Генотерапия гематопоэтическими стволовыми клетками (HSC GT) становится мощной и разносторонней стратегией лечения ряда болезней человека. Hematopoietic stem/progenitor cells (HSPC) выделяют из тела, генетически преобразуют
ex vivo, и вводят обратно тому же самому индивиду после использования обычного лечения, способствующего их приживлению в костном мозге. Трансплантированные HSPC обеспечивают устойчивую продукцию генетически преобразованных предшественников в принципе в течение всей жизни реципиента. Зрелые клетки разных клонов могут затем устранять патологические состояния, такие как дефицит врожденного иммунитета, нарушения крови и хранения, инфекции и рак (Fig 1).
Figure 1.HSC gene therapy
A schematic representation of HSC GT showing the crucial steps of the process and its potential clinical applications: (1) HSPC are harvested from the mobilized peripheral blood or bone marrow of a patient and (2) cultured ex vivo in suitable conditions allowing maintenance or expansion of the rare cells with long-term repopulating potential, while they are subjected to gene transfer or gene editing. The patient is then administered a conditioning regimen which depletes endogenous HSPC from the bone marrow and makes space for her/is ex vivo engineered cells, which are then infused back (autologous cell therapy). The gene-modified cells engraft in the bone marrow, where they self-renew potentially for the lifetime of the individual while giving rise to differentiating progeny along all hematopoietic lineages. The mature gene corrected cells repopulate vascular and extravascular compartments with functional cells that can reverse pre-existing pathologies affecting the lymphoid system, such as primary immunodeficiencies, the erythroid lineages, such as thalassemia and sickle cell disease, scavenger cells of myeloid lineage found throughout peripheral organs and, in part, the central nervous system and suffering from storage disease due to a lysosomal enzyme deficiency. As we are becoming confident with the safety and efficacy of genetic engineering of hematopoiesis, new applications are also explored which, rather than replacing inherited defective genes, are instructing new functions to selected lineages to better fight cancer or chronic infections.
Lessons from current HSC GT trials
LV впервые был использован для клинического тестирования на T клетках от HIV-инфицированных пациентов, чтобы обучить их к устойчивости к вирусу (Levine et al, 2006; Tebas et al, 2013) , а несколько лет спустя на HSC (Cartier et al, 2009). Логическим обоснованием первого тестирования на человеке базирующейся на LV HSC GT стала предпосылка, что высокая эффективность переноса, позволяющая расширить использование лечения болезней, обычно лечимых аллогенными HSC трансплантациями (HSCT), при этом вносили в списки пациентов, не имеющих подходящего донора HSC. Демиелинирующие лейкодистрофии, Adrenoleukodystrophy (ALD) и Metachromatic Leukodystrophy (MLD), и скомбинированный иммунный и тромбоцитарный дефицит Wiskott-Aldrich syndrome (WAS) были протестированы первыми (Cartier et al, 2009; Aiuti et al, 2013; Biffi et al, 2013; Hacein-Bey Abina et al, 2015). Сегодня более 200 пациентов по всему миру были лечены с помощью базирующейся на LV HSC GT, включая ALD (Eichler et al, 2017), MLD (Sessa et al, 2016); WAS (Biasco et al, 2016); хронический грануломатоз, некоторые PID (De Ravin et al, 2016b); а также mucopolysaccharidoses, thalassemia и серповидно-клеточную болезнь (Cavazzana-Calvo et al, 2010; Ribeil et al, 2017; Thompson et al, 2018; Marktel et al, 2019); анемию Fanconi (Rio et al, 2018); и HIV инфекцию (DiGiusto et al, 2010), при этом эффект длился свыше 10 лет у первых леченных пациентов. Согласно доступным данным польшинство пациентов лечили с помощью базирующейся на LV HSC GT, показавшей безопасность использования и долговременное восстановление гематопоэза при использовании поликлональных трансплантатов, содержащих существенную пропорцию ген-модифицированных клеток для всех клонов, очевидно за счет сохранения подходящих количеств трансплантированных трансдуцированных bona fide HSC. Отсутствие увеличивающихся или доминантных клонов достигалось введением векторов с онкогенами, поддерживающими предсказуемый низкий риск генотоксичности введения LV. Существенная коррекция болезни наблюдалась у большинства леченных пациентов, подтверждая достаточно высокие уровни химеризма с ген-модифицированными клетками и экспрессию трансгена внутри трансдуцированных клеточных потомков. Если эти позитивные клинические результаты будут воспроизводиться и дальше у большинства пациентов и в течение более длительного периода, то некоторые HSC GT, находящиеся сегодня на клинических испытаниях, станут зарегистированными лечебными средствами и в конечном итоге стандартным лечением для некоторых генетических болезней. Из-за увеличивающегося доверия к безопасности и терапевтическому потенциалу, клиническое тестирование базирующейся на LV HSC GT теперь перемещается из области ограниченного тестирования летальных состояний к более широкому использованию HSCT как лечебного средства, при этом критерии включения пациентов в испытание расширяются от ситуаций с отсутствием подходящего донора HSC до логически обоснованных, обеспечивающих лучшую эффективность и/или повышающих надежность аллогенных трансплантаций. Проходящие испытания HSC GT тестируют их потенциал по обеспечению биотерапевтического эффекта при некоторых раковых болезнях (Escobar et al, 2014, 2018), расширяя тем самым их использование от замещения неправильно наследуемых генов в клетках до доставки трансгенных продуктов, обученных новым функциям, в преобразованные HSC и/или их потомкам.
