Клинические испытания продолжаются
Британские и новозеландские исследователи сообщили о первом успехе редактирования оснований ДНК в лечении наследственной гиперхолестеринемии. После однократного введения терапевтической дозы препарата снижение уровня «плохого» холестерина у пациентов составило до 55 процентов. При этом у двух из них за период наблюдения произошел инфаркт миокарда, в одном случае — фатальный. Промежуточные результаты первой фазы клинических испытаний авторы представили на научных сессиях Американской кардиологической ассоциации AHA 2023 в Филадельфии.
Гетерозиготная семейная гиперхолестеринемия (ГеСГХС) — аутосомно-доминантное заболевание, при котором из-за мутации одного гена в крови повышается уровень холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП-ХС, в обиходе его часто называют «плохим» холестерином). Это заболевание наблюдается примерно у одного человека из 220 и часто остается невыявленным, поскольку длительно протекает бессимптомно. При этом ГеСГХС способствует развитию ускоренной атеросклеротической болезни сердца и сосудов, а следовательно, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда и инсульта. Без лечения, начатого в раннем возрасте, риск коронарного события (нестабильной стенокардии, инфаркта, сердечной смерти) достигает 50 процентов к 50 годам у мужчин и 30 процентов к 60 годам у женщин. В 85–90 процентах случаев ГеСГХС связана с мутацией гена рецептора ЛПНП (LDL-R), в 5–15 процентах — компонента ЛПНП аполипопротеина B (apoB) и в 1–5 процентах — пропротеиновой конвертазы субтилизин-кексинового типа 9 (PCSK9), которая удаляет LDL-R из клеток.
В поисках эффективного метода лечения ГеСГХС американская биотехнологическая компания Verve Therapeutics воспользовалась технологией редактирования оснований, разработанной на основе системы CRISPR-Cas в лаборатории Дэвида Лю (David Liu) в Гарвардском университете. Экспериментальный препарат VERVE-101 содержит направляющую РНК, которая распознает искомую последовательность в гене PCSK9, и матричную РНК, которая кодирует белок АВЕ, заменяющий в заданном месте одной цепочки аденин на гуанин, что в итоге полностью выключает ген. Эти РНК упакованы в липосомную оболочку, которая прицельно доставляет их в клетки печени, где экспрессируется PCSK9.
В ходе длящихся клинических испытаний Ib фазы heart-1 (VT-1001) внутривенные инфузии VERVE-101 однократно проводят пациентам в возрасте от 18 до 75 лет с ГеСГХС, развившейся атеросклеротической болезнью сердца и сосудов, а также повышенным уровнем ЛПНП-ХС, который не удается контролировать максимальными дозами стандартных липидснижающих препаратов. В предварительном сообщении Эндрю Беллингера (Andrew Bellinger) из Verve Therapeutics с соавторами содержатся данные о первых 10 пациентах, получивших экспериментальный редактор оснований в Великобритании и Новой Зеландии (восемь из них — мужчины, средний возраст 54 года, средний уровень ЛПНП-ХС 5,0 миллимоль на литр). Шесть из них получили субтерапевтические дозы 0,1 и 0,3 миллиграмм на килограмм массы тела, остальные четыре — потенциально терапевтические 0,45 и 0,6 миллиграмм на килограмм массы тела. Для уменьшения возможных реакций на препарат всем им проводили премедикацию дексаметазоном и антигистаминными препаратами.
У двух пациентов после введения 0,45 миллиграмм на килограмм массы тела усредненное по времени снижение уровня PCSK9 в крови составило 59 и 84 процента, ЛПНП-ХС — 39 и 48 процента. У пациента, получившего максимальную дозу, эти показатели составили 47 и 55 процентов соответственно, причем снижение ЛПНП-ХС оставалось стабильным на протяжении 180 дней наблюдения (в доклинических испытаниях на обезьянах оно продолжалось не менее двух с половиной лет).
