Genová terapie přináší novou naději na obnovení sluchu

• Výzkumníci fakultní nemocnice Kansaské univerzity (KU) se pokoušejí obnovit poškozené vláskové buňky ve vnitřním uchu.
• Klinická studie je bedlivě sledována specialisty z celého světa.
• Poškozené vláskové buňky ve vnitřním uchu jsou považovány za nejčastější příčinu tinnitu

Amanda Jamesová poprvé zaznamenala změnu na začátku tohoto roku, když si v Norfolku ve Virginii (ve farmaceutické společnosti, v níž pracovala) vyzvedla lahvičku s pilulkami a zatřásla s ní před pravým uchem. Bylo to poprvé, co uslyšela chrastící pilulky uvnitř. 

Devětadvacetiletá Jamesová má zhoršený sluch od té doby, kdy jako batole spadla do bazénu a málem utonula. Během této nehody došlo k odkysličení a k nevratnému poškození křehkých mikroskopických vláskových buněk ve vnitřním uchu, které přetváří pohyb zvukových vln v nervové signály vysílané do mozku. Téměř ohluchla na pravé ucho a s pomocí naslouchátka slyší alespoň na to levé. (uvnitř fotogalerie)

Poté, co během studie KU dostala injekci přímo do vnitřního ucha, se však zdá, že se jí silně poškozený sluch postupně částečně navrací. Výsledky jsou dle jejích slov zatím úžasné. „Každý měsíc se změní něco jiného. Slyším hudbu, slyším váš hlas, ale ještě nerozeznám jednotlivá slova.“

Zhruba 36 milionů dospělých Američanů je postihnuto některou formou poškození sluchu. Ve většině případů, podobně jako u Amandy, se jedná o postižení zvané percepční (senzoneurální) nedoslýchavost, která je zapříčiněna absencí vláskových buněk ve vnitřním uchu. V těchto případech jsou možnosti léčby velmi omezené jen na několik technologických řešení.

Lidé, kteří ještě zcela neohluchli, mohou používat naslouchátka, což jsou sofistikované miniaturní zesilovače seřízené za účelem kompenzace individuálních ztracených zvukových frekvencí. Lidem se silnou nedoslýchavostí mohou být voperovány tzv. kochleární implantáty – zařízení, která přesně kopírují vnitřní ucho a přenášejí omezený rozsah zvuků přímo do sluchového nervu do mozku.

Nikdy však ještě nebyl objeven způsob, jak skutečně obnovit sluch pomocí regenerace vláskových buněk vnitřního ucha. A právě v tuto chvíli přichází na řadu výzkum Kansaské univerzity. Výzkumníci doufají, že gen obsažený v injekci, kterou dostala Jamesová, podpoří růst nových vláskových buněk. Vědci s tímto genem zaznamenali úspěch při pokusech prováděných na myších a nyní látku testují na několika vybraných dobrovolnících – je to tedy vůbec poprvé, kdy je genová terapie s cílem obnovení sluchu testována na člověku.

Tato klinická studie, která se z Kansaské univerzity rozšířila i do dalších výzkumných středisek, je s nadějí, ale také s určitou skepsí sledována odborníky po celém světě a řadí se mezi nejsledovanější a nejprogresivnější projekty.

Vědci zkoumají způsoby, jak ochránit vláskové buňky před poškozením, jak je vypěstovat u lidí s genetickými indispozicemi, které zapříčiňují nedoslýchavost již od narození, a jak zregenerovat vláskové buňky u lidí, jejichž sluch byl poškozen. Jejich práce zaujala farmaceutické společnosti, které se nyní pokoušejí  zužitkovat tyto poznatky při vývoji nových léčiv.

The Scientist, magazín zaměřený na bio scénu, nedávno zveřejnil šest klinických studií realizovaných na lidech za účelem aplikace farmaceutické a genové terapie zaměřené na prevenci ztráty sluchu. Mezi zapojenými společnostmi je více než tucet malých biotechnických firem, ale také velké americké farmaceutické korporace jako Pfizer nebo Eli Lilly. Novartis (Švýcarsko), další gigant farmaceutického průmyslu, přímo sponzoruje výzkum na Kansaské univerzitě.

„Farmaceutické společnosti se dosud držely opodál, nyní si však začínají uvědomovat skrytý potenciál tohoto odvětví,“ tvrdí Peter Barr-Gillespie, šéf vědeckého výzkumu projektu Nadace pro zdravý sluch (Hearing Health Foundation) zaměřeného na obnovu sluchu. Projekt sdružuje vědce z celé země, kteří již několik let spolupracovali na základním a výchozím výzkumu v oblasti obnovy vláskových buněk.

