Генната терапия е една от бързо развиващите се области на медицината, която включва лечение на човек чрез въвеждане на здрави гени в тялото. Освен това, според учените, с помощта на генната терапия е възможно да се добави липсващ ген, да се коригира или замени, като по този начин се подобри функционирането на тялото на клетъчно ниво и се нормализира състоянието на пациента.

Според учените 200 милиона души на планетата в момента са потенциални кандидати за генна терапия и тази цифра непрекъснато расте. И е много радостно, че няколко хиляди пациенти вече са получили лечение за нелечими заболявания като част от текущите опити.

В тази статия ще говорим за това какви задачи си поставя генната терапия, какви заболявания могат да бъдат лекувани с този метод и с какви проблеми трябва да се сблъскат учените.

Къде се използва генната терапия?

Генната терапия първоначално е била замислена за борба с тежки наследствени заболявания като болестта на Хънтингтън, кистозна фиброза и някои инфекциозни заболявания. Въпреки това, 1990 г., когато учените успяха да коригират дефектен ген, и чрез въвеждането му в тялото на пациента, за да победи кистозната фиброза, той стана наистина революционен в областта на генната терапия. Милиони хора по света са получили надежда за лечение на болести, които преди са били смятани за нелечими. И въпреки че такава терапия е в самото начало на своето развитие, нейният потенциал е изненадващ дори в научния свят.

Например, освен с кистозната фиброза, съвременните учени са постигнали успех и в борбата с нея наследствени патологии, като хемофилия, ензимопатия и имунна недостатъчност. Освен това генното лечение позволява да се борим с някои онкологични заболявания, както и сърдечни патологии, заболявания на нервната система и дори наранявания, например увреждане на нервите. По този начин генната терапия се занимава с изключително тежки заболявания, които водят до ранна смъртност и често нямат друго лечение освен генната терапия.

Принцип на генното лечение

Като активно веществолекарите използват генетична информация или по-точно молекули, които са носители на такава информация. По-рядко за това се използват РНК нуклеинови киселини и по-често се използват ДНК клетки.

Всяка такава клетка има така наречената "копирна машина" - механизъм, чрез който превежда генетичната информация в протеини. Клетка, която има правилния ген и копирната машина работи безотказно, е здрава клетка от гледна точка на генната терапия. Всяка здрава клетка има цяла библиотека от оригинални гени, които използва за правилното и хармонично функциониране на целия организъм. Въпреки това, ако по някаква причина важен ген бъде изгубен, не е възможно да се възстанови тази загуба.

Това става причина за развитието на сериозни генетични заболявания, като мускулна дистрофия на Дюшен (при нея пациентът развива мускулна парализа и в повечето случаи не доживява до 30 години, умирайки от спиране на дишането). Или по-малко фатална ситуация. Например, "разрушаването" на определен ген води до факта, че протеинът престава да изпълнява функциите си. И това става причина за развитието на хемофилия.

Във всеки от изброените случаи на помощ идва генната терапия, чиято задача е да достави нормално копие на гена до болна клетка и да го постави в клетъчна „копирна машина“. В този случай функционирането на клетката ще се подобри и може би ще се възстанови функционирането на целия организъм, благодарение на което човек ще се отърве от сериозно заболяване и ще може да удължи живота си.

Какви заболявания лекува генната терапия?

Доколко генната терапия наистина помага на човек? Според учените в света има около 4200 заболявания, които възникват в резултат на неправилно функциониране на гени. В това отношение потенциалът на тази област на медицината е просто невероятен. Много по-важно обаче е какво са постигнали лекарите досега. Разбира се, по този път има много трудности, но днес могат да бъдат идентифицирани редица местни победи.

Например съвременните учени разработват подходи за лечение на коронарна болест на сърцето чрез гени. Но това е невероятно често срещано заболяване, което засяга мнозина повече хораотколкото вродени патологии. В крайна сметка лицето, с което се сблъсква коронарна болест, се оказва в състояние, в което генната терапия може да бъде единственото му спасение.

Освен това днес патологиите, свързани с увреждане на централната нервна система, се лекуват с помощта на гени. Това са заболявания като амиотрофична латерална склероза, болест на Алцхаймер или болест на Паркинсон. Интересното е, че за лечение на тези заболявания се използват вируси, които са склонни да атакуват нервната система. Така с помощта на херпесния вирус цитокини и растежни фактори се доставят в нервната система, забавяйки развитието на болестта. Това е ясен пример за това как се обработва патогенен вирус, който обикновено причинява заболяване лабораторни условия, лишен от протеини, които носят болестта, и се използва като касета, която доставя лечебни вещества на нервите и по този начин действа в полза на здравето, като удължава живота на човека.

Друго сериозно наследствено заболяване е холестеролемията, която кара човешкото тяло да не може да регулира холестерола, в резултат на което се натрупват мазнини в тялото и се увеличава рискът от инфаркти и инсулти. За да се справят с този проблем, специалистите премахват част от черния дроб на пациента и коригират увредения ген, спирайки по-нататъшното натрупване на холестерол в тялото. След това коригираният ген се поставя в неутрализиран вирус на хепатит и се изпраща обратно в черния дроб.

Прочетете също:

Има положителни развития в борбата срещу СПИН. Не е тайна, че СПИН се причинява от човешкия имунодефицитен вирус, който разрушава имунната система и отваря вратите към смъртта на тялото. опасни заболявания. Съвременните учени вече знаят как да променят гените, така че да спрат да отслабват имунната система и да започнат да я укрепват, за да се противопоставят на вируса. Такива гени се въвеждат чрез кръв, чрез кръвопреливане.

Генната терапия работи и срещу ракови заболявания, по-специално срещу рак на кожата (меланом). Лечението на такива пациенти включва въвеждането на гени с тумор некротизиращи фактори, т.е. гени, които съдържат антитуморни протеини. Освен това днес се провеждат опити за лечение на рак на мозъка, при които на болни пациенти се инжектира ген, съдържащ информация за повишаване на чувствителността на злокачествените клетки към използваните лекарства.

Болестта на Гоше е тежко наследствено заболяване, което се причинява от мутация в ген, който потиска производството на специален ензим глюкоцереброзидаза. При хора, страдащи от това нелечимо заболяване, далакът и черният дроб са увеличени, а с напредването на заболяването костите започват да се развалят. Учените вече са успели в експерименти за въвеждане в тялото на такива пациенти на ген, съдържащ информация за производството на този ензим.

Ето още един пример. Не е тайна, че слепият човек е лишен от способността да възприема зрителни образи до края на живота си. Една от причините вродена слепотаСчита се за така наречената атрофия на Leber, която по същество е генна мутация. Към днешна дата учените са възстановили зрителните способности на 80 слепи хора, използвайки модифициран аденовирус, който доставя „работещия“ ген в очната тъкан. Между другото, преди няколко години учените успяха да излекуват цветната слепота при експериментални маймуни, като въведоха здрав човешки ген в ретината на окото на животното. И съвсем наскоро такава операция позволи на първите пациенти да излекуват цветна слепота.

Обикновено методът за доставяне на генетична информация с помощта на вируси е най-оптималният, тъй като самите вируси намират своите цели в тялото (херпесният вирус определено ще намери неврони, а вирусът на хепатит ще намери черния дроб). Въпреки това, този методпредаването на гени има значителен недостатък - вирусите са имуногенни, което означава, че когато влязат в тялото, те могат да бъдат унищожени от имунната система, преди да имат време да работят, или дори да предизвикат мощни имунни реакции от тялото, като само влошават състоянието на здраве.

Има и друг метод за доставяне на генен материал. Това е кръгова ДНК молекула или плазмид. Той се спира идеално, става много компактен, което позволява на учените да го „опаковат“ в химически полимер и да го въведат в клетка. За разлика от вируса, плазмидът не причинява имунна реакциятяло. Този метод обаче е по-малко подходящ, т.к след 14 дни плазмидът се отстранява от клетката и производството на протеин спира. Тоест по този начин генът трябва да се въвежда за дълъг период от време, докато клетката се „възстанови“.

