תרפיה גנית (Gene therapy) חלק א`.

פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, 
תל-השומר; החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה (בדימוס), פקולטה לרפואה, אוניברסיטת
תל-אביב.

העידן של תרפיה גנית החל בשנת 1990 כאשר חוקר מכוני הבריאות הלאומיים
במרילנד, French
Anderson, ניסה גישה זו בחולה עם כשל חיסוני כתוצאה מחסר באנזים אדנוזין
דאמינאזה. 

תרפיה גנית או גנטית (gene therapy, להלן ת"ג) נועדה לספק פתרון במחלות שלא ניתן להגיע בהן
להישגים בגישות הטיפוליות המסורתיות.
מאז שנת 2016, סוכנות הבריאות האירופית (EMA) כמו גם ה-FDA האמריקני, אישרו לטיפול על ידי ת"ג, שישה טיפולים כאלה: שני
אנטיגנים כימריים תוצרי קולטן של תאי T לטיפול בסרטן של תאי B, וארבע תוצרים נוספים למפגעים חמורים מונוגניים (הנובעים מגן פגום
בודד), הכוללים β-thalassemia, צורה נדירה של איבוד ראייה, צורה נדירה של חסר חיסוני ראשוני,
ומחלת ניוון שרירים שדרתי (SMA או spinal muscular atrophy).
עם למעלה מ-800 תכניות של ת"ג הנמצאות כיום בפיתוח קליני, כולל כאלו לטיפול
במחלות שלא זכו עד כה לפתרון כגון מחלת מחלת ניוון השרירים ע"ש Duchenne, או מחלת Huntington, סביר להניח שטיפולי
ת"ג נוספים יבואו בעקבותיהם.

עקרונות תרפיה גנית:
המטרה של ת"ג במחלות גנטיות היא להשיג ביטוי מתמשך ובר-קימה של
הגן המוחדר (transgene) ברמה מספקת שמאפשרת להקל או לרפא תסמיני מחלה עם מספר מינימלי של
תופעות לוואי. 
קיימות שתי אסטרטגיות בסיסיות: החדרת וקטור המכיל את הגן החסר או הפגום, לתוך תא
קודמן או לתוך תא גזע באופן שגן זה יכול להיות מועבר לכל תא-בת, (על ידי כך
שהווקטור מתוכנן לעבור אינטגרציה לאחד או יותר אתרים בכרומוזומים של המטופל), או
שהגן מוחדר לא על ידי וקטור העובר אינטגרציה לתוך תא מתחלק באיטיות באופן שמוודא
את ביטוי גן זה לאורך חיי התא. 

באפשרות השנייה, האינטגרציה של ה-DNA התרפויטי לתוך הכרומוזומים אינה נדרשת, שכן במקומה ה-DNA המועבר מיוצב מחוץ
לכרומוזום. 
ההַתְמָרָה של תאי-גזע היא תהליך המתבצע
מחוץ לגוף (ex vivo), שדורש וקטור העובר אינטגרציה, ולעומת זאת, ההעברה של ה-DNA התרפויטי לתאים
פוסט-מיטוטיים מאריכי-חיים, מתבצעת על ידי העברת הגן החסר in vivo. 

תרשים
סכימטי לתהליך התרפיה הגנית: 1) תאים מופקים מגופו של המטופל; 2) במעבדה נגיף עובר
שינוי באופן המונע ממנו להתרבות; 3) גן מוחדר ל-DNA  של הנגיף; 4) הנגיף המטופל מאוחד עם תאי המטופל;
5) תאי המטופל עוברים שינוי גנטי; 6) התאים שעברו שינוי מוזרקים למטופל; 7) התאים
שעברו שינוי מייצרים את החלבון או את ההורמון שלא ידעו לייצר קודם לטיפול של
השינוי הגני.

