Mali prostor u dječjoj bolnici u Philadelphiji izgleda kao bilo koja soba za ispitivanje liječnika oka, s podesivom stolicom i pola šestero strojeva za testiranje vida. 20-godišnji pacijent, međutim, nije stigao skroz iz Albuquerquea kako bi dobio nove naočale. Alisha Bacoccini, koja ima kratku, plavu kosu i zelene oči, rođena je s poremećajem koji je uzrokovan neispravnim genom u stanicama mrežnice koji joj od rođenja smanjuje vid. Sada vidi samo blijede i mutne oblike. "Ako vas gledam ne vidim boju očiju ili akne ili vaše obrve, ali vidim da je netko tamo", kaže ona. Njezin pas, Tundra, crni labradorski retriver, sjedi pred njenim nogama.
Iz ove priče
[×] ZATVORI
Dva vodeća istraživača genske terapije nadaju se poboljšanju vida svojih pacijenata tijekom eksperimentalne operacije
Video: Stručnjaci genske terapije gledaju naprijed u liječenju sljepoće
Povezani sadržaj
- Glazbeni popisi za ublažavanje vašeg uma
- Velike nade za novu vrstu gena
Mjesec dana ranije, prilikom eksperimentalnog liječenja, istraživači su ubrizgali Bacoccinijevo desno oko - i ono gore - s milijardama radnih kopija gena stanice mrežnice. Sad će otkriti je li liječenje djelovalo.
Jean Bennett, liječnik i molekularni genetičar, Bacoccinija nasloni čelo na mali bijeli stroj koji blještavi svjetlost u jedno oko, a zatim u drugo. Ovaj zjenica će pokazati koliko dobro Bacoccinijeve oči reagiraju na svjetlost. "U redu, jedan, dva, tri, otvorite", kaže Bennett i ponavlja postupak 16 puta. Na zaslonu računala u zamračenoj sobi, Bacoccinijevi zjenici nalaze se dva velika crna kruga koji se tako lagano stisču sa svakim pulsom svjetlosti. Još jedan istraživač prati Bacoccinija do sljedećeg uređaja za testiranje. Pola sata kasnije Bennett kaže: "Upravo sam pogledao vaše rezultate učenika. Dobar napredak."
"To je dobro", kaže Bacoccini, iako zvuči nesigurno. Budući da je nekoliko dana nakon injekcije zaista vidjela više svjetla iz tog oka, kaže, ali stvari izgledaju mutnije. Kada pokuša desnim okom pročitati divovsku ogradu, ona ne ide bolje nego prije - može odabrati samo nekoliko slova visoka dva inča s udaljenosti od 16 inča. Potom joj je još uvijek crveno oko od operacije. Bennettov suprug, Albert Maguire, retinalni je kirurg koji je operirao Bacoccinija. Zaviri joj u oči i kaže da površina još nije zacijelila, dodavši: "Nadam se da je to sve."
Mogućnost korištenja genske terapije za liječenje bolesti - posebno nasljeđenih bolesti koje uključuju jedan gresni gen, poput srpaste stanične anemije i cistične fibroze - desetljećima je protumačila znanstvenike. Ako bi se na neki način moglo dati pacijentu dobru verziju impliciranog gena, mišljenje bi moglo popraviti ili spriječiti štetu uzrokovanu nasljednim lošim. Ova naizgled jednostavna ideja pokazala se u praksi neočekivano složenom. U posljednjih 18 godina bilo je na stotine ispitivanja ljudske genske terapije za mnoge bolesti, od hemofilije do raka. No, gotovo svi su propali zbog poteškoća u dobivanju radnog gena u stanice, a da nisu uzrokovali štetne nuspojave.
