Генная терапия – одна из стремительно развивающихся областей медицины, которая предполагает лечение человека посредством введения в организм здоровых генов. Причем, как утверждают ученые, с помощью генной терапии можно добавить недостающий ген, исправить или заменить его, улучшив тем самым работу организма на клеточном уровне и нормализовав состояние больного.

По словам ученых, потенциальными кандидатами для генной терапии на сегодняшний день являются 200 млн. жителей планеты, причем эта цифра неуклонно растет. И очень отрадно, что несколько тысяч пациентов уже получили лечение от неизлечимых недугов в рамках проводимых испытаний.

В данной статье расскажем о том, какие задачи ставит перед собой генная терапия, какие заболевания можно лечить этим методом и с какими проблемами приходится сталкиваться ученым.

Где применяется генотерапия

Изначально генная терапия была задумана для борьбы с тяжелыми наследственными заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона, муковисцидоз (кистозный фиброз) и некоторыми инфекционными заражениями. Однако 1990-й год, когда ученым удалось скорректировать дефектный ген, и, введя его в организм больного, победить муковисцидоз, стал поистине революционным в области генной терапии. Миллионы людей во всем мире получили надежду на лечение заболеваний, которые прежде считались неизлечимыми. И пусть такая терапия находится у самых истоков развития, ее потенциал вызывает удивление даже в научном мире.

Так, например, кроме кистозного фиброза, современные ученые добились успехов борьбе с такими наследственными патологиями, как гемофилия, энзимопатия и иммунодефицит. Более того, лечение генами позволяет бороться с некоторыми онкологическими заболеваниями, а также с патологиями сердца, болезнями нервной системы и даже травмами, к примеру, с повреждениями нервов. Таким образом, генная терапия занимается заболеваниями с крайне тяжелым протеканием, которые приводят к ранней смертности и, зачастую, не имеют другого лечения, кроме терапии генами.

Принцип лечения генами

В качестве действующего вещества врачи используют генетическую информацию, а если быть точным, молекулы, которые являются носителями такой информации. Реже для этого применяют нуклеиновые кислоты РНК, а чаще – клетки ДНК.

Каждая такая клетка обладает так называемым «ксероксом» – механизмом, при помощи которого она переводит генетическую информацию в белки. Клетка, у которой имеется правильный ген и без сбоев работает «ксерокс», с точки зрения генной терапии является здоровой клеткой. У каждой здоровой клетки имеется целая библиотека оригинальных генов, которые она использует для правильной и слаженной работы всего организма. Однако если по какой-либо причине важный ген утерян, восстановить такую потерю не представляется возможным.

Это становится причиной развития серьезных генетических заболеваний, таких как миодистрофия Дюшена (при ней у больного прогрессирует мышечный паралич, и он в большинстве случаев не доживает до 30 лет, умирая от остановки дыхания). Или менее фатальная ситуация. К примеру, «поломка» определенного гена приводит к тому, что белок перестает выполнять свои функции. И это становится причиной развития гемофилии.

В любом из перечисленных случаев на помощь приходит генная терапия, задачей которой является доставить нормальную копию гена в больную клетку и подложить в её в клеточный «ксерокс». В этом случае наладится работа клетки, а может быть, восстановится функционирование всего организма, благодаря чему человек избавится от тяжелого недуга и сможет продлить свою жизнь.

Какие болезни лечит генная терапия

Насколько реально помогает человеку генная терапия? По подсчетам ученых, в мире насчитывается около 4200 заболеваний, которые возникают в результате неправильной работы генов. В этом плане потенциал у данного направления медицины просто невероятный. Однако гораздо важнее то, чего на сегодняшний день удалось добиться медикам. Безусловно, на этом пути хватает трудностей, однако уже сегодня можно выделить ряд локальных побед.

К примеру, современные ученые разрабатывают подходы к лечению ишемической болезни сердца посредством генов. А ведь это невероятно распространенное заболевание, которое поражает гораздо больше людей, чем врожденные патологии. В конечном итоге, человек, столкнувшийся с ишемической болезнью, оказывается в таком состоянии, когда единственным спасением для него может стать генная терапия.

Более того, на сегодняшний день при помощи генов лечатся патологии, связанные с поражением центральной нервной системы. Это такие заболевания, как боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона. Что интересно, для лечения перечисленных недугов используются вирусы, которые имеют свойство атаковать нервную систему. Так, при помощи вируса герпеса в нервную систему доставляют цитокины и факторы роста, замедляющие развитие заболевания. Это яркий пример того, как патогенный вирус, который обычно вызывает болезнь, обрабатывается в лабораторных условиях, лишаясь белков, несущих заболевание, и используется как кассета, которая доставляет в нервы целебные вещества и тем самым действует во благо здоровья, продлевая жизнь человека.

Еще одним тяжелым наследственным заболеванием является холестеринемия, которая приводит организм человека к неспособности регулировать холестерин, вследствие чего в его организме скапливаются жиры, и возрастает риск инфарктов и инсультов. Чтобы справиться с этой проблемой, специалисты удаляют больному часть печени и исправляют поврежденный ген, останавливая дальнейшее накопление холестерина организмом. После этого исправленный ген помещают в обезвреженный вирус гепатита, и с его помощью отправляют обратно в печень.

Читайте также:

Имеются положительные подвижки и в борьбе со СПИДом. Не секрет ведь, что СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека, который разрушает иммунную систему и открывает ворота к организму смертельно опасным заболеваниям. Современные ученые уже знают, каким образом изменить гены, чтобы они перестали ослаблять иммунную систему, а начали укреплять ее для противодействия вирусу. Такие гены вводятся через кровь, посредством ее переливания.

Работает генная терапия и против раковых заболеваний, в частности, против рака кожи (меланомы). Лечение таких пациентов предполагает введение генов с факторами некроза опухоли, т.е. генов, которые содержат противоопухолевый белок. Более того, сегодня проводятся испытания по лечению рака мозга, где больным пациентам вводят ген, содержащий информацию по увеличению чувствительности злокачественных клеток к применяемым препаратам.

Болезнь Гоше представляет собой тяжелейшее наследственное заболевание, которое вызывается мутацией гена, подавляющего производство особого фермента – глюкоцереброзидазы. У лиц, страдающих от этого неизлечимого недуга, увеличена селезенка и печень, а с прогрессированием недуга начинают разрушаться кости. Ученым уже сегодня удались опыты по введению в организм таких пациентов гена, содержащего информацию по выработке данного фермента.

А вот еще один пример. Не секрет, что ослепший человек на всю оставшуюся жизнь лишается возможности воспринимать зрительные образы. Одной из причин врожденной слепоты считается так называемая атрофия Лебера, которая, по сути, является генной мутацией. На сегодняшний день ученые вернули 80 слепым людям зрительные способности, посредством модифицированного аденовируса, который доставил «рабочий» ген в ткани глаза. К слову, несколько лет назад ученым удалось вылечить дальтонизм у подопытных обезьян, путем внедрения в сетчатку глаза животного здорового человеческого гена. А совсем недавно такая операция позволила вылечить дальтонизм первым пациентам.

Что характерно, метод доставки генной информации при помощи вирусов является самым оптимальным, так как вирусы сами находят свои цели в организме (вирус герпеса обязательно найдет нейроны, а вирус гепатита – печень). Однако у данного метода доставки генов есть существенный недостаток – вирусы иммуногены, а значит, при попадании в организм могут быть уничтожены иммунитетом до того, как успеют сработать, а то и вызовут мощные иммунные ответы организма, лишь ухудшив состояние здоровья.

Существует и другой способ доставки генного материала. Это кольцевая молекула ДНК или плазмида. Она отлично спирализуется, становясь очень компактной, что позволяет ученым «упаковать» ее в химический полимер и внедрить в клетку. В отличие от вируса, плазмида не вызывает иммунной реакции организма. Однако этот способ менее подходящий, т.к. спустя 14 дней плазмида удаляется из клетки и продукция белка останавливается. То есть, таким способом ген необходимо вводить на протяжении длительного времени, пока клетка будет «выздоравливать».

Таким образом, у современных ученых есть два мощных метода доставки генов к «больным» клеткам, причем использование вирусов выглядит более предпочтительным. В любом случае окончательное решение по выбору того или иного метода выбирает врач, исходя из реакции организма пациента.