По този начин съвременните учени разполагат с два мощни метода за доставяне на гени до „болни“ клетки и използването на вируси изглежда по-предпочитано. Във всеки случай окончателното решение за избора на един или друг метод се взема от лекаря въз основа на реакцията на тялото на пациента.

Предизвикателства пред генната терапия

Може да се направи категоричен извод, че генната терапия е слабо проучена област на медицината, която е свързана с голям брой неуспехи и странични ефекти и това е нейният огромен недостатък. Има обаче и етичен проблем, защото много учени са категорично против намесата в генетичната структура на човешкото тяло. Ето защо днес има международна забрана за използване на зародишни клетки, както и зародишни клетки преди имплантация, в генната терапия. Това беше направено с цел предотвратяване на нежелани генни промени и мутации в нашите потомци.

В противен случай генната терапия не нарушава никакви етични стандарти, защото е предназначена да се бори с тежки и нелечими заболявания, пред които официалната медицина е просто безсилна. И това е най-важното предимство на генното лечение.
Пази се!

Генна терапия в широкия смисъл на думата означава лечение чрез въвеждане на семантични ДНК последователности в тъканите или клетките на пациента. Първоначално генната терапия се разглежда като начин за коригиране на дефект в ген.

Допълнителни изследвания коригираха тези идеи. Оказа се, че е много по-лесно да се коригира не дефектът в самия ген, а да се извърши корекцията чрез въвеждане на напълно функциониращ ген в тялото на пациента. Оказа се, че генната терапия трябва да се извършва изключително върху соматични тъкани; генната терапия на ниво зародиш и зародишни клетки е много проблематична и нереалистична. Причината за това е реалната опасност от задръстване на генофонда с нежелани изкуствени генни конструкции или внасяне на мутации с непредсказуеми последици за бъдещето на човечеството (Фр. Андерсън, Т. Каски, Фр. Колинс и др.). И накрая, практическата методология на генната терапия се оказа подходяща за лечение не само на моногенни наследствени заболявания, но и на широко разпространени заболявания, като злокачествени тумори, тежки форми на вирусни инфекции, СПИН, сърдечно-съдови и други заболявания.

Първите клинични изпитвания на генна терапия са предприети на 22 май 1989 г. с цел генетично маркиране на инфилтриращи тумора лимфоцити при напреднал меланом. Първото моногенно наследствено заболяване, за което са приложени методи на генна терапия, е наследственият имунодефицит, причинен от мутация в гена на аденозиндеаминазата. При това заболяване в кръвта на пациентите се натрупва висока концентрация на 2-деоксиаденозин, който има токсичен ефект върху Т и В лимфоцитите, което води до развитие на тежък комбиниран имунодефицит. На 14 септември 1990 г. в Бетесда (САЩ) 4-годишно момиче, страдащо от това достатъчно рядко заболяване(1:100 000), нейните собствени лимфоцити са трансплантирани, предварително трансформирани ex vivo с ADA гена (ADA ген + PEO маркерен ген + ретровирусен вектор). Терапевтичният ефект се наблюдава няколко месеца, след което процедурата се повтаря на интервали от 3-5 месеца. За 3 години терапия са извършени общо 23 интравенозни трансфузии на ADA-трансформирани лимфоцити. В резултат на лечението състоянието на пациента се подобрява значително.

Други моногенни наследствени заболявания, за които вече има официално одобрени протоколи и са започнали клинични изпитвания, включват фамилна хиперхолестеролемия(1992), хемофилия B (1992), кистозна фиброза (1993), болест на Гоше (1993). До 1993 г. само в Съединените щати са одобрени 53 проекта за клинични изпитвания на генно инженерни дизайни. До 1995 г. броят на подобни проекти в световен мащаб се е увеличил до 100, а повече от 400 пациенти са били пряко включени в тези проучвания. В същото време дори днешните изследвания на генната терапия вземат предвид, че последствията от манипулиране на гени или рекомбинантна ДНК in vivo не са достатъчно проучени. Ето защо при разработването на програми за генна терапия безопасността на режимите на лечение както за пациента, така и за населението като цяло е от основно значение.

Програмата за генна терапия за клинични изпитвания включва следните раздели: обосновка на избора на нозология за провеждане на курс на генна терапия; определяне на типа клетки, подлежащи на генетична модификация; схема за конструиране на екзогенна ДНК; обосновка на биологичната безопасност на въведения генен конструкт, включително експерименти върху клетъчни култури и моделни животни; разработване на процедура за прехвърлянето му в клетки на пациента; методи за анализ на експресията на въведени гени; оценка на клиничния (терапевтичен) ефект; възможен странични ефектии начини за предотвратяването им.

В Европа такива протоколи се изготвят и одобряват в съответствие с препоръките на Европейската работна група по генен трансфер и генна терапия. Най-важният елемент в програмата за генна терапия е анализът на последствията от проведените процедури. Решаващото условие за успешна генна терапия е да се осигури ефективна доставка, т.е. трансфекция или трансдукция (използвайки вирусни вектори) на чужд ген в целевите клетки, осигурявайки неговата дългосрочна персистентност в тези клетки и създавайки условия за пълноценна работа, т.е. , израз. Ключът към дълготрайното персистиране на чужда ДНК в реципиентните клетки е нейната интеграция в генома, тоест в гостоприемните ДНК клетки. Основните методи за доставяне на чужди гени в клетките са разделени на химични, физични и биологични. Конструирането на вектори, базирани на вируси, е най-интересният и обещаващ клон на генната терапия.

Появата на фундаментално нови технологии, които правят възможно активното манипулиране на гените и техните фрагменти, осигурявайки целенасочена доставка на нови блокове генетична информация до определени области на генома, революционизира биологията и медицината. В този случай самият ген все повече започва да действа като лекарство, използвано за лечение на различни заболявания. Използването на генна терапия за борба с мултифакторни заболявания не е далече. Още сега, при сегашното ниво на нашите познания за човешкия геном, са напълно възможни такива модификации чрез генна трансфекция, които могат да бъдат предприети с цел подобряване на редица физически (например височина), умствени и интелектуални параметри. Така съвременната наука за човека в своя нов кръг на развитие се върна към идеята за „усъвършенстване на човешката раса“, постулирана от изключителния английски генетик Фр. Галтън и неговите ученици.

Генната терапия в 21 век предлага не само реални начини за лечение на тежки наследствени и ненаследствени заболявания, но и с бързото си развитие поставя нови проблеми пред обществото, които трябва да бъдат решени в близко бъдеще.

През сравнително кратката си история генната терапия е претърпяла възходи и падения: понякога учените и практиците я виждат почти като панацея, а след това настъпва период на разочарование и скептицизъм...
Идеите за възможността за въвеждане на гени в тялото за терапевтични цели бяха изразени още в началото на 60-те години на миналия век, но реални стъпки бяха предприети едва в края на 80-те години и бяха тясно свързани с международния проект за дешифриране на човешкия геном.

През 1990 г. е направен опит за генна терапия на тежък, често несъвместим с живота, наследствен имунен дефицит, причинен от дефект в гена, кодиращ синтеза на ензима аденозин деаминаза. Авторите на изследването съобщават за ясен терапевтичен ефект. И въпреки че с течение на времето възникнаха редица съмнения относно трайността на получения ефект и неговите специфични механизми, именно тази работа послужи като мощен тласък за развитието на генната терапия и привлече многомилиардни инвестиции.

