Spațiul mic, fără ferestre de la Spitalul de Copii din Philadelphia, arată ca o cameră de examinare a unui medic de ochi, cu un scaun reglabil și o jumătate de duzină de mașini pentru testarea vederii. Pacientul, în vârstă de 20 de ani, nu a venit tot de la Albuquerque pentru a obține ochelari noi. Alisha Bacoccini, care are părul scurt, blond și ochii verzi, s-a născut cu o tulburare cauzată de o genă defectuoasă în celulele retinei, care și-a diminuat vederea încă de la naștere. Acum vede doar forme palide și încețoșate. „Dacă te privesc, nu văd culoarea ochilor sau acneea sau sprâncenele tale, dar pot vedea că cineva este acolo”, spune ea. Câinele ei de ochi văzător, Tundra, un negustor negru Labrador, stă la picioarele ei.
Din această poveste
[×] ÎNCHIS
Doi dintre cercetătorii importanți ai terapiei genice speră să-și îmbunătățească vederea pacienților într-o operație experimentală
Video: Experții în terapie cu gene se uită înainte în tratarea orbirii
Continut Asemanator
- Playlist-uri de muzică pentru a vă relaxa mintea
- Sperări înalte pentru un nou tip de gene
Cu o lună mai devreme, într-un tratament experimental, cercetătorii au injectat ochiul drept al lui Bacoccini - cel mai rău - cu miliarde de copii de lucru ale genei celulelor retiniene. Acum vor afla dacă tratamentul a funcționat.
Jean Bennett, medic și genetician molecular, a pus Bacoccini să-și sprijine fruntea pe o mașină mică albă care luminează într-un ochi, apoi în celălalt. Acest pupilometru va indica cât de bine răspund ochii lui Bacoccini la lumină. „OK, unu, doi, trei, deschide”, spune Bennett și repetă procedura de 16 ori. Pe un ecran al calculatorului din camera întunecată, elevii lui Bacoccini sunt două cercuri negre uriașe care se contractă atât de ușor cu fiecare puls de lumină. Un alt cercetător îl escortează pe Bacoccini la următorul aparat de testare. O jumătate de oră mai târziu, Bennett spune: „M-am uitat doar la rezultatele pupilometriei tale. Bună îmbunătățire”.
„Este bine”, spune Bacoccini, deși sună nesigur. După câteva zile de la injecție, a văzut într-adevăr mai multă lumină din acel ochi, spune ea, dar lucrurile par neclar. Când încearcă să citească un ochi gigant cu ochiul drept, nu se descurcă mai bine decât înainte - poate alege doar câteva litere înalte de doi centimetri de la 16 centimetri distanță. Apoi, din nou, ochiul este încă roșu de la operație. Soțul lui Bennett, Albert Maguire, este chirurgul retinian care a operat pe Bacoccini. El se uită în ochi și spune că suprafața nu s-a vindecat încă, adăugând: „Sperăm, asta este tot ce este”.
Perspectiva utilizării terapiei genice pentru tratarea bolilor - în special a bolilor moștenite care implică o genă errantă, cum ar fi anemia cu celule secera și fibroza chistică - a atenuat oamenii de știință de zeci de ani. Dacă ar exista un fel de a oferi unui pacient o versiune bună a unei gene implicate, gândirea continuă, ar putea repara sau preveni deteriorarea cauzată de răul moștenit. Această idee aparent simplă s-a dovedit a fi neașteptat de complexă în practică. În ultimii 18 ani au existat sute de studii de terapie genică umană pentru multe boli, de la hemofilie la cancer. Dar aproape toate au eșuat din cauza dificultăților de a obține o genă funcțională în celule fără a provoca, de asemenea, efecte secundare dăunătoare.
