Det lille, vinduesløse rum på Børnehospitalet i Philadelphia ligner enhver øjenlæger's undersøgelsesrum med en justerbar stol og et halvt dusin maskiner til afprøvning af synet. Den 20-årige patient er imidlertid ikke kommet helt fra Albuquerque for at få nye briller. Alisha Bacoccini, der har kort, blondestribet hår og grønne øjne, blev født med en forstyrrelse forårsaget af et funktionssvigt gen i hendes nethindeceller, der har formindsket hendes syn siden fødslen. Nu ser hun kun lyse og slørede former. "Hvis jeg ser på dig, kan jeg ikke se øjenfarve eller acne eller dine øjenbryn, men jeg kan se, at der er nogen der, " siger hun. Hendes ser øjehund, Tundra, en sort Labrador retriever, sidder ved hendes fødder.
Fra denne historie
[×] LUKKET
To af de fremtrædende forskere i genterapi håber at forbedre deres patients syn i en eksperimentel operation
Video: Eksperter inden for terapi ser fremad til behandling af blindhed
Relateret indhold
- Musikafspilningslister til at berolige dit sind
- Høj håb for en ny slags gen
En måned tidligere, i en eksperimentel behandling, indsprøjtede forskere Bacoccinis højre øje - det værste - med milliarder af arbejdskopier af nethindecellen. Nu finder de ud af, om behandlingen har fungeret.
Jean Bennett, en læge og molekylærgenetiker, lader Bacoccini hvile panden mod en lille hvid maskine, der blinker lys i det ene øje og derefter det andet. Dette pupillometer angiver, hvor godt Bacoccini's øjne reagerer på lys. "OK, en, to, tre, åben, " siger Bennett og gentager proceduren 16 gange. På en computerskærm i det mørklagte rum er Bacoccinis elever to gigantiske sorte cirkler, der sammentrækkes så lidt med hver lyspuls. En anden forsker ledsager Bacoccini til det næste testapparat. En halv time senere siger Bennett: "Jeg kiggede lige på dine pupillometri-resultater. God forbedring."
”Det er godt, ” siger Bacoccini, selvom hun lyder usikker. Siden et par dage efter injektionen har hun faktisk set mere lys ud af dette øje, siger hun, men tingene synes sløret. Når hun prøver at læse et kæmpe øjenkort med sit højre øje, gør hun sig ikke bedre end før - hun kan kun vælge nogle få tommer høje bogstaver fra 16 tommer væk. Derefter er hendes øje stadig rødt fra operationen. Bennetts mand, Albert Maguire, er retinalkirurg, der opererede på Bacoccini. Han kigger ind i hendes øje og siger, at overfladen endnu ikke er helet og tilføjer: "Forhåbentlig er det alt, hvad det er."
Udsigten til at bruge genterapi til behandling af sygdomme - især arvelige sygdomme, der involverer et ukorrekt gen, såsom seglcelleanæmi og cystisk fibrose - har forskret forskere i årtier. Hvis der var en eller anden måde at give en patient en god version af et impliceret gen, går tankerne, det kan reparere eller forhindre skader forårsaget af den arvelige dårlige. Denne tilsyneladende enkle idé har vist sig at være uventet kompleks i praksis. Der har været hundreder af humane genterapiforsøg for mange sygdomme, fra hæmofili til kræft, i de sidste 18 år. Men næsten alle mislykkedes på grund af vanskelighederne ved at få et fungerende gen ind i celler uden også at forårsage skadelige bivirkninger.