„Hned po chudokrevnosti je ztráta sluchu druhým nejčastějším zdravotním postižením na světě,“ tvrdí Barr-Gillespie, který působí také na univerzitě v Oregonu. „Lidé si neuvědomují, jak je tohle postižení rozšířené a jak velký vliv na jejich život může mít.“

Stále nové objevy

Sluch je neuvěřitelně komplexní a složitý proces, o který se zasluhuje orgán o velikosti malíčku zabalený ve vnitřním uchu, uschovaný za nejtvrdší kostí v lidském těle. 

Celé generace vědců byly neúspěšné při určování detailů a okolností, za jakých sluch vlastně funguje a jak se dá v případě poškození napravit. Nyní však využívají pokroků v genetice, neurologii a biochemii, aby mohli těmto tajemstvím sluchu konečně přijít na kloub.

Zhruba 16 000 až 20 000 vláskových buněk, spolu s ještě větším počtem podpůrných buněk, se seskupuje v trsech podél vnitřního povrchu spirálovitého hlemýždě. Každý trs vláskových buněk okolo spirály je naladěn na odlišnou frekvenci zvuku. Jsou namočeny v tekutině, která se pohybuje podle pohybu zvukových vln. Když se vlásky pohybují, vyvolávají nervové impulzy, které následně cestují do mozku.

Vláskové buňky některých jedinců s určitými genetickými indispozicemi se nikdy nemohou dostatečně vyvinout. Úrazy a nemoci, stejně jako některá antibiotika nebo chemoterapeutika, mohou vláskové buňky zásadně poškodit. Nejběžnější příčinou ztráty sluchu však zůstává přetrvávající hluk, jako například opakované exploze na bitevním poli nebo velmi hlasité hudební koncerty, které dokáží vláskové buňky zcela zničit.

Zatímco jiní tvorové, kupříkladu myši či ptáci, mohou regenerovat vláskové buňky za pomoci podpůrných buněk, člověk a další savci toho schopni nejsou a vědci stále nevědí, proč tomu tak je. Mohlo by se jednat o schopnost, kterou savci ztratili už kdysi dávno během evolučního vývoje.

Projekt zaměřený na obnovu sluchu a další nezávislí výzkumníci sledovali, které geny jsou při poškození vláskových buněk ovlivněny, aby zjistili, jak jsou zvířata schopna regenerovat tyto buňky.

Tatjana Piotrowská ze Stowerova institutu pro lékařský výzkum v Kansasu zkoumá dánio pruhované, neboli zebřičku (sladkovodní kaprovitá ryba). Tato ryba má vláskové buňky podél trupu snímající pohyb vody, který ji v případě ohrožení upozorní na blízkost dravců. Pietrowská se svými kolegy objevila způsob, jakým geny těchto ryb signalizují podpůrným buňkám, aby se proměnily ve vláskové buňky.

Podle Barr-Gillespieho nám právě takové objevy poskytují představu o tom, jaké léky by mohly podněcovat podpůrné buňky k proměně v buňky vláskové. Nechce se ale radovat předčasně. Když totiž vědci zhruba před 30 lety zjistili, že také ptáci dokáží regenerovat své buňky, odhadovalo se, že efektivní léčba určená pro člověka, bude na světě do 5 let.

Barr-Gillespie očekává, že tento projekt do deseti let připraví podklady pro úspěšnou léčbu, nicméně potrvá další roky, než bude tato léčba skutečně dostupná. K aktuální kansaské studii je skeptický.

„Je to velmi složitý proces, který jistě má smysl.“ Nevěří však, že tato metoda bude oním převratným objevem.

Přístup Kansaské univerzity

Klinická studie Kansaské univerzity se opírá o gen zvaný Atoh1, díky kterému se dokáží regenerovat vláskové buňky embryí savců. Jakmile se vláskové buňky vyvinou, gen se „vypne“ s tím, že už nikdy nebude opět aktivní. 

„Uměle se jej snažíme znovu aktivovat,“ tvrdí Hinrich Staecker, vedoucí výzkumník této klinické studie KU. „Cílem je nastartovat proces, který promění podpůrné buňky v buňky vláskové a poté se zastaví.“

Tyto Atoh1 geny jsou vpraveny do neškodného chřipkového viru, který dokáže vklouznout do podpůrných buněk, v nichž pak může geny dále šířit. Jakmile se geny dostanou dovnitř, nařídí podpůrným buňkám proces proměny.

Aby se tato vakcína dostala do pacientova vnitřního ucha, provádí Staecker řez za účelem otevření ušního bubínku a následně využívá laser, kterým provrtá drobný otvor do kosti, jež vyvíjí tlak na vnitřní ucho.

Od října roku 2014, kdy klinická studie započala, Staecker provedl tuto proceduru pouze u šesti lidí. Sedmý člověk byl testován na lékařské škole v Baltimoru a osmý na Kolumbijské univerzitě v New Yorku. Proces je však značně zpomalen kvůli potížím s hledáním nových dobrovolníků – výběr je totiž omezen na pacienty, kteří nemají voperovány kochleární implantáty – a také vzhledem k přísným bezpečnostním podmínkám studie.