Проблемы, с которыми сталкивается генотерапия

Можно сделать определенный вывод о том, что генная терапия – малоизученная область медицины, которая сопряжена с большим количеством неудач и побочных эффектов, и в этом ее огромный недостаток. Однако есть еще и этический вопрос, ведь многие ученые выступают категорически против вмешательства в генетическое строение человеческого организма. Именно поэтому, сегодня существует международный запрет на использование в генотерапии половых клеток, а также доимплантационных зародышевых клеток. Сделано это для того, чтобы предотвратить нежелательные генные изменения и мутации у наших потомков.

В остальном же, генная терапия не нарушает никаких этических норм, ведь она призвана бороться с тяжелыми и неизлечимыми заболеваниями, в которых официальная медицина попросту бессильна. И в этом самое главное преимущество лечения генами.
Берегите себя!

Генная терапия в широком смысле слова означает лечение путем введения в ткани или в клетки пациента смысловых последовательностей ДНК. Первоначально генная терапия рассматривалась как возможность исправления дефекта в гене.

Дальнейшие исследования внесли коррективы в эти представления. Оказалось, что значительно проще исправлять не сам дефект в гене, а вести коррекцию путем введения в организм пациента полноценно работающего гена. Оказалось, что генная терапия должна осуществляться исключительно на соматических тканях, генная терапия на уровне половых и зародышевых клеток весьма проблематична и мало реальна. Причина этого - реальная опасность засорения генофонда нежелательными искусственными генными конструкциями или внесение мутаций с непредсказуемыми последствиями для будущего человечества (Фр. Андерсон, Т. Каски, Фр. Коллинс и др.). Наконец, практическая методология генной терапии оказалась пригодной для лечения не только моногенных наследственных заболеваний, но и широко распространенных болезней, какими являются злокачественные опухоли, тяжелые формы вирусных инфекций, СПИД, сердечно-сосудистые и другие заболевания.

Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 г. с целью генетического маркирования опухоль-инфильт- рирующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы. Первым моногенным наследственным заболеванием, в отношении которого были применены методы генной терапии, оказался наследственный иммунодефицит, обусловленный мутацией в гене аденозиндезаминазы. При этом заболевании в крови пациентов накапливается в высокой концентрации 2-дезок- сиаденозин, оказывающий токсическое действие на Т- и В-лимфоциты, в результате чего развивается серьезный комбинированный иммунодефицит. 14 сентября 1990 года в Бетезде (США) 4-летней девочке, страдающей этим достаточно редким заболеванием (1:100 000), были пересажены ее собственные лимфоциты, предварительно трансформированные ex vivo геном АДА (ген АДА + маркерный ген пео + ретровирусный вектор). Лечебный эффект наблюдался в течение нескольких месяцев, после чего процедура была повторена с интервалом 3-5 мес. В течение 3 лет терапии в общей сложности было проведено 23 внутривенные трансфузии АДА-трансформированных лимфоцитов. В результате лечения состояние пациентки значительно улучшилось.

Другие моногенные наследственные заболевания, в отношении которых уже имеются официально разрешенные протоколы и начаты клинические испытания, касаются семейной гиперхолестеринемии (1992), гемофилии В (1992), муковисцидоза (1993), болезни Гоше (1993). К 1993 г. только в США к клиническим испытаниям генно-инженерных конструкций было допущено 53 проекта. К 1995 г. в мире число таких проектов возросло до 100, и более 400 пациентов было непосредственно вовлечено в эти исследования . Вместе с тем, и в сегодняшних исследованиях по генной терапии учитывают, что последствия манипулирования генами или рекомбинантными ДНК in vivo изучены недостаточно. Поэтому при разработке программ генной терапии принципиальное значение имеют вопросы безопасности применения схем лечения как для самого пациента, так и для популяции в целом.

Программа генной терапии для клинических испытаний включает следующие разделы: обоснование выбора нозологии для проведения курса генной терапии; определение типа клеток, подлежащих генетической модификации; схему конструирования экзогенной ДНК; обоснование биологической безопасности вводимой генной конструкции, включающее опыты на культурах клеток и на модельных животных; разработку процедуры переноса ее в клетки пациента; методы анализа экспрессии введенных генов; оценку клинического (терапевтического) эффекта; возможные побочные последствия и способы их предупреждения.

В Европе такие протоколы составляют и утверждают в соответствии с рекомендациями Европейской рабочей группы по переносу генов и генной терапии. Важнейшим элементом в программе генной терапии является анализ последствий проводимых процедур. Решающим условием успешной генотерапии является обеспечение эффективной доставки, то есть трансфекции или трансдукции (при использовании вирусных векторов) чужеродного гена в клетки-мишени, обеспечение длительной персистен- ции его в этих клетках и создание условий для полноценной работы, то есть экспрессии. Залогом длительной персистенции чужеродной ДНК в клетках-реципиентах является ее встраивание в геном, то есть в ДНК-клетки хозяина. Основные методы доставки чужеродных генов в клетки подразделяются на химические, физические и биологические. Конструирование векторов на базе вирусов представляет собой наиболее интересный и перспективный раздел генотерапии.

Появление принципиально новых технологий, позволяющих активно манипулировать с генами и их фрагментами, обеспечивающих адресную доставку новых блоков генетической информации в заданные участки генома, совершило революцию в биологии и медицине. В этом случае сам ген все чаще начинает выступать в качестве лекарства, применяемого для лечения различных заболеваний. Не за горами применение генотерапии и для борьбы с мультифакториальными заболеваниями. Уже сейчас на современном уровне наших знаний о геноме человека вполне возможны такие его модификации путем генной трансфекции, которые могут быть предприняты с целью улучшения ряда физических (например, рост), психических и интеллектуальных параметров. Таким образом, современная наука о человеке на своем новом витке развития вернулась к идее «улучшения человеческой породы», постулированной выдающимся английским генетиком Фр. Гальтоном и его учениками.

Генотерапия в XXI веке не только предлагает реальные пути лечения тяжелых наследственных и ненаследственных недугов, но и в своем стремительном развитии ставит перед обществом новые проблемы, решать которые необходимо уже в ближайшем будущем.

За свою относительно недолгую историю генная терапия претерпела и « взлеты и падения» : иногда ученые и практические врачи видели в ней чуть ли не панацею, а затем наступал период разочарования и скептицизма…
Идеи о возможности введения в организм генов с терапевтической целью были высказаны еще в начале 60-х годов минувшего столетия, однако реальные шаги были сделаны лишь в конце 80-х и были тесно связаны с международным проектом по расшифровке генома человека.

В 1990 г. была предпринята попытка генной терапии тяжелого, зачастую несовместимого с жизнью, наследственного иммунодефицита, вызванного дефектом в гене, кодирующем синтез фермента аденозиндезаминазы. Авторы исследования сообщили о четко выраженном терапевтическом эффекте. И хотя со временем возник ряд сомнений по поводу стойкости полученного эффекта и его конкретных механизмов, именно эта работа послужила мощнейшим толчком для развития генной терапии и привлекла многомиллиардные инвестиции.

Генная терапия — медицинский подход, основанный на введении в клетки генных конструкций для лечения различных заболеваний. Желаемый эффект достигается либо в результате экспрессии введенного гена, либо за счет подавления функции дефектного гена. Следует подчеркнуть, что целью генной терапии является не « лечение» генов как таковых, а лечение различных заболеваний с их помощью.

Как правило, в качестве « лекарственного препарата» используют фрагмент ДНК, содержащий необходимый ген. Это может быть просто « голая ДНК» , обычно в комплексе с липидами, белками и др. Но гораздо чаще ДНК вводят в составе специальных генетических конструкций (векторов), созданных на основе разнообразных вирусов человека и животных с помощью целого ряда генно-инженерных манипуляций. Например, из вируса удаляют гены, необходимые для его размножения. Это, с одной стороны, делает вирусные частицы практически безопасными, с другой, « освобождает место» для генов, предназначенных для введения в организм.

Принципиальным моментом генной терапии является проникновение генной конструкции в клетку (трансфекция), в подавляющем большинстве случаев — в ее ядро. При этом важно, чтобы генная конструкция достигла именно тех клеток, которые нужно « лечить» . Поэтому успешность генной терапии во многом зависит от выбора оптимального или, по крайней мере, удовлетворительного способа введения генных конструкций в организм.

С вирусными векторами ситуация более или менее предсказуема: они распространяются по организму и проникают в клетки подобно своим вирусам-предкам, обеспечивая достаточно высокий уровень органной и тканевой специфичности. Такие конструкции обычно вводят внутривенно, внутрибрюшинно, подкожно или внутримышечно.

