Перспективы генетики: генетически модифицированные дети и борьба с раком

Мир в нескольких шагах от решения проблемы онкологии и рождения детей с генетическими патологиями, хотя на этом пути множество барьеров. О том, какие цели преследует современная генная инженерия, какие открытия были совершены в последние пять лет, как рынок трансформируется и сколько инвестируют в генетические стартапы, рассказала Валерия Коган, основательница российско-израильского агротех-стартапа Fermata.

Цели современной генной инженерии

Российское правительство в дорожной карте по развитию биотехнологий и генной инженерии на 2018–2020 годы предлагало провести модернизацию технологической базы промышленности через массовое внедрение продуктов, а также повысить экспорт биотехнологических решений. Объем производства подобных продуктов планировалось увеличить почти до 15 млрд рублей, а число организаций, аккредитованных для проведения клинических исследований биомедицинских клеточных продуктов, — с 5 до 50 единиц. Более того, государство заинтересовалось методами редактирования генома человека на стадии эмбриона. Это запрещено законом «О биомедицинских клеточных продуктах», но только в случае, если редактирование осуществляется «в целях производства биомедицинских клеточных продуктов». О научно-исследовательской деятельности в законе нет ни слова.

За рубежом эту идею уже пытаются реализовать: в Академии наук США допускают возможность редактирования половых клеток и эмбрионов под строжайшим контролем и в медицинских целях. Например, для борьбы с заболеваниями, вызывающими инвалидность. В Штатах понимают, что развитие технологии неизбежно, как и изменение генома сперматозоидов, стволовых клеток и других в обозримом будущем. В Китае и вовсе эта идея уже разрешена на государственном уровне: в 2016 году здесь внесли изменения в геном взрослого человека — провели пересадку иммунных клеток, чтобы вылечить от рака легких.

Современная генная инженерия борется за победу над онкологическими заболеваниями: большая часть разрабатываемых препаратов генной терапии ориентирована именно на лечение рака. Не исключено, что первые применения методики редактирования генома будут именно на пациентах с неизлечимыми стадиями рака. Помимо этого есть тяжелые заболевания системы кроветворения (гемофилия, талассемия и другие) — с ними уже работают CRISPR Therapeutics и Vertex Pharmaceuticals, изменяющие стволовые клетки костного мозга.

Кроме того, проблема есть не только в сложности разработки лечения, но и в стоимости терапии. Появляются способы победить рак, но они дорогие: и для компании-производителя (большие затраты на масштабирование), и для потребителя. Поэтому необходимо искать альтернативные способы, которые будут более доступны.

Последние научные достижения

Самым большим прорывом десятилетия стала система CRISPR/Cas9, за которую ее создательницы, Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье, в 2020 году получили Нобелевскую премию по химии. CRISPR/Cas9 — это метод редактирования генома высокой точности, позволяющий изменять гены живых микроорганизмов, в том числе и человека. И с его помощью есть шансы создать методики борьбы с ВИЧ и другими заболеваниями, которые сегодня звучат как приговор.

Ученые всего мира стали экспериментировать с CRISPR/Cas9, но самая громкая (и в то же время важная для мира) история произошла в Китае. В 2018 году на свет появились генно-модифицированные дети — девочки Лулу и Нана. Зигота была получена при помощи ЭКО (экстракорпорального оплодотворения), генетически изменена посредством CRISPR/Cas9 и имплантирована в матку женщины, которая и родила девочек. Можно долго спорить об этичности эксперимента и модификации людей (во многих странах редактирование генов эмбриона запрещено из-за непредвиденных последствий для генофонда), однако нельзя отрицать, что эксперимент имеет большое значение для науки.

ДНК зиготы редактировалась, чтобы попытаться исключить возникновение ВИЧ-инфекции (которая была у отца), а также оспу и холеру через вырезание гена CCR5. Примечательно, что история произошла накануне Второго международного саммита, посвященного редактированию генома человека, где собравшиеся обсуждали: пора ли уже позволить людям редактировать себя и каким образом. Если метод использования CRISPR/Cas9 на эмбрионах все же получит одобрение со стороны правительства (и речь не только о Китае), наконец станет возможным рождение здоровых детей посредством ЭКО, даже если у родителей (одного или обоих) есть мутации. Эксперименты 2017 года не показали каких-либо «побочных эффектов» от CRISPR/Cas9 на мышах, обезьянах и 300 человеческих эмбрионов, но все же пока утверждать об их абсолютной безопасности рано.

Менее резонансное научное достижение — в 2019 году в журнале Optics Letters появилась статья о разработке нового сенсора для обнаружения биомаркера онкологии (белка S100A4) в моче. Особенность этой технологии заключается в высокой чувствительности сенсора: он может определить наличие рака даже при низкой концентрации соответствующих биомаркеров. Кроме того, эту технологию можно масштабировать для массового применения с меньшими затратами, чем существовавшие до того момента сенсоры — они были слишком крупными и дорогими, чтобы внедрять их в приборы для регулярного контроля состояния пациента. В основе технологии — оптический микрочип с зондами, которые связываются с биомаркером белка S100A4 в образце мочи. Дальше происходит мониторинг частотных сдвигов лазера в чипе и определяется наличие рака.

