Choroby uwarunkowane genetycznie, takie jak hemofilia, stanowią znaczne obciążenie dla społeczeństwa. Terapia genowa poprzez transfer prawidłowych funkcjonalnie kopii defektywnego genu do konkretnych komórek pacjenta jest leczeniem bezpośrednio umożliwiającym wyleczenie z choroby.
Chociaż pomysł terapii genowej wydaje się dość prosty, to w praktyce jest to ekstremalnie trudne. Efektywność terapii genowej może być rozważana w dwóch aspektach. Po pierwsze, poziom ekspresji pożądanego genu musi być wystarczająco wysoki, aby choroba mogła zostać wyleczona lub złagodzona. Po drugie, ekspresja genu powinna być długotrwała i powinna trwać najlepiej przez cały okres życia pacjenta.
Z wielu względów hemofilia wydaje się być idealną chorobą, w której można zastosować terapię genową. Defekt genetyczny w hemofilii jest dość prosty w porównaniu z innymi chorobami, które spowodowane są mutacją wielu genów, poza tym efekt terapii genowej jest łatwo mierzalny prostymi testami służącymi do oznaczania aktywności czynnika VIII lub IX. I to, co jest niezwykle istotne w hemofilii – zakres terapeutyczny dla czynnika krzepnięcia jest bardzo szeroki. Po podniesieniu poziomu czynnika VIII lub IX do 1% normy w sposób znaczący zmniejsza się ryzyko krwawień samoistnych. Co prawda w hemofilii umiarkowanej (cz. VIII/IX: 2-5% normy) nadal istnieje ryzyko krwawień, ale jest ono zdecydowanie mniejsze niż w hemofilii ciężkiej (cz. VIII/IX <1% normy). Z drugiej strony, jeśli poziom czynnika krzepnięcia mniej lub bardziej przekracza 100%, to pacjent nadal pozostaje bezpieczny.
W 2011 roku Nathwani i wsp. opublikowali pierwsze wyniki badań dotyczące skutecznej terapii genowej w hemofilii B. U dziesięciu pacjentów z ciężką hemofilią B poddanych terapii genowej, aktywność czynnika IX wzrosła do 1-6%, a ekspresja genu pozostawała trwała przez lata. W badaniu tym było kilka znaczących przełomów. Przede wszystkim jako wektor wirusowy zastosowany został wirus AAV, który podawany był w postaci jednorazowej infuzji dożylnej, po drugie konstrukt DNA został tak zoptymalizowany z genem czynnika IX, aby zwiększyć efektywność ekspresji genu, a po trzecie gen czynnika IX jest wystarczająco mały, aby można było go w całości zastosować w tej technologii.
Obecnie wiele instytutów i firm farmaceutycznych prowadzi badania nad terapią genową w hemofilii A i B. Niektóre z opracowywanych terapii genowych okazały się nieskuteczne i badania przerwano, ale większość terapii genowych weszła do trzeciej fazy badań klinicznych.
W sierpniu 2022 roku jedna z terapii genowych stosowanych w hemofilii A została zatwierdzona przez Komisję Europejską, a w listopadzie 2022 roku kolejna terapia genowa, tym razem dla hemofilii B, została zatwierdzona w USA przez FDA.
Hemofilia A jest 5 razy bardziej rozpowszechniona niż hemofilia B i przez to zapotrzebowanie na terapię genową jest 5-krotnie wyższe. Największą przeszkodą dla terapii genowej w hemofilii A jest wielkość cDNA czynnika VIII, które jest większe niż pojemność wektora wirusowego AAV. Duża część czynnika VIII nazwana domeną B nie jest potrzebna w aktywnej formie czynnika VIII, ale jest konieczna do właściwego transportu czynnika VIII w retikulum endoplazmatycznym i aparacie Golgiego. W jednej z terapii genowych, nad którą badania rozpoczęto w 2017 roku, zastosowano bardzo mały wycinek domeny B, co okazało się postępowaniem właściwym, a próby kliniczne zakończyły się sukcesem. Co ciekawe, we wszystkich terapiach genowych w hemofilii A aktywność czynnika VIII mierzona metodą jednostopniową zawsze była wyższa niż mierzona metodą chromogenną.