Для « целевой доставки» невирусных векторов был разработан ряд специальных методов. Простейший метод доставки нужного гена в клетки in vivo — прямая инъекция генетического материала в ткань. Использование данного метода ограничено: инъекции можно делать только в кожу, тимус, поперечно-полосатые мышцы, некоторые плотные опухоли.

Другой способ доставки трансгена — баллистическая трансфекция. Она основана на « обстреле» органов и тканей микрочастицами тяжелых металлов (золото, вольфрам), покрытых фрагментами ДНК. Для « обстрела» используют специальную « генную пушку» .

При лечении заболеваний легких возможно введение генетического материала в дыхательные пути в виде аэрозоля.

Трансфекцию клеток можно также проводить ех vivo: клетки выделяют из организма, производят с ними генно-инженерные манипуляции, а затем вводят обратно в организм больного.

Лечим: наследственное …

На начальном этапе развития генной терапии ее основными объектами считались наследственные заболевания, вызванные отсутствием или недостаточной функцией одного гена, то есть моногенные. Предполагалось, что введение больному нормально функционирующего гена приведет к излечению от болезни. Неоднократно предпринимались попытки лечения « королевской болезни» — гемофилии, миодистрофии Дюшена, муковисцидоза.

Сегодня разрабатываются и испытываются методы генной терапии почти 30 моногенных заболеваний человека. Между тем, вопросов остается больше, чем ответов, а реальный терапевтический эффект в большинстве случаев не достигнут. Причинами этого, прежде всего, являются иммунная реакция организма, постепенное « затухание» функций введенного гена, а также невозможность добиться « адресного» встраивания переносимого гена в хромосомную ДНК.

Моногенным заболеваниям посвящены менее 10% исследований генной терапии, остальные же касаются ненаследственных патологий.

…и приобретенное

Приобретенные заболевания не связаны с врожденным дефектом в структуре и функции генов. Их генная терапия основывается на положении, что введенный в организм « терапевтический ген» должен привести к синтезу белка, который либо окажет лечебное действие, либо будет способствовать увеличению индивидуальной чувствительности к действию лекарственных средств.

Генная терапия может быть использована для предотвращения тромбообразования, восстановления сосудистой системы сердечной мышцы после инфаркта миокарда, профилактики и лечения атеросклероза, а также в борьбе с ВИЧ-инфекцией и онкологическими заболеваниями. Например, интенсивно развивается такой метод генной терапии опухолей, как повышение чувствительности опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам, проводят клинические испытания с участием пациентов с плевральной мезотелиомой, раком яичников, глиобластомой. В 1999 г. был одобрен протокол лечения рака предстательной железы, подобраны безопасные дозы химиопрепаратов и продемонстрирован положительный лечебный эффект.

Безопасность и этика

Проведение генетических манипуляций с организмом человека предъявляет особые требования к безопасности: ведь любое введение в клетки чужеродного генетического материала может иметь отрицательныеотрицательные последствия. Неконтролируемое встраивание « новых» генов в те или иные участки генома больного может привести к нарушению функции « своих» генов, что, в свою очередь, может вызвать нежелательные изменения в организме, в частности образование раковых опухолей.

Помимо этого, негативные генетические изменения могут возникнуть в соматических и половых клетках. В первом случае речь идет о судьбе одного человека, где риск, связанный с генетической коррекцией несравнимо меньший, чем риск смертельного исхода от имеющегося заболевания. При введении же генных конструкций в половые клетки нежелательные изменения в геноме могут быть переданы будущим поколениям. Поэтому совершенно естественным представляется стремление запретить эксперименты по генетической модификации половых клеток не только из медицинских, но и из этических соображений.

Ряд морально-этических проблем связан с разработкой подходов к генному вмешательству в клетки развивающегося эмбриона человека, то есть с внутриматочной генной терапией (терапией in utero). В США возможность использования генной терапии in utero рассматривается только для двух тяжелейших генетических заболеваний: тяжелого комбинированного иммунодефицита, вызванного дефектом в гене фермента аденозиндезаминазы, и гомозиготной бета-талассемии — тяжелого наследственного заболевания, связанного с отсутствием всех четырех глобиновых генов или мутациями в них. Уже разработан и готовится к предварительным испытаниям ряд генных конструкций, доставка которых в организм, как предполагается, приведет к компенсации генетических дефектов и устранению симптомов этих болезней. Однако риск возникновения отрицательных генетических последствий таких манипуляций достаточно велик. Поэтому этичность внутриматочной генной терапии также остается спорной.

В январе этого года в США опять были временно запрещены эксперименты по генной терапии. Причиной стали опасные осложнения, возникшие у двух детей после генной терапии наследственного иммунодефицита. Несколько месяцев назад во Франции у одного из детей, считавшихся излеченными благодаря генной терапии, был обнаружен лейкозоподобный синдром. Эксперты не исключают, что именно использование в ходе терапии векторов на основе ретровирусов может быть причиной развития осложнений у детей. Теперь представители Управления по контролю пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) будут рассматривать вопрос о продолжении экспериментов по генной терапии в индивидуальном порядке, причем лишь в том случае, если других способов лечения заболевания не существует.

Не панацея, но — перспектива

Нельзя отрицать, что реальные успехи генной терапии в лечении конкретных больных довольно скромны, а сам подход все еще находится на стадии накопления данных и разработки технологий. Генная терапия не стала и, очевидно, никогда не станет панацеей. Регуляторные системы организма настолько сложны и так мало изучены, что простое введение гена в большинстве случаев не вызывает необходимого лечебного эффекта.

Однако при всем этом перспективность генной терапии трудно переоценить. Есть все основания надеяться на то, что прогресс в сфере молекулярной генетики и генно-инженерных технологий приведет к несомненным успехам в лечении заболеваний человека с помощью генов. И, в конце концов, генная терапия по праву займет свое место в практической медицине.

Судя по всему, генная терапия может получить несколько неожиданное применение. По прогнозам ученых, в 2012 г. состоятся Олимпийские игры, где выступят трансгенные суперспортсмены. « ДНК-допинг» даст несомненные преимущества
в развитии силы, выносливости и скорости. Можно не сомневаться, что в условиях жесткой спортивной конкуренции найдутся атлеты, готовые к генетической модификации, даже учитывая возможный риск, связанный с применением новой технологии.

Введение

С каждым годом в научных журналах появляется всё больше статей о медицинских клинических исследованиях, в которых, так или иначе, применялось лечение, основанное на введении различных генов - генная терапия. Это направление выросло из таких хорошо развивающихся разделов биологии, как молекулярная генетика и биотехнология.

Зачастую, когда обычные (консервативные) методы уже перепробованы, именно генная терапия может помочь пациентам выжить и даже полностью выздороветь. Например, это касается наследственных моногенных заболеваний, то есть таких, которые вызваны дефектом в одном-единственном гене, а также и многих других . Или, к примеру, генная терапия может выручить и спасти конечность тем больным, у которых сужен просвет сосудов в нижних конечностях и вследствие этого развилась стойкая ишемия окружающих тканей, то есть эти ткани испытывают сильный недостаток питательных веществ и кислорода, которые в норме разносятся кровью по организму . Хирургическими манипуляциями и лекарствами таких пациентов лечить зачастую не получается, зато если локально заставить клетки выбрасывать наружу больше белковых факторов, которые повлияли бы на процесс образования и прорастания новых сосудов, то ишемия стала бы гораздо менее выраженной и жить больным станет гораздо легче.

Генную терапию сегодня можно определить как лечение заболеваний путем введения генов в клетки пациентов с целью направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых функций. Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты совсем недавно - 22 мая 1989 года в целях диагностики рака. Первым наследственным заболеванием, в отношении которого были применены методы генной терапии, оказался наследственный иммуннодефицит .

С каждым годом число успешно проведенных клинических испытаний лечения различных заболеваний с использованием генной терапии растёт, и к январю 2014 г. достигло 2 тысяч .

Вместе с тем и в современных исследованиях по генной терапии необходимо учитывать, что последствия манипулирования генами или «перетасованными» (рекомбинантными) ДНК in vivo (лат. буквально "в живом") изучены недостаточно. В странах с наиболее продвинутым уровнем исследований в этой области, особенно в США, медицинские протоколы с использованием смысловых последовательностей ДНК подвергаются обязательной экспертизе в соответствующих комитетах и комиссиях. В США таковыми являются Консультативный комитет по рекомбинантным ДНК (Recombinant DNA Advisory Committee, RAC) и Управление по лекарствам и пищевым продуктам (Food and Drug Administration, FDA) с последующим обязательным утверждением проекта директором Национальных институтов здоровья (National Institutes of Health) .

