Gene Therapy: Innovaatioiden avaaminen syövän hoidossa, diagnostiikassa ja lääkeaineiden kehittämisessä

Geenien käyttö työkaluna ihmisten hoitoon juontaa juurensa lähes viiden vuosikymmenen taakse, merkitsemällä merkittävän hetken lääketieteellisessä tieteessä. 

Vuonna 1972 geeniterapian käsite otettiin ensimmäisen kerran huomioon hoitomuotona. Tämä mullistava ajatus esiteltiin artikkelissa nimeltä “Geeniterapia ihmisen geneettiseen sairauteen?“, joka julkaistiin Science-lehdessä ja jonka ovat kirjoittaneet T Friedman ja R Roblin.

Tuossa artikkelissa kirjoittajat väittivät, että “geeniterapia saattaa parantaa joitakin ihmisen geneettisiä sairauksia tulevaisuudessa.” He kehottivat jatkamaan tutkimusta “keskittyen geeniterapian tekniikoiden kehittämiseen.” Tämä tutkimuskehotus merkitsi uuden aikakauden alkua geneettisessä lääketieteessä.

Itse asiassa kesti vielä 18 vuotta, ennen kuin ensimmäinen geeniterapian koe toteutettiin ihmisillä vuonna 1990. Tämä koe oli merkittävä edistysaskel, joka raivasi tietä lisäkehitykselle. Vuonna 2003 saavutettiin toinen suuri virstanpylväs, kun Ihmisen genomi -projekti saatiin päätökseen.

Lokakuussa 1990 käynnistetty ja huhtikuussa 2003 päätetty Ihmisen genomi -projekti katsotaan yhdeksi suurimmista tieteellisistä saavutuksista ihmiskunnan historiassa, sillä se tuotti ensimmäisen ihmisen genomin sekvenssin.

Tämän tieteellisen edistymisen polkua seuraten saavutettiin toinen virstanpylväs, kun Kiina hyväksyi ensimmäisen geeniterapian pään ja kaulan syöpien hoitoon.

Koska tämä kehitys merkitsee hoitomahdollisuuksien alkua, tarkastelemme sitä tarkemmin. 

Ensimmäinen hyväksytty geeniterapian tuote syöpään

Vuonna 2003 Kiinan elintarvike- ja lääkevirasto (CFDA) hyväksyi Gendicinen, rekombinantti ihmisen p53-adenoviruksen, jonka on kehittänyt Shenzhen SiBino GeneTech Co. Ltd. Se tuli kaupalliseen markkinoille geeniterapian tuotteena pään ja kaulan syövän hoitoon. Hoitoa on suunniteltu annettavaksi minimaalisen invasiivisen intratumoraalisen injektion sekä intracavitaalisen tai intravasaarisen infuusion kautta. 

A tieteellinen katsaus, joka tarkasteli terapian suorituskykyä ensimmäisten 12 vuoden aikana, havaitsi, että yritys on valmistanut 41 erää Gendicinea ja 169 571 pulloa. Vaikuttavasti terapiaa voitiin antaa ilman vakavia haittavaikutuksia, lukuun ottamatta vektoriin liittyvää ohimenevää kuumetta 50‑60 %:ssa potilaista, joka kesti vain muutaman tunnin.

Seuraavat geeniterapian kokeet

Kiinan menestyksekkään geeniterapian kokeen jälkeen edistys jatkui. Vuonna 2005 käynnistettiin ensimmäinen geeniterapian koe hemofilia B:ssä käyttäen AAV‑vektorteknologiaa. 

AAV‑vektorit toimivat bioinsinööröityinä välineinä geneettisen materiaalin turvalliseen kuljettamiseen ja toimittamiseen kohdistuneisiin kudoksiin ja soluihin ei‑kapseleiden virusten avulla. Sitten vuonna 2017 Yhdysvallat hyväksyi ensimmäisen geeniterapian geneettiseen sairauteen, joka on aiheuttanut sokeutta.

Kun alalla tehdään lisää tieteellisiä edistysaskeleita, on selvää, että geenipohjaiset hoidot avaavat uusia horisontteja hoitaa syöpien kaltaisia vakavia sairauksia.

Mutta ennen kuin syvennymme tähän aiheeseen, on tärkeää tietää, mitä eri geenipohjaisiin hoitoihin liittyvät termit tarkoittavat, kuten geneettinen insinöörityö, genomi, genomics ja genomin sekvensointi.

Mitä geneettinen insinöörityö on?

National Human Genome Research Institute määrittelee geneettisen insinöörityön prosessiksi, joka “käyttää laboratoriopohjaisia tekniikoita organismin DNA:n muokkaamiseen.” 

