«Сириус» приглашает в свою команду талантливых исследователей

В этом материале «Биомолекула» предлагает читателям познакомиться с исследованиями, принять участие в которых приглашает «Сириус». Но прежде чем перейти к нашим идеям, давайте вкратце вспомним, как обстоят дела в области генной терапии сегодня — и для начала отправляем вас к нашему спецпроекту «Генная и клеточная терапии», в котором всё это разобрано подробнейшим образом. Начать лучше всего с вводной статьи: «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего» [1].

В настоящее время в качестве систем доставки генно-терапевтических конструкций, как при генной терапии in vivo, так и при терапии ex vivo обычно используются вирусные векторы: аденоассоциированные вирусы (AAV) или лентивирусы. Мы подробнейшим образом писали про это в публикациях «Время первых: как аденоассоциированные вирусы стали лучшими в доставке генов in vivo» [2], «Лентивирусные векторы: как они стали лучшими векторами для терапии ex vivo» [3] и «„Спутник V“ и не только: сказ об аденовирусных вакцинах» [4]. Тем не менее вирусные векторы не идеальны и имеют свои недостатки, среди которых иммуногенность, сложный технологический процесс производства и крайне высокая стоимость.

Научно-технологический университет «Сириус» приглашает присоединиться к своей команде для того, чтобы преодолеть эти сложности и перейти к новому поколению генно-терапевтических продуктов, основанных на безвирусных системах. Этот проект разделен на три большие группы мероприятий, с которыми мы и приглашаем читателей по очереди познакомиться.

Разработка технологий доставки систем редактирования генома с помощью липидных наночастиц для генной терапии наследственных заболеваний

В настоящее время в генной терапии наследственных заболеваний основная система доставки генетических конструкций в клетки человека — аденоассоциированные вирусы (AAV) [2]. На их основе уже разработаны и зарегистрированы генно-терапевтические препараты от таких заболеваний, как спинальная мышечная атрофия [5], миодистрофия Дюшенна [6], гемофилия Б [7] и др. Тем не менее, существует ряд факторов, ограничивающих широкое применение AAV векторов. Среди них: иммуногенность, низкая пакующая способность и очень затратный и трудоемкий процесс наработки, очистки и характеризации.

В тоже время масштабный опыт клинического применения мРНК вакцин против SARS-CoV-2 [8] демонстрирует, насколько простой в реализации и доступной для пациента может быть технология, основанная на невирусной доставке нуклеиновых кислот. Заметен и повышенный интерес к новым технологиям редактирования генома, таким как prime editing и base editing. Эти технологии должны позволить безопасно корректировать генетическую информацию, обеспечивая долгосрочный терапевтический эффект. Кроме того, генетические редакторы можно доставлять в виде молекул мРНК, упакованных в наночастицы.

В конце 2023 года уже был одобрен препарат для ex vivo генной терапии серповидно-клеточной анемии и бета-талассемии, включающий технологию безвирусной доставки системы CRISPR/Cas9 [9]. Мы же сосредоточимся на in vivo подходе, а в качестве модельных заболеваний будем использовать гемофилию Б и некоторые виды моногенных ретинопатий.

Генетические конструкции, обладающие терапевтическим потенциалом, будут закодированы в молекулах мРНК и упакованы в липидные наночастицы. А эффективность технологии мы будем оценивать в сравнении с классической генно-заместительной терапией на основе AAV. Сейчас нами уже разработаны технологические платформы для получения продуктов на основе различных серотипов AAV, а также in vitro синтеза мРНК и ее упаковки в липидные наночастицы.

Для характеризации генно-терапевтических препаратов, направленных на лечение наследственных ретинопатий и гемофилии Б, мы создаем in vitro тест-системы на базе различных клеточных культур и используем дифференцированные производные ИПСК [10], которые были получены от пациентов с соответствующими заболеваниями. Для in vivo исследований мы получаем модельных нокаутных мышей с пигментным ретинитом и гемофилией Б.

Мы проведем in vitro и in vivo оценку эффективности и безопасности разработанных генетических конструкций и систем их доставки. Оценим эффективность восстановления функций зрения и гемостаза у нокаутных мышей с ретинопатий и гемофилией Б, соответственно, а также проведем исследования по поиску альтернативных стратегий лечения гемофилии Б и получим прототипы новых уникальных генно-терапевтических препаратов.

In vivo инженерия противоопухолевых Т-лимфоцитов

Вторая группа исследований в «Сириусе» посвящена перспективной, но пока малоизученной технологии получения CAR-T клеток in vivo.

