Генная терапия в действии: редактирование ex vivo и in vivo

О подходах к доставке CRISPR

Чтобы вылечить генетическое заболевание, нужно отредактировать ген не в одной клетке или клеточной линии, а во всем организме. Например, при диабете необходимо исправить генотип каждой β-клетки поджелудочной железы^1,3. 

Для решения этого вопроса исследователи придумали редактировать клетки в субстрате, который можно достать из организма человека, исправить ex vivo, размножить и вернуть обратно³. Это вполне реально сделать с кровью или костным мозгом — начали с них. Одновременно развивалась и технология in vivo³. За 5–7 лет появилось много способов применять CRISPR в медицине — рассказываем о них в этой статье.

Вы узнаете:

• Какой путь доставки выбирают, если доступны оба
• Как можно доставить CRISPR к ткани in vivo
• Как CRISPR вводят в клетки ex vivo
• Как прайм-редактирование расширяет возможности генной терапии

Какой путь доставки выбирают, если доступны оба

Ex-vivo-подход выбирают в случае, когда мишень редактирования можно извлечь, исправить и вернуть — при работе с клетками крови и иммунной системы. Ex-vivo-редактирование позволяет контролировать качество внесенных изменений и безопасность клеток, которые возвращают в организм после кондиционирования и афереза. Метод используют при серповидно-клеточной анемии и β-талассемии^2,3. 

In-vivo-подход применяют, когда извлекать клетки из организма нельзя. Например, терапию ATTR-амилоидоза проводят in vivo в печени, амавроза Лебера — в субретинальной ткани^3,4. 

Как можно доставить CRISPR к ткани in vivo

Для доставки генетических ножниц in vivo используют несколько инструментов.

Вирусные векторы. Состоят из вирусной оболочки и встроенной кассеты с генетическим материалом⁵. Могут переносить кассеты с Cas-белком и небольшой направляющей РНК⁶. При использовании вирусных векторов есть риск развития иммунного ответа, из-за которого повторные введения затруднены.

При амаврозе Лебера 10-го типа, вызванного мутацией гена CEP290, генетический редактор вводят с помощью вирусного вектора. Задача терапии — вырезать дефектный участок IVS26 и восстановить нормальное считывание гена. В клинических исследованиях 2024 года у части пациентов зафиксированы улучшения светочувствительности и зрительных функций, что подтвердило осуществимость подхода¹.

Пациентам, получающим терапию на основе таких векторов, регулярно проводят скрининг на антитела. При высоких титрах снижается скорость вирусного переноса ДНК между клетками, поэтому человека могут исключить из протокола.

Липидные наночастицы. Микроскопические капсулы с мРНК Cas9 и направляющей РНК, которые после внутривенного введения накапливаются в печени⁷. Модифицированные наночастицы используют для доставки CRISPR в клетки иммунной системы, легкие, мышцы и ЦНС^7,8. 

Зарегистрирован первый в мире препарат CRISPR, работающий в организме, для лечения ATTR-амилоидоза с липидными наночастицами в качестве способа доставки. Однократная внутривенная инфузия средства выключает ген TTR в гепатоцитах. Это обеспечивает длительное снижение уровня транстиретина — белка, формирующего амилоидные отложения, и замедляет прогрессирование амилоидоза⁹. 

Как CRISPR вводят в клетки ex vivo

Если лечение проводят ex vivo, в качестве носителя CRISPR используют CD34+ гемопоэтические стволовые клетки (ГСК)¹⁰. Чтобы применять этот метод, нужна сложная подготовка, но он дает полный контроль качества редактирования перед трансплантацией и исключает вероятность неточностей при применении. Результат лечения сохраняется на годы¹⁰. 

ГСК используют в терапии пациентов с серповидно-клеточной анемией и β-талассемией^2,10. У человека забирают CD34+, в лаборатории с помощью CRISPR/Cas9 «выключают» ген-регулятор BCL11A, и клетки начинают производить фетальный гемоглобин. После кондиционирования костного мозга пациенту возвращают отредактированные клетки. Они приживаются и начинают производить новые популяции эритроцитов, которые содержат фетальный гемоглобин и компенсируют дефект взрослой формы¹⁰. 

По данным клинических исследований, 97% пациентов с серповидно-клеточной анемией избавились от вазоокклюзивных кризов как минимум на год, а 91% больных β-талассемией перестали нуждаться в переливаниях крови ¹⁰. Терапия уже получила одобрение в США, Великобритании и ЕС¹¹.

Как прайм-редактирование расширяет возможности генной терапии

Prime editing — это система точечной правки ДНК, работающая как «редактор текста».Она находит «опечатку» в гене и переписывает ее без полного разрезания обеих цепей ДНК. Такой щадящий механизм уменьшает риск ошибок при восстановлении ДНК и позволяет исправлять более широкий спектр мутаций¹².

В 2024 году FDA выдало разрешение на проведение клинических испытаний нового препарата для терапии хронической гранулематозной болезни¹³. Уже в 2025 году появились первые данные: у участников не выявили серьезных нежелательных эффектов, а лабораторные анализы и биомаркеры подтвердили работоспособность подхода¹⁴.