Indtil sidste år havde genterapi arbejdet entydigt mod kun én sygdom, den sjældne lidelse kaldet svær kombineret immunmangel (SCID), som er forårsaget af en mangel i nogen af et antal gener, der er nødvendige for at producere hvide blodlegemer. Sygdommen efterlader immunsystemet ikke i stand til at bekæmpe infektioner og fører normalt til død i barndommen. Det kaldes også "boble-dreng" -sygdom efter en berømt patient, David Vetter, der levede til 12 år i en steril plastboble. Siden midten af 1990'erne har europæiske forskere helbredet omkring 30 børn med SCID ved at indsætte det passende fungerende gen i deres knoglemarv. Men selv denne succes er blevet blandet med tragedie: Fem af børnene udviklede leukæmi, og en er død. Hos de patienter, der havde en bestemt variant af sygdommen, tændte det terapeutiske gen ved et uheld en kræftfremkaldende gen efter at den var fusioneret med patienternes DNA. Forskere tester nu måder til at gøre genterapi for SCID sikrere.
Den amerikanske genterapiforskning blev sat væsentligt tilbage, efter at 18-årige Jesse Gelsinger, der led af en arvelig leversygdom, døde af multiple organsvigt i 1999, mens han deltog i et genterapiforsøg ved University of Pennsylvania. Nyheder om døden fik et oprør i det videnskabelige samfund og høringer i kongressen, hvor teenagers far, Paul Gelsinger, og andre beskyldte Penn-forskerne for at være for forhastet til at teste behandlingen hos mennesker. Ifølge Food and Drug Administration havde forskerne ikke tilstrækkeligt advaret Gelsinger og hans familie om eksperimentets risici. Den førende forsker havde heller ikke undladt at afsløre, at han havde en økonomisk andel i et selskab, der måtte vinde, hvis behandlingen lykkedes. "Det var de frygtelige dage. Feltet bundede, " siger Leon Rosenberg, en humangenetiker fra Princeton University, der udførte tidlige laboratorieundersøgelser om leversygdommen, som Gelsinger havde. "Videnskabens integritet blev enormt beskadiget."
Bennett og Maguire blev medlem af Penn Medical School-fakultetet i 1992. En af deres kolleger er James Wilson, der overvågede undersøgelsen, hvor Gelsinger døde. Wilson blev efterfølgende afskåret af FDA fra at udføre menneskelige eksperimenter. Men Bennett og Maguire var ikke involveret i denne undersøgelse. Deres eksperimentelle genterapiforsøg begyndte i 2007 efter mange års gennemgang af føderale tilsynsmyndigheder, børnehospital og Penn-udvalg nedsat for at imødegå etiske og sikkerhedsmæssige bekymringer rejst ved Gelsingers død.
I maj måned rapporterede deres team og en separat britisk gruppe de første håbefulde genteterapi-nyheder i år: teknikken kunne behandle blindhed. Patienterne i undersøgelsen havde en sygdom kaldet Leber congenital amaurosis (LCA). De tre patienter, som Bennett og Maguire behandlede, kunne læse flere linjer i et øjenskort, end de kunne før. Én 26-årig mand genvundet endda syn nok til at gå gennem en labyrint. ”Jeg kunne ikke tro det, ” siger Bennett. Hun fik ham til at gå labyrinten igen.
Undersøgelsen var lille, og patienterne er stadig juridisk blinde, men deres beskedne forbedring og den tilsyneladende sikkerhed ved terapien har vakt håb hos patienter og forskere over hele verden. Nu udvider Bennett og Maguire forskningen til at omfatte flere patienter med LCA, herunder Bacoccini, for at teste, om patienter sikkert kan modtage højere doser af det terapeutiske gen.
Rosenberg siger, at han er "glad" for Bennett - som var postdoktor i sit laboratorium i 1987 - og området. "Jeg er optimistisk med hensyn til genterapi igen, og jeg har ikke været i et stykke tid, " siger han. "Forhåbentlig vil der inden udgangen af dette årti være to eller tre andre eksempler."
