Denne Lab-in-a-Box kunne gøre genterapi mindre elitær

Jennifer Adair udførte sit første genterapieksperiment for flere år siden. En kræftbehandling involverede at indsamle blod fra en patient og derefter tilføje en ny DNA-streng til disse celler - et gen - der ville beskytte dem mod en kraftig kemoterapi. De ændrede celler blev derefter reinfunderet i deres årer.

Undersøgelsen, der involverede 11 patienter, viste sig at være ret vellykket. Men Adair, der driver et genterapi-laboratorium ved Fred Hutchinson Cancer Research Center i Seattle, siger, at det tog tre søvnløse forskere omkring 96 timer bare at behandle en enkelt persons celler i et rent rum på flere millioner dollar. Jeg sagde: 'Wow, vi er virkelig nødt til at forenkle det her,' husker Adair.



Genterapi bevæger sig hurtigt fra eksperiment til medicinsk virkelighed. Men med potentielle behandlinger for kræft og sjældne sygdomme, der nu viser lovende, er forskerne bekymrede over, at teknologien er så kompleks, at patienterne ikke vil få det så hurtigt, som de burde på grund af mangel på uddannede teknikere og egnede faciliteter. For de mest succesrige genterapier, dem der kræver modificering af blodceller uden for kroppen, tilbydes procedurerne kun af et dusin eller deromkring forskningscentre, alle i større byer som New York, Seattle, Milano og Paris.

Der opstår allerede flaskehalse og etiske dilemmaer, da nogle patienter, der har råd til det, køber flybilletter og rejser over hele kloden for at finde kure, mens langt de fleste mennesker ikke har mulighed for at få adgang til disse behandlinger.

I sidste uge beskrev franske forskere, der arbejder med det amerikanske biotekselskab BlueBird Bio, hvordan de erstattet det gen, der forårsager seglcellesygdom hos en dreng på et hospital i Paris. Det var endnu en teknisk succes. Men ingen spurgte, hvordan det ville nå dem, der har brug for det. De fleste tilfælde af seglcellesygdom - omkring 57 procent af de 300.000 nye tilfælde hvert år - er i Nigeria, Den Demokratiske Republik Congo eller Indien.

I oktober demonstrerede Adair en ny teknologi, som hun mener kunne demokratisere adgangen til genterapi. Ved at tilpasse en cellebehandlingsenhed solgt af den tyske instrumentfabrikant Miltenyi automatiserede hun for det meste processen med at forberede blodceller med en genterapi for HIV, som hendes center også tester. Celler dryppet i den ene ende kom ud i den anden 30 timer senere med lidt behov for tilsyn. Hun tilføjede endda hjul. Adair kalder det mobile laboratorium for genterapi i en boks.

Adair mener, at en nøgleopgave for det mobile genterapilaboratorium er at udvide eksperimentelle undersøgelser til udviklingslandene, inklusive Afrika, hvor de fleste HIV-tilfælde er. Vi ville gerne vise, at vi kunne gøre forsøget mobilt, for vi laver sjov med at behandle nogen i Seattle vil have de samme risici og resultater som i Sydafrika, siger hun.

Kræftbehandling

Hjælper med at fremme interessen for bærbare genterapienheder er en ny form for cancerterapi, kendt som CAR-T, der omprogrammerer DNA'et fra immunsystemets vagtposter kaldet T-celler, så de angriber tumorer. En voksende flok biotekvirksomheder har rejst milliarder af dollars for at teste disse behandlinger, som også kræver at man tager en persons blod og udfører gentilsætningen i et specialiseret anlæg.

En af de første CAR-T-behandlinger, der når markedet, vil sandsynligvis komme fra Novartis. Den schweiziske lægemiddelgigant gennemførte sidste år en global test af børn med leukæmi, hvor 82 procent af børnene så deres tumorer fordampe, og mange forblev kræftfrie.

Novartis vil ansøge om tilladelse til at sælge behandlingen i år, men virksomheden er ikke så tilfreds med, hvordan behandlingen er lavet. Til sin undersøgelse siger Novartis, at det lufttransporterede patienters celler frem og tilbage til en enkelt cellebehandlingsfabrik, som det ejer i Morris Plains, New Jersey, med hjælp fra Cryoport, et firma, der er specialiseret i forsendelse af frosne celler. Det er logistisk komplekst, arbejdskrævende, dyrt og potentielt uforudsigeligt, da ikke to menneskers celler er ens. Hvad mere er, Novartis er ikke sikker på, hvor mange patienter den faktisk vil være i stand til at behandle.

Vi er begrænset i antallet af patienter, vi kan behandle i betragtning af den besværlige forsyningskæde, vi har i gang, siger Philip Gotwals, chef for eksplorativ immun-onkologi hos Novartis. Hvis vi ikke gør noget for at automatisere processen, ville du skulle [bygge flere af] disse store fabrikker, og jeg ved ikke, om industrien ville gøre det.

Mindre elite

Miltenyi, den tyske enhedsproducent, siger, at dets instrument, kaldet Prodigy, allerede stort set kan automatisere CAR-T-produktion, og det bliver nu testet af nogle få virksomheder. Instrumentet, der vejer omkring 150 pund, ligner lidt en maskine fra Willy Wonkas fabrik, med lyse pastelkarme, pænt placerede urskiver og snoninger og drejninger af engangsslanger, der dækker dets overflade. I stedet for varm chokolade bevæger en patients celler sig gennem rørene, blandes med kemikalier, der stimulerer dem, og til sidst en mængde DNA-bærende vira, der bruges til at ændre deres genetiske kode.

Instrumentet koster omkring $150.000, og et sæt forsyninger til at behandle én patients celler koster yderligere $12.000. Katharina Winnemöller, en marketingchef med base i Tyskland, siger, at læger i London vil bruge boksen til at behandle kræftpatienter med CAR-T-celler i de kommende måneder. Vi vil gøre celleterapien mindre elite end den er lige nu. Jeg tror ikke, at ethvert landhospital vil være i stand til at gøre det, men det behøver ikke kun være for folk, der kan betale 500.000 dollars, siger Winnemöller med henvisning til en potentiel pris for denne type kræftbehandling. Jeg synes, prisen skal ned.

Novartis's Gotwals siger, at Miltenyis gadget blot er en af ​​flere enheder under udvikling. Sidste sommer, efter at have forudsagt, at CAR-T-kræftbehandlinger kunne generere 10 milliarder dollars i salg i 2021, købte General Electric et firma kaldet Biosafe, der er specialiseret i cellehåndtering. Forskningsorganisationen Draper arbejder på mikrofluidiske enheder til at forberede CAR-T-behandlinger, og en californisk startup, Berkeley Lights, har nye måder at sortere gennem blodceller til nul i de helt rigtige.

Gotwals forventer, at genterapi i en boks i første omgang vil være nyttig for virksomheder, der ønsker at udvide produktionen, eller for akademiske centre, der ønsker at begynde at tilbyde det. Til sidst kan det være, at når en person bliver diagnosticeret med kræft eller født med seglcellesygdom, går læger i Lagos, Mumbai eller Seattle simpelthen online og bestiller det rigtige genterapisæt. Ønsket er at have en enhed ved sengen. Du ville bare tilslutte patienten og give dem, hvad der giver mening, siger Gotwals.

skjule