home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 022492 / 0224350.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-10-19  |  9.2 KB  |  185 lines

  1.                                                                                 MEDICINE, Page 60Laying Siege to A Deadly Gene
  2.  
  3.  
  4. Thanks to a series of breakthroughs, doctors are closing in on a
  5. cure for cystic fibrosis
  6.  
  7. By ANDREW PURVIS
  8.  
  9.  
  10.     Brianna Oas has never drawn an easy breath. When she was
  11. a baby, her tiny chest convulsed at the slightest irritation.
  12. Instead of laughing, she would cough; instead of crying, gag.
  13. She succumbed to an endless string of respiratory infections --
  14. pneumonia, a cold, bronchitis, pneumonia again -- that ordinary
  15. antibiotics seemed powerless to curb. Diagnosed with a "failure
  16. to thrive," Brianna weighed less at one year than she did at six
  17. months. Finally, last August, just after the child's third
  18. birthday, her anxious parents took her to the University of
  19. Washington pulmonary clinic in Seattle. Chest X rays revealed
  20. that a thick, bluish mucus had started to accumulate in her
  21. airways. "She already had some permanent scarring to the
  22. lungs," recalls Dr. Bonnie Ramsey, Brianna's physician and an
  23. expert in lung disease. "She was a very sick little girl."
  24.  
  25.     Brianna was suffering from cystic fibrosis, the most
  26. common inherited disorder among whites and a disease that
  27. afflicts 25,000 Americans, killing more than 500 every year.
  28. Just 10 years ago, the prospects for a girl her age were as
  29. bleak as they were inevitable. As the combination of chronic
  30. infections, clogged airways and digestive problems took their
  31. toll, she could not have expected to outlive her teens. But now,
  32. says Ramsey, "Brianna has an excellent chance of living into
  33. adulthood." In fact, although Ramsey and other clinicians are
  34. reluctant to raise false hopes, Brianna and thousands of other
  35. babies born with CF in the past few years may even live to see
  36. a cure. Says Ramsey: ``In the next decade, we are going to see
  37. a revolution in treatment for this disease. We can really, truly
  38. think about a cure."
  39.  
  40.     In the past two years alone, researchers have reported
  41. preliminary success with two separate therapies that for the
  42. first time treat the underlying cellular disorder as opposed to
  43. just the symptoms of the disease. More promising still, doctors
  44. are closing in on a technique for replacing the defective CF
  45. gene, which was discovered in 1989. The discovery has spawned
  46. an unprecedented proposal to screen tens of millions of
  47. Americans for the defect, so that couples can avoid having an
  48. affected child. After decades of relative quiet on the CF front,
  49. scientists have their eyes on the prize. "This is a wonderful
  50. place to be right now," says Michael Knowles, a CF researcher
  51. at the University of North Carolina. "Just a decade ago, these
  52. therapies were abstractions."
  53.  
  54.     For half a century, doctors have been treating cystic
  55. fibrosis symptom by symptom, doing their best to stem the rising
  56. tide of mucus triggered by the disease. As this abnormally
  57. thick fluid builds up in the lungs, pancreas, liver and other
  58. organs, it not only serves as fertile ground for damaging
  59. infections but also blocks the passage of vital digestive
  60. enzymes to the intestine and stops up sperm in the testes. As
  61. a result, patients have difficulty breathing, digesting food and
  62. even reproducing. "This is a disease that simply wears you
  63. down," says Ramsey.
  64.  
  65.     Using simple therapies, such as clapping young patients on
  66. the back and chest several times a day to clear the lungs or
  67. providing a special nutrient-rich diet, scientists have made
  68. impressive strides against the ailment, extending the average
  69. life-span from just five years in the 1950s to 28 today. Recent
  70. developments in genetic engineering may refine this tactical
  71. approach still further. One drug promises to prevent a protein
  72. called elastase, produced in dangerous quantities by the CF
  73. patient's own immune cells, from attacking lung tissue. Another
  74. synthetic enzyme called DNase instantly dissolves leftover DNA
  75. from dead immune cells, one of the bulkiest components of the
  76. accumulating mucus. The thinner fluid can then be cleared by the
  77. body's own self-cleansing mechanisms.
  78.  
  79.     But even such sophisticated mucus busters would do little
  80. to stop the buildup of fluid at its source. In the early 1980s,
  81. scientists at the University of North Carolina opened the way
  82. for a radically new kind of therapy that would attempt just
  83. that. The doctors noticed that cells taken from the lungs of CF
  84. patients contain abnormally high levels of sodium and chloride
  85. -- the constituents of salt. This did not come as a complete
  86. surprise, since CF patients' sweat is known to be abnormally
  87. salty, a sign that their bodies do not handle the mineral
  88. properly. But the U.N.C. researchers realized that this
  89. imbalance in the lungs could explain why thick mucus was
  90. accumulating there. An excess of salt within cells was leaching
  91. water out of the mucus. This apparently was the basic defect
  92. behind the disease.
