Публикуем тезисы статьи спецпроекта журнала Biomolecula о разработке и регуляции генной и клеточной терапии.

В первой статье спецпроекта «Биомолекулы» о генной и клеточной терапиях рассказывается о генной терапии: ее истории, первых успехах и самых современных разработках. В этой статье мы поговорим о том, как регулируется эта область разработки и производства лекарств с точки зрения научных стандартов и критериев, как различия между более традиционными лекарственными средствами и передовыми генными и клеточными терапиями приводят к разнице в подходах к обеспечению контроля качества при их производстве.

Попытки использования генетических и клеточных технологий в медицинских целях для лечения или профилактики заболеваний насчитывают не одно десятилетие и стали предприниматься параллельно с созданием технологии получения рекомбинантных белков. В частности, первые указания FDA (U.S. Food and Drug Administration), делающие попытку упорядочить подходы к разработке таких продуктов и сформулировать критерии для выведения их на рынок, были приняты еще в далеком 1991 г. Вместе с тем первый препарат для клеточной терапии был одобрен в США только в 2010-м (аутологичная клеточная иммунотерапия бессимптомного или минимально симптомного метастатического гормон-резистентного рака предстательной железы — сипулейцел-T), а первый генотерапевтический препарат вышел на рынок США и вовсе в 2015 г. с целью местной терапии нерезектабельных кожных, подкожных и узловатых очагов у пациентов с меланомой, рецидивирующей после радикальной хирургии.

Недостаточно разработать и протестировать эффективные и безопасные лекарственные препараты генной и клеточной терапий. Разработчикам также нужно организовать их производство и обеспечить всесторонний контроль качества технологических процессов. При этом надо максимально стандартизировать все процедуры, чтобы все производимые серии препаратов были идентичны по своим характеристикам.

Такой «неторопливый» старт показывает, что пока наших знаний и умений недостаточно для уверенного создания терапевтических продуктов, лечащих за счет модификации генетического аппарата или восполнения утраченных клеток. Сегодня вклад в медицину этой группы лекарств весьма скромен. Число одобренных продуктов не превышает нескольких десятков, а сами они предназначены для лечения, как правило, редких заболеваний.

Недостаточно разработать и протестировать эффективные и безопасные лекарственные препараты генной и клеточной терапий. Разработчикам также нужно организовать их производство и обеспечить всесторонний контроль качества технологических процессов. При этом надо максимально стандартизировать все процедуры, чтобы все производимые серии препаратов были идентичны по своим характеристикам.

Выработкой требований к лекарственным препаратам и критериев их оценки занимается регуляторная наука. Это целый комплекс научных дисциплин, которые имеют отношение к оценке качества, безопасности и эффективности препаратов и создают основу для принятия регуляторных решений на протяжении всего жизненного цикла лекарства.

С регуляторной точки зрения генные и клеточные терапии — это лекарства, получаемые из биологических источников. И те, и другие — макромолекулярные сущности с чрезвычайно сложными характеристиками, которые невозможно описать и установить полностью. Они производятся биологическими системами (включая организм человека в случае клеточных препаратов), что вносит большую вариабельность в результат процесса производства.

Чтобы получить качественный продукт, необходимо строго контролировать параметры производства, потому что их вариабельность, скорее всего, приведет к отклонению в их эффективности и безопасности. Эти особенности биопрепаратов определяют: высокую специфичность механизма действия и «прицельность»; высокую чувствительность к окружающим факторам; неустойчивость во внешней среде; преимущественно парентеральный путь введения; основной упор на разработку биологического действующего вещества.

Терапевтические продукты на основе клеток достаточно разнообразны: живые донорские ткани и клетки человека, предназначенные для трансплантации без какой-либо модификации; живые форменные элементы крови человека для трансфузий, не подвергающиеся какой-либо модификации; живые клетки человека, включая форменные элементы крови, подвергающиеся различным манипуляциям для придания им определенных свойств или наращивания биомассы; живые органы, ткани и клетки животных для ксенотрансплантации.

В качестве лекарственных препаратов регулируются только те клетки человека, которые подвергаются существенным манипуляциям для наделения их полезными свойствами (например, генетической модификации, обработке факторами роста и т. д.) или наращивания биомассы. Живые клетки человека могут быть опасны, поэтому в ходе фармацевтической разработки необходимо решать следующие проблемы или минимизировать связанные с ними риски: инфекционные и онкологические риски; ограниченный объем донорского материала; требовательность к условиям обработки; невозможность исчерпывающего установления характеристик; важность создания благоприятного микроокружения для клеток; трудоемкость производства в расчете на дозу; необходимость близкого расположения к пациенту из-за короткого срока годности и чувствительности к условиям транспортировки.

Кроме того, децентрализация производства требует наличие высококвалифицированного персонала в достаточном количестве в том месте, где будет осуществляться деятельность, что также может накладывать ограничения на реализуемость проекта.

Все вышеперечисленные технологические ограничения в совокупности с относительно скромными достижениями в области регенеративной медицины с использованием клеточных лекарственных препаратов (то есть препаратов, содержащих модифицированные клетки) сильно тормозят развитие клеточных технологий, хотя спрос на эти препараты очень высок и продолжает быть сильно неудовлетворенным. Вместе с решением вопросов эффективности и безопасности клеточных препаратов отрасли предстоит решить проблемы их серийного выпуска: желательно, чтобы можно было использовать стандартизированные банки аллогенных клеток для универсального применения у разных пациентов вне зависимости от иммунологической совместимости или с возможностью индивидуализации.