Do prošle godine genska terapija je nedvosmisleno djelovala protiv samo jedne bolesti, rijetke nevolje nazvane teškim kombiniranim imuno-nedostatkom (SCID), što je uzrokovano nedostatkom bilo kojeg broja gena potrebnih za proizvodnju bijelih krvnih stanica. Bolest ostavlja imunološki sustav nesposobnim za borbu protiv infekcija i obično dovodi do smrti u djetinjstvu. Naziva se i bolešću "dječaka s mjehurićima", nakon jednog poznatog pacijenta, Davida Vettera, koji je živio do 12. godine u sterilnom plastičnom mjehuriću. Od sredine 1990-ih, europski istraživači izliječili su oko 30 djece sa SCID-om umetanjem odgovarajućeg funkcionirajućeg gena u njihovu koštanu srž. Ali čak je i taj uspjeh pomiješan s tragedijom: petoro djece razvilo je leukemiju, a jedno je umrlo. U onih bolesnika koji su imali određenu varijantu bolesti, terapijski gen se slučajno uključio gen koji uzrokuje rak nakon spajanja s pacijentovom DNK. Sada istraživači testiraju načine kako genetsku terapiju za SCID učiniti sigurnijom.
Američko istraživanje genske terapije značajno je postavljeno nakon što je 18-godišnji Jesse Gelsinger, koji je patio od naslijeđene bolesti jetre, umro od zatajenja više organa 1999. godine sudjelujući u eksperimentu genske terapije na Sveučilištu u Pennsylvaniji. Vijesti o smrti potaknule su nemir u znanstvenoj zajednici i saslušanja u Kongresu, a otac tinejdžera Paul Gelsinger i drugi optužili su istraživače Penna da su prenaglašeni da bi testirali liječenje na ljudima. Prema podacima Uprave za hranu i lijekove, istraživači nisu dovoljno upozorili Gelsingera i njegovu obitelj na rizike eksperimenta. Vodeći istraživač također nije otkrio da je imao financijski udjel u tvrtki koja je mogla steći ako liječenje uspije. "To su bili strašni dani. Polje je odozdo došlo", kaže Leon Rosenberg, ljudski genetičar sa Sveučilišta Princeton, koji je izveo rane laboratorijske studije o jetrenoj bolesti koje je imao Gelsinger. "Integritet znanosti bio je strahovito oštećen."
Bennett i Maguire pridružili su se fakultetu medicinske škole u Pennu 1992. Jedan od njihovih kolega je James Wilson, koji je nadgledao studiju u kojoj je Gelsinger umro. Wilsonu je potom FDA zabranila provođenje pokusa na ljudima. Ali Bennett i Maguire nisu bili uključeni u to istraživanje. Njihovo eksperimentalno ispitivanje genskom terapijom započelo je 2007. godine nakon što su ih godina pregledali savezni regulatorni organi, dječja bolnica i komiteti Penn osnovani radi rješavanja etičkih i sigurnosnih problema koje je izazvala Gelsingerova smrt.
Prošlog svibnja njihov tim i zasebna britanska skupina izvijestili su o prvim nadajnim vijestima o genskoj terapiji u godinama: tehnika može liječiti sljepoću. Pacijenti u studiji imali su bolest zvanu Leber kongenitalna amauroza (LCA). Trojica pacijenata koje su Bennett i Maguire liječili uspjeli su pročitati više redaka očne karte nego što su mogli prije. Jedan 26-godišnjak čak je stekao dovoljno vida da može prošetati labirintom. "Nisam mogao vjerovati", kaže Bennett. Natjerala ga je da ponovo krene lavirintom.
Studija je bila mala, a pacijenti su još uvijek pravno slijepi, no njihovo skromno poboljšanje i prividna sigurnost terapije pobudili su nade pacijenata i istraživača širom svijeta. Sada Bennett i Maguire proširuju istraživanje na više pacijenata s LCA, uključujući Bacoccinija, kako bi testirali mogu li pacijenti sigurno primiti veće doze terapijskog gena.
Rosenberg kaže da je "oduševljen" Bennettom - koji je 1987. bio postdoktorski istraživač u njegovom laboratoriju - i polju. "Opet sam optimističan u pogledu genske terapije i nisam već neko vrijeme", kaže on. "Nadam se da će prije kraja ovog desetljeća biti još dva ili tri primjera."