DNA:n muokkaaminen voi tapahtua monin tavoin, kattaen erilaisia tekniikoita. Se voi muuttaa yhden emäsparin, poistaa kokonaisen DNA‑alueen ja korvata sen uudella segmentilla, tai jopa siirtää geenin lajista toiseen, jolloin geenin siirretään toisen lajin organismiin. Tämä geneettisen insinöörityön monipuolisuus on tehnyt siitä keskeisen työkalun syöpähoitojen tarjoajille.

Mitä genomics on?

Genomics on geenien tutkimus ja keskittyy ymmärtämään, miten kaikki henkilön geenit vuorovaikuttavat keskenään ja ympäristön kanssa. Tämä ala kattaa perusteellisen tutkimuksen erilaisista komponenteista, mukaan lukien DNA, solut, histonit, nukleosomit ja kromosomit. Termi ‘genomics’ on peräisin sanasta ‘genomi’, joka viittaa organismin täydelliseen DNA‑kokoelmaan. Jokainen ihmisen kehon solu sisältää lähes 3 miljardia DNA‑emäsparia sisältävän täydellisen kopion.

Klikkaa tästä oppiaksesi kaiken genomics‑ ja CRISPR‑sijoittamisesta.

Mitä genomin sekvensointi on?

Genomit ovat geneettisiä koodeja, jotka auttavat erottamaan yhden organismin toisesta. Kuten jokaisella ihmisellä on erilaiset sormenjäljet, kaikilla organismeilla on ainutlaatuinen geneettinen koodi. Siksi genomin sekvensointi auttaa tunnistamaan kunkin yksilöllisen organismin ainutlaatuiset tunnistusmallit, olipa kyseessä bakteeri, kasvi tai nisäkäs. 

Neljä pääkomponenttia muodostavat genomin sekvensoinnin kokonaisprosessin: 

• DNA‑sirontaa
• DNA‑barkkoodaus
• DNA‑sekvensointi
• Datan analysointi

Kaikkien näiden vuosien aikana kehittyneiden geenitutkimusvälineiden avulla tieteellinen ja lääketieteellinen yhteisö on saavuttanut merkittäviä onnistumisia elintärkeiden sairauksien, mukaan lukien syövän, hoidossa. Seuraavissa osioissa tarkastelemme, miten geenipohjainen manipulointi ohjaa meitä syövän havaitsemisessa ja hoidossa. 

Syövän uhka: Kaikkien tautien keisari

Intiassa syntynyt amerikkalainen lääkäri ja onkologi Siddhartha Mukherjee kutsui syöpää vuonna 2010 kirjassaan keisareksi kaikista sairauksista, mikä on edelleen osuva kuvaus taudin vaikutuksista. Tämä näkemys resonoi myös American Cancer Society:n arvioiden mukaan, joiden mukaan Yhdysvalloissa koettiin vuonna 2022 lähes kaksi miljoonaa uutta syöpätapauksia ja yli 600 000 syöpätapausta.

Toisen 2020‑tutkimuksen mukaan keuhkosyöpä oli maailmanlaajuisesti johtava syöpätapaus, jonka arvioitiin aiheuttavan 1,8 miljoonaa kuolemaa (18 %), jota seurasivat paksusuolen (9,4 %), maksan (8,3 %), vatsan (7,7 %) ja naisten rintasyöpä (6,9 %). 

Huolestuttavampana seikkaa on, että tutkimus ennusti 47 %:n kasvun globaalissa syöpätautakuormassa verrattuna vuoden 2020 tasoon. Vuoteen 2040 mennessä odotettiin 28,4 miljoonaa tapausta, mikä on yli 9 miljoonaa enemmän kuin vuonna 2020 havaittiin.

Nämä luvut maalaavat synkän kuvan, ja on olennaista vahvistaa innovatiivisia pyrkimyksiä syövän varhaiseen havaitsemiseen, jotta lääkärit ja hoitajat saavat riittävästi aikaa puuttua taustasyihin ja parantaa ne. Lupauksellisena on, että useat geenipohjaiset toimet ovat tuottaneet positiivisia tuloksia tässä suunnassa. 

Yritykset, jotka hyödyntävät genomin sekvensointia syövän havaitsemisessa ja hoidossa

1. SeekInCare

SeekInCare, SeekIn Inc.:n tarjoama ratkaisu, on veripohjainen monisyöpätesti, joka pystyy havaitsemaan yli kaksikymmentä syöpätyyppiä. Tämä edistynyt ratkaisu hyödyntää soluvapaasta DNA:sta tehtyä koko‑genomin sekvensointia, teknologiaa, joka on keskeinen sen diagnostisessa kyvyssä. 