Până anul trecut, terapia genică a funcționat fără echivoc împotriva unei singure boli, afecțiunea rară numită imunodeficiență combinată severă (SCID), care este cauzată de o defecțiune a oricărui număr de gene necesare pentru producerea globulelor albe din sânge. Boala lasă sistemul imunitar incapabil să lupte împotriva infecțiilor și duce de obicei la moarte în copilărie. De asemenea, se numește boala „băiat cu bule”, după un bolnav celebru, David Vetter, care a trăit până la vârsta de 12 ani într-o bulă de plastic sterilă. De la mijlocul anilor '90, cercetătorii europeni au vindecat aproximativ 30 de copii cu SCID, introducând gena funcțională adecvată în măduva lor osoasă. Dar chiar și acest succes a fost amestecat cu tragedia: cinci dintre copii au dezvoltat leucemie și unul a murit. La acei pacienți, care au avut o variantă particulară a bolii, gena terapeutică a apelat accidental la o genă cauzatoare de cancer după fuziunea cu ADN-ul pacienților. Cercetătorii testează acum modalități de a face terapia genică pentru SCID mai sigură.
Cercetările din terapia genică din SUA au fost reduse substanțial după ce Jesse Gelsinger, în vârstă de 18 ani, care suferea de o boală hepatică moștenită, a murit din cauza insuficienței multiple a organelor în 1999, în timp ce participa la un experiment de terapie genică la Universitatea din Pennsylvania. Știrile despre moarte au determinat o revoltă în comunitatea științifică și audieri în Congres, cu tatăl adolescentului, Paul Gelsinger și alții care îi acuză pe cercetătorii Penn că sunt prea grăbiți să testeze tratamentul la oameni. Potrivit Administrației pentru Alimente și Medicamente, cercetătorii nu au avertizat suficient Gelsinger și familia lui despre riscurile experimentului. Cercetătorul principal nu a reușit, de asemenea, să dezvăluie că avea o participație financiară într-o companie care ar fi de câștigat dacă tratamentul va reuși. „Au fost zilele groaznice. Câmpul s-a derulat”, spune Leon Rosenberg, un genetician uman al Universității Princeton, care a efectuat studii timpurii de laborator asupra bolii hepatice pe care Gelsinger a avut-o. „Integritatea științei a fost afectată enorm”.
Bennett și Maguire s-au alăturat facultății de medicină din Penn în 1992. Unul dintre colegii lor este James Wilson, care a supravegheat studiul în care Gelsinger a murit. Ulterior, Wilson a fost interzisă de FDA să efectueze experimente umane. Dar Bennett și Maguire nu au fost implicați în studiul respectiv. Procesul lor experimental de terapie genică a început în 2007, după ani de revizuire de către autoritățile de reglementare federale, comitetele Spitalului Copiilor și Penn înființate pentru a aborda problemele de etică și siguranță ridicate de moartea lui Gelsinger.
În luna mai trecut, echipa lor și un grup britanic separat au raportat primele știri de speranță în terapia genică din ani: tehnica ar putea trata orbirea. Pacienții din studiu aveau o boală numită amauroză congenitală Leber (LCA). Cei trei pacienți pe care i-au tratat Bennett și Maguire au putut să citească mai multe rânduri ale unui grafic de ochi decât au putut înainte. Un bărbat în vârstă de 26 de ani chiar și-a recăpătat suficientă vedere pentru a merge prin un labirint. „Nu mi-a venit să cred”, spune Bennett. Îl făcu să umble din nou labirintul.
Studiul a fost mic, iar pacienții sunt încă orbi din punct de vedere legal, însă îmbunătățirea lor modestă și siguranța aparentă a terapiei au trezit speranțele pacienților și cercetătorilor din întreaga lume. Acum, Bennett și Maguire extind cercetarea la mai mulți pacienți cu LCA, inclusiv Bacoccini, pentru a testa dacă pacienții pot primi în mod sigur doze mai mari de genă terapeutică.
Rosenberg spune că este „încântat” pentru Bennett - care a fost cercetător postdoctoral în laboratorul său în 1987 - și în domeniu. „Sunt din nou optimist în ceea ce privește terapia genică și nu am mai fost de ceva vreme”, spune el. "Sperăm ca înainte de sfârșitul acestui deceniu să existe alte două sau trei exemple."
