การแก้ไขยีนช่วยให้ทารกต่อสู้กับโรคมะเร็ง

แพทย์ใช้มีดผ่าตัดระดับโมเลกุลเพื่อปรับแต่งทีเซลล์เพื่อกำหนดเป้าหมายเป็นมะเร็งเม็ดเลือดขาว แต่ไม่เป็นอันตรายต่อผู้ป่วย

แพทย์กำลังทำการผ่าตัดประเภทอื่นเพื่อช่วยผู้ป่วยโรคต่างๆ ตั้งแต่เอชไอวีไปจนถึงมะเร็ง พวกเขากำลังใช้มีดผ่าตัดระดับโมเลกุลเพื่อผ่ายีน

การแก้ไขยีนนี้ช่วยผลักดันให้มะเร็งเม็ดเลือดขาวของเด็กหญิงอายุ 1 ขวบเข้าสู่ภาวะทุเลาได้ แพทย์ที่โรงพยาบาล Great Ormond Street ในลอนดอนประกาศ  เมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายนในการบรรยายสรุปข่าว ทีมแพทย์ของ Baby Layla รักษาเธอด้วยเซลล์ภูมิคุ้มกันที่เปลี่ยนแปลงโดยเครื่องมือผ่าตัดระดับโมเลกุลที่เรียกว่า TALENs เป็นครั้งแรกที่ TALENs ประสบความสำเร็จในการปฏิบัติต่อบุคคล

การตัดต่อยีนกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในการวิจัยและการทดลองทางคลินิก นักวิทยาศาสตร์สามารถเลือกมีดผ่าตัดได้หลายแบบ รวมถึงซิงก์ฟิงเกอร์นิวคลีเอส, TALEN และ CRISPR/Cas9 เครื่องมือทั้งหมดทำในสิ่งเดียวกัน: ตัด DNA ที่ตำแหน่งเฉพาะ

Zinc finger nucleases และ TALENs เป็นคู่ของโปรตีนที่นักวิจัยทำวิศวกรรมเพื่อจับกับ DNA ที่ตำแหน่งเฉพาะแล้วจึงตัดออก CRISPR คือ RNA ที่นักวิจัยตั้งโปรแกรมเพื่อชี้นำเอนไซม์ Cas9 ไปยังจุดบน DNA Cas9 ตัดดีเอ็นเอ เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้นำ CRISPR/Cas9 มาใช้ เนื่องจากง่ายต่อการใช้งานและราคาถูกกว่ามีดผ่าตัดระดับโมเลกุลอื่นๆ

ไลลาไม่ใช่คนแรกที่เข้ารับการผ่าตัดโมเลกุล บริษัทที่ชื่อว่า Sangamo BioSciences เริ่มใช้ซิงก์ฟิงเกอร์นิวคลีเอสเมื่อประมาณห้าปีที่แล้วเพื่อเอาโปรตีนออกจากเซลล์ภูมิคุ้มกันของมนุษย์ที่เอชไอวีใช้เป็นประตูเข้าสู่เซลล์ Edward Lanphier ประธานและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของบริษัทริชมอนด์ รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า ผู้ป่วยมากกว่า 80 รายได้รับการรักษานี้ในการทดลองทางคลินิกของ Sangamo

CRISPR/Cas9 ถูกใช้เพื่อแก้ไขเซลล์ของมนุษย์ในห้องปฏิบัติการ แต่ยังไม่ได้ทดลองในการทดลองทางคลินิก

ในกรณีของ Layla นักวิจัยใช้ TALENs (transcription activator-like effector nucleases) เพื่อสร้างเซลล์ภูมิคุ้มกันที่สามารถค้นหาและทำลายเซลล์มะเร็งได้โดยไม่ทำร้ายผู้ป่วย เซลล์ภูมิคุ้มกันเรียกว่า chimeric antigen receptor T cells หรือ CAR T cells ทีเซลล์ช่วยให้ร่างกายแยกแยะเซลล์ของตัวเองออกจากผู้บุกรุก เช่น แบคทีเรียหรือไวรัส และโจมตีเซลล์แปลกปลอม