Воздействие генной терапии по определению направлено на генетический аппарат клеток человека с терапевтической или профилактической целями.

С точки зрения того, в каких именно условиях происходит генетическая модификация, генные терапии принято разделять на препараты для модификации in vivo и препараты для модификации ex vivo. Первые — это неклеточные препараты, включающие препараты «голой» ДНК, препараты на основе невирусных векторов (например липосом), препараты на основе вирусных векторов или вирусоподобных частиц и препараты генетически модифицированных микроорганизмов (в первую очередь, бактерий). Они вводятся в организм человека с целью генетической модификации генетического материала клеток-мишеней.

Помимо особенностей, присущих всем генотерапевтическим препаратам, для лекарственных препаратов на основе генетически модифицированных клеток характерны все те особенности, которые рассмотрены в отношении клеточных препаратов.

Проблемы производства и контроля качества генотерапевтических препаратов лежат в нескольких плоскостях и вызваны следующими факторами: природа действующего вещества генотерапевтического лекарственного препарата — последовательность рекомбинантной нуклеиновой кислоты и отсутствие высокоспецифичных технологий доставки действующего вещества в клетки-мишени. Это значит, что пока не существует методов, которые могли бы с полной избирательностью доставить терапевтическую генетическую последовательность только в те клетки, которые нуждаются в генетической модификации.

При этом использование таких технологий доставки само по себе поднимает вопрос обеспечения их безопасности. Первые провалы применения генных терапий были связаны именно с иммуногенностью аденовирусных векторов-носителей: история Джесси Гелсингера еще долго будет нависать над разработчиками этих препаратов.

Несмотря на сегодняшние достижения, все равно не удается добиться ни полной специфичности в отношении клеток-мишеней, ни эффективной генетической модификации всех пораженных клеток. Недостаточная эффективность доставки терапевтического трансгена в целевые клетки особенно характерна для «защищенных» органов, таких как головной мозг.

Эти ограничения также требуют проведения комплекса аналитических испытаний для оценки того, в какие ткани и органы была доставлена генетическая конструкция, какова ее персистенция в организме, произошла ли интеграция в геном, каковы число копий генетической конструкции и ее идентичность, происходит ли экспрессия кодируемого генной конструкцией продукта. Вместе с тем с учетом ограничений современных аналитических технологий (чувствительности, специфичности, правильности, прецизионности, предела обнаружения и т. д.) получаемые результаты всегда приблизительны и не позволяют в полной мере охарактеризовать все происходящие в организме процессы.

новы и насчитывают несколько десятилетий, более-менее систематическое их применение началось относительно недавно, и им еще только предстоит войти в основной арсенал используемых медицинских технологий.

Регуляторные стандарты безопасности и эффективности препаратов передовой терапии, часть из которых воплощается в требованиях к производству и контролю качества, а также нередко индивидуальный характер разработок, делает их очень дорогими. Тем самым исследователи находятся под постоянным финансовым прессом из-за ограниченности ресурсов.

С экономическими аспектами тесно связана возможность воспроизведения препаратов для передовой терапии, которую целесообразно рассматривать с разных позиций, в том числе с точки зрения технической реализуемости, регуляторной реализуемости, экономической целесообразности, интеллектуальных прав и т. д.

На сегодняшний день проблема воспроизведения клеточных препаратов и сложных генотерапевтических препаратов на основе вирусных векторов — задача труднореализуемая. Она требует приобретения образцов оригинального препарата, обратную инженерию его состава и структуры и дальнейшие масштабные лабораторные испытания для оценки успешности воспроизведения, прежде чем прототип будет готов к доклиническим и клиническим исследованиям.

Основная проблема, трудно устранимая в кратко- и среднесрочной перспективе, — дефицит кадров. Эта сфера остро нуждается в биотехнологических и биохимических инженерах, специалистах в области биомедицинского анализа и визуализации, генетиках, фармацевтических микробиологах, специалистах в областях системной и вычислительной биологии, механики жидкостей, микрофлюидики и вычислительной динамики жидкостей. В нашей стране таких специалистов очень мало, а вузовские программы сильно отстают от ведущих мировых программ.

Следующим ограничением является дороговизна создания и поддержания производственных мощностей для производства клеточных препаратов, в которых должны соблюдаться строжайшие требования к асептическому производству, постоянству окружающих условий, разделению потоков производимых препаратов, специальным методам очистки и т. д.

Не решены проблемы в области донорства и заготовки клеток, оценки и минимизации рисков при использовании генетически модифицированных организмов. Для ряда разрабатываемых препаратов в стране отсутствуют высокотехнологичные лаборатории, оснащение которых позволяло бы проводить широкий спектр испытаний на рецепторах, отдельных клетках, тканях и крупных животных, которые бы отвечали международным требованиям по обеспечению достоверности научных данных и гуманному обращению с животными.

Наконец, локальное законодательство в области генных и клеточных препаратов неупорядоченное и противоречивое. Отсутствует единое восприятие и отношение к ним как к подгруппе лекарственных препаратов, требующих дополнительных методов обеспечения безопасности, эффективности и качества. в сложном процессе изысканий, разработки и проведения испытаний и исследований.