Генната терапия е медицински подход, основан на въвеждането на генни конструкции в клетките за лечение на различни заболявания. Желаният ефект се постига или в резултат на експресията на въведения ген, или чрез потискане на функцията на дефектния ген. Трябва да се подчертае, че целта на генната терапия не е да „лекува“ гените като такива, а да лекува различни заболявания с тяхна помощ.

По правило като „лекарство“ се използва ДНК фрагмент, съдържащ необходимия ген. Тя може просто да бъде „гола ДНК“, обикновено в комбинация с липиди, протеини и т.н. Но много по-често ДНК се въвежда като част от специални генетични конструкции (вектори), създадени на базата на различни човешки и животински вируси с помощта на брой манипулации на генното инженерство. Например, гените, необходими за неговото възпроизвеждане, се премахват от вируса. Това, от една страна, прави вирусните частици практически безопасни, а от друга "освобождава място" за гени, предназначени за въвеждане в тялото.

Основният момент на генната терапия е проникването на генния конструкт в клетката (трансфекция), в по-голямата част от случаите - в нейното ядро. Важно е генният конструкт да достигне точно до онези клетки, които трябва да бъдат „лекувани“. Следователно успехът на генната терапия до голяма степен зависи от избора на оптимален или поне задоволителен метод за въвеждане на генни конструкции в тялото.

С вирусните вектори ситуацията е повече или по-малко предсказуема: те се разпространяват в тялото и проникват в клетките като техните предшественици вируси, осигурявайки доста високо ниво на органна и тъканна специфичност. Такива конструкции обикновено се прилагат интравенозно, интраперитонеално, подкожно или интрамускулно.

Разработени са редица невирусни вектори за „насочена доставка“ специални методи. Най-простият метод за доставяне на желания ген до клетки in vivo е директното инжектиране на генетичен материал в тъканта. Използването на този метод е ограничено: инжекциите могат да се правят само в кожата, тимуса, набраздените мускули и някои солидни тумори.

Друг метод за доставка на трансген е балистичната трансфекция. Тя се основава на „обграждането“ на органи и тъкани с микрочастици тежки метали(злато, волфрам), покрити с ДНК фрагменти. За „обстрел“ те използват специален „генен пистолет“.

При лечение на белодробни заболявания е възможно въвеждането на генетичен материал в дихателните пътища под формата на аерозол.

Клетъчната трансфекция може да се извърши и ex vivo: клетките се изолират от тялото, генетично се манипулират и след това се въвеждат отново в тялото на пациента.

Лекуваме: наследствени...

В началния етап на развитие на генната терапия нейните основни обекти се считат за наследствени заболявания, причинени от липсата или недостатъчната функция на един ген, тоест моногенни. Предполагаше се, че въвеждането на нормално функциониращ ген на пациент ще доведе до излекуване на болестта. Многократно са правени опити за лечение на „кралската болест“ - хемофилия, мускулна дистрофия на Дюшен, кистозна фиброза.

Днес методите за генна терапия се разработват и тестват в почти 30 моногенни заболяваниячовек. Междувременно остават повече въпроси, отколкото отговори, а в повечето случаи реален терапевтичен ефект не е постигнат. Причините за това, на първо място, са имунната реакция на организма, постепенното „затихване“ на функциите на въведения ген, както и невъзможността да се постигне „целенасочена“ интеграция на прехвърления ген в хромозомната ДНК.

По-малко от 10% от изследванията на генната терапия са посветени на моногенни заболявания, докато останалите се отнасят до ненаследствени патологии.

... и придобити

Придобитите заболявания не са свързани с вродено уврежданев структурата и функцията на гените. Тяхната генна терапия се основава на принципа, че „терапевтичен ген“, въведен в тялото, трябва да доведе до синтеза на протеин, който или ще има терапевтичен ефект, или ще помогне да се увеличи индивидуалната чувствителност към ефектите на лекарствата.

Генната терапия може да се използва за предотвратяване на кръвни съсиреци, възстановяване на съдовата система на сърдечния мускул след инфаркт на миокарда, предотвратяване и лечение на атеросклероза, както и в борбата срещу HIV инфекцията и рака. Например, интензивно се разработва метод за генна терапия на тумори, като например повишаване на чувствителността на туморните клетки към химиотерапевтични лекарства, провеждат се клинични изпитвания с участието на пациенти с плеврален мезотелиом, рак на яйчниците и глиобластом. През 1999 г. е одобрен протокол за лечение на рак на простатата, избрани са безопасни дози химиотерапия и са демонстрирани положителни резултати. лечебен ефект.

Безопасност и етика

Извършването на генетични манипулации с човешкото тяло налага специални изисквания за безопасност: в крайна сметка всяко въвеждане на чужд генетичен материал в клетките може да има отрицателни последици. Неконтролираното интегриране на „нови“ гени в определени части от генома на пациента може да доведе до нарушаване на функцията на „собствените“ гени, което от своя страна може да причини нежелани промени в тялото, по-специално образуването на ракови тумори.

В допълнение, негативни генетични промени могат да настъпят в соматичните и зародишните клетки. В първия случай ние говорим заза съдбата на един човек, където рискът, свързан с генетична корекция, е несравнимо по-нисък от риска от смърт от съществуващо заболяване. Когато генните конструкции се въвеждат в зародишните клетки, нежеланите промени в генома могат да бъдат предадени на бъдещите поколения. Следователно изглежда напълно естествено желанието да се забранят експериментите върху генетичната модификация на зародишните клетки не само по медицински, но и по етични причини.

Редица морални и етични проблеми са свързани с разработването на подходи за генна интервенция в клетките на развиващ се човешки ембрион, тоест вътрематочна генна терапия (in utero терапия). В Съединените щати възможността за използване на генна терапия in utero се разглежда само за две тежки генетични заболявания: тежък комбиниран имунодефицит, причинен от дефект в гена на ензима аденозин деаминаза, и хомозиготна бета таласемия, тежко наследствено заболяване, свързано с липсата на всичките четири глобинови гена или мутации в тях. Вече са разработени и се подготвят за предварително тестване редица генни конструкции, чието доставяне в организма се очаква да доведе до компенсиране на генетичните дефекти и премахване на симптомите на тези заболявания. Въпреки това рискът от негативни генетични последици от подобни манипулации е доста висок. Следователно етиката на вътрематочната генна терапия също остава спорна.

През януари тази година експериментите с генна терапия отново бяха временно забранени в САЩ. Причината беше опасни усложнениявъзникнали при две деца след генна терапия за наследствен имунен дефицит. Преди няколко месеца във Франция едно от децата, смятани за излекувани чрез генна терапия, беше диагностицирано със синдром, подобен на левкемия. Експертите не изключват, че използването на ретровирусни вектори по време на терапия може да бъде причина за развитието на усложнения при деца. Сега Администрацията по храните и лекарствата (FDA) ще обмисли продължаване на експериментите с генна терапия за всеки отделен случай и само ако няма други лечения за болестта.

Не е панацея, а перспектива

Не може да се отрече, че действителният успех на генната терапия при лечението на конкретни пациенти е доста скромен, а самият подход все още е в етап на натрупване на данни и развитие на технологиите. Генната терапия не е и очевидно никога няма да стане панацея. Регулаторните системи на тялото са толкова сложни и толкова малко проучени, че простото въвеждане на ген в повечето случаи не дава необходимия терапевтичен ефект.

Но въпреки всичко това обещанието на генната терапия едва ли може да бъде надценено. Има всички основания да се надяваме, че прогресът в областта на молекулярната генетика и технологиите на генното инженерство ще доведе до несъмнен успех в лечението на човешки заболявания с помощта на гени. И в крайна сметка генната терапия с право ще заеме своето място в практическата медицина.

