
Vseeno, tisto noč "sploh nisem spala, " pravi Maguire, ki jo je skrbelo imunsko reakcijo. Na njegovo olajšanje ga ni bilo.
Čeprav je bil odmerek nizek, Bennett pravi, da je prvič, ko je pogledal mladeničeve podatke o učencih, "Eurekin trenutek" - njegovo oko bi lahko začutilo več svetlobe. Nekaj mesecev po prejemu eksperimentalne terapije so vsi trije bolniki videli več svetlobe. Dva, ki sta prej videla le gibe rok, sta lahko prebrala tri ali štiri vrstice očesne karte.
Vsem trem bolnikom se vid še vedno izboljšuje, pravi Bennett. 19-letnica, ki se je vrnila v Italijo, ponoči ne potrebuje več pomoči, da bi hodila naokoli.
Ko se je rodila Alisha Bacoccini, je njena mati Eve Skidmore lahko takoj povedala, da nekaj ni v redu. Zdi se, da se je Alisha osredotočila le na svetlo svetlobo, kot je okno ali svetilka, pravi Skidmore. Mislila je, da njena hči morda potrebuje le očala, vendar je oftalmolog dejal, da se deklica slepi in ničesar ni mogoče storiti. Pri 11 mesecih so ji diagnosticirali progresivno očesno bolezen, genetski test pa je sčasoma bolezen identificiral kot LCA. Kot otrok je Alisha še vedno lahko videl dovolj dobro, da bi igral nogomet z belo žogo na zeleni travi. "Bila je izjemno hitra, " pravi Skidmore, ki se je nadoknadil, da žoge ni videl v zraku. Okoli osmega razreda je Alisha izgubila celo ta omejen vid.
Danes lahko bere besedilo na svetlem računalniškem zaslonu, ne pa v knjigi. Dela kot masažni terapevt. Če bi lahko videla bolje, bi bila njena sanjska naloga delati kot forenzični patolog - na snemanju je pojela romane Patricia Cornwell. Skidmore želi, da bi njena hči lahko pridobila dovolj pogleda, "da bi videla zvezde na nebu in mavrico, ker tega še nikoli ni videla."
Bacoccini pravi, da se zaveda, da se njen vid pri študiji genske terapije morda ne bo izboljšal in bi se lahko celo poslabšal. Prostovoljno je sodelovala, da bi lahko "pomagala ugotoviti, kako popraviti slepoto", pravi.
Tri mesece po tem, ko je Maguire v oči Bacocciniju vbrizgala viruse, ki so nosili mrežnico mrežnice, so bile njene oči desetkrat bolj občutljive na svetlobo in njen periferni vid se je izboljšal, vendar očesne karte ni mogla prebrati nič bolje kot prej. Bennett pravi, da obstaja več razlogov, da zdravljenje zanjo ne deluje dobro - na primer, nevronski krogi med Bacoccinijevim očesom in možgani morda ne delujejo več pravilno.
Bacoccini je del druge faze študije, ki je trem bolnikom z LCA dala večji odmerek genske terapije kot prvi trije prostovoljci. Eden izmed drugih bolnikov v skupini Bacoccini je 9-letni belgijski deček, ki je pokazal nekaj najbolj dramatičnega izboljšanja do zdaj. Prvič lahko vidi podrobnosti obrazov in za ogled tablice v šoli ne potrebuje več posebne povečevalne naprave. Mlajši kot bolnik, Bennett in Maguire verjameta, večja je možnost, da ima par vzvratno slepoto, ki jo povzroča LCA. Sčasoma upajo zdraviti dojenčke.
Biomedicinske raziskave pogosto vključujejo velike skupine sodelavcev, vendar so študije genske terapije skrajni primer. Lansko leto je v reviji New England Journal of Medicine, v kateri je objavljen začetni uspeh genske terapije za slepoto, navedlo 32 soavtorjev, od molekularnih biologov, ki so oblikovali virus, do italijanskih zdravnikov, ki so našli paciente. Bennett, glavni avtor, vodi to skupino iz majhne pisarne zunaj njenega laboratorija. Prostor je prepreden z zvezki in mapami ter okrašen s posnetimi fotografijami njenih treh otrok, platnicami revij in nekaj slikami Lancelota, ki je danes stara 8 let in se še dobro vidi.
Maguire trdi, da je njegova vloga dajanja pacientov injekcij manjša: "Samo tovorim tovornjake." A navsezadnje je eden izmed kliničnih strokovnjakov. "Z boleznimi [podedovane slepote] je ogromno čustvenega prekrivanja, " pravi. "Zdravniki so vedno menili, da so neozdravljive in bolnikom govorili, da za vas ne moremo storiti ničesar. Dejstvo, da deluje, je izjemno navdušujoče."
Uspeh sojenja LCA je prinesel Bennett in Maguire veliko pozornosti - "neprijetno veliko pozornosti, " pravi, - vključno s povabili članov kongresa, da jih seznanijo z delom. Toda duo se zdi, da je bil zelo naklonjen. Bennett je na slepo paciente ali njihove starše, ki so slišali za študijo LCA, na dan poslal pol ducata telefonskih klicev in elektronske pošte. "Odgovorim jim na vse. Vsi ti ljudje so resnično zelo razburjeni, da bi slepi ali slepi, " pravi. Zagotovo se verjetno ne bodo uvrstili v preizkus LCA, ker nimajo prave genske napake. A pove, da naj bi jih kljub temu preizkusili na gene slepote, saj zdravljenje z gensko terapijo za njihovo bolezen lahko nastopi v nekaj letih.
Kmalu Maguire in Bennett pričakujeta, da bosta začela eksperimente z abesinskimi mačkami z LCA, ki jih povzroči genska mutacija, drugačna od doslej, na katero so se osredotočili. Načrtujejo tudi klinično preskušanje z gensko terapijo za obliko Stargardtove bolezni ali mladoletno degeneracijo makule, ki prizadene približno 25.000 ljudi v Združenih državah Amerike in ki so jo uspešno zdravili na miših, ki so jih oblikovali za bolezen. Zdaj, ko se je pokazalo, da lahko gensko terapijo varno izvajamo v očeh, podjetja raziskujejo načine uporabe tehnike za zdravljenje bolezni, ki niso nujno genetskega izvora. Na primer, uvedba gena, ki nadzoruje rast krvnih žil, lahko upočasni starostno degeneracijo makule, ki prizadene več kot deset milijonov Američanov.
Kljub visokim zdravniškim uspehom Bennett in Maguire vozita na delo v pretečenih desetletnih avtomobilih. Doma se sprošča z vrtnarjenjem in igranjem na klavir svoje babice, on pa slika podrobne kmečke prizore v ljudskem umetniškem slogu - upodablja "vsako travo", pravi Bennett. ("Obstaja majhna obsesivno-kompulzivna motnja, " razlaga Maguire o svojih hobijih.) Njihov najmlajši otrok se je odpravil na koledž, vendar skrbijo za dva psa, akvarij rib in želv in približno 15 plazilcev - najnovejši hobi Maguire opazuje vedenje ptic. Družina "ima visok prag za nered", pravi Maguire.
Bennett ostane pozno ponoči pri pisanju poročil in odobritvi prošenj ter načrtovanju več poskusov. Je tako gnana, kot je bil njen oče, ko je delal na plinskem laserju. "Obstaja to neverjetno navdušenje, da boste v nečem zlomili oviro, " pravi.
Jocelyn Kaiser pokriva biomedicinske raziskave in politiko za revijo Science .
Stephen Voss je pred kratkim fotografiral propadanje okolja na Kitajskem. Oba živita v Washingtonu, DC