Atât pentru Bennett, de 54 de ani, cât și pentru Maguire, 48 de ani, știința ar părea să fie în genele lor. Mama lui Bennett, Frances, a predat literatura liceală, iar tatăl ei, William, a fost un profesor de fizică popular la Yale, care a inventat laserul pe gaz în 1960, în timp ce lucra la Bell Labs din New Jersey. Bennett își amintește că are 6 ani și și-a văzut tatăl alergând înapoi la laborator după cină să lucreze până în zori; ulterior, dispozitivul a dus la playere cu discuri compacte și scanere de preț la supermarket.
Era mai interesată de biologie decât de fizică. „Mi-au plăcut creaturi”, spune ea, și a petrecut multe ore fericite privind la microscopul tatălui ei în apa mlădiței și a frunzelor. După facultate la Yale, a mers la Universitatea din California la Berkeley pentru a câștiga un doctorat în biologie de dezvoltare, folosind arici de mare, dar a fost atrasă în schimb de noi cercetări privind inserarea genelor străine specifice la șoareci și alte animale - un precursor al terapie genică. Ea a petrecut câteva luni în 1981 și 1983 la Institutele Naționale de Sănătate din Bethesda, Maryland, într-un laborator unde oamenii de știință planificau unele dintre primele studii de terapie genică. "A fost o sclipire că se va întâmpla asta m-a încântat. Am vrut să fiu acolo pe măsură ce se dezvolta terenul", își amintește Bennett. Pentru a obține fondul clinic de care avea nevoie, s-a dus la Harvard Medical School, unde și-a cunoscut viitorul soț într-o clasă de anatomie din primul an.
Maguire provenea și dintr-o familie de oameni de știință. Tatăl său, Henry, era dermatolog și este acum cercetător la vaccinul împotriva cancerului la Penn, iar mama sa, Elise, lucra acolo ca asistentă de cercetare. Henry a avut cataractă și mai târziu detașare de retină. Când Maguire era la liceu, el a administrat ochii de pe tatăl său - cea mai veche incursiune în tratamentul oftalmologiei. În școala medicală, Maguire a lucrat într-un laborator care a studiat bolile retiniene cauzate de defecte ale genelor moștenite. Își amintește că l-a întrebat pe Bennett la vremea respectivă dacă genele rele ar putea fi rezolvate. „Asta are sens”, i-a spus ea. "S-o facem."
Ochiul este potrivit mai ales pentru terapia genică. Celulele în care trebuie introdusă o nouă genă sunt limitate la o suprafață mică; retina conține doar câteva milioane de celule. Ba mai mult, spre deosebire de majoritatea celulelor, celulele retiniene nu se divizează după ce o persoană are 3 luni, deci cercetătorii nu trebuie să aducă noua genă în generațiile viitoare de celule. Asta înseamnă că nu trebuie să coase noua genă în ADN-ul existent al celulelor, care este replicat atunci când o celulă se divide. Menținerea genei terapeutice separate de ADN-ul pacientului este mai sigură; la pacienții SCID care au dezvoltat leucemie, gena introdusă a fost încorporată în apropierea unei gene cauzatoare de cancer și a pornit-o din greșeală. Ochiul este de asemenea imuniversificat, ceea ce înseamnă că sistemul imunitar tinde să ignore materialele străine introduse acolo. Un răspuns imunitar scăpat a fost o problemă în unele studii de terapie genică și este ceea ce l-a ucis pe Jesse Gelsinger. „Suntem foarte norocoși cu alegerea noastră de organ țintă”, spune Maguire.
În timp ce Maguire s-a antrenat pentru a deveni chirurg retinian, Bennett a continuat să se specializeze în cercetare și nu în activitatea clinică, urmându-și soțul din întreaga țară pentru stagiul său, reședința și comunitatea. Complicând problemele, călătoreau cu copii mici. În ultimul an de școală medicală, nou-născuții au avut primul lor copil - „proiectul nostru superior”, îl numesc ei. Au urmat curând alți doi copii.
În 1989, în timpul unuia dintre ultimele opriri ale lui Maguire, în Royal Oaks, Michigan, Bennett a pus bazele laboratoarelor în clădirea de lângă spital și în subsolul casei lor. Ei au condus ceea ce cred că a fost primul experiment de terapie genică care a implicat retina. Folosind șoareci și iepuri, au injectat o genă pentru o enzimă găsită în bacterii. Au folosit un colorant pentru a dezvălui dacă celulele oculare au construit enzima, iar experimentul a reușit: retinele animalelor au devenit albastre timp de aproximativ două săptămâni.