Изглежда, че генната терапия може да има някои неочаквани приложения. Според учените Олимпийските игри ще се проведат през 2012 г., където ще се представят трансгенни суператлети. „ДНК допингът“ ще осигури несъмнени предимства
за развиване на сила, издръжливост и бързина. Няма съмнение, че в условията на ожесточена спортна конкуренция ще има спортисти, които са готови за генетична модификация, дори като се вземе предвид възможен рисксвързани с използването на нови технологии.

Въведение

Всяка година в научните списания се появяват все повече и повече статии за медицински клинични изследвания, в които по един или друг начин е използвано лечение, основано на въвеждането на различни гени - генна терапия. Това направление произлиза от такива добре развиващи се клонове на биологията като молекулярната генетика и биотехнологиите.

Често, когато конвенционалните (консервативни) методи вече са били изпробвани, генната терапия е тази, която може да помогне на пациентите да оцелеят и дори да се възстановят напълно. Например, това се отнася за наследствените моногенни заболявания, тоест тези, които са причинени от дефект в един ген, както и много други. Или, например, генната терапия може да помогне и да спаси крайника на тези пациенти, които са стеснили лумена на кръвоносните съдове на долните крайници и в резултат на това се е развила персистираща исхемия на околните тъкани, тоест тези тъкани изпитват сериозна липса на хранителни вещества и кислород, които обикновено се пренасят от кръвта в тялото. Често е невъзможно да се лекуват такива пациенти с хирургични манипулации и лекарства, но ако клетките са локално принудени да отделят повече протеинови фактори, които биха повлияли на процеса на образуване и покълване на нови съдове, тогава исхемията ще стане много по-слабо изразена и животът ще стане много по-лесно за пациентите.

Генна терапияднес може да се определи като лечение на заболявания чрез въвеждане на гени в клетките на пациентите, за да се променят специфично генните дефекти или да се дадат на клетките нови функции. Първите клинични изпитвания на методи за генна терапия са предприети съвсем наскоро - на 22 май 1989 г., с цел диагностика на рак. Първото наследствено заболяване, при което са приложени методи на генна терапия, е наследственият имунодефицит.

Всяка година броят на успешно проведените клинични изпитвания за лечение на различни заболявания с помощта на генна терапия расте и до януари 2014 г. достигна 2 хиляди.

В същото време в съвременните изследвания на генната терапия е необходимо да се вземе предвид, че последствията от манипулиране на гени или „разбъркана“ (рекомбинантна) ДНК in vivo(на латински буквално „в живите“) не са проучени достатъчно. В страните с най-напреднало ниво на изследвания в тази област, особено в Съединените щати, медицинските протоколи, използващи сетивни ДНК последователности, подлежат на задължителен преглед от съответните комитети и комисии. В САЩ това са Recombinant DNA Advisory Committee (RAC) и Food and Drug Administration (FDA), с последващо задължително одобрение на проекта от директора Национални институтиздраве (Национални здравни институти).

И така, решихме това това лечениесе основава на факта, че ако в някои тъкани на тялото липсват определени индивидуални протеинови фактори, това може да се коригира чрез въвеждане на съответните гени, кодиращи протеини в тези тъкани, и всичко ще стане повече или по-малко прекрасно. Няма да е възможно въвеждането на самите протеини, защото тялото ни веднага ще реагира със силна имунна реакция и продължителността на действие ще бъде недостатъчна. Сега трябва да решите метода за доставяне на гена в клетките.

Трансфекция клетки

Първо, струва си да се въведат дефиниции на някои термини.

Генният транспорт се осъществява благодарение на векторе ДНК молекула, използвана като „превозно средство“ за изкуствен трансфер на генетична информация в клетка. Има много видове вектори: плазмидни, вирусни, както и козмиди, фазмиди, изкуствени хромозоми и др. Основно важно е векторите (по-специално плазмидните) да имат характерни за тях свойства:

1. Произход на репликация (ori)- последователността от нуклеотиди, от които започва дублирането на ДНК. Ако векторната ДНК не може да се удвои (репликира), тогава необходимият терапевтичен ефект няма да бъде постигнат, тъй като тя просто ще бъде бързо разградена от вътреклетъчните нуклеазни ензими и поради липсата на шаблони в крайна сметка ще се образуват много по-малко протеинови молекули. Трябва да се отбележи, че тези точки са специфични за всеки биологични видове, т.е. ако векторната ДНК трябва да бъде получена чрез размножаването й в бактериална култура (а не само химичен синтез, което обикновено е много по-скъпо), тогава ще са необходими два отделни източника на репликация - за хора и за бактерии;

2. Рестрикционни сайтове- специфични къси последователности (обикновено палиндромни), които се разпознават от специални ензими (рестрикционни ендонуклеази) и се нарязват от тях по определен начин - с образуването на "лепкави краища" (фиг. 1).

Фиг.1 Образуване на „лепкави краища” с участието на рестрикционни ензими

Тези места са необходими, за да се свърже векторната ДНК (която по същество е „празна“) с желаните терапевтични гени в една молекула. Такава молекула, омрежена от две или повече части, се нарича "рекомбинантна";

3. Ясно е, че бихме искали да получим милиони копия на рекомбинантна ДНК молекула. Отново, ако имаме работа с бактериална клетъчна култура, тогава тази ДНК трябва да бъде изолирана. Проблемът е, че не всички бактерии ще погълнат молекулата, от която се нуждаем; някои няма да направят това. За да разграничат тези две групи, те вмъкват селективни маркери- зони на устойчивост на определени химикали; Сега, ако добавите тези вещества към околната среда, тогава само онези, които са устойчиви на тях, ще оцелеят, а останалите ще умрат.

Всички тези три компонента могат да се наблюдават в първия изкуствено синтезиран плазмид (фиг. 2).

Фиг.2

Процесът на въвеждане на плазмиден вектор в определени клетки се нарича трансфекция. Плазмидът е сравнително къса и обикновено кръгла ДНК молекула, която се намира в цитоплазмата на бактериална клетка. Плазмидите не са свързани с бактериалната хромозома, те могат да се репликират независимо от нея, могат да бъдат освободени от бактерията в околната среда или, обратно, абсорбирани (процесът на абсорбция е трансформация). С помощта на плазмиди бактериите могат да обменят генетична информация, например, предавайки резистентност към определени антибиотици.

Плазмидите съществуват естествено в бактериите. Но никой не може да попречи на изследователя да синтезира изкуствено плазмид, който ще има свойствата, от които се нуждае, да вмъкне в него генна вложка и да го въведе в клетка. В един и същ плазмид могат да бъдат вмъкнати различни вложки .

Методи за генна терапия

Има два основни подхода, които се различават по естеството на таргетните клетки:

1. Фетален, при който чужда ДНК се въвежда в зиготата (оплодената яйцеклетка) или ембриона при ранна фазаразвитие; в този случай се очаква въведеният материал да влезе във всички клетки на реципиента (и дори в зародишните клетки, като по този начин се гарантира предаване на следващото поколение). У нас всъщност е забранено;

2. Соматичен, при който генетичният материал се въвежда в нерепродуктивните клетки на вече роден човек и не се предава на половите клетки.

Генна терапия in vivoсе основава на директното въвеждане на клонирани (умножени) и пакетирани по определен начин ДНК последователности в определени тъкани на пациента. Особено обещаващо за лечението на генни заболявания in vivo е въвеждането на гени с помощта на аерозолни или инжектирани ваксини. Аерозолната генна терапия се разработва, като правило, за лечение на белодробни заболявания (муковисцидоза, рак на белия дроб).

Има много стъпки, включени в разработването на програма за генна терапия. Това включва задълбочен анализ на тъканно-специфичната експресия на съответния ген (т.е. синтез върху генната матрица на протеин в определена тъкан), идентифициране на първичния биохимичен дефект и изследване на неговата структура, функция и вътреклетъчно разпределение протеинов продукт, и биохимичен анализ патологичен процес. Всички тези данни се вземат предвид при изготвянето на съответния медицински протокол.