Centers for Disease Control and Prevention (CDC) määrittelee koko‑genomin sekvensoinnin laboratoriomenetelmäksi, jonka avulla määritetään organismin genomin emäsjärjestys. Nucleotide‑emäspareja muodostavat organismin ainutlaatuiset geneettiset ominaisuudet. 

Tutkijat arvioivat testin tehokkuutta 617 syöpäpotilaassa ja saavuttivat merkittäviä tuloksia. He pystyivät tunnistamaan 404 potilasta, herkkyysaste 65,5 % ja spesifisyys 97,9 %. Tulokset osoittivat, että mitä syöpä oli edenneempi, sitä korkeampi testin herkkyys oli: vaiheessa I herkkyys oli 46,9 %, kun taas vaiheessa IV se nousi 81,8 %:iin.

Prospektiivisessa todellisessa tutkimuksessa, jossa oli 1203 potilasta, testi tarjosi herkkyyden 60,0 % ja spesifisyyden 96,1 %.

SeekIn Inc. perustettiin alkuvuodesta 2018, ja se on biotekniikkayritys, joka keskittyy veripohjaiseen pan‑syövän varhaiseen havaitsemiseen. Yritys uskoo, että syövän varhainen havaitseminen voi vähentää kuolleisuutta 15 %:lla.

SeekInCaren lisäksi yrityksellä on myös ratkaisuja, kuten SeekInCure ja SeekIn Clarity. SeekInCure seuraa syövän uusiutumista ja arvioi riskiä leikkauksen jälkeisillä syöpäpotilailla. Toteuttaakseen tavoitteensa ratkaisu perustuu syöpägenomin vaihtelun seurantaan potilaiden soluvapaassa DNA:ssa.

SeekInClarity auttaa hoitovasteen seurannassa. Saavuttaakseen tavoitteensa SeekInClarity kartoittaa panorama‑syöpägenomin käyttäen matalan syvyyden koko‑genomin sekvensointia (sWGS) -dataa.

SeekIn on Kiinassa sijaitseva, yksityinen yritys, joka sai enkelisijoitusta Green Pine Capital Partnersilta ja yhdeltä muulta sijoittajalta vuonna 2018. Sijoituksen määrä on julkistamatta.

2. Editas Medicines

Editas Medicine (EDIT ) hyödyntää geenieditointia kehittääkseen lääkkeitä syöpään ja muihin vakaviin sairauksiin. Sen SLEEK‑geenieditointimenetelmät auttavat kehittämään seuraavan sukupolven soluterapialääkkeitä syöpään. Editasilla on oma, patentoitu AsCas12a‑nukleaasinsa, jonka avulla se pystyy toteuttamaan tehokkaan, monigeenisen knock‑in‑menetelmän indusoiduissa pluripotenteissa kantasoluissa (iPSCs), T‑soluissa ja luonnollisissa tappajasoluissa (NK‑solut). 

Äskettäin Editas julkaisi Q3 2023 -tulokset, jotka antavat näkymän yrityksen taloudelliseen suorituskykyyn kyseisenä ajanjaksona. Tulojen osalta kolmen kuukauden aikana 30. syyskuuta 2023 päättyneelle kaudelle yritys kirjasi yli 5 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria yhteistyö- ja muuta tutkimus‑ ja kehitystuloa. Lisäksi yhdeksän kuukauden aikana 30. syyskuuta 2023 päättyneelle kaudelle tulot olivat yli 18 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria.

3. Beam Therapeutics

Joulukuussa 2022 Yhdysvaltain elintarvike‑ ja lääkevirasto (FDA) nosti kliinisen pidätyksen ja hyväksyi tutkittavan uuden lääkkeen (IND) -hakemuksen BEAM‑201 hoitamaan uusiutunutta/hoitamatonta T‑solu‑akuuttiä lymfaattista leukemaa (T‑ALL) / T‑solu‑lymfaattista lymfoomaa (T‑LL). BEAM‑201 oli anti‑CD7, monieditoinut, allogeeninen chimeraalinen antigeenireseptori‑T‑solu‑kandidaatti Beam Therapeuticsilta, joka tunnetaan tarkkojen geneettisten lääkkeiden kehittämisestä base‑editoinnin avulla. 

