home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1995 / TIME Almanac 1995.iso / time / 092490 / 0924350.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-03-25  |  15.9 KB  |  326 lines

  1. <text id=90TT2530>
  2. <title>
  3. Sep. 24, 1990: Giant Step For Gene Therapy
  4. </title>
  5. <history>
  6. TIME--The Weekly Newsmagazine--1990               
  7. Sep. 24, 1990  Under The Gun                         
  8. </history>
  9. <article>
  10. <source>Time Magazine</source>
  11. <hdr>
  12. MEDICINE, Page 74
  13. Giant Step for Gene Therapy
  14. </hdr>
  15. <body>
  16. <p>An experiment on a young girl opens a new era in the fight
  17. against hereditary diseases
  18. </p>
  19. <p>By Leon Jaroff--Reported by Andrea Dorfman/New York and Dick
  20. Thompson/Washington
  21. </p>
  22. <p>     She weighed around 35 lbs., came down with an occasional
  23. cold or ear infection, and appeared to be a healthy
  24. four-year-old. But a dark cloud hung over her future. She
  25. suffered from ADA deficiency, the rare, incurable and deadly
  26. genetic disease that shuts down the immune system--a disorder
  27. similar to the one that in 1984 finally claimed the life of
  28. David, the famous but unfortunate "bubble boy." Only the weekly
  29. injection of a newly developed drug seemed to stand between the
  30. little girl and the same fate.
  31. </p>
  32. <p>     Last week, on the 10th floor of the massive Clinical Center
  33. of the National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, Md.,
  34. the still unidentified child assumed a historic role. In the
  35. first federally approved use of gene therapy, a team of doctors
  36. introduced into her bloodstream some 1 billion cells, each
  37. containing a copy of a foreign gene. If all goes well, these
  38. cells will begin producing ADA, the essential enzyme she
  39. requires, and her devastated immune system will slowly begin
  40. to recover.
  41. </p>
  42. <p>     The procedure lacked the drama of an epochal event. For 28
  43. minutes, a grayish liquid in a suspended plastic bag dripped
  44. intravenously into the left hand of the child, who sat upright
  45. in a bed in the Clinical Center's pediatric intensive-care
  46. unit. That was it. But if the technique works as the doctors
  47. hope it will, the results could be little short of miraculous.
  48. Their patient may eventually begin to lead a normal life,
  49. without need for the costly and only partly effective drug now
  50. used to extend the lives of young victims of the disease.
  51. </p>
  52. <p>     The landmark experiment, led by Dr. W. French Anderson, a
  53. pioneering advocate of gene therapy, and Drs. R. Michael Blaese
  54. and Kenneth Culver, raised the curtain on what some experts
  55. believe will be a new era in medicine, when many previously
  56. incurable genetic diseases will be contained or even conquered.
  57. The long-term impact on society could be enormous. Up to 5% of
  58. the infants born in the U.S. are afflicted with often
  59. debilitating and sometimes fatal genetic diseases. In most
  60. cases, no effective treatment exists for these disorders, which
  61. are caused by one or more faulty or missing genes among the
  62. estimated 100,000 genes in human DNA.
  63. </p>
  64. <p>     Each gene consists of a segment of the DNA that is found in
  65. the nucleus of every one of the body's 100 trillion cells (with
  66. the exception of red blood cells, which have no nuclei). And
  67. each gene is responsible for the manufacture of a particular
  68. protein that contributes to either the structure or the
  69. functioning of the body. If the gene is defective, protein
  70. synthesis will be faulty and a deformity or genetic disease
  71. will result.
  72. </p>
  73. <p>     The object of gene therapy, simply put, is to provide the
  74. body with healthy replacement genes that can fulfill the
  75. intended role of defective ones. "Gene therapy is actually a
  76. sophisticated drug-delivery system," Anderson explains.
  77. "Anything given now by injection--growth factor, factor VIII,
  78. insulin--you can just engineer the patient's own cells to
  79. pump them out. The advantage is that it's a one-time treatment."
  80. </p>
  81. <p>     It all sounds rather straightforward, but medical
  82. researchers will have to overcome some formidable technological
  83. barriers before gene therapy becomes commonplace. Delivering
  84. replacement genes to particular cells, inserting them into the
  85. correct place in the DNA of those cells and then coaxing the
  86. genes to function properly are goals that still often elude
  87. scientists.