За истекшее время серьезные кардиологические нежелательные события возникли у двух пациентов. Один их них, получивший дозу 0,3 миллиграмм на килограмм массы тела, страдал ишемической кардиомиопатией и ранее переносил остановку сердца. Он умер от очередной остановки сердца спустя пять недель после введения препарата, вскрытие выявило тяжелое атеросклеротическое поражение коронарных артерий без признаков тромба в них, воспаления миокарда или эмболии легочных артерий. Исследователи и независимые эксперты пришли к выводу, что это осложнение не связано с экспериментальной терапией. Второй пациент, получивший дозу 0,45 миллиграмм на килограмм массы тела, до лечения испытывал нестабильные боли в области сердца, о чем не сообщил персоналу. Через день после инфузии VERVE-101 он перенес нефатальный инфаркт миокарда и непродолжительный пароксизм желудочковой тахикардии, коронарография выявила у него рестеноз стентов в левых коронарных артериях. Исследователи и эксперты не смогли исключить связь инфаркта с лечением из-за близости по времени, желудочковую тахикардию сочли не связанным событием. Кроме того, у пациента, получившего максимальную дозу, зарегистрировали временное повышение уровня печеночных трансаминаз после введения препарата.
К прекращению испытаний зарегистрированные осложнения не привели, однако стоимость акций Verve Therapeutics упала почти на 40 процентов. Набор пациентов в испытания heart-1 продолжается, их продолжительность запланирована на год с последующим длительным наблюдением за пациентами в течение 14 лет. Попутно компания разрабатывает препарат VERVE-102, который также инактивирует ген PCSK9, но РНК в нем упакованы в проприетарную липосомную оболочку GalNAc-LNP, которая обеспечивает доставку в клетки печени, лишенные LDL-R из-за гомозиготной семейной гиперхолестеринемии. Начало его испытаний запланировано на первую половину 2024 года.
Впервые экспериментальную CRISPR-терапию применили у людей в 2020 году, она была направлена на лечение одной из форм врожденной слепоты — амавроза Лебера 10 типа. Спустя год появилось сообщение о ее частичном успехе. Тогда же CRISPR-препарат впервые ввели людям внутривенно — для борьбы с транстиреиновым амилоидозом. Также технологию CRISPR применяли для изготовления противораковых CAR-T-лимфоцитов и редактирования генов стволовых клеток крови при серповидноклеточной анемии, которые затем вводили пациентам. В настоящее время ведутся доклинические испытания CRISPR-терапии многих других заболеваний, включая ВИЧ-инфекцию, болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз и буллезный эпидермолиз.
В этом помогли машинное обучение и протеомика
Американские исследователи применили алгоритмы машинного обучения для создания модели, которая определяет старение 11 ключевых органов по характерным для них белкам в плазме крови. С ее помощью они установили, что примерно у 20 процентов населения резко ускорено старение одного из органов, а у 1,7 процента — сразу многих. Также авторы проследили связь старения отдельных органов с разными заболеваниями, такими как сердечная недостаточность и болезнь Альцгеймера. Публикация об этом появилась в журнале Nature. Поиск молекулярных биомаркеров старения играет ключевую роль в разработке лекарств и других методов борьбы с возрастными изменениями. К настоящему времени разработано несколько подходов к оценке биологического возраста организма в целом — известным примером могут служить эпигенетические часы Стива Хорвата. При этом старение органов и систем происходит неравномерно, и траектории старения у разных людей значительно различаются. В силу этого возникает необходимость оценивать старение отдельных органов, чтобы понять его связь с заболеваниями и персонализировать возможные методы профилактики и лечения. Однако существующие экспериментальные методики применимы не ко всем органам и зачастую дорогостоящи и инвазивны. Тони Уисс-Корэй (Tony Wyss-Coray) из Стэнфордского университета с коллегами из разных научных центров США количественно проанализировали 4979 белков плазмы крови у 5676 человек из пяти независимых когорт (Covance, LonGenity, SAMS, Stanford-ADRC, Knight-ADRC) и картировали предполагаемый орган-специфичный плазменный протеом, используя данные полного секвенирования РНК человеческих органов из проекта Genotype-Tissue Expression (GTEx). Гены считали