העברת גנים ex
vivo ו-in vivo: 
לצורך
התמרה ex
vivo, תאים של המטופל עוברים מיצוי ומותמרים עם הגן החיוני, ואז
מוחזרים תאים אלה לגוף המטופל בפרוצדורות כגון אלו המשמשות בהשתלת תאי-גזע
המאטו-פויאטיים (אם כי במקרה של העברת גנים ex vivo השתל מורכב מתאים אוטולוגיים
שעברו שינוי גנטי). 
גישה זו דורשת וקטור להעברת הגן, DNA המכיל את המידע החסר ב-DNA של המטופל, ומערכת טכנית מתוחכמת לעיבוד התאים. 
לעומת זאת, העברת גן in vivo, פחות מתוחכמת ודומה להעברה של סוגים אחרים של תכשירים פרמאצבטיים
אחרים. התלכיד של הווקטור והגן שהוא מכיל, נשמר בהקפאה, וכאשר הוא מופשר הוא מוחדר
למטופל במרפאת חוץ. 

בטיחות השיטה: 
לפני
שנרכש ניסיון קליני בת"ג, חוקרים זיהו מספר סיכונים תאורטיים שעלולים להופיע
על ידי גישה זו. התברר שהסיכון הגדול ביותר מהחדרת וקטורים שלרוב הם נגיפי retro בהם החומר התורשתי הוא RNA, ובתהליך הכפלתו מתבצע שעתוק לאחור של הגנום מ-RNA ל-DNA. 
יש בווקטורים נגיפיים אלה סכנה של פוטנציאל לגרום לה שמכונה insertional
mutagenesis, דהיינו הווקטור המשתרבב לתוך ה-DNA התאי ומשבש את את התפקוד
של אלמנט של DNA זה, כגון של גן מסוים (Hacein-Bey-Abina וחב' ב-Science משנת 2003, Howe וחב' ב-Journal of Clinical
Investigation משנת 2008, Braun וחב' ב-Scientific Translational Medicine משנת 2014 ו-Ott וחב' ב-Nature Medicine משנת 2006). 

בכל הקשור לווקטורים המוחדרים in vivo, הסכנות העיקריות נובעות מתגובת מערכת החיסון של הגוף כנגדם (Mingozzi וחב' ב-Blood משנת 2009, Manno וחב' ב-Nature Medicine משנת 2006, Rangarajan וחב' ב-New England
Journal of Medicine משנת 2017, Bouquet וחב' ב-JAMA Ophthalmology משנת 2019, Bainbridge וחב' ב-New England Journal of medicine משנת 2015, Raper וחב' ב-Molecular & Genetic Metabolism משנת 2003, ו-Anguela ו-High ב-Annual Review
of Medicine משנת 2019).  
הסיכון ל-insertional mutagenesis הוחלש או אף נמנע על ידי שימוש בווקטורים הבטיחותיים יותר של lentivirus. 

וקטורים של נגיפיlentil  שפותחו
לשימוש קליני מקורם בנגיף HIV-1. וקטור זה אינו מבטא שום גן של HIV, והוא אינו מסוגל להתרבות.
לאחר שהווקטור נקשר לפני התא ומוחדר אל תוכו, גנום ה-RNA שלו מותמר ל-DNA המשתרבב לתוך ה-DNA הכרומוזומלי של התא.
לבסוף, הרצף הגנטי החיוני משועתק על ידי מנגנון השעתוק (transcription) התאי. הסיכון של תגובה
חיסונית כנגד הווקטור המוחדר, פחתה על ידי שימוש בתכשירים מדכאי-חיסון (Dunbar וחב' ב-Nature Medicine משנת 2007, Mingozzi וחב' ב-אותו כתב-עת מאותה
שנה, ו-Corrigan-Curay וחב' ב-Molecular
Therapy משנת 2012).
יצוין שגם וקטורים על בסיס של נגיף adeno הוחלשו או טופלו באופן שהם אינם מסוגלים להתרבות. היתרון של adenovirus כווקטור, הוא בכך
שהקולטנים מסוג CAR (או Coxsackie-Adeno receptors) אותם מנצלים נגיפי adeno בחדירה לתאי האפיתל בגוף, נמצאים על פני מגוון גדול של תאים,
וכך עולה פוטנציאל החדירה של נגיפי האדנו.
עובדה זו מנוצלת על ידי החוקרים על מנת להשתמש בנגיפי משפחת נגיפים זו 
(ובעיקר בזן 5 מסוג Mastadenovirus) לשם החדרת פלסמידים סינתטיים, המבטאים גנים שונים, כשיטת טרנספקציה מקובלת ובמסגרת
ריפוי גני ( Piccolo וחב' ב-Molecular Therapy משנת 2013).