  88. </p>
  89. <p>     And there are risks. If a gene is accidentally spliced into
  90. a vital segment of a cell's DNA, it could disrupt the
  91. functioning of another critical gene. Or it might activate a
  92. nearby oncogene, initiating the growth of a tumor. Transplanted
  93. without all its accompanying regulatory DNA, the new gene might
  94. order the production of too much or too little of a protein,
  95. with unforeseen consequences.
  96. </p>
  97. <p>     These risks and the fears of some critics that the technique
  98. could be misused have raised safety and ethical issues that the
  99. practitioners of the new art are quick to recognize. "For the
  100. first time, we're altering an individual's genes," says W.
  101. ("Dusty") Miller, a gene-therapy researcher at the Fred
  102. Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. "That's a new
  103. frontier, and you had better make sure you're doing the right
  104. thing. These are really exploratory times for gene therapy, and
  105. no one knows where it will lead." Despite his enthusiasm for
  106. gene therapy, Anderson too is aware of its implications. "The
  107. emotional impact of having somebody manipulate the fundamental
  108. blueprint of a human being is very frightening," he
  109. acknowledges. "We need to have the public understand it and to
  110. have adequate safeguards."
  111. </p>
  112. <p>     Anderson is painfully familiar with safeguards. He and
  113. Blaese first submitted their proposal for treating ADA
  114. deficiency in April 1987. Since then, it has been reviewed a
  115. dozen times by a variety of NIH regulatory committees and
  116. altered again and again to meet their requirements. At long
  117. last, early this month, the acting head of the NIH gave final
  118. approval, and the way was cleared for the researchers to
  119. proceed. Concedes Jay Greenblatt, of the Regulatory Affairs
  120. branch of the National Cancer Institute: "The levels of review
  121. of this proposal have been incredible."
  122. </p>
  123. <p>     The gene at the center of all this concern "codes," or
  124. provides the blueprint for, adenosine deaminase (ADA), an
  125. enzyme that breaks down toxic biological products. In the rare
  126. cases of ADA-deficiency children, the gene and, consequently,
  127. the enzyme are missing. As a result, the toxins accumulate in
  128. the bloodstream, killing essential T cells and B cells and
  129. inactivating the immune system. With little or no defense
  130. against disease except germ-free environments, like the famous
  131. bubble, victims usually died early in childhood; ADA injected
  132. directly into their bloodstream could not help; it deteriorated
  133. within minutes.
  134. </p>
  135. <p>     Then, earlier this year, the FDA approved treatment with
  136. PEG-ADA, a drug consisting of the enzyme with a chemical sheath
  137. that enables it to exist in the bloodstream for days. Weekly
  138. injections, at an annual cost of $60,000, have kept some of the
  139. dozen or so ADA-deficiency children in the U.S. alive. But a
  140. longer-lasting, even permanent treatment that would generate
  141. ADA in the bloodstream is obviously preferable.
  142. </p>
  143. <p>     Anderson and Blaese are confident that gene therapy could
  144. fit the bill. Ideally they would prefer to insert ADA genes
  145. into bone-marrow stem cells, which would continuously
  146. manufacture blood cells containing the gene and ensure a steady
  147. supply of the enzyme. But researchers have yet to find a way
  148. to isolate marrow stem cells effectively. Instead, the NIH
  149. researchers opted for T cells, immune-system cells that can
  150. survive in the bloodstream for months and even years.
  151. </p>
  152. <p>     Extracting viable T cells from their young patient, Anderson
  153. and Blaese exposed them to mouse leukemia retro-viruses into
  154. which human ADA genes had been spliced. The retroviruses,
  155. rendered harmless by genetic engineering, were the vectors, the
  156. vehicles that would deliver the genes to their target. They
  157. invaded the T cells and, as retroviruses are wont to do,
  158. burrowed into the T-cell DNA, carrying the ADA gene with them.
  159. Finally, a billion or so T cells, now equipped with ADA genes
  160. and floating in the gray solution suspended above the little
  161. girl's bed in Bethesda, were dripped into her veins.