обогащенными в органах, если уровень их экспрессии в одном органе был как минимум вчетверо выше, чем в любом другом, как следует из определения ресурса Human Protein Atlas. Всего этому определению соответствовали 893 (18 процентов) из рассматриваемых белков, больше всего из них относилось к мозгу. После контроля качества данных для анализа были отобраны 856 (17,9 процента) из 4778 белков плазмы. Полученные данные использовали для обучения моделей старения на основе оператора LASSO для 11 важных в плане развития возрастных заболеваний органов: головного мозга, сердца, артерий, легких, кишечника, печени, поджелудочной железы, почек, иммунной ткани, мышц и жировой ткани. Для сравнения также обучили модели старения организма в целом с использованием 3907 орган-неспецифичных белков и плазменного протеома в целом с использованием всех 4778 белков. Все полученные модели обучили на 1398 здоровых участниках когорты Knight-ADRC (возраст 27–104 года, в среднем 75 лет), после чего проверили их на пациентах с деменцией из Knight-ADRC и участниках из всех остальных когорт. После множественных коррекций теста оценку старения во всех когортах признали адекватной. У участников с одинаковым несовпадением возраста плазмы в целом с биологическим возрастом наблюдались разные профили старения отдельных органов. На популяционном уровне возрастные несоответствия отдельных органов слабо или умеренно коррелировали друг с другом, но сильно — со старением плазмы и организма в целом. У некоторых индивидов старение одного или нескольких органов было крайне выраженным по сравнению с общепопуляционным — исследователи использовали отсечку в два стандартных отклонения и кластеризовали таких людей по экстремальным типам старения (extreme aging types, e-ageotypes, «э-эйджиотипам»). Контринтуитивно оказалось, что такие типы для разных органов относительно редко встречаются вместе: экстремальное старение какого-либо одного органа наблюдалось у 18,4 процента индивидов, в то время как нескольких — лишь у 1,7 процента. Единственный мультиорганный э-эйджиотип, выявленный путем несмещенной кластеризации, характеризовался крайними возрастными несоответствиями мозга, сердца, печени, иммунитета, жировой ткани, плазмы и организма в целом. Таким образом, биологический возраст отдельных органов может давать уникальную информацию о старении и возрастных заболеваниях. Дальнейший анализ моделей и сведений о здоровье участников показал, что экстремальные типы старения связаны с соответствующими заболеваниями и состояниями: почечный — с метаболическими (сахарный диабет, ожирение, гиперхолестеринемия и гипертензия); сердечный — с сердечными (мерцательная аритмия и инфаркт миокарда); мышечный — с нарушениями осанки; мозговой — с цереброваскулярными заболеваниями; организма в целом — с болезнью Альцгеймера. На популяционном уровне наиболее статистически значимые связи наблюдались для почек — при гипертонии они были биологически в среднем на год старше, чем у остальных сверстников, при диабете — на 1,3 года. Следующим шло сердце — при мерцательной аритмии его биологический возраст был в среднем больше на 2,8 года; при инфаркте — на 2,6 года. Кроме того, исследователи разработали отдельный алгоритм для преобразования признаков с целью дать балльную оценку важности каждого белка для хронологического и биологического возраста. Он получил название FIBA (feature importance for biological aging, важность признаков для биологического старения). С его помощью они смогли охарактеризовать связь экстремального старения мозга и — отдельно — совокупности остальных органов с когнитивным снижением и деменцией, в том числе на уровне отдельных клеточных и молекулярных процессов. Оказалось, что таким способом можно предсказать прогрессирование болезни Альцгеймера не менее точно, чем по уровню фосфорилированного тау-белка в крови, который в настоящее время считается наилучшим биомаркером этого заболевания. Таким образом, моделирование с использованием машинного обучения может стать простым и интерпретируемым методом для изучения старения органов по протеомному профилю плазмы, а также предсказания риска заболеваний, заключают исследователи. По мере изучения старения организма само определение этого понятия вызывает все больше вопросов. О том, какие проблемы в этом кроются, рассказано в материале «Дело не в морщинах».