For både Bennett, 54 og Maguire, 48, synes videnskab at være i deres gener. Bennetts mor, Frances, underviste i gymnasielitteratur, og hendes far, William, var en populær fysikprofessor ved Yale, der havde co-opfundet gaslaser i 1960, mens hun arbejdede på Bell Labs i New Jersey. Bennett husker at være 6 år gammel og se sin far løbe tilbage til laboratoriet efter middagen for at arbejde indtil daggry; Enheden førte senere til cd-afspillere og supermarkedets prisscannere.
Hun var mere interesseret i biologi end fysik. ”Jeg elskede væsener, ” siger hun og tilbragte mange glade timer med at kigge gennem sin fars mikroskop ved sumpvand og blade. Efter universitetet i Yale gik hun til University of California i Berkeley for at få en ph.d. i udviklingsbiologi ved hjælp af søpindsvin, men hun blev i stedet trukket til ny forskning om at indsætte bestemte fremmede gener i mus og andre dyr - en forløber for genterapi. Hun tilbragte flere måneder i 1981 og 1983 på National Institutes of Health i Bethesda, Maryland, i et laboratorium, hvor forskere planlagde nogle af de første genterapi-forsøg. "Det var et glimt, at det skulle ske, der gjorde mig ophidset. Jeg ville være der, når marken udviklede sig, " husker Bennett. For at få den kliniske baggrund, hun havde brug for, gik hun til Harvard Medical School, hvor hun mødte sin kommende mand i en førsteårs anatomi-klasse.
Maguire kom også fra en familie af forskere. Hans far, Henry, var hudlæge og er nu kræftvaccineforsker hos Penn, og hans mor, Elise, arbejdede der som forskningsassistent. Henry havde grå stær og senere løsrivelse af nethinden. Da Maguire var på gymnasiet, administrerede han sin fars øjendråber - hans tidligste indsats til øjenbehandling. I medicinsk skole arbejdede Maguire i et laboratorium, der studerede nethindesygdomme forårsaget af arvelige genfejl. Han husker, at han spurgte Bennett på det tidspunkt, om de dårlige gener kunne rettes. ”Det giver mening, ” fortalte hun ham. "Lad os gøre det."
Øjet er især velegnet til genterapi. De celler, hvori et nyt gen skal indsættes, er begrænset til et lille område; nethinden indeholder kun et par millioner celler. Hvad mere er, i modsætning til de fleste celler, deler nethindeceller sig ikke efter, at en person er 3 måneder gammel, så forskere behøver ikke at få det nye gen ind i fremtidige generationer af celler. Det betyder, at de ikke behøver at sy det nye gen i cellernes eksisterende DNA, som replikeres, når en celle deler sig. At holde det terapeutiske gen adskilt fra patientens DNA er sikrere; hos SCID-patienter, der udviklede leukæmi, blev det introducerede gen inkorporeret nær et kræftfremkaldende gen og tændt ved et uheld det. Øjet er også immunprivilegeret, hvilket betyder, at immunsystemet har en tendens til at ignorere fremmed materiale introduceret der. Et løbsk immunrespons har været et problem i nogle genterapiforsøg og er det, der dræbte Jesse Gelsinger. ”Vi er meget heldige med vores valg af målorgel, ” siger Maguire.
Mens Maguire træner i at blive retinal kirurg, fortsatte Bennett med at specialisere sig i forskning snarere end klinisk arbejde, efter hendes mand rundt om i landet for hans praktik, ophold og stipendium. Komplicerende spørgsmål rejste de med småbørn. I deres sidste medicinske skole havde de nygifte deres første baby - ”vores seniorprojekt, ” kalder de det. To børn fulgte snart efter.
I 1989, under et af Maguires sidste træningsstop, oprettede Bennett i Royal Oaks, Michigan, provisoriske laboratorier i bygningen ved siden af hospitalet og i kælderen i deres hjem. De gennemførte, hvad de mener var det første genterapiforsøg, der involverede nethinden. Ved hjælp af mus og kaniner sprøjtede de et gen til et enzym, der findes i bakterier. De brugte et farvestof for at afsløre, om øjencellerne havde bygget enzymet, og eksperimentet lykkedes: dyrenes nethinder blev blå i cirka to uger.