  162. </p>
  163. <p>     Several months may pass before doctors can confirm that the
  164. ADA genes are being "expressed" and that the enzyme is being
  165. produced. Even so, the child will not be cured. She will have
  166. to return monthly for at least two years to the NIH, where
  167. doctors will infuse her with more engineered T cells and check
  168. for possible side effects. But Anderson and Blaese are
  169. optimistic. "We're very comfortable with the concept," says
  170. Blaese. In the meantime, as a precaution mandated by the FDA,
  171. the girl will continue to receive the PEG-ADA drug treatment.
  172. </p>
  173. <p>     The milestone event should be quickly followed by a second
  174. application of human gene therapy, now apparently close to
  175. final approval. It has been proposed by NIH's Dr. Steven
  176. Rosenberg for treating patients with advanced cases of
  177. melanoma, a deadly skin cancer that afflicts 28,000 Americans
  178. annually. "We now use radiation, chemotherapy and surgery--external forces--on cancer patients," Rosenberg says. "But
  179. gene therapy uses the body's own internal mechanism. We're
  180. trying to make the body itself reject the disease."
  181. </p>
  182. <p>     Rosenberg's strategy, devised with the help of Anderson, is
  183. to extract immune cells called tumor-infiltrating lymphocytes
  184. (TILs) from the tumors of melanoma patients. Rosenberg bathes
  185. the TILs in a solution of interleukin-2, a natural substance
  186. that invigorates them, and then exposes the TILs to
  187. re-engineered mouse leukemia retroviruses.
  188. </p>
  189. <p>     Like the retrovirus used by Anderson, Rosenberg's delivery
  190. system has been made harmless and endowed by recombinant DNA
  191. techniques with a human gene. But this gene codes for tumor
  192. necrosis factor, a naturally occurring compound that attacks
  193. cancer cells. The altered viruses insert themselves and their
  194. piggyback gene into the genetic material of the TILs, which are
  195. then injected back into the bloodstream of the melanoma
  196. patients. If everything goes as planned, the activated TILs
  197. will home in on the tumors like guided missiles, attacking the
  198. cancerous cells and at the same time releasing the antitumor
  199. factor to help finish them off.
  200. </p>
  201. <p>     Across the U.S., other scientists are preparing their own
  202. gene therapy experiments, some using retroviruses, others
  203. creating synthetic carriers or experimenting with chemical,
  204. electrical and even mechanical techniques to insert genes into
  205. cells. At St. Jude Children's Research Hospital in Memphis, Dr.
  206. Malcolm Brenner is working with "reporter" genes, which have
  207. no therapeutic value and are used merely as markers, in an
  208. attempt to learn more about how bone-marrow cells behave in the
  209. body and how they could best be used for gene therapy. He is
  210. seeking NIH approval to insert reporter genes into the marrow
  211. cells of children with cancer in an effort to learn why the
  212. disease recurs after remission.
  213. </p>
  214. <p>     In Ann Arbor, Dr. James Wilson, a University of Michigan
  215. geneticist, is polishing a technique for introducing healthy
  216. genes into internal organs and blood vessels with genetic
  217. defects. Working with rabbits afflicted with familial
  218. hypercholesterolemia, a metabolic disorder, Wilson is trying
  219. to transfer good genes into defective hepatocytes, cells in the
  220. liver that, when functioning properly, help clear LDL
  221. cholesterol from the blood. Eschewing a retrovirus vector, he
  222. and two University of Connecticut scientists have developed a
  223. synthetic protein-DNA complex to deliver the healthy genes.
  224. Essentially a gene encapsulated by a protein, the complex zeros
  225. in on a receptor on the hepatocyte and is absorbed by the cell,
  226. which then incorporates the gene into its own DNA.
  227. </p>
  228. <p>     After all the controversy that has long surrounded genetic
  229. engineering and gene therapy, reaction to last week's
  230. pioneering effort has been generally favorable. Abbey Meyers,
  231. executive director of the National Organization for Rare
  232. Disorders, was ecstatic, noting that people with genetic
  233. diseases have been waiting nearly 15 years for the first round
  234. of gene therapy experiments. "If we could find a cure for a
  235. disease with a genetic component such as diabetes," she says,
  236. "that would probably be the most important medical advance of
  237. the century, if not of all time."
