Генная терапия для новой кожи

Семилетний мальчик из Германии, страдающий редким генетическим заболеванием, получил новую кожу благодаря генетически модифицированным стволовым клеткам. Его состояние остается хорошим спустя уже два года после лечения.

Из-за мутаций в некоторых из генов, ответственных за образование эпидермиса – внешнего слоя кожи, возникает так называемый буллёзный эпидермолиз, тяжелая болезнь, при которой кожа становится очень ранимой, на ней часто возникают наполненные жидкостью пузыри и зоны эрозии, превращающиеся в обширные раны. Детей с этой болезнью часто называют «дети-бабочки», сравнивая тонкость их кожи с крылом бабочки, а в Южной Америке их называют «детьми с хрустальной кожей». Чувствительность кожи такова, что к повреждению приводит даже ежедневное одевание и раздевание. В результате пациенты напоминают жертв ожога.

Существует более десятка вариантов мутаций, ведущих к буллезному эпидермолизу. Они встречаются с разной частотой от одного на 50 тысяч до одного на миллион новорожденных. Некоторые формы болезни могут быть летальными в младенчестве, а другие увеличивают вероятность агрессивного рака кожи. Единственный способ лечения – регулярная обработка ран. По словам дерматолога Питера Маринковича (Peter Marinkovich) из Стэнфордского университета, расходы больного на перевязочные материалы составляют до 100 000 долларов в год. Также им регулярно нужны средства для обработки ран, антибиотики, обезболивающие препараты и другие лекарства.

Новый подход к лечению эпидермолиза аналогичен уже существующему методу лечения тяжелых ожогов, когда слои здоровой кожи выращиваются из собственных клеток пациента и пересаживаются на тело. Но команда под руководством Мишеля де Луки (Michele de Luca) из Университета Модены и Реджо-Эмилии и его коллеги снабдили клетки, используемые для получения трансплантантов, новыми генами, которые свободны от мутаций, вызывающих буллезный эпидермолиз. Первая попытка лечения болезни была предпринята ими в 2006 году, когда они успешно помогли пациенту с небольшими поражениями кожи на ногах. Об этом они тогда сообщили в журнале Nature. Затем они сумели помочь еще одному пациенту

В 2015 году к Мишелю де Луке и его команде обратились коллеги-врачи из Германии, у которых был пациент с тяжелой формой буллезного эпидермолиза, при которой поражается светлая пластинка базальной мембраны (lamina lucida) – тонкий слой между соединительной тканью и кожным эпителием. Вызывается эта разновидность болезни мутацией в гене LAMB3 в первой хромосоме, кодирующем часть белка ламинина. Состояние мальчика было тяжелым. Из-за постоянно слезающей кожи он заразился несколькими инфекциями.

Мишель де Лука выделил эпидермальные клетки из неповрежденного участка кожи размером не более почтовой марки в паху мальчика. В культуре клеток имелись и клетки-предшественницы – стволовые клетки, “специализирующиеся” на определенном типе ткани, в данном случае на коже. Благодаря им в организме происходит постоянное обновление кожи. В лаборатории де Лука инфицировал эти клетки ретровирусом, который нес нормальную копию гена ланимина. Затем из этих клеток выращивали целые куски кожи размером от 50 до 150 квадратных сантиметров. Врачи из Рурского университета в городе Бохум провели две операции, пересаживая эти куски новой кожи на руки, спину, грудь и ноги мальчика.

Через месяц после операций новая кожа начала восстанавливаться, покрыв 80 % тела мальчика крепким и эластичным эпидермисом. На пересаженных участках в течение двух прошедших с тех пор лет не возникают новые пузыри. Мальчик хорошо себя чувствует и даже играет в футбол. О достигнутом результате исследователи рассказали в журнале Nature.

Однако сохраняется обычное для подобного метода генной терапии опасение. Ретровирус, использованный для доставки функционального варианта гена в клетки, может вызвать рак. Широко известен случай, когда в начале 2000-х годов при попытке использовать генную терапию для лечения тяжелого комбинированного иммунодефицита, вызванного мутацией в Х-хромосоме, у пяти детей, участвовавших в эксперименте, развилась лейкемия. Этот случай заставил ученых на некоторое время приостановить подобные клинические испытания. Но в нынешнем исследовании не выявлено никаких признаков того, что вставленный в геном пациента фрагмент затрагивает гены, связанные с возникновением опухолей.

Исследователи из команды де Луки проследили судьбу пересаженных клеток. Они обнаружили, что большинство клеток трансплантата исчезли через несколько месяцев, но небольшое количество долгоживущих клеток, называемых холоклонами, образовывало колонии, которые обновляли эпидермис.

Но нынешний метод может помочь лишь части пациентов, страдающих от буллезного эпидермолиза. Более половины больных имеют другую форму заболевания, известную под названием синдром Вебера-Коккейна. Если у немецкого мальчика нужный белок просто не мог синтезироваться в организме, то в данном случае мутации вызывают синтез активного, но неправильно функционирующего белка (в зависимости от конкретного типа мутации это может быть кератин-5 или кератин-14). Мишель де Лука полагает, что для этой разновидности болезни подойдет метод редактирования генома CRISPR/Cas9, который позволит вырезать участок генома с испорченным геном. А затем на этом место можно будет вставить нормальный ген. Также пересадка кожи не может решить проблемы со слизистыми оболочками, возникающие у пациентов с некоторыми формами эпидермолиза.

Сейчас Мишель де Лука в Италии и Питер Маринкович в США работают над методом генной терапии еще одной разновидности этой болезни – так называемого дистрофического буллезного эпидермолиза. Он вызывается мутациями в гене COL7A1, кодирующем белок коллаген VII. Данный белок представляет собой очень крупную молекулу, которая образует «якорные фибриллы», связывающие эпидермис с лежащими ниже слоями кожи. У пациентов с дистрофическим эпидермолизом высок риск онкологических заболеваний, в частности возникновения агрессивных карцином. Возможно, в недалеком будущем генная терапия и этого заболевания станет применяться на практике.