Итак, мы определились, что данное лечение основано на том, что если какие-то ткани организма испытывают недостаток некоторых отдельных белковых факторов, то это можно исправить введением в эти ткани соответствующих генов, кодирующих белки, и всё станет более или менее замечательно. Сами белки вводить не получится, потому что наш организм тут же среагирует неслабой иммунной реакцией, да и длительность действия была бы недостаточной. Теперь следует определиться с методом доставки гена в клетки.

Трансфекция клеток

Для начала стоит ввести определения некоторых терминов.

Транспорт генов осуществляется благодаря вектору - это молекула ДНК, используемая как «транспортное средство» для искусственного переноса генетической информации в клетку. Выделяют множество разновидностей векторов: плазмидные, вирусные, а также космиды, фазмиды, искусственные хромосомы и т.д. Принципиально важно, что векторы (в частности, плазмидные) обладают характерными для них свойствами:

1. Точка начала репликации (ori) - последовательность нуклеотидов, с которой начинается удвоение ДНК. Если векторная ДНК не сможет удваиваться (реплицироваться), то необходимый лечебный эффект не будет достигнут, потому что она просто быстро расщепится внутриклеточными ферментами-нуклеазами, а из-за недостатка матриц будет в итоге образовано гораздо меньше молекул белка. Следует отметить, что эти точки специфичны для каждого биологического вида, то есть если векторную ДНК предполагается получать путём её размножения в культуре бактерий (а не просто химическим синтезом, что обычно гораздо дороже), то потребуются отдельно две точки начала репликации - для человека и для бактерий;

2. Сайты рестрикции - специфические короткие последовательности (чаще палиндромные), которые узнаются специальными ферментами (эндонуклеазы рестрикции) и разрезаются ими определённым образом - с образованием «липких концов» (рис.1).

Рис.1 Образование "липких концов" с участием рестриктаз

Эти сайты необходимы для того, чтобы сшить векторную ДНК (которая, по сути, является «болванкой») с нужными терапевтическими генами в единую молекулу. Такая сшитая из двух или нескольких частей молекула зовётся «рекомбинантной»;

3. Понятно, что нам желательно бы получить миллионы копий рекомбинантной молекулы ДНК. Опять-таки, если мы имеем дело с культурой клеток бактерий, то далее эту ДНК нужно выделить. Проблема заключается в том, что далеко не все бактерии проглотят нужную нам молекулу, некоторые не станут этого делать. Чтобы эти две группы всё-таки различить, в векторную ДНК вставляют селективные маркёры - участки устойчивости к определённым химическим веществам; теперь если в среду добавить эти самые вещества, то выживут только те, которые обладают устойчивостью к ним, а остальные погибнут.

Все эти три составляющие можно наблюдать и в самой первой искусственно синтезированной плазмиде (рис.2).

Рис.2

Сам процесс внедрения плазмидного вектора в определённые клетки называется трансфекцией . Плазмида - это довольно короткая и обычно кольцевая молекула ДНК, которая находится в цитоплазме бактериальной клетки. Плазмиды не связаны с бактериальной хромосомой, они могут реплицироваться независимо от нее, могут выбрасываться бактерией в окружающую среду или, наоборот, поглощаться (процесс поглощения - трансформация ). С помощью плазмид бактерии могут обмениваться генетической информацией, например, передавать устойчивость к определённым антибиотикам.

Плазмиды существуют в бактериях в естественных условиях. Но никто не может помешать исследователю искусственно синтезировать плазмиду, которая будет обладать нужными для него свойствами, вшить в нее ген-вставку и внедрить в клетку. В одну и ту же плазмиду можно вшивать разные вставки .

Методы генной терапии

Существует два основных подхода, различающиеся природой клеток-мишеней:

1. Фетальная, при которой чужеродную ДНК вводят в зиготу (оплодотворённую яйцеклетку) или эмбрион на ранней стадии развития; при этом ожидается, что введённый материал попадёт во все клетки реципиента (и даже в половые клетки, обеспечив тем самым передачу следующему поколению). В нашей стране она фактически запрещена ;

2. Соматическая, при которой генетический материал вводят уже родившемуся в неполовые клетки и он не передаётся половым клеткам.

Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных (размноженных) и определенным образом упакованных последовательностей ДНК в определённые ткани больного. Особенно перспективным для лечения генных болезней in vivo представляется введение генов с помощью аэрозольных или инъецируемых вакцин. Аэрозольная генотерапия разрабатывается, как правило, для лечения лёгочных заболеваний (муковисцидоз, рак легких).

Разработке программы генной терапии предшествует много этапов. Это и тщательный анализ тканеспецифической экспрессии соответствующего гена (т. е., синтеза на матрице гена какого-то белка в определённой ткани), и идентификация первичного биохимического дефекта, и исследование структуры, функции и внутриклеточного распределения его белкового продукта, а также биохимический анализ патологического процесса. Все эти данные учитываются при составлении соответствующего медицинского протокола.

Важно, что при составлении схем коррекции генов оценивается эффективность трансфекции, степень исправления первичного биохимического дефекта в условиях клеточных культур (in vitro, "в пробирке") и, что особенно важно, in vivo на животных - биологических моделях. Только после этого можно приступать к программе клинических испытаний .

Прямая доставка и клеточные носители терапевтических генов

Существует множество методов внедрения чужеродной ДНК в эукариотическую клетку: некоторые зависят от физической обработки (электропорация, магнетофекция и т.д.), другие - от применения химических материалов или биологических частиц (например, вирусов), которые используются как переносчики. Сразу стоит оговориться, что обычно комбинируются химические и физические методы (например, электропорация + окутывание ДНК липосомами)

Прямые методы

1. Трансфекция на химической основе может быть классифицирована на несколько видов: с использованием вещества циклодекстрина, полимеров, липосом или наночастиц (с или без химической или вирусной функционализации, т.е. модификации поверхности).
а) Один из самых дешевых методов - использование фосфата кальция. Он повышает эффективность включения ДНК в клетки в 10-100 раз. ДНК образует с кальцием прочный комплекс, что обеспечивает его эффективное поглощение. Недостаток - ядра достигает всего около 1 - 10% ДНК. Метод используется in vitro для переноса ДНК в клетки человека (рис.3);

Рис.3

б) Применение сильноразветвленных органических молекул - дендример, для связывания ДНК и переноса её в клетку (рис.4);

Рис.4

в) Очень эффективным методом для трансфекции ДНК является внедрение её через липосомы - малые, окруженные мембраной тельца, которые могут сливаться с клеточной цитоплазматической мембраной (ЦПМ), представляющая собой двойной слой из липидов. Для эукариотических клеток трансфекция производится эффективнее с применением катионных липосом, потому что клетки к ним более чувствительны. Процесс имеет своё название - липофекция. Этот метод сегодня считается одним из самых безопасных. Липосомы нетоксичны и неиммуногенны. Однако, эффективность переноса генов с помощью липосом ограничена, поскольку внесенная ими ДНК в клетках обычно сразу же захватывается лизосомами и разрушается. Введение ДНК в клетки человека с помощью липосом сегодня является главным при терапии in vivo (рис.5);

Рис.5

г) Еще один метод - использование катионных полимеров, таких как диэтиламиноэтил-декстран или полиэтиленимин. Отрицательно заряженные молекулы ДНК связываются с положительно заряженными поликатионами, и этот комплекс далее проникает в клетку путём эндоцитоза. ДЭАЭ-декстран изменяет физические свойства плазматической мембраны и стимулирует поглощение этого комплекса клеткой. Главный недостаток метода заключается в том, что ДЭАЭ-декстран в высоких концентрациях токсичен. Метод не получил распространения в генотерапии;

д) С помощью гистонов и других ядерных белков. Эти белки, содержащие много положительно заряженных аминокислот (Lys, Arg), в естественных условиях помогают компактно уложить длинную цепь ДНК в сравнительно небольшое ядро клетки.

2. Физические методы:

а) Электропорация - очень популярный метод; мгновенное повышение проницаемости мембраны достигается за счет того, что клетки подвергаются коротким воздействиям интенсивного электрического поля. Показано, что в оптимальных условиях количество трансформантов может достигать 80% выживших клеток. На человеке на сегодняшний день не используется (рис.6).