ไลลาเป็นมะเร็งเม็ดเลือดชนิดหนึ่งที่เรียกว่ามะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันกลุ่มลิมโฟบลาสติก ไขกระดูกของเธอสร้างเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะที่เรียกว่าเซลล์บีมากเกินไป บีเซลล์ของไลลาถูกมัดด้วยโปรตีนที่เรียกว่า CD19 ในการรักษาโรคมะเร็งของเธอ แพทย์ได้ทดลองการรักษาโดยใช้เซลล์ CAR T ที่ออกแบบมาเพื่อขนส่งแอนติบอดีที่ติดตามและฆ่าเซลล์ใดๆ ที่สร้าง CD19

ในกรณีมะเร็งก่อนหน้านี้ แพทย์ได้นำทีเซลล์จากเลือดของผู้ป่วยและใส่แอนติบอดีติดตามเพื่อสร้างเซลล์ CAR T เซลล์จะเติบโตในห้องปฏิบัติการจนกว่าจะมีเพียงพอที่จะนำผู้ป่วยไปต่อสู้กับมะเร็ง

กลยุทธ์นั้นไม่ใช่ทางเลือกสำหรับไลลา 

เธอได้รับการรักษาเพื่อฆ่ามะเร็ง และไขกระดูกของเธอ ซึ่งสร้างเซลล์เม็ดเลือดและภูมิคุ้มกัน ถูกแทนที่ด้วยการปลูกถ่ายไขกระดูก นักวิจัยไม่ประสบความสำเร็จในการสร้างเซลล์ CAR T จากผู้บริจาคไขกระดูกของ Layla

การใช้ทีเซลล์จากผู้บริจาครายอื่นอาจเป็นปัญหาได้: เซลล์ภูมิคุ้มกันเหล่านั้นจะรับรู้ร่างกายของไลลาว่าเป็นสิ่งแปลกปลอมและการโจมตี ในทำนองเดียวกัน ระบบภูมิคุ้มกันของ Layla ก็จะเห็นเซลล์ที่ได้รับบริจาคเป็นผู้บุกรุกและขับไล่พวกมัน

ทีมแพทย์ของ Layla รวมถึง Waseem Qasim จาก University College London มีวิธีแก้ไขปัญหาทั้งสอง ก่อนหน้านี้ ทีมงานได้ทำชุดทดลองของ “สากล” เซลล์ CAR T ที่สามารถใช้กับผู้ป่วยรายใดก็ได้

Qasim และเพื่อนร่วมงานได้ใช้ TALEN เพื่อตัดยีนในเซลล์ T ที่ผลิตโปรตีนที่เรียกว่าสายแอลฟาของตัวรับ T เซลล์ โปรตีนนั้นทำให้ทีเซลล์สามารถแยกแยะระหว่างเซลล์ของบุคคลและผู้รุกรานได้ การตัดยีนออกหมายความว่าทีเซลล์ “ไม่สามารถจดจำสิ่งแปลกปลอมได้อีกต่อไป” มาร์ก ออสบอร์น นักชีววิทยาระดับโมเลกุลจากโรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยมินนิโซตาในมินนิอาโปลิส กล่าว การปรับเปลี่ยนดังกล่าวทำให้เซลล์ CAR T ของผู้บริจาคโจมตีเซลล์ที่มี CD19 แต่ปล่อยให้เซลล์ที่เหลือของผู้ป่วยอยู่คนเดียว

ทีมงานยังคงต้องหาทางหยุดยั้งร่างกายของผู้ป่วยไม่ให้ปฏิเสธเซลล์ CAR T ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ดังนั้น Qasim และเพื่อนร่วมงานจึงใช้ TALEN คู่อื่นเพื่อกำจัดโปรตีนที่เรียกว่า CD52 ออกจากเซลล์ CAR T การกำจัด CD52 ทำให้เซลล์มองไม่เห็นระบบภูมิคุ้มกันของผู้รับ ออสบอร์นกล่าวว่ามันเป็นกลอุบายที่ชาญฉลาด เพราะจากนั้นแพทย์สามารถให้ยาแอนติบอดีแก่ผู้ป่วยที่เรียกว่า alemtuzumab ซึ่งจะฆ่าทีเซลล์ของผู้ป่วยเอง ปล่อยให้เซลล์ผู้บริจาคใหม่เติบโต

เซลล์ยังไม่ได้รับการทดสอบในการทดลองทางคลินิก และนักวิจัยต้องได้รับอนุญาตเป็นพิเศษเพื่อให้ Layla ทำการทดลอง มีขวดขนาดเล็กเพียงขวดเดียวที่มีเซลล์วิศวกรรมหนึ่งมิลลิลิตร แต่นั่นก็เพียงพอแล้ว