I za Bennett, 54 i Maguire, 48, čini se da znanost postoji u njihovim genima. Bennettova majka Frances predavala je srednjoškolsku literaturu, a njen otac William bio je popularni profesor fizike na Yaleu koji je 1960. godine izumio plinski laser dok je radio u Bell Labs u New Jerseyju. Bennett se sjeća kako je imao 6 godina i vidio je oca kako trči natrag u laboratoriju nakon večere kako bi radio do zore; kasnije je uređaj doveo do kompaktnih playera s diskovima i skenera cijena supermarketa.
Nju je više zanimala biologija nego fizika. "Voljela sam stvorenja", kaže ona i provodila sam mnogo sretnih sati gledajući kroz mikroskop svog oca močvarnu vodu i lišće. Nakon koledža na Yaleu, otišla je na kalifornijsko sveučilište u Berkeleyu da bi stekla doktorat iz razvojne biologije, koristeći morske ježkice, ali umjesto toga bila je privučena novim istraživanjima umetanja određenih, stranih gena u miševe i druge životinje - preteča genska terapija. Provela je nekoliko mjeseci 1981. i 1983. u Nacionalnom institutu za zdravstvo u Bethesdi, Maryland, u laboratoriju u kojem su znanstvenici planirali neka od prvih ispitivanja genske terapije. "Bio je jedan bljesak da će se dogoditi što me uzbuđivalo. Htio sam biti tamo dok se polje razvijalo", sjeća se Bennett. Kako bi dobila kliničku pozadinu koja joj je bila potrebna, otišla je na medicinski fakultet Harvard, gdje je u prvom razredu anatomije upoznala svog budućeg supruga.
Maguire je također potekao iz obitelji znanstvenika. Njegov otac, Henry, bio je dermatolog i sada je istraživač cjepiva protiv raka u Pennu, a njegova majka Elise radila je tamo kao istraživač. Henry je imao kataraktu i kasnije odvajanje mrežnice. Kad je Maguire bio u srednjoj školi, dao je ući u očeve kapke - najranije mu je pristupilo oftalmološkom liječenju. Na medicinskom fakultetu Maguire je radila u laboratoriju koji je proučavao bolesti mrežnice uzrokovane nasljednim defektima gena. Sjeća se da je tada pitao Bennetta mogu li se popraviti loši geni. "To ima smisla", rekla mu je. "Učinimo to."
Oko je posebno prikladno za gensku terapiju. Stanice u koje mora biti ubačen novi gen ograničene su na malo područje; mrežnica sadrži samo nekoliko milijuna stanica. Štoviše, za razliku od većine stanica, stanice mrežnice se ne dijele nakon što je osoba stara 3 mjeseca, tako da istraživači ne moraju unositi novi gen u stanice budućih generacija. To znači da ne moraju novi gen ubrizgati u postojeći DNK ćelije, koji se replicira kad se stanica podijeli. Sigurnije je držati terapijski gen odvojen od pacijentove DNK; kod pacijenata sa SCID koji su razvili leukemiju, uvedeni gen ugrađen je blizu gena koji uzrokuje rak i slučajno ga je uključio. Oko je također imunološki povlašteno, što znači da imunološki sustav teži ignoriranju stranih materijala koji su tamo uneseni. Izbjegli imunološki odgovor bio je problem u nekim ispitivanjima genske terapije i to je ono što je ubilo Jessea Gelsingera. "Imali smo veliku sreću s izborom ciljnog organa", kaže Maguire.
Dok se Maguire školovala za retinalnog kirurga, Bennett se nastavila specijalizirati za istraživački rad, a ne za klinički rad, slijedeći svog supruga širom zemlje radi njegovog stažiranja, boravka i zajedništva. Komplicirana stvar, putovali su s mališanima. U svojoj posljednjoj godini medicinske škole, mladenci su imali prvo dijete - „naš stariji projekt“, tako ga zovu. Uslijedilo je još dvoje djece.
1989. godine, tijekom jednog od Maguireovih posljednjih stajališta, u Royal Oaksu u Michiganu, Bennett je postavio improvizirane laboratorije u zgradi pored vrata bolnice i u podrumu njihove kuće. Proveli su ono što smatraju da je prvi eksperiment s genskom terapijom koji je uključivao mrežnicu. Pomoću miševa i zečeva ubrizgali su gen za enzim koji se nalazi u bakterijama. Pomoću bojila otkrili su da li su stanice očiju izgradile enzim, a eksperiment je uspio: mrežnice životinja postale su plave oko dva tjedna.