Рис.6

б) «Cell squeezing» - метод, изобретенный в 2013 г. Он позволяет доставить молекулы в клетки путём "мягкого сдавливания" клеточной мембраны. Метод исключает возможность токсичности или неправильного попадания по мишени, так как он не зависит от внешних материалов или электрических полей;

в) Сонопорация - метод искусственного переноса чужеродных ДНК в клетки с помощью воздействия на них ультразвуком, вызывающим открывание пор в клеточной мембране;
г) Оптическая трансфекция - метод, при котором производится крошечное отверстие в мембране (около 1 мкм в диаметре) при использовании сильносфокусированного лазера;
д) Гидродинамическая трансфекция - метод доставки генетических конструкций, белков и т.д. путем контролируемого повышения давления в капиллярах и межклеточной жидкости, что вызывает кратковременное повышение проницаемости клеточных мембран и образование в них временных пор. Осуществляется быстрой инъекцией в ткань, доставка при этом является неспецифичной. Эффективность доставки для скелетной мышцы - от 22 до 60% ;

е) Микроинъекция ДНК - введение в ядро клетки животных с помощью тонких стеклянных микротрубочек (d=0,1-0,5 мкм). Недостаток - сложность метода, высока вероятность разрушения ядра либо ДНК; можно трансформировать ограниченное число клеток. Не используется для человека.

3. Методы на основе частиц.

а) Прямой подход к трансфекции - генная пушка, при этом ДНК сцепляют в наночастицу с инертными твердыми веществами (чаще золото, вольфрам), которая затем «выстреливает» направленно в ядра клеток-мишеней. Этот метод применяется in vitro и in vivo для введения генов, в частности, в клетки мышечных тканей, например при таком заболевании, как миодистрофия Дюшена. Размеры частиц золота - 1-3 мкм (рис.7).

Рис.7

б) Магнитофекция - метод, использующий силы магнетизма для доставки ДНК в клетки-мишени. Сначала нуклеиновые кислоты (НК) ассоциируются с магнитными наночастицами, а далее, под действием магнитного поля, частицы загоняются в клетку. Эффективность почти 100%-ная, отмечена явная нетоксичность. Уже через 10-15 мин частицы регистрируются в клетке - это гораздо быстрее других методик.
в) Импалефекция (impalefection; "impalement", букв. "сажание на кол" + "infection") - метод доставки с применением наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки и нановолокна. При этом клетки буквально протыкаются подстилкой из нанофибрилл . Приставка «нано» применяется для обозначения их очень маленьких размеров (в пределах миллиардных долей метра) (рис.8).

Рис.8

Отдельно стоит выделить такой метод, как РНК-трансфекция: в клетку доставляется не ДНК, а молекулы РНК - их «преёмники» в цепи биосинтеза белка; при этом активизируются специальные белки, разрезающие РНК на короткие фрагменты -- т.н. малые интерферирующих РНК (миРНК). Эти фрагменты связываются с другими белками и, в конце концов, это приводит к угнетению экспрессии клеткой соответствующих генов. Таким образом можно заблокировать в клетке действие тех генов, которые потенциально на данный момент приносят больше вреда, чем пользы. Широкое применение РНК-трансфекция нашла, в частности, в онкологии.

Основные принципы доставки генов с использованием плазмидных векторов рассмотрены. Теперь можно перейти к рассмотрению вирусных методов. Вирусы - это неклеточные формы жизни, чаще всего представляющие собой молекулу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), обёрнутой в белковую оболочку. Если вырезать из генетического материала вируса все те последовательности, которые вызывают возникновение заболеваний, то весь вирус также можно успешно превратить в «транспортное средство» для нашего гена.

Процесс внедрения ДНК в клетку, опосредованное вирусом, называется трансдукцией .
На практике чаще всего используют ретровирусы, аденовирусы и аденоассоциированные вирусы (AAV). Для начала стоит разобраться, каким должен быть идеальный кандидат для трансдукции среди вирусов. Критерии таковы, что он должен быть:

Стабилен;
. ёмок, то есть вмещать достаточное количество ДНК;
. инертным в отношении метаболических путей клетки;
. точным - в идеале, должен встраивать свой геном в конкретный локус генома ядра хозяина и др.

В реальной жизни очень сложно скомбинировать хотя бы несколько пунктов, так что обычно выбор происходит при рассмотрении каждого индивидуального случая в отдельности (рис.9).

Рис.9

Из всех трёх перечисленных наиболее используемых вирусов самыми безопасными и одновременно самыми точными являются AAV. Их почти что единственный недостаток - сравнительно малая ёмкость (ок. 4800 п.н.), которая, однако, оказывается достаточной для многих генов .

Помимо перечисленных методов достаточно часто генная терапия применяется в комбинации с клеточной: при этом сначала в питательную среду высаживают культуру определённых клеток человека, после этого тем или иным способом внедряют в клетки нужные гены, некоторое время культивируют и снова пересаживают в организм хозяина. В результате клеткам можно вернуть их нормальные свойства. Так, к примеру, модифицировали белые клетки крови человека (лейкоциты) при лейкемии (рис.10).

Рис.10

Судьба гена после его попадания в клетку

Так как с вирусными векторами всё более-менее ясно в силу их свойства более эффективно доставлять гены до конечной цели - ядра, то остановимся на судьбе плазмидного вектора.

На данном этапе мы добились того, что ДНК прошла первый большой барьер - цитоплазматическую мембрану клетки.

Далее, в комплексе с другими веществами, оболочкой или без, ей необходимо достигнуть клеточного ядра, чтобы специальный фермент - РНК-полимераза - синтезировала молекулу информационной РНК (иРНК) на матрице ДНК (этот процесс называется транскрипция ). Только после этого иРНК выйдет в цитоплазму, образует комплекс с рибосомами и согласно генетическому коду синтезируется полипептид - например, фактор роста сосудов (VEGF), который начнёт выполнять определённую терапевтическую функцию (в данном случае - запустит процесс образования ветвлений сосудов в ткани, подверженной ишемии).

Что касается экспрессии введенных генов в требуемом типе клеток, то эта задача решается с помощью регуляторных элементов транскрипции. Ткань, в которой происходит экспрессия, часто определяется комбинацией специфичного для этой ткани энхансера («усиливающей» последовательности) с определенным промотором (последовательность нуклеотидов, с которой РНК-полимераза начинает синтез), который может быть индуцируемым . Известно, что активность генов можно модулировать in vivo внешними сигналами, а так как энхансеры могут работать с любым геном, то в вектора можно вводить еще инсуляторы, которые помогают энхансеру работать независимо от его положения и могут вести себя как функциональные барьеры между генами. Каждый энхансер содержит набор участков связывания активирующих или супрессирующих белковых факторов . С помощью промоторов можно также регулировать уровень экспрессии генов. Например, есть металлотионеиновые или температурочувствительные промоторы; промоторы, управляемые гормонами.

Экспрессия гена зависит от его положения в геноме. В большинстве случаев существующие вирусные методы приводят лишь к случайному встраиванию гена в геном. Чтобы исключить такую зависимость, при конструировании векторов снабжают ген известными нуклеотидными последовательностями, которые позволяют гену экспрессироваться независимо от места его встраивания в геном.

Наиболее простой путь регуляции экспрессии трансгена - это обеспечение его индикаторным промотором, который чувствителен к физиологическому сигналу, такому, как выделение глюкозы или гипоксия. Такие «эндогенные» контролирующие системы могут быть полезны в некоторых ситуациях, таких, как осуществление глюкозозависимого контроля продукции инсулина. Более надежны и универсальны «экзогенные» системы контроля, когда экспрессия гена контролируется фармакологически введением маленькой лекарственной молекулы. В настоящее время известны 4 основные системы контроля - регулируемые тетрациклином (Tet), стероидом насекомых, экдизоном или его аналогами, антипрогестиновым препаратом майфпристоном (RU486) и химическими димеризаторами, такими, как рапамицин и его аналоги. Все они включают лекарственно зависимое привлечение домена активации транскрипции к основному промотору, ведущему нужный ген, но отличаются по механизмам этого привлечения .

Заключение

Обзор данных позволяет прийти к заключению, что, несмотря на усилия многих лабораторий мира, все уже известные и испытанные in vivo и in vitro векторные системы далеки от совершенства . Если проблема доставки чужеродной ДНК in vitro практически решена, а ее доставка в клетки-мишени разных тканей in vivo успешно решается (главным образом путем создания конструкций, несущих рецепторные белки, в том числе и антигены, специфичные для тех или иных тканей), то другие характеристики существующих векторных систем - стабильность интеграции, регулируемая экспрессия, безопасность - все еще нуждаются в серьезных доработках.