Przeciwciała skierowane do AAV nabyte na skutek naturalnych infekcji są największym ograniczeniem w zastosowaniu terapii genowej opartej o wektor wirusowy z AAV w populacji ludzkiej. Rozpowszechnienie przeciwciał anty-AAV przeciwko różnym adenowirusom różni się w zależności od prowadzonych badań i od szerokości geograficznej. Aby więc AAV mógł być zastosowany jako wektor do przeniesienia genu, prowadzi się badania nad jego modyfikacją.
Do terapii genowej w hemofilii B zastosowano wariant czynnika IX Padua, co umożliwiło uzyskanie dużej ekspresji genu i wyższe aktywności czynnika IX.
O sukcesie terapii genowej mówi się wówczas, jeśli uda się uzyskać długotrwały efekt, co w przypadku hemofilii daje długie utrzymanie wysokich aktywności czynników krzepnięcia i w efekcie zmianę postaci hemofilii z ciężkiej na łagodną lub umiarkowaną.
Skuteczna terapia genowa powinna być przede wszystkim bezpieczna dla pacjentów. W trakcie infuzji produktów terapii genowej obserwowano różne objawy uboczne, w tym reakcje uogólnione, bardziej nasilone przy większej dawce wektora wirusowego. Zalecano wówczas wolniejsze podawanie produktu albo podawanie przerywane produktu lub stosowanie leków przeciwgorączkowych, antyhistaminowych lub sterydów.
Po wprowadzeniu do organizmu produktu terapii genowej obserwowano podwyższenie poziomu transaminaz, ale nie raportowano poważnego uszkodzenia wątroby. Niestety nawet niewielkie uszkodzenia wątroby, wirusowe zapalenia wątroby lub zwłóknienie dyskwalifikuje chorych do włączenia do takiej terapii, a sama terapia wymaga długotrwałego monitorowania funkcji wątroby.
Aby zachować prawidłową funkcję komórek wątrobowych i przedłużyć efekt działania terapii genowej, część pacjentów wymaga zastosowania leczenia immunosupresyjnego. Stosuje się wówczas sterydy, pulsy metylprednizolonu i inne środki immunosupresyjne, takie jak tacrolimus czy mykofenolan mofetylu, jeśli sterydy nie są skuteczne. Rodzaj stosowanej immunosupresji jest różny w różnych badaniach, ale zawsze powoduje obniżenie odporności i ryzyko pojawienia się zakażeń oportunistycznych oraz inne objawy uboczne związane ze stosowaną terapią.
Najpoważniejszym powikłaniem terapii genowej jest ryzyko karcynogenezy. W badaniach na myszach wykazano związek pomiędzy terapią genową opartą o AAV a rakiem wątrobowo-komórkowym. W badaniach klinicznych prowadzonych u ludzi opisano jeden przypadek wystąpienia raka wątrobowo-komórkowego (badanie kliniczne HOPE-B). Pacjent, u którego doszło do rozwoju tego nowotworu przed włączeniem do badania chorował na przewlekłe zapalenie wątroby typu B i C.
Nie można wykluczyć wpływu terapii genowej na modyfikacje linii zarodkowej z uwagi na obecność w płynach ustrojowych wykrywanych sygnałów wektora wirusowego. Nie znamy ryzyka jakie może nieść terapia genowa dla płodu, zaleca się więc stosowanie skutecznej antykoncepcji lub powstrzymanie się od seksu przez kilka lat po zastosowaniu terapii genowej.
Znacznym ograniczeniem dla terapii genowej jest także wiek pacjenta. Obecnie terapia genowa dostępna jest jedynie dla dorosłych pacjentów, którzy mają zdrową wątrobę, natomiast chorzy z inhibitorem w wywiadzie lub aktywnym inhibitorem są wykluczeni ze stosowania tej terapii. Kolejny problem dotyczący terapii genowej to jej nieprzewidywalność . Pacjenci otrzymujący taką samą ilość produktu terapii genowej mają bardzo zróżnicowaną aktywność czynników krzepnięcia i różnie długo utrzymuje się ich produkcja w organizmie. Kolejnym problemem jest ogromy koszt terapii genowej, znacznie przekraczający koszty standardowego leczenia i dość krótki czas utrzymywania się stabilnych aktywności czynników krzepnięcia.
Wydaje się, że pomimo licznych wad terapia genowa będzie terapią przyszłości, ale też ogromnym wyzwaniem dla naukowców.