U Pennu su objavili jedan od prva dva rada koji pokazuju da virus obdaren stranim genom može ga ugurati u tkivo oka, u ovom slučaju u miševa. (Ova strategija, uobičajena u eksperimentima s genskom terapijom, u osnovi kopira opciju sposobnosti virusa da se replicira ubrizgavanjem vlastitog genetskog materijala u stanice.) Bennett i Maguire kasnije su umetnuli terapeutske gene u oči nekih irskih sestara s naslijeđenom sljepoćom. Ali Bennett je mislio da poboljšanje pasa nije dovoljno uvjerljivo da bi zahtijevalo ljudsko suđenje. Trebao im je jednostavan, sporo napredujući oblik sljepoće koji je bio povezan s bolešću koja pogađa ljude. Godine 1998. saznali su za pasminu psa u Švedskoj s očnom bolešću koju je slučajnim slučajem izazvala jedna od genetskih mutacija pronađena u nekih bolesnika s LCA.
Oko 3.000 ljudi u Sjedinjenim Državama pati od LCA, koji obuhvaća nekoliko različitih poremećaja sljepoće koji počinju u djetinjstvu i uzrokovani su mutacijama u bilo kojem od nekoliko gena, od kojih se jedan zove RPE65. Sadrži upute za enzim koji je ključan za stanice mrežnice koja osjeti svjetlost, štapove i stožce; enzim pretvara vitamin A u oblik koji štapovi i češeri koriste za stvaranje potrebnog pigmenta, rodopsina. Kod ljudi koji od svakog roditelja naslijede lošu kopiju gena RPE65, štapovi i češeri, lišeni rodopina, ne rade i na kraju umiru.
Bennett, Maguire i njegovi suradnici koristili su virus zvan adeno-povezani virus kako bi umetnuli dobru kopiju gena RPE65 u tri mlada braga. Dva gena virusa AAV zamijenjena su genom RPE65 plus nizom DNA koji gen uključuje. Psi su dobili dovoljno vida da se kreću labirintom. "Bilo je fantastično uzbudljivo", kaže Bennett. Jedan pas, Lancelot, postao je svojevrsni pas poster za gensku terapiju, tresući šape s ljudima na konferencijama za novinare i prikupljanjem sredstava.
Na pločniku ispred njenog ureda Bennett pokazuje jednog od više od 50 pasa koje su liječili. Venera, podmladak srednje veličine sa smeđom, živahnom kosom, napreže se na uzici i očito bi željela pobjeći, ali ona sjedi tako da je posjetitelj pusti da je ljubimac. "Kad je došla ovamo, nije mogla ništa vidjeti. Nagnula bi se u kut ili u kavezu kako bi ljudima zurila zube", kaže Bennett. To je bilo prije godinu dana, prije nego što je tim Bennett / Maguire liječio gensku terapiju tada jednog jednogodišnjaka u oba oka. Iako je još uvijek slijepa, Venera sada može preskočiti prepreke raspoređene hodnikom i uhvatiti tenisku loptu. "Njezino je ponašanje preobraženo", kaže Bennett. "Dobro se vidi u oba oka. Ona je vrlo sretan pas."
Kada su prvi put isprobali liječenje od ljudi, Bennett i Maguire nisu očekivali da će im se pacijenti toliko poboljšati kao psi. Kao prvo, liječnici su prvo testirali sigurnost i koristili su male doze virusa i gena. A njihovi prvi pacijenti, s očne klinike u Italiji koja ispituje slijepe pacijente na genetske nedostatke, bili su blizanci od 26 i 19 godina. Do te dobi, bolesnicima s LCA-om nije preostalo puno mrežnice. Većina je potpuno slijepa do 40. godine.