Прежде всего, это касается стабильности интеграции. До настоящего времени интеграция в геном достигалась только при использовании ретровирусных либо аденоассоциированных векторов. Повысить эффективность стабильной интеграции можно путем совершенствования генных конструкций типа рецептор-опосредованных систем либо путем создания достаточно стабильных эписомных векторов (то есть ДНК-структур, способных к длительному пребыванию внутри ядер). В последнее время особое внимание уделяется созданию векторов на базе искусственных хромосом млекопитающих. Благодаря наличию основных структурных элементов обычных хромосом такие мини-хромосомы длительно удерживаются в клетках и способны нести полноразмерные (геномные) гены и их естественные регуляторные элементы, которые необходимы для правильной работы гена, в нужной ткани и в должное время.

Генная и клеточная терапия открывает блестящие перспективы для восстановления утраченных клеток и тканей и генно-инженерного конструирования органов, что, несомненно, существенно расширит арсенал методов для медико-биологических исследований и создаст новые возможности для сохранения и продления жизни человека .

Кроме того, о том, каковы возможности современной медицинской науки в лечении хромосомныханомалий, можно узнать, ознакомившись с достижениями генотерапии. Это направление основано на выполнении переноса генетического материала в человеческий организм при условии доставки гена в так называемые клетки-мишени с помощью различных методов.

Показания к назначению

Лечение наследственных болезней осуществляется только в случае точного установления заболевания. При этом перед назначением терапевтических мероприятий проводят целый ряд анализов, чтобы установить, какие гормоны и прочие вещества производятся в организме в избытке, а какие – в недостаточном количестве, чтобы подобрать наиболее эффективную дозировку препаратов.

В процессе приема медикаментов постоянно осуществляют контроль за состоянием пациента и при необходимости вносят изменения в ход лечения.

Как правило, лекарственные средства таким пациентам следует принимать пожизненно или в течение длительного промежутка времени (например, до периода окончания процесса роста тела), а диетические рекомендации следует выполнять неукоснительно и постоянно.

Противопоказания

При разработке курса терапии учитывают возможные индивидуальные противопоказания к применению и при необходимости заменяют одни препараты другими.

В случае принятия решения о пересадке органов или тканей при некоторых наследственных недугах обязательно принимают во внимание риск возникновения отрицательных последствий после оперативного вмешательства.

Генная терапия – одна из стремительно развивающихся областей медицины, которая предполагает лечение человека посредством введения в организм здоровых генов. Причем, как утверждают ученые, с помощью генной терапии можно добавить недостающий ген, исправить или заменить его, улучшив тем самым работу организма на клеточном уровне и нормализовав состояние больного.

По словам ученых, потенциальными кандидатами для генной терапии на сегодняшний день являются 200 млн. жителей планеты, причем эта цифра неуклонно растет. И очень отрадно, что несколько тысяч пациентов уже получили лечение от неизлечимых недугов в рамках проводимых испытаний.

В данной статье расскажем о том, какие задачи ставит перед собой генная терапия, какие заболевания можно лечить этим методом и с какими проблемами приходится сталкиваться ученым.

Где применяется генотерапия

Изначально генная терапия была задумана для борьбы с тяжелыми наследственными заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона, муковисцидоз (кистозный фиброз) и некоторыми инфекционными заражениями. Однако 1990-й год, когда ученым удалось скорректировать дефектный ген, и, введя его в организм больного, победить муковисцидоз, стал поистине революционным в области генной терапии. Миллионы людей во всем мире получили надежду на лечение заболеваний, которые прежде считались неизлечимыми. И пусть такая терапия находится у самых истоков развития, ее потенциал вызывает удивление даже в научном мире.

Так, например, кроме кистозного фиброза, современные ученые добились успехов борьбе с такими наследственными патологиями, как гемофилия, энзимопатия и иммунодефицит. Более того, лечение генами позволяет бороться с некоторыми онкологическими заболеваниями, а также с патологиями сердца, болезнями нервной системы и даже травмами, к примеру, с повреждениями нервов. Таким образом, генная терапия занимается заболеваниями с крайне тяжелым протеканием, которые приводят к ранней смертности и, зачастую, не имеют другого лечения, кроме терапии генами.

Принцип лечения генами

В качестве действующего вещества врачи используют генетическую информацию, а если быть точным, молекулы, которые являются носителями такой информации. Реже для этого применяют нуклеиновые кислоты РНК, а чаще – клетки ДНК.

Каждая такая клетка обладает так называемым «ксероксом» – механизмом, при помощи которого она переводит генетическую информацию в белки. Клетка, у которой имеется правильный ген и без сбоев работает «ксерокс», с точки зрения генной терапии является здоровой клеткой. У каждой здоровой клетки имеется целая библиотека оригинальных генов, которые она использует для правильной и слаженной работы всего организма. Однако если по какой-либо причине важный ген утерян, восстановить такую потерю не представляется возможным.

Это становится причиной развития серьезных генетических заболеваний, таких как миодистрофия Дюшена (при ней у больного прогрессирует мышечный паралич, и он в большинстве случаев не доживает до 30 лет, умирая от остановки дыхания). Или менее фатальная ситуация. К примеру, «поломка» определенного гена приводит к тому, что белок перестает выполнять свои функции. И это становится причиной развития гемофилии.

В любом из перечисленных случаев на помощь приходит генная терапия, задачей которой является доставить нормальную копию гена в больную клетку и подложить в её в клеточный «ксерокс». В этом случае наладится работа клетки, а может быть, восстановится функционирование всего организма, благодаря чему человек избавится от тяжелого недуга и сможет продлить свою жизнь.

Какие болезни лечит генная терапия

Насколько реально помогает человеку генная терапия? По подсчетам ученых, в мире насчитывается около 4200 заболеваний, которые возникают в результате неправильной работы генов. В этом плане потенциал у данного направления медицины просто невероятный. Однако гораздо важнее то, чего на сегодняшний день удалось добиться медикам. Безусловно, на этом пути хватает трудностей, однако уже сегодня можно выделить ряд локальных побед.

К примеру, современные ученые разрабатывают подходы к лечению ишемической болезни сердца посредством генов. А ведь это невероятно распространенное заболевание, которое поражает гораздо больше людей, чем врожденные патологии. В конечном итоге, человек, столкнувшийся с ишемической болезнью, оказывается в таком состоянии, когда единственным спасением для него может стать генная терапия.

Более того, на сегодняшний день при помощи генов лечатся патологии, связанные с поражением центральной нервной системы. Это такие заболевания, как боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона. Что интересно, для лечения перечисленных недугов используются вирусы, которые имеют свойство атаковать нервную систему. Так, при помощи вируса герпеса в нервную систему доставляют цитокины и факторы роста, замедляющие развитие заболевания. Это яркий пример того, как патогенный вирус, который обычно вызывает болезнь, обрабатывается в лабораторных условиях, лишаясь белков, несущих заболевание, и используется как кассета, которая доставляет в нервы целебные вещества и тем самым действует во благо здоровья, продлевая жизнь человека.

Еще одним тяжелым наследственным заболеванием является холестеринемия, которая приводит организм человека к неспособности регулировать холестерин, вследствие чего в его организме скапливаются жиры, и возрастает риск инфарктов и инсультов. Чтобы справиться с этой проблемой, специалисты удаляют больному часть печени и исправляют поврежденный ген, останавливая дальнейшее накопление холестерина организмом. После этого исправленный ген помещают в обезвреженный вирус гепатита, и с его помощью отправляют обратно в печень.

Читайте также:

Имеются положительные подвижки и в борьбе со СПИДом. Не секрет ведь, что СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека, который разрушает иммунную систему и открывает ворота к организму смертельно опасным заболеваниям. Современные ученые уже знают, каким образом изменить гены, чтобы они перестали ослаблять иммунную систему, а начали укреплять ее для противодействия вирусу. Такие гены вводятся через кровь, посредством ее переливания.

Работает генная терапия и против раковых заболеваний, в частности, против рака кожи (меланомы). Лечение таких пациентов предполагает введение генов с факторами некроза опухоли, т.е. генов, которые содержат противоопухолевый белок. Более того, сегодня проводятся испытания по лечению рака мозга, где больным пациентам вводят ген, содержащий информацию по увеличению чувствительности злокачественных клеток к применяемым препаратам.

Болезнь Гоше представляет собой тяжелейшее наследственное заболевание, которое вызывается мутацией гена, подавляющего производство особого фермента – глюкоцереброзидазы. У лиц, страдающих от этого неизлечимого недуга, увеличена селезенка и печень, а с прогрессированием недуга начинают разрушаться кости. Ученым уже сегодня удались опыты по введению в организм таких пациентов гена, содержащего информацию по выработке данного фермента.