К настоящему времени чрезвычайно высокую эффективность в борьбе с онкогематологическими заболеваниями (лейкозы, лимфомы, множественная миелома) продемонстрировали продукты на основе генетически модифицированных Т-клеток человека — так называемая CAR-T терапия [11]. О ее последних успехах в нашей стране можно прочесть в статье «Как первые российские CAR-T-клетки с опухолью боролись» [12]. Но сложность ex vivo модификации Т-лимфоцитов с помощью лентивирусов так же, как и в случае с генной терапией на основе AAV, обусловливает крайне высокую стоимость и низкую доступность этой технологии.

Получение CAR-T клеток in vivo c помощью безвирусных систем и мРНК, кодирующей химерный антиген (CAR), позволит обойти логистические ограничения, достигая требуемого терапевтического эффекта введением пациенту промышленно производимого лекарственного препарата вместо получения персонализированных клеточных продуктов ex vivo. Кроме того, такой подход снизит риски побочных эффектов, связанных с интеграцией лентивирусов в геном, а также обеспечит возможность доставки нескольких РНК-конструкций, кодирующих CAR-рецепторы к разным антигенам, уменьшая вероятность развития устойчивости к терапии.

Комбинированная иммунотерапия онкологических заболеваний

Несмотря на прогресс в области иммунотерапии онкологических заболеваний (читайте: «Иммунитет без тормозов: Нобелевская премия за антитела против рака (2018)» [13]), значительная часть опухолей резистентна к терапии вследствие особенностей ингибирующего микроокружения. Вирусные и невирусные системы доставки лекарственных молекул обладают способностью проникать в иммуносупрессивное микроокружение солидных опухолей и стимулировать иммунный ответ пациента.

Усилия многих групп сосредоточены на онколитических вирусах, но, несмотря на свою перспективность, их применение ограничено иммуногенностью, осложняющей системное введение и обусловливающей снижение эффективности при повторном применении. Недостатки, свойственные онколитическим вирусам, могут быть преодолены с помощью методов невирусной доставки мРНК, кодирующих иммуностимулирующие молекулы-адъюванты. Такая система может обеспечить низкую токсичность, простоту крупномасштабного производства и отсутствие иммуногенности.

Мы планируем провести анализ эффективности вирусных и невирусных векторов для доставки иммуностимулирующих молекул в опухоль. И, кроме того, исследовать терапевтический эффект комбинированной доставки нескольких факторов, стимулирующих противоопухолевый иммунитет.

Уникальной особенностью этой части проекта будет применение математических методов для моделирования противоопухолевого ответа в зависимости от типа опухоли, стадии ее прогрессии и типа вводимых иммуностимулирующих молекул.

В Университете «Сириус» уже разработана и адаптирована к экспериментальным данным математическая модель формирования клеточного и гуморального иммунных ответов на заражение SARS-CoV-2. В ходе проекта предполагается развитие и расширение разработанной модели с включением исследуемых факторов противоопухолевого иммунитета и описания взаимосвязей между ними и другими компонентами иммунитета.

Исследования комбинированной in situ-иммунотерапии так же, как в случае с другими исследованиями в рамках данного проекта, приведут к созданию прототипа лекарственного препарата. В его основе будет комбинация кодирующих иммуностимулирующие факторы молекул мРНК, упакованных в липидные наночастицы.

Инфраструктура федеральной территории «Сириус» и условия для сотрудников университета

Литература

1. «Биомолекула»: «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего»
2. «Биомолекула»: «Время первых: как аде­но­ас­со­ци­и­ро­ван­ные вирусы стали лучшими в доставке генов in vivo»
3. «Биомолекула»: «Лентивирусные векторы: как они стали лучшими векторами для терапии ex vivo»
4. «Биомолекула»: «„Спутник V“ и не только: сказ об аденовирусных вакцинах»
5. «Биомолекула»: «СМА: три буквы — три лекарства»
6. «Биомолекула»: «Тяжелая жизнь без дистрофина: мышечная дистрофия Дюшенна»
7. «Биомолекула»: «Как болезни крови генной терапией лечили»
8. «Биомолекула»: «мРНК-вакцина на страже коллективного иммунитета: за что вручили Нобелевскую премию в 2023 году»
9. «Биомолекула»: «Обзор новостей биофармы за 2023 год»
10. «Биомолекула»: «Была клетка простая, стала стволовая»
11. «Биомолекула»: «Клетки, которые лечат людей»
12. «Биомолекула»: «Как первые российские CAR-T-клетки с опухолью боролись»
13. «Биомолекула»: «Иммунитет без тормозов: Нобелевская премия за антитела против рака (2018)»