Ipak, Bennett i Maguire nisu znali što da očekuju kada su liječili prvog pacijenta, jednog od blizanaca. Bio je pod anestezijom, a zatim je Maguire napravio nekoliko malih posjekotina i zamijenio gel-staklast materijal u čovjekovom oku solnom otopinom kako bi Maguire mogao lakše provući iglu kroz njega. Pomoću mikroskopa provukao je iglu tanku kosu kroz bijelu ociju dok nije dodirnuo mrežnicu. Injektirao je 150 mikrolitara otopine (kap veličine graška) koja je sadržavala 15 milijardi primjeraka AAV virusa s genom RPE65. Virus se smatra izuzetno sigurnim mehanizmom isporuke - ne može se samostalno replicirati i ne uzrokuje bolest kod ljudi.
Svejedno, one noći "uopće nisam spavala", kaže Maguire, koja je bila zabrinuta zbog imunološke reakcije. Na njegovo olakšanje, nije bilo nijednog.
Iako je doza bila mala, Bennett kaže da je prvi put kad je pogledao mladićeve podatke o pupilimetriji "trenutak Eureke" - njegovo oko moglo osjetiti više svjetla. Nekoliko mjeseci nakon primanja eksperimentalne terapije, sva su tri pacijenta ugledala više svjetla. Dvoje ljudi koji su prije mogli vidjeti samo pokrete ruku mogli su pročitati tri ili četiri retka očne karte.
Vid svih triju pacijenata se i dalje poboljšava, kaže Bennett. 19-godišnjaku, koji se vratio u Italiju, više ne treba pomoć da bi noću hodao.
Kad se rodila Alisha Bacoccini, njezina majka Eve Skidmore mogla je odmah reći da nešto nije u redu. Činilo se da se Alisha usredotočila samo na jarko svjetlo, poput prozora ili svjetiljke, kaže Skidmore. Mislila je da njezinoj kćeri možda trebaju samo naočale, ali oftalmolog je rekao da se djevojčica slijepi i da se ništa ne može učiniti. Dijagnosticirana joj je progresivna očna bolest u 11 mjeseci, a genetski test je na kraju bolest identificirao kao LCA. Kao dijete Alisha je i dalje mogao vidjeti dovoljno dobro da igra nogomet s bijelom loptom na zelenoj travi. "Bila je izuzetno brza", kaže Skidmore, koji se sastavio zbog toga što loptu nije vidio u zraku. Oko osmog razreda Alisha je izgubila čak i taj ograničeni vid.
Danas ona može čitati tekst na svijetlom zaslonu računala, ali ne u knjizi. Radi kao masažni terapeut. Ako bi mogla bolje vidjeti, posao iz snova bio bi joj rad kao forenzički patolog - proždirala je romane Patricia Cornwell na snimke. Skidmore želi da njezina kći dobije dovoljno vida "da vidi zvijezde na nebu i dugu, jer to nikad nije vidjela."
Bacoccini kaže da shvaća da joj se vid ne može popraviti u studiji genske terapije, a čak bi se mogao pogoršati. Ona se dobrovoljno prijavila za sudjelovanje kako bi mogla "pomoći da smisli kako popraviti sljepoću", kaže ona.
Tri mjeseca nakon što je Maguire ubrizgala Bacoccini u oči virusima koji nose gen mrežnice, oči su joj bile deset puta osjetljivije na svjetlost i njen periferni vid se poboljšao, ali nije mogla pročitati očnu kartu bolje nego prije. Bennett kaže da postoji nekoliko razloga zbog kojih liječenje možda ne djeluje dobro na nju - na primjer, neuronski krugovi između Bacoccinijevog oka i mozga možda više ne funkcioniraju pravilno.
Bacoccini je dio druge faze ispitivanja koja je trojici LCA pacijenata dala veću dozu genske terapije u odnosu na prva tri primljena volontera. Jedan od ostalih pacijenata iz skupine Bacoccinija je devetogodišnji belgijski dječak, koji je pokazao neka od najdramatičnijih poboljšanja do sada. Prvi put može vidjeti detalje s licima i više ne treba poseban povećalo za gledanje ploče u školi. Što su mlađi pacijent, Bennett i Maguire vjeruju, veće su šanse da par ima obrnuto sljepilo uzrokovano LCA-om. Na kraju se nadaju da će liječiti bebe.