А вот еще один пример. Не секрет, что ослепший человек на всю оставшуюся жизнь лишается возможности воспринимать зрительные образы. Одной из причин врожденной слепоты считается так называемая атрофия Лебера, которая, по сути, является генной мутацией. На сегодняшний день ученые вернули 80 слепым людям зрительные способности, посредством модифицированного аденовируса, который доставил «рабочий» ген в ткани глаза. К слову, несколько лет назад ученым удалось вылечить дальтонизм у подопытных обезьян, путем внедрения в сетчатку глаза животного здорового человеческого гена. А совсем недавно такая операция позволила вылечить дальтонизм первым пациентам.

Что характерно, метод доставки генной информации при помощи вирусов является самым оптимальным, так как вирусы сами находят свои цели в организме (вирус герпеса обязательно найдет нейроны, а вирус гепатита – печень). Однако у данного метода доставки генов есть существенный недостаток – вирусы иммуногены, а значит, при попадании в организм могут быть уничтожены иммунитетом до того, как успеют сработать, а то и вызовут мощные иммунные ответы организма, лишь ухудшив состояние здоровья.

Существует и другой способ доставки генного материала. Это кольцевая молекула ДНК или плазмида. Она отлично спирализуется, становясь очень компактной, что позволяет ученым «упаковать» ее в химический полимер и внедрить в клетку. В отличие от вируса, плазмида не вызывает иммунной реакции организма. Однако этот способ менее подходящий, т.к. спустя 14 дней плазмида удаляется из клетки и продукция белка останавливается. То есть, таким способом ген необходимо вводить на протяжении длительного времени, пока клетка будет «выздоравливать».

Таким образом, у современных ученых есть два мощных метода доставки генов к «больным» клеткам, причем использование вирусов выглядит более предпочтительным. В любом случае окончательное решение по выбору того или иного метода выбирает врач, исходя из реакции организма пациента.

Проблемы, с которыми сталкивается генотерапия

Можно сделать определенный вывод о том, что генная терапия – малоизученная область медицины, которая сопряжена с большим количеством неудач и побочных эффектов, и в этом ее огромный недостаток. Однако есть еще и этический вопрос, ведь многие ученые выступают категорически против вмешательства в генетическое строение человеческого организма. Именно поэтому, сегодня существует международный запрет на использование в генотерапии половых клеток, а также доимплантационных зародышевых клеток. Сделано это для того, чтобы предотвратить нежелательные генные изменения и мутации у наших потомков.

В остальном же, генная терапия не нарушает никаких этических норм, ведь она призвана бороться с тяжелыми и неизлечимыми заболеваниями, в которых официальная медицина попросту бессильна. И в этом самое главное преимущество лечения генами.
Берегите себя!

«У вашего ребенка генетическое заболевание» - звучит как приговор. Но очень часто врачи-генетики могут существенно помочь больному ребенку, а некоторые заболевания даже полностью скомпенсировать. О современных возможностях лечения рассказывает врач-невролог-генетик Медицинского центра «Покровский» ПБСК Булатникова Мария Алексеевна.

Как часто встречаются генетические болезни?

По мере распространения молекулярной диагностики обнаружилось, что количество генетических заболеваний гораздо больше, чем предполагалось ранее. Многие болезни сердца, пороки развития, неврологические отклонения, как оказалось, имеют генетическую причину. В данном случае я говорю именно о генетических болезнях (не предрасположенностях), т. е. состояниях, вызванных мутацией (поломкой) в одном или нескольких генах. По данным статистики, в США до трети неврологических пациентов находятся в больницах в результате генетических нарушений. К таким выводам привело не только бурное развитие молекулярной генетики и возможностей генетического анализа, но и появление новых методов нейровизуализации, например МРТ. С помощью МРТ можно определить поражение какой области мозга ведет к нарушению, возникшему у ребенка, и часто при подозрении на родовую травму мы обнаруживаем изменения в структурах, которые не могли пострадать в родах, тогда и возникает предположение о генетической природе заболевания, о неправильном формировании органов. По результатам последних исследований, влияние даже тяжёлых родов при ненарушенной генетике удается компенсировать в течение первых лет жизни.

Что дают знания о генетической природе заболевания?

Знание генетических причин заболевания далеко не бесполезно - это не приговор, а способ найти правильный путь лечения и коррекции нарушения. Очень многие заболевания сегодня лечатся и успешно, для других генетики могут предложить более эффективные способы терапии, которые существенно улучшают качество жизни ребенка. Конечно, есть и такие нарушения, которые пока врачи победить не могут, но наука не стоит на месте, и каждый день появляются новые методы лечения.

В моей практике был один очень характерный случай. Ребенок 11 лет обратился за консультацией невролога по поводу ДЦП. При осмотре и опросе родных появились подозрения на генетическую природу заболевания, что и подтвердилось. К счастью для данного ребенка, выявленное заболевание лечится даже в таком возрасте, и с помощью изменения тактики лечения удалось добиться существенного улучшения состояния ребенка.

В настоящее время количество генетических заболеваний, проявления которых удается компенсировать, непрерывно растёт. Самый известный пример - фенилкетонурия. Она проявляется задержкой развития, олигофренией. При своевременном назначении диеты без фенилаланина ребёнок вырастает совершенно здоровым, а после 20 лет строгость диеты можно будет снизить. (Если вы рожаете в роддоме или медицинском центре, то анализ на наличие фенилкетонурии вашему ребёнку проведут в первые дни жизни).

Количество таких заболеваний существенно возросло. К группе болезней обмена также относится лейциноз. При этом заболевании лечение должно быть назначено в течение первых месяцев жизни (очень важно не опоздать), поскольку ядовитые продукты нарушенного обмена веществ приводят к более быстрому повреждению нервной ткани, чем при фенилкетонурии. К сожалению, если заболевание определяется в возрасте от трех месяцев, полностью компенсировать его проявления невозможно, но улучшить качество жизни ребенка удастся. Конечно, хотелось бы, чтобы и это заболевание было включено в программу скрининга.

Причиной неврологических расстройств часто являются достаточно разнородные генетические поражения, именно потому, что их множество, так трудно создать программу скрининга по своевременному выявлению всех известных заболеваний.

К ним относятся такие болезни, как болезнь Помпе, Гровера, Фелидбахера, синдром Ретта и др. Много случаев более легкого течения заболевания.

Понимание генетической природы заболевания позволяет направить лечение на причину расстройств, а не только на их компенсацию, что во многих случаях позволяет добиться серьёзных успехов и даже вылечить малыша.

Какие симптомы могут свидетельствовать о генетической природе заболевания?

В первую очередь, это задержка развития ребенка, в том числе внутриутробная (от 50 до 70% по некоторым оценкам), миопатии, аутизм, не поддающиеся лечению эпилептические приступы, любые пороки развития внутренних органов. Причиной ДЦП также могут являться генетические нарушения, обычно в таких случаях врачи говорят о нетипичном течении заболевания. Если ваш врач рекомендует пройти генетическое обследование – не откладывайте его, в данном случае время очень дорого. Замершие беременности, привычные выкидыши, в том числе у родственников, также могут свидетельствовать о возможности генетических аномалий. Очень обидно, когда заболевание определяется слишком поздно и уже не поддается коррекции.

Если болезнь не лечится, нужно ли родителям о ней знать?

Знание о генетической природе заболевания у ребенка позволяет избежать появления других больных детей в этой семье. Это, наверное, основная причина, по которой стоит пройти генетическое консультирование еще на этапе планирования беременности, если один из детей имеет пороки развития или тяжёлые заболевания. Современная наука позволяет провести как пренатальную, так и доимплантационную генетическую диагностику, при наличии информации о болезни, риск возникновения которой имеется. На данном этапе проверить на все возможные генетические заболевания сразу нет возможности. Даже здоровые семьи, в которых оба родителя ни о каких болезнях и не слышали, не застрахованы от появления детей с генетическими аномалиями. Рецессивные гены могут передаваться через десятки поколений и именно в вашей паре встретить свою половину (см. рисунок).

Обращаться к генетику нужно всегда?

Проходить генетическое обследование нужно по наличию проблемы, если есть подозрения у вас или у вашего врача. Не надо обследовать здорового ребенка на всякий случай. Многие говорят, что проходили все скрининги во время беременности и все было в порядке, а тут… В данном случае нужно понимать, что скрининговые обследования направлены на выявление (и очень эффективное) самых часто встречающихся генетических заболеваний - болезней Дауна, Патау и Эдвардса, мутации в отдельных генах, о которых шла речь выше, при таком обследовании не определяются.