Ведущие стартапы в сфере генетики

В США в 2008 году изобретением года стал сервис ДНК-тестирования от стартапа 23andMe. Компания перевернула сознание людей, как за год до этого Apple с айфоном: 23andMe начал революцию персональной геномики. Типирование по ДНК стало доступным каждому, купившему специальный набор. Это оказалось важно для планирования беременностей: тесты позволили увидеть мутации у нерожденного еще ребенка (на основании генов родителей) и исключить риск появления на свет ребенка с заболеваниями, которые могут привести к его инвалидности.

В России после успеха 23andMe начали появляться похожие стартапы. Например, «Геноаналитика», которая одной из первых на нашем рынке предложила ДНК-тестирование. Но более известен стартап Genotek, названный лидером коммерческой геномики. Компания появилась в 2010 году на базе бизнес-инкубатора МГУ, начинала работу с сотрудничества с РАН и уже в первый год вышла в плюс.

Сегодня Genotek работает с 71 страной, выполняя исследования для клиник и частных клиентов. Самая известная разработка Genotek — ДНК-тест, с помощью которого проводится процедура генотипирования. Клиент передает биоматериал (образец слюны) в лабораторию и в личном кабинете видит результат: предрасположенность к конкретным заболеваниям, рекомендации по питанию, возможные побочные реакции на определенные лекарства и многое другое, включая наследственные патологии и проблемы зачатия. Также компания разработала ПЦР-тесты к COVID-19 высокой чувствительности для России и стран СНГ.

Помимо классических ДНК-тестов, которые предлагают несколько российских стартапов, есть и более узконаправленные. Например, JVS Diagnostics разрабатывает тест, выявляющий недоброкачественные опухоли на ранних стадиях с точностью до 90%. Она работает при поддержке «Сколково», и в 2018 году привлекла $400 тыс. для вывода теста в массы. Другая узкая ниша — исследование генов, влияющих на офтальмологические заболевания. Этим с 2008 года занимается стартап Oftalmic: он предлагает 60 видов ДНК-тестов для диагностики глазных проблем. О привлеченных инвестициях ничего неизвестно.

В Европе похожие стартапы тоже есть: например, Blueprint Genetics (Хельсинки) предлагает решения для генетического тестирования на базе ИИ. Стартап ориентирован на диагностику наследственных заболеваний при помощи ИИ-платформы CLINT и запатентованной технологии целевого секвенирования (набор методов определения нуклеотидной последовательности элементов в молекуле ДНК) OS-Seq. Для Европы Blueprint — один из ведущих поставщиков генетических тестов, охватывающий свыше 2 200 заболеваний в 14 направлениях: от кардиологии до гематологии.

Британский стартап Freeline пошел в другом направлении: он развивает геннотерапевтические методы лечения хронических системных заболеваний. В 2020 году проект получил €106 млн евро для разработки решений, направленных на терапию заболеваний печени, которые считаются неизлечимыми и плохо изучены. В дальнейшем стартап планирует расширить свою программу на лечение гемофилии, болезни Фабри и болезни Гоше. Все они относятся к орфанным (редким) заболеваниям, которых в мире насчитывается свыше 6 тыс., но только единицы поддаются терапии.

Прогнозы для рынка

Одна из новых тенденций, которой аналитики предсказывают дальнейшее развитие — это лидерство Азиатско-Тихоокеанского региона. Стимул к активному развитию должны дать разработки для управления заболеваниями: как предотвращения, так и лечения (или замедления прогрессирования). Кроме того, продолжит набирать обороты персонализированная медицина — то, что появилось благодаря компаниям, выпускающим ДНК-тесты в массы.

В лидерах остаются 23andMe, Oxford Nanopore Technologies и Veritas Genetics, которые коммерциализируют свои разработки. До 2017 года к тестам имели доступ только медицинские специалисты, а теперь подобные исследования проводятся и для массового потребителя. Также Veritas Genetics начала проводить геномное секвенирование новорожденных с 2017 года в Китае для раннего выявления тяжелых патологий: тест может сообщить почти о тысяче заболеваний. Правда, стоит он $1,5 тыс. И его результаты три года спустя продолжают подвергаться сомнению.

Отечественные эксперты уверены, что ближайшее будущее генетики — это активная разработка методов лечения онкологий и нейродегенеративных заболеваний. Сейчас усилия большинства компаний в сегменте MedTech и BioTech сконцентрированы на исследовании последовательности ДНК в раковых клетках, их изменений и поисках индивидуальных методов терапии конкретной опухоли. На рынке начали появляться первые лекарства, и их станет больше. Не исключено, что будет масштабирована технология применения генно-модифицированных клеток в медицине, и так же, как в XX веке антибиотики не один десяток смертельных заболеваний сделали излечимыми, рак и нейродегенеративные болезни тоже перестанут звучать как приговор.

Автор: Валерия Коган

Источник: https://hightech.fm/2021/04/02/genetic-medicine