Важно е при изготвянето на схеми за генна корекция да се оцени ефективността на трансфекцията и степента на корекция на първичния биохимичен дефект в условията на клетъчна култура ( инвитро,"ин витро") и най-важното, in vivoвърху животински биологични модели. Едва след това може да започне програмата за клинично изпитване .

Директно доставяне и клетъчни носители на терапевтични гени

Има много методи за въвеждане на чужда ДНК в еукариотна клетка: някои зависят от физическа обработка (електропорация, магнитофекция и т.н.), други от използването на химически материали или биологични частици (например вируси), които се използват като носители. Струва си да споменем веднага, че химикалът и физични методи(напр. електропорация + обвиване на ДНК с липозоми)

Директни методи

1. Химическата трансфекция може да бъде класифицирана в няколко типа: използване на циклодекстриново вещество, полимери, липозоми или наночастици (със или без химическа или вирусна функционализация, т.е. повърхностна модификация).
а) Един от най-евтините методи е използването на калциев фосфат. Повишава ефективността на инкорпорирането на ДНК в клетките от 10-100 пъти. ДНК образува силен комплекс с калция, което осигурява ефективното му усвояване. Недостатък – само около 1 – 10% от ДНК достига до ядрото. Използван метод инвитроза прехвърляне на ДНК в човешки клетки (фиг. 3);

Фиг.3

б) Използване на силно разклонени органични молекули - дендример, за свързване на ДНК и пренасянето й в клетката (фиг. 4);

Фиг.4

в) Много ефективен метод за трансфектиране на ДНК е въвеждането й чрез липозоми - малки, заобиколени от мембрана тела, които могат да се слеят с клетъчната цитоплазмена мембрана (CPM), която представлява двоен слой от липиди. За еукариотните клетки трансфекцията е по-ефективна при използване на катионни липозоми, тъй като клетките са по-чувствителни към тях. Процесът има собствено име - липофекция. Този метод се счита за един от най-безопасните днес. Липозомите са нетоксични и неимуногенни. Въпреки това, ефективността на генния трансфер с помощта на липозоми е ограничена, тъй като ДНК, която те въвеждат в клетките, обикновено веднага се улавя от лизозомите и се унищожава. Въвеждането на ДНК в човешки клетки с помощта на липозоми е основата на терапията днес. in vivo(фиг. 5);

Фиг.5

г) Друг метод е използването на катионни полимери като диетиламиноетил декстран или полиетиленимин. Отрицателно заредените ДНК молекули се свързват с положително заредени поликатиони и този комплекс по-нататък навлиза в клетката чрез ендоцитоза. DEAE-декстран променя физичните свойства плазмената мембранаи стимулира усвояването на този комплекс от клетката. Основният недостатък на метода е, че DEAE-декстранът е токсичен във високи концентрации. Методът не е широко разпространен в генната терапия;

д) С помощта на хистони и други ядрени протеини. Тези протеини, съдържащи много положително заредени аминокиселини (Lys, Arg), в естествени условия спомагат за компактното сгъване дълга веригаДНК в сравнително малко клетъчно ядро.

2. Физически методи:

а) Електропорацията е много популярен метод; Незабавно повишаване на пропускливостта на мембраната се постига чрез подлагане на клетките на кратко излагане на интензивно електрическо поле. Доказано е, че при оптимални условия броят на трансформантите може да достигне 80% от оцелелите клетки. Понастоящем не се използва при хора (фиг. 6).

Фиг.6

б) „Изстискване на клетки“ е метод, изобретен през 2013 г. Той ви позволява да доставяте молекули в клетките чрез „нежно изстискване“ на клетъчната мембрана. Методът елиминира възможността за токсичност или неправилно насочване, тъй като не разчита на външни материали или електрически полета;

в) Сонопорацията е метод за изкуствено прехвърляне на чужда ДНК в клетките чрез излагането им на ултразвук, което води до отваряне на пори в клетъчната мембрана;
г) Оптична трансфекция - метод, при който се прави малка дупка в мембраната (около 1 μm в диаметър) с помощта на силно фокусиран лазер;
д) Хидродинамична трансфекция - метод за доставяне на генетични конструкции, протеини и др. чрез контролирано повишаване на налягането в капилярите и междуклетъчната течност, което предизвиква краткотрайно повишаване на пропускливостта на клетъчните мембрани и образуването на временни пори в тях. Осъществява се чрез бързо инжектиране в тъканта, като доставянето е неспецифично. Ефективност на доставката за скелетни мускули- от 22 до 60% ;

е) Микроинжектиране на ДНК - въвеждане в ядрото на животинска клетка с помощта на тънки стъклени микротубули (d=0.1-0.5 µm). Недостатъкът е сложността на метода, има голяма вероятност от разрушаване на ядрото или ДНК; ограничен брой клетки могат да бъдат трансформирани. Не е за човешка употреба.

3. Методи, базирани на частици.

а) Директен подход към трансфекцията е генна пушка, при която ДНК е свързана в наночастица с инертен твърди вещества(обикновено злато, волфрам), който след това "стреля" директно в ядрата на целевите клетки. Този метод се прилага инвитроИ in vivoза въвеждане на гени, по-специално, в клетките на мускулната тъкан, например, при заболяване като мускулна дистрофия на Дюшен. Размерът на златните частици е 1-3 микрона (фиг. 7).

Фиг.7

б) Магнитофекцията е метод, който използва силите на магнетизма за доставяне на ДНК до целевите клетки. Първо, нуклеиновите киселини (NA) се свързват с магнитни наночастици, а след това под въздействието на магнитно поле частиците се задвижват в клетката. Ефективността е почти 100%, отбелязва се очевидна нетоксичност. В рамките на 10-15 минути частиците се регистрират в клетката - това е много по-бързо от другите методи.
в) Impalefection; "набиване", буквално "набиване" + "инфекция") - метод на доставка, използващ наноматериали като въглеродни нанотръби и нановлакна. В този случай клетките са буквално пробити от слой нанофибрили. Префиксът „нано” се използва за обозначаване на много малките им размери (в рамките на милиардни от метъра) (фиг. 8).

Фиг.8

Отделно си струва да се подчертае такъв метод като РНК трансфекция: не ДНК се доставя в клетката, а РНК молекули - техните „наследници“ във веригата на биосинтеза на протеини; в този случай се активират специални протеини, които нарязват РНК на къси фрагменти - т.нар. малка интерферираща РНК (siRNA). Тези фрагменти се свързват с други протеини и в крайна сметка това води до инхибиране на клетъчната експресия на съответните гени. По този начин е възможно да се блокира действието на тези гени в клетката, които потенциално причиняват повече вреда, отколкото полза в момента. Трансфекцията на РНК намери широко приложение, по-специално в онкологията.

Разгледани са основните принципи на доставяне на ген с помощта на плазмидни вектори. Сега можем да преминем към разглеждане на вирусни методи. Вирусите са неклетъчни форми на живот, най-често състоящи се от молекула нуклеинова киселина (ДНК или РНК), обвита в протеинова обвивка. Ако изрежете от генетичния материал на вируса всички тези последователности, които причиняват болести, тогава целият вирус също може успешно да бъде превърнат в „превозно средство“ за нашия ген.

Процесът на въвеждане на ДНК в клетката, медииран от вирус, се нарича трансдукция.
В практиката най-често се използват ретровируси, аденовируси и адено-асоциирани вируси (AAV). Първо, струва си да разберем какъв трябва да бъде идеалният кандидат за трансдукция сред вируси. Критериите са, че трябва да бъде:

Стабилен;
. вместителен, тоест да побере достатъчно количество ДНК;
. инертен по отношение на метаболитните пътища на клетката;
. прецизен - в идеалния случай той трябва да интегрира своя геном в специфичен локус на генома на ядрото гостоприемник и т.н.