Kolmen kuukauden aikana, jotka päättyivät 30. syyskuuta 2023, Beam Therapeutics Inc. (BEAM ) rekisteröi lisenssi‑ ja yhteistyötuloja yli 17 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria. Yhdeksän kuukauden aikana, jotka päättyivät 30. syyskuuta 2023, yrityksen tulot olivat yli 61 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria, mikä on merkittävä nousu lähes 41 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria, jonka yritys ansaitsi ensimmäisten yhdeksän kuukauden aikana vuonna 2022.

Tunnettujen julkisten yritysten, kuten Beam ja Editas, lisäksi, jotka toteuttavat geneettisesti muokattuja ratkaisuja syövän hoitoon, myös akateeminen ja organisaatiotutkimus on käynnissä. Monet näistä lupaavat avata jännittäviä mahdollisuuksia merkittävästi parantaa tai vähentää syövän uhkaa tulevaisuudessa. 

Klikkaa tästä nähdäksesi, miten Beam Therapeutics vertautuu toiseen johtavaan geenieditoinnin toimijaan CRISPR Therapeutics. (CRSP )

Varhainen havaitsemismenetelmä haimasyöpään

Yhdysvalloista, Kiinasta, Etelä-Koreasta ja Japanista koostuva tutkijaryhmä on kehittänyt ja testannut biomarkkeripaneelia, joka kykenee havaitsemaan pieniä määriä RNA‑geneettistä materiaalia, joka erittyy haimasyöpäsoluista ja kiertää verenkierrossa. Näitä kutsutaan circularRNA:ksi tai circRNA:ksi. 

Tutkijat hyödynsivät genomin laajuista ilmentymäprofilointimenetelmää suorittaakseen kattavan tarkastelun potilasnäytteistä, mikä johti haimasyövän biomarkkereiden löytämiseen circRNA:n perusteella. Tämä auttaisi erottamaan haimasyöpäkasvaimet varhaisen vaiheen potilaiden normaalikudoksesta. Tutkimuksen mukaan testi “näytti vahvaa diagnostista tarkkuutta.”

Erkut Borazanci, MD, Cancer Research Divisionin tutkimusjohtaja HonorHealth Research Instituutissa, selitti menetelmän merkitystä tarkemmin. Hän sanoi:

“Kun haimasyöpä havaitaan varhaisessa vaiheessa, selviytymisen mahdollisuus on paljon suurempi kuin edenneessä vaiheessa diagnosoituna. Siksi on suuri tarve kehittää uusia tapoja haimasyövän havaitsemiseksi.”

Tämä menetelmä on oikea askel kohti tällaista uutta menetelmää.

Geenipohjaiset löydökset ja syövän hoidon tulevaisuus

Epäröimättä geenit ovat fysiologisen olemassaolomme ytimessä, korostaen geneettisen tutkimuksen monimutkaisuutta ja tärkeyttä. Työskentely geenien kanssa vaatii siksi kehittyneitä menetelmiä. Mutta kun se tehdään huolellisesti, geneettinen insinöörityö, genomin sekvensointi ja muut geenipohjaiset hoidot voivat vapauttaa meidät merkittävästi syövän riskistä.

Kuitenkin kyse ei ole pelkästään parantamisesta, sillä se auttaa myös monien syöpien varhaisessa havaitsemisessa. Ja varhainen havaitseminen on usein se, mikä auttaa poistamaan syövän sen juurilta.

Jotta geeniterapian ohjaamat hoidot menestyisivät pitkällä aikavälillä, niiden on ratkaistava joitakin haasteita. Niiden on otettava huomioon näytteisiin liittyvät haasteet, seuraavan sukupolven sekvensoinnin haasteet sekä ei‑malignin vertailun sekvensointi. Laskennalliset analyysit ja varianttien tulkinta voivat myös muodostaa esteitä.

Kaikki nämä haasteet voidaan kuitenkin ratkaista tehokkaasti innovatiivisen tutkimuksen ja yhteistyön avulla tutkimuslaitosten, lääkärien ja onkologien, terveyskeskittymien sekä lääkeyritysten välillä. Hoidon ei tule vaikuttaa ei‑syöpäalueisiin eikä aiheuttaa fysiologisia muutoksia, jotka voisivat pitkällä aikavälillä olla haitallisia, vaikka syöpä parantuisi lyhyellä aikavälillä.

Tulevina päivinä voimme odottaa yhä enemmän R&D‑rahoitusta geenipohjaisten syöpähoitojen alalla, ja lääkealan teollisuudet maailmanlaajuisesti odottavat investoivansa enemmän. Tämä on ratkaisevaa, sillä kenttä on merkittävästi laaja, ja tarvitsemme skaalautuvia ja turvallisia ratkaisuja.

Klikkaa tästä viiden parhaan genomin sekvensointiyrityksen listaan.