I Penn offentliggjorde de et af de to første artikler, der viste, at en virus, der var udstyret med et fremmed gen, kunne skifte den ind i øjenvæv, i dette tilfælde hos mus. (Denne strategi, der er almindelig i genterapiforsøg, koopererer i det væsentlige virusens evne til at replikere ved at injicere sit eget genetiske materiale i celler.) Bennett og Maguire indsatte senere terapeutiske gener i øjnene på nogle irske bosættere med arvelig blindhed. Men Bennett mente, at forbedringen hos hundene ikke var tvingende nok til at retfærdiggøre en menneskelig prøve. Det, de havde brug for, var en enkel, langsomt fremadskridende form for blindhed, der var relateret til en sygdom, der rammer mennesker. I 1998 fik de at vide om en race af briardhund i Sverige med en øjesygdom, der ved en fluke tilfældigvis var forårsaget af en af de genetiske mutationer, der blev fundet hos nogle patienter med LCA.
Cirka 3.000 mennesker i USA lider af LCA, som omfatter flere forskellige blindhedsforstyrrelser, der begynder i barndommen og er forårsaget af mutationer i en hvilken som helst af flere gener, hvoraf den ene kaldes RPE65. Den indeholder instruktionerne for et enzym, der er afgørende for nethindens lysfølende celler, stænger og kegler; enzymet omdanner vitamin A til en form, som stængerne og keglerne bruger til at fremstille et nødvendigt pigment, rhodopsin. Hos mennesker, der arver en dårlig kopi af RPE65-genet fra hver forælder, fratages stænger og kegler, frataget rhodopsin, funktionsfejl og til sidst dør.
Bennett, Maguire og medarbejdere brugte en virus kaldet adeno-associeret virus til at indsætte en god kopi af RPE65-genet i tre unge briards. AAV-virusens to gener var blevet erstattet med RPE65-genet plus en streng DNA, der tænder genet. Hundene genvundne syn nok til at navigere i en labyrint. "Det var fantastisk spændende, " siger Bennett. En hund, Lancelot, blev en slags plakathund til genterapi og ryste poter med folk på pressekonferencer og fundraisers.
På fortovet uden for sit kontor viser Bennett en af de mere end 50 hunde, de har behandlet. Venus, en mellemstor briard med brunt, wiry hår, stammer ved båndet og vil klart gerne løbe væk, men hun sidder for at lade en besøgende kæledyr hende. ”Da hun kom her, kunne hun ikke se en ting. Hun ville krøje sig i et hjørne eller i et bur, der barede sine tænder på folk, ” siger Bennett. Det var et år siden, før Bennett / Maguire-teamet behandlede den daværende 1-årige i begge øjne med genterapi. Skønt der stadig er natblind, kan Venus nu hoppe over forhindringer, der er strøet langs en korridor og fange en tennisbold. ”Hendes opførsel blev transformeret, ” siger Bennett. "Hun ser godt i begge øjne. Hun er en meget glad hund."
Da de først prøvede behandlingen hos mennesker, forventede Bennett og Maguire ikke, at deres patienter skulle forbedre sig så meget som hundene. For det første testede lægerne sikkerhed først og brugte lave doser af virussen og genet. Og deres første patienter, alle fra en øjenklinik i Italien, der tester blinde patienter for genetiske defekter, var 26-årige tvillinger og en 19-årig. I den alder har LCA-patienter ikke meget retinalvæv tilbage. De fleste er helt blinde i en alder af 40.