В чем преимущество вашего центра?

У каждого генетического центра своя специализация, скорее специализация врачей, работающих в нем. Я, например, детский невролог по первому образованию. Также у нас принимает генетик, специализирующийся на проблемах беременности. Преимущество платного центра - возможность врача больше времени уделить своему пациенту (приём длится два часа, а поиск решения проблемы обычно продолжается и после). Не нужно боятся генетика, это просто специалист, который может поставить диагноз, позволяющий вылечить казавшееся безнадёжным заболевание.

«Журнал о здоровье для будущих родителей», № 3 (7), 2014

Генетика в Израиле развивается стремительно, появляются прогрессивные методы диагностики и лечения наследственных заболеваний. Постоянно расширяется спектр профильных исследований, увеличивается лабораторная база и медицинский персонал повышает свою квалификацию. Возможность как можно раньше поставить диагноз и начать комплексное лечение наследственных отклонений делает лечение детей в Израиле наиболее востребованным и эффективным.

Диагностика генетических заболеваний

Лечение наследственных болезней может быть радикальным и паллиативным, но предварительно следует поставить точный диагноз. Благодаря использованию новейших методик, специалисты Тель-Авивского медицинского центра им.Сураски (клиника «Ихилов») успешно проводят диагностирование, ставят точный диагноз и дают исчерпывающие рекомендации по дальнейшему плану лечения.

Следует понимать, что при невозможности радикального вмешательства, усилия медиков направлены на улучшение качества жизни маленького пациента: социальную адаптацию, восстановление жизненных функций, коррекцию внешних дефектов и т.д. Облегчение симптомов, составление карты дальнейших действий и прогнозирование последующих изменений здоровья - все это возможно после постановки точного диагноза. Оперативно пройти обследование и подтвердить наличие генетического отклонения можно в клинике «Ихилов», после чего пациенту будет назначено комплексное лечение выявленного заболевания.

В центре им.Сураски предлагают тестирование и обследование не только детей, но будущих родителей и беременных женщин. Особенно показано такое исследование лицам с осложненным личным или семейным анамнезом. Исследование покажет степень вероятности рождения здорового потомства, после чего врач определит дальнейшие лечебные мероприятия. Опасность передачи ребенку наследственных отклонений устанавливается максимально точно, с помощью новейших технологий.

Детям с генетической патологией и парам, которые ждут малыша с наследственными отклонениями, уже на стадии сбора анамнеза и постановки диагноза назначается комплексное лечение.

Педиатрическая генетическая диагностика в «Ихилов»

До 6% новорожденных имеют наследственные отклонения в развитии, у некоторых детей признаки генетических нарушений выявляются позднее. Иногда родителям бывает достаточно знать об имеющейся опасности, чтобы избегать опасных для ребенка ситуаций. Генетические консультации ведущих израильских специалистов помогают на ранней стадии определить наличие аномалий и своевременно начать лечение.

Сюда относятся следующие заболевания детей:

• порок или множественные пороки развития и аномалии (дефекты нервной трубки, заячья губа, сердечные пороки);
• умственная отсталость, такая как аутизм, другие отклонения развития неизвестной этимологии, невосприимчивость ребенка к обучению;
• структурные врожденные аномалии мозга;
• сенсорные и метаболические отклонения;
• генетические отклонения, с поставленным диагнозом и неизвестные;
• хромосомные аномалии.

Среди врожденных заболеваний выделяют мутации в специфическом гене, которые передаются из поколения в поколение. Сюда относятся талассемия, муковисцидоз, некоторые формы миопатий. В других случаях наследственные отклонения обусловлены изменением количества или структуры хромосом. Такая мутация может быть унаследована ребенком от одного родителя или возникнуть спонтанно, на этапе внутриутробного развития. Ярким примером хромосомного нарушения служит болезнь Дауна или ретинобластома.

Для раннего диагностирования наследственных пороков у детей в медцентре «Ихилов» используют различные методы лабораторных исследований:

• молекулярный, позволяющий на стадии внутриутробного развития плода установить отклонение в ДНК;
• цитогенетический, при котором исследуют хромосомы в различных тканях;
• биохимический, устанавливающий отклонения обмена веществ в организме;
• клинический, помогающий установить причины возникновения, провести лечение и профилактику.

Кроме назначения комплексного лечения и наблюдения за течением генетического заболевания, задачей врачей является прогнозирование возникновения болезни в будущем.

Лечение генетических заболеваний у детей

Лечение детей в Израиле состоит из целого комплекса мероприятий. В первую очередь проводятся лабораторные исследования с целью подтверждения или первичной постановки диагноза. Родителям будут предложены самые инновационные методы технологических разработок по определению генетических мутаций.

Всего в настоящее время науке известно 600 генетических отклонений, поэтому своевременно проведенный скрининг ребенка позволит выявить заболевание и начать грамотное лечение. Генетическое тестирование новорожденного является одной из причин, по которой женщины предпочитают рожать в клинике Ихилов (Сураски).

Совсем недавно лечение наследственных заболеваний считалось бесперспективным делом, поэтому генетическая болезнь считалась приговором. В настоящее время заметен значительный прогресс, наука не стоит на месте и израильские генетики предлагают новейшие схемы лечения подобных отклонений в развитии ребенка.

Генные болезни очень неоднородны по характеристикам, поэтому лечение назначается с учетом клинических проявлений и индивидуальных параметров пациента. Во многих случаях предпочтение отдается стационарному лечению. У медиков должна быть возможность провести максимально расширенное обследование маленького пациента, подобрать лекарственную схему, при показаниях провести оперативное вмешательство.

Чтобы грамотно подобрать гормональную и иммунную терапию, нужно всестороннее обследование и тщательное наблюдение за пациентом. Сроки терапевтических назначений также индивидуальны, зависят от состояния и возраста ребенка. В ряде случаев родители получают подробный план дальнейших процедур и наблюдения за больным. Ребенку подбираются лекарственные препараты для облегчения проявлений болезни, диета и физиотерапия.

Основные направления лечебного процесса в центре им.Сураски

Лечение генетических отклонений у детей является сложным и длительным процессом. Полностью излечить подобные недуги порой невозможно, но лечение осуществляется по трем основным направлениям.

• Этиологический способ является наиболее действенным, направленным на причины нарушения здоровья. Новейший метод генной коррекции заключается в выделении поврежденного отрезка ДНК, его клонировании и внедрении здорового компонента на прежнее место. Это наиболее перспективный и инновационный метод борьбы с наследственными проблемами здоровья. На сегодняшний день задача считается крайне сложной, но уже применяется при ряде показаний.
• Патогенетический способ влияет на внутренние процессы, происходящие в организме. При этом происходит воздействие на патологический геном, корректировка всеми доступными способами физиологического и биохимического состояния больного.
• Симптоматический способ воздействия направлен на снятие болевого синдрома, негативных состояний и создание препятствий для дальнейшего развития болезни. Данное направление используется самостоятельно или в комплексе с другими видами лечения, но при выявленных генных нарушениях назначается всегда. Фармакология предлагает обширный спектр лечебных препаратов, позволяющих облегчить проявления болезней. Это противосудорожные, обезболивающие, успокаивающие и другие средства, которые ребенку следует давать только после врачебного назначения.
• Хирургический метод бывает необходим для исправления внешних дефектов и внутренних аномалий организма ребенка. Показания к оперативному вмешательству назначаются крайне взвешенно. Порой требуется проведение длительного предварительного обследования и лечения, чтобы подготовить маленького пациента к операции.

В качестве положительного примера лечения детей в Израиле можно привести статистику по распространенному генетическому заболеванию - аутизму. В больнице Ихилов-Сураски раннее выявление аномалий (с шести месяцев жизни) дало возможность 47% таких детей в дальнейшем развиваться нормально. Обнаруженные нарушения у остальных обследованных детей врачи сочли незначительными, не требующими лечебного вмешательства.

Родителям рекомендуется не впадать в панику при появлении тревожных симптомов или наличии явных отклонений в здоровье детей. Постарайтесь как можно скорее связаться с клиникой, получить рекомендации и исчерпывающую консультацию по дальнейшим действиям.

Главная » Послеродовой период » Лечение генетических болезней. Генная терапия: как лечат генетические заболевания Можно ли излечить генетические заболевания