תרפיה גנית ex
vivo: 
בשנת 2016 שיטת התרפיה הגנית ex vivo עם תאי גזע המאטו-פויאטיים ותאים פרוגניטוריים הגיעה לציון דרך
חשוב, כאשר ה-EMA אישרה טיפול זה  עם התרופה Strimvelis של חברת GSK לטיפול
במחלת כשל חיסוני ADA-SCID (Adenosine
Deaminase Deficiency-Severe Combined Immunodeficiency), המוכרת גם כמחלת
ילדי הבועה שהיא בדרך כלל קטלנית בילדים רכים בשנים. 
תרופה זו הפכה מחלה בת שיעור תמותה של 100% למחלה פתירה.  ב-100%. סוג
טיפול זה מורכב מעירוי של תאי גזע ותאים פרוגניטוריים אוטולוגיים שעברו שינוי גנטי
על ידי שימוש בווקטור שהוא γ-retroviral על מנת להחדיר עותק
מתפקד של הגן ADA (Aiuti וחב' ב-Science משנת 2002,
Aiuti וחב' ב-New
England Journal of Medicine משנת 2009, ו-Cicalese וחב' ב-Blood משנת 2016). 

יהיה זה ראוי להתמקד ביתר הרחבה בתרופה strimvelis, המהווה
פריצת דרך מרתקת בתחום הת"ג בגישה של ex vivo. Strimvelis היא התכשיר
הראשון בשיטת ת"ג עם תאי גזע ex vivo, לטיפול במקרי כשל מוחלט של מערכת החיסון
בגלל חסר באנזים אדנוזין דאמינאזה, כשל הפוגע מדי שנה ב-15 תינוקות באירופה וב-12 תינוקות בארה"ב. תאי גזע
המאטו-פויאטיים עוברים מיצוי מהילד המטופל, ועוברים טיהור באופן שנותרים רק תאים
המבטאים את האנטיגן CD34. 

תאים מטוהרים אלה מוכנסים לתרבית בצלחת פטרי עם נוזל קיומי מתאים המכיל ציטוקינים
וגורמי גדילה, ולאחר מכן מוחדרים תאים אלה עם γ-retrovirus בתור וקטור
המכיל את הגן התקין המקודד לאנזים ADA האנושי, על ידי עירוי לווריד של המטופל.
תאים אלה משתרשים במוח העצם של המטופל, מתרבים ליצירת תאים בשלים המייצרים את
האנזים ADA המתפקד באופן נורמלי.
לפני מיצוי התאים מגופו של הילד שבנידון, הוא מטופל עם granulocyte colony-stimulating factor על מנת להגדיל את מספר תאי הגזע ולשפר את הצלחת קצירתם,
ולאחר מכן אך לפני העירוי של התכשיר האמור, הילד מטופל עם busulfan או עם melphalan, על מנת
להרוג ככל האפשר יותר תאים פגומים במוח העצם, וזאת על מנת להגדיל את הסיכויים של
הישרדותם של התאים החדשים והמתפקדים. 

 נמשיך ונדון בתרפיה גנית במאמר ההמשך.

 בברכה, פרופ' בן-עמי סלע