Stadig vidste Bennett og Maguire ikke, hvad de kunne forvente, da de behandlede den første patient, en af tvillingerne. Han blev bedøvet, derefter foretog Maguire flere små snit og erstattede det gellignende glasagtige materiale i mandens øje med en saltopløsning, så Maguire lettere kunne manøvrere en nål gennem det. Ved hjælp af et mikroskop trådte han en hårtynnål gennem det hvide i øjet, indtil det rørte ved nethinden. Han injicerede 150 mikroliter af en opløsning (en dråbe på størrelse med en ærter), der indeholdt 15 milliarder kopier af AAV-virussen med RPE65-genet. Virussen betragtes som en ekstremt sikker leveringsmekanisme - den kan ikke replikere alene, og den forårsager ikke sygdom hos mennesker.
Alligevel den aften "Jeg sov ikke overhovedet", siger Maguire, der var bekymret for en immunreaktion. Til hans lettelse var der ikke noget.
Selv om dosis var lav, siger Bennett, at første gang hun kiggede på den unge mands pupillometri-data var "et Eureka-øjeblik" - dette øje kunne føle mere lys. Få måneder efter modtagelse af den eksperimentelle terapi så alle tre patienter mere lys. To, der kun kunne se håndbevægelser før, kunne læse tre eller fire linjer i et øjenskema.
Alle tre patienters syn forbedres stadig, siger Bennett. 19-åringen, der er vendt tilbage til Italien, har ikke længere brug for hjælp til at gå rundt om natten.
Da Alisha Bacoccini blev født, kunne hendes mor, Eve Skidmore, med det samme fortælle, at der var noget galt. Alisha så ud til at fokusere kun på skarpt lys, som et vindue eller lampe, siger Skidmore. Hun troede, at hendes datter muligvis bare havde brug for briller, men øjenlægen sagde, at den lille pige blev blind og intet kunne gøres. Hun blev diagnosticeret med en progressiv øjensygdom efter 11 måneder, og en genetisk test identificerede til sidst sygdommen som LCA. Som barn kunne Alisha stadig se godt nok til at spille fodbold med en hvid bold på grønt græs. ”Hun var ekstremt hurtig, ” siger Skidmore, som kompenserede for ikke at se bolden i luften. Omkring ottende klasse mistede Alisha selv den begrænsede vision.
I dag kan hun læse tekst på en lys computerskærm, men ikke i en bog. Hun arbejder som massageterapeut. Hvis hun kunne se bedre, ville hendes drømmejob være at arbejde som en retsmedicinsk patolog - hun fortærer Patricia Cornwell-romaner på bånd. Skidmore ønsker, at hendes datter kunne genvinde nok synet "til at se stjernerne i himlen og en regnbue, fordi hun aldrig har set det."
Bacoccini siger, at hun er klar over, at hendes syn måske ikke forbedres i genterapistudiet, og at det endda kan blive værre. Hun meldte sig frivilligt til at deltage, så hun kunne "hjælpe med at finde ud af, hvordan man fikser blindhed, " siger hun.
Tre måneder efter Maguire injicerede Bacoccini's øjne med de vira, der bærer nethindegenet, var hendes øjne ti gange mere følsomme over for lys, og hendes perifere syn var forbedret, men hun kunne ikke læse et øjenskort bedre end før. Bennett siger, at der er flere grunde til, at behandlingen muligvis ikke fungerer godt for hende - for eksempel kan de neurale kredsløb mellem Bacoccini's øje og hjerne muligvis ikke længere fungere korrekt.
Bacoccini er en del af en anden fase af undersøgelsen, der gav tre LCA-patienter en større dosis genterapi end de første tre frivillige modtog. En af de andre patienter i Bacoccinis gruppe er en 9-årig belgisk dreng, der har vist noget af den mest dramatiske forbedring endnu. Han kan se detaljer om ansigter for første gang og har ikke længere brug for en særlig forstørrelsesanordning for at se tavlen i skolen. Jo yngre patienten, Bennett og Maguire tror, jo større chance har parret for at vende blindhed forårsaget af LCA. Til sidst håber de at behandle babyer.