IN Истински животмного е трудно да се комбинират поне няколко точки, така че обикновено изборът се прави, когато се разглежда всеки отделен случай поотделно (фиг. 9).

Фиг.9

И от трите изброени най-използвани вируса най-безопасни и в същото време най-точни са AAV. Почти единственият им недостатък е сравнително малкият им капацитет (около 4800 bp), който обаче се оказва достатъчен за много гени .

В допълнение към изброените методи, генната терапия често се използва в комбинация с клетъчна терапия: първо, култура от определени човешки клетки се засажда в хранителна среда, след което необходимите гени се въвеждат в клетките по един или друг начин, култивирани за известно време и отново трансплантиран в тялото на гостоприемника. В резултат на това клетките могат да бъдат върнати към нормалните си свойства. Така, например, човешките бели кръвни клетки (левкоцити) са модифицирани за левкемия (фиг. 10).

Фиг.10

Съдбата на гена след влизането му в клетката

Тъй като с вирусните вектори всичко е повече или по-малко ясно поради способността им по-ефективно да доставят гени до крайната цел - ядрото, ще се спрем на съдбата на плазмидния вектор.

На този етап постигнахме, че ДНК е преминала първата голяма бариера – цитоплазмената мембрана на клетката.

След това, в комбинация с други вещества, обвити или не, той трябва да достигне до клетъчното ядро, така че специален ензим - РНК полимераза - да синтезира молекула информационна РНК (иРНК) върху ДНК матрица (този процес се нарича транскрипция). Едва след това иРНК ще се освободи в цитоплазмата, ще образува комплекс с рибозоми и според генетичния код ще се синтезира полипептид - например съдов растежен фактор (VEGF), който ще започне да изпълнява определена терапевтична функция ( в този случай той ще започне процеса на образуване на съдови разклонения в тъкан, подложена на исхемия) .

Що се отнася до експресията на въведените гени в необходимия тип клетка, този проблем се решава с помощта на регулаторни елементи на транскрипцията. Тъканта, в която възниква експресията, често се определя от комбинацията на тъканно-специфичен енхансер („усилваща“ последователност) със специфичен промотор (последователност от нуклеотиди, от които РНК полимеразата започва синтеза), който може да бъде индуциран . Известно е, че генната активност може да бъде модулирана in vivoвъншни сигнали и тъй като енхансерите могат да работят с всеки ген, във векторите могат да бъдат въведени изолатори, които помагат на енхансера да работи независимо от неговата позиция и могат да действат като функционални бариери между гените. Всеки енхансер съдържа набор от места за свързване за активиране или потискане на протеинови фактори. Промоторите могат също да се използват за регулиране на нивото на генна експресия. Например, има металотионеин или чувствителни към температурата промотори; промотори, контролирани от хормони.

Експресията на ген зависи от неговата позиция в генома. В повечето случаи съществуващите вирусни методи водят само до произволно вмъкване на ген в генома. За да се елиминира такава зависимост, когато се конструират вектори, генът се доставя с известни нуклеотидни последователности, които позволяват генът да бъде експресиран, независимо къде е вмъкнат в генома.

Най-простият начин за регулиране на трансгенната експресия е да му се осигури индикаторен промотор, който е чувствителен към физиологичен сигнал, като освобождаване на глюкоза или хипоксия. Такива "ендогенни" контролни системи могат да бъдат полезни в някои ситуации, като например глюкозо-зависим контрол на производството на инсулин. „Екзогенните“ контролни системи са по-надеждни и универсални, когато генната експресия се контролира фармакологично чрез въвеждане на малка лекарствена молекула. Понастоящем са известни 4 основни контролни системи - регулирани от тетрациклин (Tet), стероид от насекоми, екдизон или негови аналози, антипрогестиново лекарство майфпристон (RU486) и химически димеризатори като рапамицин и неговите аналози. Всички те включват зависимо от лекарството привличане на домена за активиране на транскрипция към главния промотор, водещ желания ген, но се различават по механизмите на това привличане .

Заключение

Прегледът на данните ни позволява да стигнем до извода, че въпреки усилията на много лаборатории по света, всичко вече известно и тествано in vivoИ инвитровекторните системи далеч не са перфектни . Ако има проблем с доставянето на чужда ДНК инвитропрактически решен и доставянето му до целеви клетки на различни тъкани in vivoуспешно решен (главно чрез създаване на конструкции, носещи рецепторни протеини, включително антигени, специфични за определени тъкани), тогава други характеристики на съществуващите векторни системи - стабилност на интеграция, регулирана експресия, безопасност - все още изискват сериозни подобрения.

На първо място, това се отнася до стабилността на интеграцията. Досега интегрирането в генома се постига само с помощта на ретровирусни или адено-асоциирани вектори. Ефективността на стабилната интеграция може да бъде увеличена чрез подобряване на генни конструкции като рецепторно-медиирани системи или чрез създаване на достатъчно стабилни епизомални вектори (т.е. ДНК структури, способни на дългосрочно пребиваване вътре в ядрата). Напоследък се обръща специално внимание на създаването на вектори, базирани на изкуствени хромозоми на бозайници. Поради наличието на основните структурни елементи на обикновените хромозоми, такива мини-хромозоми се задържат в клетките за дълго време и са способни да носят пълноразмерни (геномни) гени и техните естествени регулаторни елементи, които са необходими за правилното функциониране на гена, в необходимата тъкани то своевременно.

Генната и клетъчната терапия открива блестящи перспективи за възстановяване на изгубени клетки и тъкани и генно инженерно проектиране на органи, което несъмнено значително ще разшири арсенала от методи за биомедицински изследвания и ще създаде нови възможности за запазване и удължаване на човешкия живот.

Освен това какви са възможностите на модерните медицинска наукапри лечението на хромозомни аномалии, можете да разберете, като се запознаете с постиженията на генната терапия. Тази посока се основава на трансфера на генетичен материал в човешкото тяло, подлежащ на доставяне на гена до така наречените целеви клетки с помощта на различни методи.

Показания за употреба

Лечението на наследствени заболявания се извършва само ако заболяването е точно идентифицирано. В същото време, преди да се предпишат терапевтични мерки, се провеждат редица изследвания, за да се определи кои хормони и други вещества се произвеждат в излишък в организма и кои се произвеждат в недостатъчни количества, за да се избере най-ефективната дозировка на лекарствата.

По време на приема на лекарства състоянието на пациента се наблюдава постоянно и, ако е необходимо, се правят промени в курса на лечение.

По правило такива пациенти трябва да приемат лекарства за цял живот или за дълъг период от време (например до края на процеса на растеж на тялото), а препоръките за хранене трябва да се спазват стриктно и постоянно.

Противопоказания

При разработването на курс на терапия се вземат предвид възможните индивидуални противопоказания за употреба и, ако е необходимо, се заменят някои лекарства с други.

При вземане на решение за трансплантация на органи или тъкани за определени наследствени заболявания трябва да се вземе предвид рискът от негативни последици след операцията.

Генната терапия е една от бързо развиващите се области на медицината, която включва лечение на човек чрез въвеждане на здрави гени в тялото. Освен това, според учените, с помощта на генната терапия е възможно да се добави липсващ ген, да се коригира или замени, като по този начин се подобри функционирането на тялото на клетъчно ниво и се нормализира състоянието на пациента.

Според учените 200 милиона души на планетата в момента са потенциални кандидати за генна терапия и тази цифра непрекъснато расте. И е много радостно, че няколко хиляди пациенти вече са получили лечение за нелечими заболявания като част от текущите опити.

В тази статия ще говорим за това какви задачи си поставя генната терапия, какви заболявания могат да бъдат лекувани с този метод и с какви проблеми трябва да се сблъскат учените.

Къде се използва генната терапия?