La Penn, au publicat una dintre primele două lucrări care arată că un virus înzestrat cu o genă străină ar putea să-l transfere în țesutul ocular, în acest caz la șoareci. (Această strategie, obișnuită în experimentele de terapie genică, cooptează în esență capacitatea virusului de a se reproduce prin injectarea propriului material genetic în celule.) Bennett și Maguire au introdus ulterior gene terapeutice în ochii unor setari irlandezi cu orbire moștenită. Dar Bennett a crezut că îmbunătățirea câinilor nu a fost suficient de convingătoare pentru a justifica un proces uman. Ceea ce aveau nevoie era o formă de orbire simplă, progresivă, care avea legătură cu o boală care afectează oamenii. În 1998, au aflat despre o rasă de câine briard din Suedia, cu o boală a ochilor, care, printr-un fluke, s-a întâmplat ca fiind una dintre mutațiile genetice găsite la unii pacienți cu LCA.
Aproximativ 3.000 de persoane din Statele Unite suferă de LCA, care cuprinde mai multe tulburări de orbire diferite care încep în copilărie și sunt cauzate de mutații în oricare dintre mai multe gene, dintre care una se numește RPE65. Conține instrucțiunile pentru o enzimă crucială pentru celulele senzorilor de lumină ale retinei, tijele și conurile; enzima transformă vitamina A într-o formă pe care tijele și conurile o folosesc pentru a face un pigment necesar, rodopsina. La persoanele care moștenesc o copie neplăcută a genei RPE65 de la fiecare părinte, tijele și conurile, lipsite de rodopsină, funcționează defectuos și, în cele din urmă, mor.
Bennett, Maguire și colaboratorii au folosit un virus numit virus adeno-asociat pentru a insera o copie bună a genei RPE65 în trei briarduri tinere. Două gene ale virusului AAV au fost înlocuite cu gena RPE65 plus o șir de ADN care activează gena. Câinii au recăpătat suficientă viziune pentru a naviga într-un labirint. „A fost fantastic de interesant”, spune Bennett. Un câine, Lancelot, a devenit un fel de câine poster pentru terapia genică, agitând labe cu oamenii la conferințe de presă și colectori de fonduri.
Pe trotuarul din afara biroului ei, Bennett arată unul dintre cei peste 50 de câini pe care i-au tratat. Venus, un briard de dimensiuni medii, cu părul castaniu și vopsit, se încordează la lesă și i-ar plăcea clar să fugă, dar se așează să lase un vizitator să o animalele de companie. "Când a venit aici, nu a putut vedea nimic. Se ghemuia într-un colț sau într-o cușcă, care-și bătuse dinții la oameni", spune Bennett. Asta a fost cu un an în urmă, înainte ca echipa Bennett / Maguire să-l trateze pe tânărul de 1 an în ambii ochi cu terapie genică. Deși este încă orb de noapte, Venus poate acum sări peste obstacolele strecurate de-a lungul unui coridor și să prindă o minge de tenis. „Comportamentul ei a fost transformat”, spune Bennett. "Se vede bine în ambii ochi. Este un câine foarte fericit."
Când au încercat pentru prima dată tratamentul la oameni, Bennett și Maguire nu se așteptau ca pacienții lor să se îmbunătățească la fel de mult ca câinii. În primul rând, medicii au testat siguranța în primul rând și au folosit doze mici de virus și genă. Și primii lor pacienți, dintr-o clinică de ochi din Italia care testează pacienții orbi pentru defecte genetice, au fost gemeni de 26 de ani și un tânăr de 19 ani. Până la această vârstă, pacienții cu LCA nu au mai rămas mult țesut retinian. Majoritatea sunt complet orbi până la 40 de ani.