Využívání virů za účelem zavedení nových genů do těla je všeobecně uznávanou technikou, která se již osvědčila při mnohých klinických studiích. Ostře sledovaný případ úmrtí pacienta v roce 1999 však vedl k podrobnějšímu zkoumání genové terapie. U této studie tedy platí přísné pravidlo, kdy Staecker a jeho kolegové musí pečlivě vyhodnotit samotný sluch i celkový zdravotní stav každého pacienta předtím, než přistoupí k dalším krokům.

Staecker pracuje na tomto výzkumu již zhruba 16 let, během kterých vedl některé ze zásadních studií realizovaných na myších. Tato zvířata podle něj dokázala zregenerovat zhruba 50 až 70 procent svých vláskových buněk. Pomocí měření mozkových vln výzkumníci získali důkazy, že tyto myši opravdu znovu slyší – do jaké míry však určit nedokážou. 

„Popravdě nevíme, kolik vláskových buněk je potřeba, abyste slyšeli konkrétní množství decibelů. Tento údaj neznáme ani u zvířat,“ tvrdí Staecker, který zároveň doufá, že se jeho pacientům sluch zlepší natolik, aby jim následné používání naslouchátek zajistilo kvalitnější a plnohodnotnější  život. Firma Novartis mu však nepovoluje hodnotit celkové a veškeré výsledky této klinické studie.

Sedmapadesátiletý Jeff Bricker, farmář z Kalifornie, podstoupil v květnu léčbu pravého ucha. Od svých dvanácti let postupně přicházel o sluch v obou uších. „Z léčebné procedury mám smíšené pocity. Opět slyším některé frekvence, což je důkazem, že proces nervové regenerace skutečně funguje. Nicméně teprve až tehdy, kdy porozumím jazykovému projevu, dokážou vědci určit, zda bylo dosaženo kýženého výsledku. Je to jako na horské dráze – jeden měsíc bylo patrné zlepšení, další měsíc se vše zhoršilo, následující opět zlepšilo, stále dokola. Bylo to pro mě velmi frustrující, o to víc, když jsem věděl, že ostatní pacienti mají mnohem lepší výsledky, než já.“

Stále je před námi kus práce

Výzkumníci upozorňují, že navzdory velkým pokrokům je před nimi ještě stále velký kus práce, než se obnovení sluchu stane realitou.

„Nenazýval bych to nepřekonatelným cílem,“ věří Bernd Fritzsch, výzkumník Univerzity v Iowě. Mezi badateli, kteří zkoumali vždy jeden určitý způsob obnovení sluchu, aniž by přihlíželi k dalším nutným kritériím a okolnostem, je však patrná jistá krátkozrakost. „Představujeme si to velmi jednoduše a necháváme se uchlácholit.“

Podle Fritzsche totiž nemusí být lidské ucho, stejně jako ucho jakéhokoliv savce, stavěno tak, aby umožňovalo daný způsob vrtání kosti, který je při proceduře nezbytný.

Některým vědcům se podařilo vypěstovat vláskové buňky z buněk kmenových. Implantace těchto buněk do vnitřního ucha však může být velmi zrádná, jelikož se ve vnitřním uchu nachází tekutina, která je silně toxická pro vše, kromě funkční části vláskových buněk. Podle Fritzsche by tedy buňky musely být do membrány vnitřního ucha aplikovány velmi rychle.

Fritzsch doufá v přínos studie KU v tom ohledu, že dokáže určit, zda je genová terapie aplikovaná do vnitřního ucha bezpečná. Jakékoliv úspěchy, ba dokonce znovunabytý sluch, jsou už jen třešinkou na dortu.  Také věří, že po dalších deseti letech výzkumu vědci objeví určitý „koktejl genů,“ který by mohl být aplikován do vnitřního ucha a opravdu dokázal sluch obnovit. „V minulosti jsme uvažovali o užití pouze jednoho genu. Geny na sebe však vzájemně působí. Atoh1 to sám o sobě dokázat nemůže, potřebuje pomocníky.“

Staecker souhlasí s tím, že by při obnově sluchu mohly být zapojeny i další geny. Věří, že se nakonec podaří objevit celé spektrum účinných léku.

Jamesová je plná nadějí, že se její sluch bude i nadále zlepšovat.  Hlasy jí stále zní tlumeně a vzdáleně, pořád ještě neslyší dostatek vyšších frekvencí, které by jí pomohly hlasy rozlišit. Dokáže je však rozeznat, když si nasadí sluchátka do uší. „Jsem vděčná za vše, co slyším.“ Nyní může napomínat své děti – čtyřletou dceru a sedmiletého syna – když jsou jejich iPady příliš hlučné. A také se snaží vyhýbat budíku. „Je to ten nejotravnější zvuk na světě!“

Fotogalerie – jak funguje sluch:

Zdroj: http://www.kansascity.com/news/business/health-care/article47551535.html
Překlad: Veronika