Генната терапия първоначално е била замислена за борба с тежки наследствени заболявания като болестта на Хънтингтън, кистозна фиброза и някои инфекциозни заболявания. Но 1990 г., когато учените успяха да коригират дефектен ген и, като го въведоха в тялото на пациента, победиха кистозната фиброза, стана наистина революционна в областта на генната терапия. Милиони хора по света са получили надежда за лечение на болести, които преди са били смятани за нелечими. И въпреки че такава терапия е в самото начало на своето развитие, нейният потенциал е изненадващ дори в научния свят.

Например, в допълнение към кистозната фиброза, съвременните учени са постигнали напредък в борбата срещу такива наследствени патологии като хемофилия, ензимопатия и имунна недостатъчност. Освен това генното лечение позволява да се борим с някои онкологични заболявания, както и сърдечни патологии, заболявания на нервната система и дори наранявания, например увреждане на нервите. По този начин генната терапия се занимава с изключително тежки заболявания, които водят до ранна смъртност и често нямат друго лечение освен генната терапия.

Принцип на генното лечение

Като активно вещество лекарите използват генетична информация или по-точно молекули, които са носители на такава информация. По-рядко за това се използват РНК нуклеинови киселини и по-често се използват ДНК клетки.

Всяка такава клетка има така наречената "копирна машина" - механизъм, чрез който превежда генетичната информация в протеини. Клетка, която има правилния ген и копирната машина работи безотказно, е здрава клетка от гледна точка на генната терапия. Всяка здрава клетка има цяла библиотека от оригинални гени, които използва за правилното и хармонично функциониране на целия организъм. Въпреки това, ако по някаква причина важен ген бъде изгубен, не е възможно да се възстанови тази загуба.

Това става причина за развитието на сериозни генетични заболявания, като мускулна дистрофия на Дюшен (при нея пациентът развива мускулна парализа и в повечето случаи не доживява до 30 години, умирайки от спиране на дишането). Или по-малко фатална ситуация. Например, "разрушаването" на определен ген води до факта, че протеинът престава да изпълнява функциите си. И това става причина за развитието на хемофилия.

Във всеки от изброените случаи на помощ идва генната терапия, чиято задача е да достави нормално копие на гена до болна клетка и да го постави в клетъчна „копирна машина“. В този случай функционирането на клетката ще се подобри и може би ще се възстанови функционирането на целия организъм, благодарение на което човек ще се отърве от сериозно заболяване и ще може да удължи живота си.

Какви заболявания лекува генната терапия?

Доколко генната терапия наистина помага на човек? Според учените в света има около 4200 заболявания, които възникват в резултат на неправилно функциониране на гени. В това отношение потенциалът на тази област на медицината е просто невероятен. Много по-важно обаче е какво са постигнали лекарите досега. Разбира се, по този път има много трудности, но днес могат да бъдат идентифицирани редица местни победи.

Например съвременните учени разработват подходи за лечение на коронарна болест на сърцето чрез гени. Но това е невероятно често срещано заболяване, което засяга много повече хора, отколкото вродени патологии. В крайна сметка човек, изправен пред коронарна болест, се оказва в състояние, в което генната терапия може да бъде единственото му спасение.

Освен това днес патологиите, свързани с увреждане на централната нервна система, се лекуват с помощта на гени. Това са заболявания като амиотрофична латерална склероза, болест на Алцхаймер или болест на Паркинсон. Интересното е, че за лечение на тези заболявания се използват вируси, които са склонни да атакуват нервната система. Така с помощта на херпесния вирус цитокини и растежни фактори се доставят в нервната система, забавяйки развитието на болестта. Това е ярък пример за това как патогенен вирус, който обикновено причинява заболяване, се обработва в лабораторията, премахва се от протеини, пренасящи заболяването, и се използва като касета, която доставя лечебни вещества на нервите и по този начин действа в полза на здравето, удължавайки човешкия живот.

Друго сериозно наследствено заболяване е холестеролемията, която кара човешкото тяло да не може да регулира холестерола, в резултат на което се натрупват мазнини в тялото и се увеличава рискът от инфаркти и инсулти. За да се справят с този проблем, специалистите премахват част от черния дроб на пациента и коригират увредения ген, спирайки по-нататъшното натрупване на холестерол в тялото. След това коригираният ген се поставя в неутрализиран вирус на хепатит и се изпраща обратно в черния дроб.

Прочетете също:

Има положителни развития в борбата срещу СПИН. Не е тайна, че СПИН се причинява от вируса на човешката имунна недостатъчност, който разрушава имунната система и отваря вратата за смъртоносни заболявания в тялото. Съвременните учени вече знаят как да променят гените, така че да спрат да отслабват имунната система и да започнат да я укрепват, за да се противопоставят на вируса. Такива гени се въвеждат чрез кръв, чрез кръвопреливане.

Генната терапия работи и срещу рак, по-специално срещу рак на кожата (меланом). Лечението на такива пациенти включва въвеждането на гени с тумор некротизиращи фактори, т.е. гени, които съдържат антитуморни протеини. Освен това днес се провеждат опити за лечение на рак на мозъка, при които на болни пациенти се инжектира ген, съдържащ информация за повишаване на чувствителността на злокачествените клетки към използваните лекарства.

Болестта на Гоше е тежко наследствено заболяване, което се причинява от мутация в ген, който потиска производството на специален ензим глюкоцереброзидаза. При хора, страдащи от това нелечимо заболяване, далакът и черният дроб са увеличени, а с напредването на заболяването костите започват да се развалят. Учените вече са успели в експерименти за въвеждане в тялото на такива пациенти на ген, съдържащ информация за производството на този ензим.

Ето още един пример. Не е тайна, че слепият човек е лишен от способността да възприема зрителни образи до края на живота си. Една от причините за вродена слепота се счита за така наречената атрофия на Leber, която всъщност е генна мутация. Към днешна дата учените са възстановили зрителните способности на 80 слепи хора, използвайки модифициран аденовирус, който доставя „работещия“ ген в очната тъкан. Между другото, преди няколко години учените успяха да излекуват цветната слепота при експериментални маймуни, като въведоха здрав човешки ген в ретината на окото на животното. И съвсем наскоро такава операция позволи на първите пациенти да излекуват цветна слепота.

Обикновено методът за доставяне на генетична информация с помощта на вируси е най-оптималният, тъй като самите вируси намират своите цели в тялото (херпесният вирус определено ще намери неврони, а вирусът на хепатит ще намери черния дроб). Въпреки това, този метод за доставяне на ген има значителен недостатък - вирусите са имуногенни, което означава, че когато влязат в тялото, те могат да бъдат унищожени от имунната система, преди да имат време да работят, или дори да предизвикат мощни имунни реакции от тялото, само влошава здравословното състояние.

Има и друг метод за доставяне на генен материал. Това е кръгова ДНК молекула или плазмид. Той се спира идеално, става много компактен, което позволява на учените да го „опаковат“ в химически полимер и да го въведат в клетка. За разлика от вируса, плазмидът не предизвиква имунен отговор в тялото. Този метод обаче е по-малко подходящ, т.к след 14 дни плазмидът се отстранява от клетката и производството на протеин спира. Тоест по този начин генът трябва да се въвежда за дълъг период от време, докато клетката се „възстанови“.

По този начин съвременните учени разполагат с два мощни метода за доставяне на гени до „болни“ клетки и използването на вируси изглежда по-предпочитано. Във всеки случай окончателното решение за избора на един или друг метод се взема от лекаря въз основа на реакцията на тялото на пациента.

Предизвикателства пред генната терапия

Може да се направи категоричен извод, че генната терапия е слабо проучена област на медицината, която е свързана с голям брой неуспехи и странични ефекти и това е нейният огромен недостатък. Има обаче и етичен проблем, защото много учени са категорично против намесата в генетичната структура на човешкото тяло. Ето защо днес има международна забрана за използване на зародишни клетки, както и зародишни клетки преди имплантация, в генната терапия. Това беше направено с цел предотвратяване на нежелани генни промени и мутации в нашите потомци.