  93.  
  94.     In the past 24 months, the U.N.C. team hit upon two drugs
  95. that could help repair this cellular malfunction. One, a
  96. blood-pressure medication called amiloride, slows the uptake of
  97. sodium. The other, containing naturally occurring substances
  98. called ATP and UTP (for adenosine and uridine triphosphate),
  99. stimulates the secretion of chloride. Both have proved effective
  100. in early trials, although a marketable treatment is still
  101. several years away. "The ultimate fantasy," said U.N.C.'s
  102. Knowles, "would be to give these drugs in tandem to very young
  103. children and keep them healthy until another therapy comes
  104. along."
  105.  
  106.     Another therapy may be coming along sooner than Knowles
  107. thinks. Since Francis Collins and Lap-Chee Tsui discovered the
  108. CF gene on chromosome 7 in the summer of 1989, researchers from
  109. around the world have been struggling to devise a way to bring
  110. that finding to the bedside. The challenge: to transport
  111. corrected versions of the DNA into the lungs of CF patients. Dr.
  112. Ronald Crystal at the National Heart, Lung, and Blood Institute
  113. believes the best vehicles are ordinary cold viruses, which (as
  114. most people know too well) have a special fondness for the
  115. linings of the airways. Ordinarily, these viruses infect host
  116. cells by injecting their own DNA through the targets' outer
  117. membranes. Crystal hopes to harness this propensity by first
  118. disabling the microbes, so that they no longer cause colds, and
  119. then inserting a corrected version of the CF gene into the viral
  120. DNA.
  121.  
  122.     When laboratory rats had this reconstructed virus sprayed
  123. into their tiny lungs, they not only absorbed the foreign gene
  124. but actually sprouted, in their airways, the human protein that
  125. scientists believe will cure CF (Since the cells that line the
  126. lungs are shed periodically, this aerosol gene therapy will
  127. probably have to be repeated every two or three months.) While
  128. Crystal has yet to try the therapy in humans, he is supremely
  129. optimistic: "We now know it works in the test tube and in
  130. animals. I can guarantee that we can correct the defective
  131. protein in humans."
  132.  
  133.     Another futuristic therapy involves the manipulation of
  134. the errant protein itself. This molecule, which scientists have
  135. already reconstructed using the blueprint provided by the CF
  136. gene, could conceivably be goaded into working properly with the
  137. right medication. Alternatively, doctors could implant a healthy
  138. version of the CF gene in embryonic mice or goats, harvest the
  139. resulting protein from the adult animals' milk, and then spray
  140. the protein directly into patients' lungs. "Basically, we're
  141. talking about a four-legged manufacturing plant," said Dr.
  142. Robert Beall of the Cystic Fibrosis Foundation.
  143.  
  144.     The discovery of the CF gene has revolutionized the
  145. diagnosis of CF. Some public health experts believe that since
  146. doctors can identify the defective DNA (which occurs in 1 out
  147. of 25 Americans) they should screen all prospective parents. Men
  148. and women who find that they are both carriers might then
  149. choose to adopt or conceive with donor sperm or eggs. Last
  150. November the National Institutes of Health financed a handful
  151. of pilot projects to help it decide whether a massive screening
  152. program would be worth the considerable cost.
  153.  
  154.     Many doctors are not so sure. "Just because we technically
  155. know how to test for the DNA, doesn't mean we are ready to do
  156. this on a large scale," asserts Collins. The test is imperfect,
  157. he notes; it picks up just 85% of carriers. A positive result,
  158. moreover, means only that the couple has a 1 in 4 chance of
  159. having a baby with the disease. Without proper counseling,
  160. Collins says, people might feel needlessly alarmed.
  161.  
  162.     For those already suffering from CF these are exciting but
  163. still trying times. The promise of new discoveries is tempered
  164. by the knowledge that most patients past puberty have already
  165. suffered too much lung damage to be saved by even the most
  166. sophisticated therapies. Younger patients have a chance, but
  167. there are no guarantees. In Poulsbo, Wash., Brianna Oas' parents
  168. are philosophical. "We're fully aware that whatever they come
  169. up with may not be in time for our daughter," concedes Jim Oas,
  170. a naval-yard manager. Brianna has been in and out of the
  171. hospital in recent weeks, but, he adds earnestly, "we are still
  172. very hopeful." For the first time in the history of this
  173. devastating disease, that hope is warranted.
  174.  
  175.  
  176.  
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.