Cu toate acestea, Bennett și Maguire nu știau la ce să se aștepte când au tratat primul pacient, unul dintre gemeni. El a fost anesteziat, apoi Maguire a făcut câteva incizii mici și a înlocuit materialul vitroase asemănător unui gel din ochiul bărbatului cu o soluție de sare, astfel încât Maguire să poată manevra mai ușor un ac prin el. Folosind un microscop, a aruncat un ac subțire de păr prin albul ochiului până a atins retina. El a injectat 150 de microlitri dintr-o soluție (o scădere a mărimii unui bob de mazăre) care conținea 15 miliarde de copii ale virusului AAV cu gena RPE65. Virusul este considerat un mecanism extrem de sigur de livrare - nu se poate reproduce singur și nu provoacă boli la om.
La fel, în noaptea aceea „nu am dormit deloc”, spune Maguire, care era îngrijorat de o reacție imună. Spre ușurarea lui, nu a existat niciunul.
Chiar dacă doza a fost scăzută, Bennett spune că prima dată când a privit datele despre pupilometrie a tânărului a fost „un moment Eureka” - acest ochi putea simți mai multă lumină. La câteva luni de la primirea terapiei experimentale, toți cei trei pacienți vedeau mai multă lumină. Doi care nu puteau vedea decât mișcări ale mâinii înainte să poată citi trei sau patru rânduri ale unui grafic.
Bennett spune că toți cei trei pacienți se îmbunătățesc. Tânărul de 19 ani, care s-a întors în Italia, nu mai are nevoie de ajutor pentru a se plimba noaptea.
Când s-a născut Alisha Bacoccini, mama ei, Eve Skidmore, a putut spune imediat că ceva nu a fost în regulă. Alisha părea să se concentreze doar pe lumina strălucitoare, precum o fereastră sau o lampă, spune Skidmore. S-a gândit că fiica ei ar putea avea nevoie doar de ochelari, dar oftalmologul a spus că fetița va fi orbă și că nu se poate face nimic. La 11 luni a fost diagnosticată o boală progresivă a ochilor și un test genetic a identificat în cele din urmă boala ca LCA. Pe când un copil, Alisha putea vedea încă suficient de bine pentru a juca fotbal cu o minge albă pe iarba verde. "A fost extrem de rapid", spune Skidmore, care a compensat să nu vadă mingea în aer. În jurul clasei a opta, Alisha a pierdut chiar și acea viziune limitată.
Astăzi poate citi text pe un ecran luminos al computerului, dar nu într-o carte. Lucrează ca terapeut de masaj. Dacă ar putea vedea mai bine, meseria ei de vis ar fi să lucreze ca patolog criminalist - ea devorează romanele Patricia Cornwell pe bandă rulantă. Skidmore își dorește ca fiica ei să-și poată recăpăta suficientă vedere „pentru a vedea stelele pe cer și un curcubeu, pentru că nu a văzut niciodată așa ceva”.
Bacoccini spune că își dă seama că vederea ei nu se poate îmbunătăți în studiul de terapie genică și ar putea chiar să se înrăutățească. Ea a oferit voluntar să ia parte, astfel încât să poată „ajuta să-și dea seama cum să remediezi orbirea”, spune ea.
La trei luni după ce Maguire a injectat ochii lui Bacoccini cu virusurile purtătoare ale genei retiniene, ochii ei erau de zece ori mai sensibili la lumină și viziunea periferică se îmbunătățise, dar nu putea citi o diagramă a ochilor mai bine decât înainte. Bennett spune că există mai multe motive pentru care tratamentul poate să nu funcționeze bine pentru ea - de exemplu, circuitele neuronale dintre ochiul și creierul lui Bacoccini pot să nu mai funcționeze corect.
Bacoccini face parte dintr-o a doua fază a studiului care a oferit celor trei pacienți cu LCA o doză mai mare de terapie genică decât primii trei voluntari. Unul dintre ceilalți pacienți din grupul lui Bacoccini este un băiat belgian în vârstă de 9 ani, care a arătat unele dintre cele mai dramatice îmbunătățiri încă. El poate vedea pentru prima dată detalii despre fețe și nu mai are nevoie de un dispozitiv de mărire special pentru a vedea tablă de școală la școală. Cu cât este mai tânăr pacientul, cred Bennett și Maguire, cu atât este mai mare șansa cuplului de a inversa orbirea cauzată de LCA. În cele din urmă, speră să trateze bebelușii.