Biomedicinska istraživanja često uključuju velike timove suradnika, ali studije genske terapije su ekstremni slučaj. Prošlogodišnji članak u New England Journal of Medicine koji najavljuje početni uspjeh genske terapije za sljepoću nabrojao je 32 koautora, od molekularnih biologa koji su dizajnirali virus, do talijanskih liječnika koji su pronašli pacijente. Bennett, vodeći autor, vodi ovu grupu iz malog ureda izvan njezine laboratorije. Prostor je prepun bilježnica i mapa i ukrašen fotografijama njezinog troje djece, naslovnicama časopisa i nekoliko slika Lancelota, koji sada ima 8 godina i još se dobro vidi.
Maguire tvrdi da je njegova uloga davanja pacijentima injekcije manja: "Samo ukrcavam kamione." No ipak je on jedan od kliničkih stručnjaka. "S bolestima [naslijeđene sljepoće], postoji ogroman emocionalni sloj", kaže on. "Liječnici su ih uvijek smatrali neizlječivim i govorili su pacijentima da mi ne možemo učiniti ništa. Činjenica da djeluje tako djeluje izuzetno je uzbudljivo."
Uspjeh suđenja LCA-i privukao je Bennett i Maguire mnogo pažnje - "neugodnu količinu pažnje", kaže on, uključujući pozive članova Kongresa da ih upoznaju s radom. No, čini se da dvojac to polako napreduje. Bennett svakodnevno šalje polusatne telefonske pozive i e-mailove slijepih pacijenata ili njihovih roditelja koji su čuli za LCA studiju. "Odgovaram im na sve. Svi su ti ljudi jako, jako uzrujani zbog slijeposti ili slijepca", kaže ona. Da biste bili sigurni, malo je vjerojatno da će se uklopiti u ispitivanje LCA jer nemaju pravi genetski problem. Ali kaže im da se ionako testiraju na gene sljepoće jer se liječenje genskom terapijom za njihovu bolest može pojaviti unutar nekoliko godina.
Uskoro Maguire i Bennett očekuju da će započeti eksperimente s abesinskim mačkama s LCA uzrokovanim mutacijom gena različitom od one na koju su se dosad usredotočili. Planiraju i kliničko ispitivanje genske terapije za oblik Stargardtove bolesti ili degeneracije maloljetničke makularne degeneracije, koji pogađa oko 25.000 ljudi u Sjedinjenim Državama i koji su uspješno liječili od miševa konstruiranih da imaju bolest. Sada, kada se pokazalo da se genska terapija može sigurno izvoditi u oku, tvrtke istražuju načine korištenja ove tehnike za liječenje bolesti koje nisu nužno genetskog podrijetla. Primjerice, uvođenje gena koji kontrolira rast krvnih žila moglo bi usporiti degeneraciju makule povezane s godinama, što boluje od više od deset milijuna Amerikanaca.
Unatoč visokim letećim medicinskim uspjesima, Bennett i Maguire voze se u preturanim, desetogodišnjim automobilima. Kod kuće se odmara vrtlajući i svirajući klavir svoje bake, a on slika detaljne prizore farmi u stilu narodnog umjetnosti - čineći "svaku travu", kaže Bennett. ("Postoji malo opsesivno-kompulzivni poremećaj", objašnjava Maguire o svojim hobijima.) Njihovo je najmlađe dijete otišlo na fakultet, ali oni se brinu o dva psa, akvarijumu riba i kornjača i oko 15 kopita - Maguireov najnoviji hobi je promatranje ponašanje ptica. Obitelj "ima visoki prag za nered", kaže Maguire.
Bennett ostaje do kasno u noć pišući izvještaje i odobrava prijave i planira više eksperimenata. Ona je pokretana kao i njezin otac kad je radio na plinskom laseru. "Postoji ovo nevjerojatno uzbuđenje zbog kojega ćete u nečemu probiti prepreku", kaže ona.
Jocelyn Kaiser pokriva biomedicinska istraživanja i politiku za magazin Science .
Stephen Voss nedavno je u Kini fotografirao degradaciju okoliša. Oboje žive u Washingtonu, DC