Biomedicinsk forskning involverer ofte store teams af samarbejdspartnere, men genterapistudier er et ekstremt tilfælde. Sidste års artikel i New England Journal of Medicine, der annoncerede den første succes med genterapi for blindhed listede 32 medforfattere fra de molekylære biologer, der designede virussen til de italienske læger, der fandt patienterne. Bennett, hovedforfatteren, styrer denne gruppe fra et lille kontor uden for sit laboratorium. Rummet er proppet med notesbøger og mapper og dekoreret med stempelfotografier af hendes tre børn, journalbøger og et par billeder af Lancelot, nu 8 år gammel og stadig ser godt ud.
Maguire hævder, at hans rolle med at give patienter injektioner er mindre: "Jeg lægger bare lastbilerne." Men han er trods alt en af de kliniske eksperter. "Med [arvet blindhed] sygdomme er der et enormt følelsesmæssigt overlay, " siger han. "Læger har altid betragtet dem som uhelbredelige og fortalte patienter, at vi ikke kan gøre noget for dig. At det ser ud til at virke, er ekstremt spændende."
Succesen med LCA-retssagen har bragt Bennett og Maguire meget opmærksomhed - "en ubehagelig mængde opmærksomhed, " siger han - inklusive invitationer fra medlemmer af Kongressen til at orientere dem om arbejdet. Men duoen ser ud til at tage det i skridt. Bennett har felt et halvt dusin telefonopkald og e-mails om dagen fra blinde patienter eller deres forældre, der har hørt om LCA-undersøgelsen. "Jeg svarer dem alle. Alle disse mennesker er virkelig, virkelig oprørte over at blive blinde eller være blinde, " siger hun. Helt sikkert er det usandsynligt, at de passer ind i LCA-forsøget, fordi de ikke har den rigtige genetiske fejl. Men hun beder dem om at blive testet for blindhedsgener alligevel, fordi en genterapibehandling for deres sygdom kan komme til at komme over et par år.
Snart forventer Maguire og Bennett at begynde eksperimenter med abyssinske katte med LCA forårsaget af en genmutation, der er forskellig fra den, de har fokuseret på indtil videre. De planlægger også en klinisk genterapiprøve for en form for Stargardt-sygdom eller juvenil makulær degeneration, som rammer omkring 25.000 mennesker i USA, og som de har behandlet med succes hos mus, der er konstrueret til at have sygdommen. Nu hvor det er vist, at genterapi kan udføres sikkert i øjet, undersøger virksomheder måder at bruge teknikken til at behandle sygdomme, der ikke nødvendigvis er genetisk oprindelige. For eksempel kan introduktion af et gen, der kontrollerer vækst i blodkar, bremse aldersrelateret makuladegeneration, der rammer mere end ti millioner amerikanere.
På trods af deres højtflyvende medicinske succes kører Bennett og Maguire for at arbejde i beat-up, ti år gamle biler. Hjemme slapper hun af ved at have havearbejde og spille sin bedstemors flygel, og han maler detaljerede gårdscener i folkekunst - hvilket gør "hvert græsblad, " siger Bennett. ("Der er en lille tvangslidelse, " forklarer Maguire om sine hobbyer.) Deres yngste barn er gået på college, men de passer på to hunde, et akvarium af fisk og skildpadder og omkring 15 finker - Maguires seneste hobby er at observere fugl adfærd. Familien "har en høj tærskel for rod, " siger Maguire.
Bennett bliver ope sent om aftenen med at skrive rapporter og give ansøgninger og planlægge flere eksperimenter. Hun er lige så drevet som hendes far var, da han arbejdede på gaslaser. "Der er denne utrolige spænding, som du er ved at bryde en barriere i noget, " siger hun.
Jocelyn Kaiser dækker biomedicinsk forskning og politik for Science magazine.
Stephen Voss fotograferede for nylig miljøforringelse i Kina. Begge bor i Washington, DC