  238. </p>
  239. <p>     Arthur Caplan, director of the Center for Biomedical Ethics
  240. at the University of Minnesota, who has kept a close eye on
  241. genetic advances over the years, is convinced that any ethical
  242. concerns "have been adequately met. The risks are similar to
  243. those involved when you are trying any innovative, invasive
  244. procedure. I don't think there's anything special about it
  245. because it's genetic."
  246. </p>
  247. <p>     Still, the gene therapy currently being practiced affects
  248. only the patients. Opposition is bound to swell again if
  249. scientists turn toward a goal that is still far off: the
  250. genetic engineering of sperm and egg cells. Such Brave New
  251. World-style manipulations would affect the genetic endowment
  252. of future generations, raise new ethical issues and pose
  253. unknown risks.
  254. </p>
  255. <p>     For now, however, the promise of gene therapy appears to
  256. outweigh any potential pitfalls. And the acceptance of the new
  257. techniques is particularly sweet for longtime advocates.
  258. "Twenty years ago, you couldn't utter the phrase gene therapy
  259. without being told you were talking nonsense," says Dr.
  260. Theodore Friedmann, a molecular geneticist at the University
  261. of California, San Diego. "Now it's taken for granted that it's
  262. coming." He sees the day when doctors will be able to treat not
  263. only the thousands of diseases caused by a single faulty gene
  264. but even complex disorders like Parkinson's and Alzheimer's
  265. diseases, which are probably caused by a multitude of genes.
  266. Hyperbole? Not at all, says Friedmann. "When it comes to
  267. genetics, it's dangerous to be conservative."
  268. </p>
  269. <p>     Perhaps most gratified by the week's events was Anderson.
  270. Ever since his undergraduate days at Harvard, he has been
  271. insisting that genetic disease could be cured by genetic
  272. alterations. In 1968 his paper suggesting the probability of
  273. gene therapy was rejected by the prestigious New England
  274. Journal of Medicine on the grounds that it was too speculative.
  275. </p>
  276. <p>seriously is so delightful."
  277. </p>
  278. <p>FUTURE TARGETS
  279. </p>
  280. <p>-- HEMOPHILIA
  281. </p>
  282. <p>     Affecting only males, hemophilia results from a genetic
  283. mutation that impairs the production of one or more factors
  284. involved in blood clotting. Hemophiliacs can inject themselves
  285. with concentrated preparations of clotting factor at the first
  286. sign of bleeding, but taking doses of cells containing normal
  287. clotting-factor genes could be an easier way of controlling
  288. the disease.
  289. </p>
  290. <p>-- DIABETES
  291. </p>
  292. <p>     Patients are incapable of producing sufficient amounts of
  293. insulin, the hormone responsible for regulating glucose levels
  294. in the blood. Thought to be at least partially hereditary, the
  295. disease arises when insulin-secreting cells in the pancreas
  296. mysteriously begin to die. Although daily injections of
  297. insulin or, in some cases, a strict diet can control diabetes,
  298. it may be possible to treat the disease by replacing the genes
  299. involved in insulin production.
  300. </p>
  301. <p>-- PARKINSON'S DISEASE
  302. </p>
  303. <p>     A progressive disorder of the central nervous system,
  304. Parkinson's results from the gradual degeneration of cells in
  305. the brain that produce a vital chemical called dopamine.
  306. Because an anatomical barrier prevents many substances injected
  307. into the bloodstream from entering the brain, intravenous doses
  308. of dopamine-producing cells would not be successful. Instead,
  309. researchers are trying to devise ways to graft genetically
  310. altered cells directly onto neurons in the brain.
  311. </p>
  312. <p>-- AIDS
  313. </p>
  314. <p>     The human immunodeficiency virus that causes AIDS attacks
  315. the immune system by binding to specific sites, called CD-4
  316. receptors, on the surface of cells. By constructing a decoy
  317. containing a gene that produces soluble CD-4, scientists hope
  318. to confuse the HIV and prevent it from latching onto
  319. immune-system cells.
  320. </p>
  321.  
  322. </body>
  323. </article>
  324. </text>
  325.  
  326.