Источники:

1. Pierce, E. A. Gene Editing for CEP290-Associated Retinal Degeneration / E. A. Pierce, T. S. Aleman, K. T. Jayasundera, et al. — DOI 10.1056/NEJMoa2309915 // N Engl J Med. — 2024. — Jun 6. — № 390(21). — Р. 1972–1984. — Epub 2024 May 6. PMID: 38709228; PMCID: PMC11389875.
2. Cavazza, A. The future of ex vivo hematopoietic stem cell gene editing: what’s next / A. Cavazza, G. Santilli. — DOI 10.1080/17460751.2025.2480003 // Regen Med. — 2025. — Feb-Mar. — № 20(2–3). — Р. 73–76. — Epub 2025 Mar 26. PMID: 40137438; PMCID: PMC11951688.
3. Bakondi, B. In vivo versus ex vivo CRISPR therapies for retinal dystrophy / B. Bakondi. — DOI 10.1080/17469899.2016.1251316 // Expert Rev Ophthalmol. — 2016. — 11(6). — 397–400. — Epub 2016 Nov 2. PMID: 28163772; PMCID: PMC5289756.
4. Gillmore, J. D. CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis / J. D. Gillmore, E. Gane, J. Taubel, et al. — DOI 10.1056/NEJMoa2107454 // N. Engl. J. Med. — 2021. — Vol. 385, № 6. — P. 493–502. — PMID: 34215024.
5. Chew, W. A multifunctional AAV–CRISPR–Cas9 and its host response / W. Chew, M. Tabebordbar, J. Cheng, et al. // Nat Methods. — 2016. — № 13. — Р. 868–874. — URL: https://doi.org/10.1038/nmeth.3993.
6. Wang, J. H. Adeno-associated virus as a delivery vector for gene therapy of human diseases / J. H. Wang, D. J. Gessler, W. Zhan, et al. // Sig Transduct Target Ther. — 2024. — № 9. — Р. 78.
7. Walther, J. Comparative analysis of lipid nanoparticle-mediated delivery of CRISPR-Cas9 RNP versus mRNA/sgRNA for gene editing in vitro and in vivo / J. Walther, D. Porenta, D. Wilbie, et al. — DOI 10.1016/j.ejpb.2024.01.006 // Eur. J. Pharm. Biopharm. — 2024. — Vol. 194. — P. 55–67. — PMID: 38279622.
8. Wei, T. Lung SORT LNPs enable precise homology-directed repair mediated CRISPR/Cas genome correction in cystic fibrosis models / T. Wei, Y. Sun, Q. Cheng, et al. // Nat Commun. — 2023. — № 14. — Р. 7322. — URL: https://doi.org/10.1038/s41467-023-42948-2.
9. Lu, R. M.Current landscape of mRNA technologies and delivery systems for new modality therapeutics / R. M. Lu, H. E. Hsu, S. J. L. P. Perez, et al. // J Biomed Sci. — 2024. — № 31. — Р. 89. — URL: https://doi.org/10.1186/s12929-024-01080-z.
10. Locatelli, F. CLIMB THAL-111 Study Group. Exagamglogene Autotemcel for Transfusion-Dependent β-Thalassemia / F. Locatelli, P. Lang, D. Wall, et al. — DOI 10.1056/NEJMoa2309673 // N Engl J Med. — 2024. — May 9. — № 390(18). — Р. 1663–1676. Epub 2024 Apr 24. PMID: 38657265.
11. First gene editing therapy to treat beta thalassemia and severe sickle cell disease. — Текст : электронный // European Medicines Agency. — 2023. — 15 Dec — URL: https://www.ema.europa.eu/en/news/first-gene-editing-therapy-treat-beta-thalassemia-and-severe-sickle-cell-disease (дата обращения: 14.09.2025).
12. Murray, J. B. Prime editing: therapeutic advances and mechanistic insights / J. B. Murray, P. T. Harrison, J. Scholefield // Gene Ther. — 2025. — № 32. — Р. 83–92. — URL: https://doi.org/10.1038/s41434-024-00499-1.
13. Prime Medicine Announces FDA Clearance of Investigational New Drug (IND) Application for PM359 for the Treatment of Chronic Granulomatous Disease (CGD). — Текст : электронный // Prime Medicine. — 2024. — 29 Apr — URL: https://investors.primemedicine.com/news-releases/news-release-details/prime-medicine-announces-fda-clearance-investigational-new-drug (дата обращения: 14.09.2025).
14. Prime Medicine Announces Breakthrough Clinical Data Showing Rapid Restoration of DHR Positivity After Single Infusion of PM359, an Investigational Prime Editor for Chronic Granulomatous Disease. — Текст : электронный // Prime Medicine. — 2025. — 19 May. — URL: https://www.globenewswire.com/news-release/2025/05/19/3083999/0/en/Prime-Medicine-Announces-Breakthrough-Clinical-Data-Showing-Rapid-Restoration-of-DHR-Positivity-After-Single-Infusion-of-PM359-an-Investigational-Prime-Editor-for-Chronic-Granuloma.html. Дата обращения 10.02.2026.