Cercetarea biomedicală implică adesea echipe mari de colaboratori, însă studiile de terapie genică sunt un caz extrem. Lucrarea de anul trecut în New England Journal of Medicine anunțând succesul inițial al terapiei genice pentru orbire a enumerat 32 de coautori, de la biologii moleculari care au conceput virusul până la medicii italieni care au găsit pacienții. Bennett, autorul principal, conduce acest grup dintr-un mic birou din afara laboratorului ei. Spațiul este înghesuit cu caiete și foldere și este decorat cu fotografii reduse ale celor trei copii ai ei, coperte de jurnal și câteva imagini cu Lancelot, care acum are 8 ani și care încă se vede bine.
Maguire susține că rolul său de a oferi pacienților injecții este minor: „Eu doar încărc camioanele”. Dar el este, până la urmă, unul dintre experții clinici. „Cu bolile [orbirii moștenite], există o suprapunere emoțională imensă”, spune el. „Medicii i-au considerat întotdeauna incurabili și le-au spus pacienților că nu putem face nimic pentru tine. Faptul că acest lucru pare să funcționeze este extrem de interesant”.
Succesul procesului LCA i-a adus multă atenție lui Bennett și Maguire - „o cantitate incomodă de atenție”, spune el - incluzând invitații din partea membrilor Congresului pentru a le informa asupra lucrărilor. Dar duo pare să-l ia în pas. Bennett a trimis o jumătate de duzină de apeluri telefonice și e-mailuri pe zi de la pacienți orbi sau părinții lor care au auzit despre studiul LCA. „Le răspund tuturor. Toți acești oameni sunt într-adevăr, într-adevăr supărați că vor fi orbi sau să fie orbi”, spune ea. Cu siguranță, este puțin probabil să se încadreze în studiul LCA, deoarece nu au glitch-ul genetic corect. Dar ea le spune să fie testate pentru gene de orbire, deoarece un tratament terapeutic cu gene pentru boala lor poate ieși la suprafață în câțiva ani.
În curând, Maguire și Bennett se așteaptă să înceapă experimente cu pisici abisiniene cu LCA cauzate de o mutație a genelor diferită de cea pe care s-au concentrat până acum. Ei planifică, de asemenea, un studiu clinic de terapie genică pentru o formă de boală Stargardt sau degenerare maculară juvenilă, care afectează aproximativ 25.000 de persoane în Statele Unite și pe care le-au tratat cu succes la șoarecii proiectați pentru a avea boala. Acum că s-a demonstrat că terapia genică poate fi efectuată în siguranță în ochi, companiile explorează modalități de a utiliza tehnica pentru a trata bolile care nu sunt neapărat genetice de origine. De exemplu, introducerea unei gene care controlează creșterea vaselor de sânge poate încetini degenerarea maculară legată de vârstă, care afectează mai mult de zece milioane de americani.
În ciuda succeselor medicale de mare anvergură, Bennett și Maguire se deplasează pentru a lucra în mașini vechi de zece ani. Acasă, se dezlănțuie grădinăritul și cântând pianul bunicii ei, iar el pictează scene de ferme detaliate, în stil de artă populară - redând „fiecare lamă de iarbă”, spune Bennett. ("Există o tulburare obsesiv-compulsivă", explică Maguire despre hobby-urile sale.) Copilul lor cel mai mic a plecat la facultate, dar au grijă de doi câini, un acvariu de pește și broaște țestoase și aproximativ 15 păsări - cel mai recent hobby al lui Maguire observă. comportamentul păsărilor. Familia „are un prag ridicat pentru dezordine”, spune Maguire.
Bennett rămâne sus noaptea târziu, scrie rapoarte și cereri de finanțare și planificând mai multe experimente. Este la fel de condusă ca tatăl ei când lucra la laserul cu gaz. „Există această emoție incredibilă că ești pe cale să rupi o barieră în ceva”, spune ea.
Jocelyn Kaiser acoperă cercetări și politici biomedicale pentru revista Science .
Stephen Voss a fotografiat recent degradarea mediului în China. Ambele locuiesc în Washington, DC
