SCID-X1 hastalığına sahip olan hastalar, bağışıklık hücrelerini üretmelerini engelleyen bozuk bir gende doğarlar. 2019 yılında St. Jude Çocuk Araştırma Hastanesi tarafından gerçekleştirilen gen terapisi, düzeltilmiş gen kopyalarını sağlayarak SCID-X1’li birçok bebekte bağışıklık sisteminin iyileştirilmesini sağladı. St. Jude bilim insanları, hastaların DNA’larına gen kopyalarının nereye entegre olduğunu belgeleyerek lentiviral vektörlerin biyolojisi ve güvenliğini anlamak için bir temel sağladı. Bulgular, bugün Science Advances dergisinde yayımlandı.
“Şimdi lentiviral gen tedavilerinin güvenliğini izlemek için güçlü bir sürece sahibiz,” diyen kıdemli ortak yazarlardan Jiyang Yu, Ph.D., St. Jude Hesaplamalı Biyoloji Bölümü geçici başkanı. “Bu, lentiviral gen tedavisi ile iyileştirilebilen genetik hastalıkları olan hastalara umut veriyor. Bubble boy hastalığını bu hastalarda güvenli bir şekilde tedavi etmiş gibi görünüyoruz.” St. Jude ekibi, hesaplama sürecinin tamamını yayınla birlikte paylaştı.
Tedaviden birkaç yıl sonra, SCID-X1 için St. Jude tarafından kullanılan lentiviral gen terapisi, başarılı ve güvenli görünüyor. Araştırmacılar, genin hastaların DNA’sına nerede eklendiğini ve vektörün neden o belirli yere entegre olduğunu belirledi. Daha önce bilim insanları, lentiviral gen tedavilerinin, daha önceki teknolojilere göre daha güvenli görünen farklı DNA bölgelerine entegre olduğunu biliyorlardı, ancak nedenini açıklayamıyorlardı.
Bilim insanları, gen tedavisinin yeni düzeltilmiş genlerin kopyalarının hastaların DNA’sına belli genetik noktalara yerleştirildiğini buldu. Bunun nedeni, 3D yapısal bir perspektiften bakıldığında, bu noktaların lentiviral vektörün hücrenin çekirdeğine bir çekirdek gözenek kanalıyla girdikten sonra ilk karşılaştığı bölgeler olmasıydı.
St. Jude grubu, gen tedavisinin hücrelere entegrasyon yerlerinin tedavi yönteminin güvenliği ve etkililiği hakkında bilgi verdiğini buldu.
“Bu gen tedavisinin kapsamlı bir tek hücreli multi-omic analizini gerçekleştirdik ve düzeltilmiş genin fonksiyonel bir kopyasının hastaların hücrelerinde olup olmadığını, genin ne ölçüde ifade edildiğini ve kromatin organizasyonunu tek hücre düzeyinde gördük,” diyen ilk yazar Koon-Kiu Yan, Ph.D., St. Jude Hesaplamalı Biyoloji Bölümü. “Bu çalışmadan önce, hücrelerin genel gen ifadesini bir grup hücreye ölçebilirdik. Ancak iki hastadan alınan kemik iliği örnekleriyle hangi genlerin hangi hücre tiplerinde ifade edildiğini tek hücre düzeyinde gördük.”
Bu tek hücre analizi ve diğer çalışmalarıyla Yan, tedavinin güvenliği ve etkililiğinin çekirdek yakınındaki bölgelere entegrasyonla ilişkili olduğunu gösterdi. Daha önceki gen tedavisi çabaları, genellikle onkogenlere yakın veya onların içine doğrudan entegre olarak kansere neden olurken, St. Jude tarafından kullanılan lentiviral vektör, onkogenlere zarar vermeden promotörleri yıkmadan seçici olarak onlardan kaçınmaktadır. Aynı kalıp, kemirgen antijen reseptörü (CAR) T hücreleri oluşturmak için kullanılan bir lentiviral gen terapisi ile de gözlemlendi, bu da olayın SCID-X1 vektörü ile sınırlı olmayan genel bir mekanizma olabileceğini düşündürmektedir.
Özellikle dikkat çekici bir vaka ise, tedaviden iyileşmek için ikinci bir doza ihtiyaç duyan hasta, cevap veren diğer hastalardan farklı bir entegrasyon kalıbına sahip olduğunu bulundu. İkinci dozu aldıktan sonra, hastanın entegrasyon kalıbı diğerleriyle benzer hale geldi ve tedavi etkili oldu. Bu çalışma, gelecekteki gen tedavilerinin iyileştirilebilmesi için tedavi yanıtlarındaki farklılıkları anlamak için bir temel sağlar.