В противен случай генната терапия не нарушава никакви етични стандарти, защото е предназначена да се бори с тежки и нелечими заболявания, пред които официалната медицина е просто безсилна. И това е най-важното предимство на генното лечение.
Пази се!

„Вашето дете има генетично заболяване“ звучи като изречение. Но много често генетиците могат значително да помогнат на болно дете и дори напълно да компенсират някои заболявания. ОТНОСНО съвременни възможностилечение разказва невролог-генетик в медицински център Покровски Булатникова Мария Алексеевна.

Колко чести са генетичните заболявания?

Тъй като молекулярната диагностика стана по-широко разпространена, беше открито, че броят на генетичните заболявания е много по-голям, отколкото се смяташе досега. Много сърдечни заболявания, дефекти в развитието и неврологични аномалии изглежда имат генетична причина. В този случай говоря конкретно за генетични заболявания (не за предразположения), т.е. състояния, причинени от мутация (срив) в един или повече гени. Според статистиката в Съединените щати до една трета от неврологичните пациенти са хоспитализирани в резултат на генетични заболявания. Подобни заключения бяха водени не само от бързото развитие на молекулярната генетика и възможностите на генетичния анализ, но и от появата на нови методи за невроизображение, като MRI. С помощта на ЯМР е възможно да се определи увреждането на коя област на мозъка води до нарушение, което се случва при дете, и често, когато се подозира дете родова травмаоткриваме промени в структури, които не биха могли да бъдат увредени по време на раждането, и тогава възниква предположението за генетичната природа на заболяването, за неправилното формиране на органите. Според резултатите от последните проучвания, влиянието дори на тежки раждания с непокътната генетика може да бъде компенсирано през първите години от живота.

Какво дава познанието за генетичната природа на болестта?

знание генетични причиниболестите далеч не са безполезни - това не е смъртна присъда, а начин да се намери правилният път към лечението и корекцията на разстройството. Много заболявания днес се лекуват успешно, за други генетиците могат да предложат по-ефективни методи за лечение, които значително подобряват качеството на живот на детето. Разбира се, има и заболявания, които лекарите все още не могат да преодолеят, но науката не стои неподвижна и всеки ден се появяват нови методи на лечение.

В моята практика имаше един много типичен случай. Дете на 11 години се консултира с невролог за детска церебрална парализа. При преглед и разпит на близки се появиха съмнения за генетична природа на заболяването, което се потвърди. За щастие на това дете, идентифицираното заболяване може да се лекува дори на тази възраст и чрез промяна на тактиката на лечение беше възможно да се постигне значително подобрение в състоянието на детето.

В момента броят на генетичните заболявания, чиито прояви могат да бъдат компенсирани, непрекъснато нараства. Най-известният пример е фенилкетонурия. Проявява се като изоставане в развитието, умствена изостаналост. Ако навреме се предпише диета без фенилаланин, детето ще расте напълно здраво и след 20 години тежестта на диетата може да бъде намалена. (Ако раждате в родилен дом или медицински център, бебето ви ще бъде изследвано за фенилкетонурия в първите дни от живота).

Броят на такива заболявания се е увеличил значително. Левцинозата също принадлежи към групата на метаболитните заболявания. При това заболяване лечението трябва да се предпише през първите месеци от живота (много е важно да не закъснявате), тъй като токсичните продукти от нарушен метаболизъм водят до по-бързо увреждане на нервната тъкан, отколкото при фенилкетонурия. За съжаление, ако заболяването се открие на възраст от три месеца, е невъзможно напълно да се компенсират неговите прояви, но ще бъде възможно да се подобри качеството на живот на детето. Разбира се, бих искал това заболяване да бъде включено в скрининговата програма.

Причина неврологични разстройстваЧесто има доста разнородни генетични увреждания, точно защото има толкова много от тях, е толкова трудно да се създаде програма за скрининг за навременно откриване на всички известни заболявания.

Те включват заболявания като болест на Помпе, болест на Гровер, болест на Фелидбахер, синдром на Рет и др. Има много случаи на по-леко протичане на заболяването.

Разбирането на генетичната природа на заболяването ви позволява да насочите лечението към причината за нарушенията, а не само да ги компенсирате, което в много случаи ви позволява да постигнете сериозен успех и дори да излекувате бебето.

Какви симптоми могат да показват генетичната природа на заболяването?

На първо място, това е изоставане в развитието на детето, включително вътрематочно (от 50 до 70% според някои оценки), миопатии, аутизъм, нелечими епилептични припадъци, всякакви малформации вътрешни органи. Причината за церебрална парализа може да бъде и генетични заболявания, обикновено в такива случаи лекарите говорят за нетипичен ход на заболяването. Ако лекарят ви препоръча да се подложите на генетично изследване, не го отлагайте, в този случай времето е много ценно. Пропуснатите бременности и повтарящите се аборти, включително сред роднините, също могат да показват възможността за генетични аномалии. Много е разочароващо, когато болестта се открие твърде късно и вече не може да бъде коригирана.

Ако болестта няма лечение, трябва ли родителите да знаят за нея?

Познаването на генетичната природа на заболяването при дете ви позволява да избегнете появата на други болни деца в това семейство. Това е може би основната причина, поради която си струва да се подложите на генетично консултиране на етапа на планиране на бременността, ако едно от децата има дефекти в развитието или сериозни заболявания. Съвременната наука дава възможност да се извършва както пренатална, така и предимплантационна генетична диагностика, ако има информация за заболяване, за което има риск от възникване. На този етап проверете за всички възможни генетични заболяванияняма непосредствена възможност. Дори здрави семейства, в които и двамата родители никога не са чували за някаква болест, не са имунизирани от появата на деца с генетични аномалии. Рецесивните гени могат да се предават през десетки поколения и във вашата двойка ще срещнете другата си половина (вижте снимката).

Винаги ли трябва да се консултирате с генетик?

Трябва да се подложите на генетично изследване въз основа на наличието на проблем, ако вие или вашият лекар имате някакви подозрения. Няма нужда да изследвате здраво дете за всеки случай. Много хора казват, че са преминали всички прегледи по време на бременността и всичко е било наред, но тук... В този случай трябва да разберете, че скрининговите прегледи са насочени към идентифициране (и то много ефективно) на най-често срещаните генетични заболявания - Даун, Болести на Патау и Едуардс, мутации в отделни гени, обсъдени по-горе, не се откриват по време на такъв преглед.

Какво е предимството на вашия център?

Всеки генетичен център има своя специализация, по-скоро специализацията на лекарите, работещи в него. Например аз детски неврологпо първа степен. Посещаваме и генетик, който е специалист по проблемите на бременността. Предимството на платения център е способността на лекаря да отделя повече време на пациента си (назначаването продължава два часа и търсенето на решение на проблема обикновено продължава дори след това). Няма нужда да се страхувате от генетика, той е просто специалист, който може да постави диагноза, която му позволява да излекува една на пръв поглед безнадеждна болест.

“Списание Здраве за бъдещи родители”, № 3 (7), 2014 г

Генетиката в Израел се развива бързо, има прогресивни методидиагностика и лечение на наследствени заболявания. Обхватът на специализираните изследвания непрекъснато се разширява, лабораторната база се увеличава, медицинският персонал повишава своята квалификация. Способността да се постави диагноза възможно най-рано и да се започне цялостно лечение на наследствени заболявания прави лечението на деца в Израел най-популярното и ефективно.

Диагностика на генетични заболявания

Лечението на наследствените заболявания може да бъде радикално и палиативно, но преди това трябва да се постави точна диагноза. Благодарение на използването на най-новите техники, специалистите в медицинския център Тел Авив Сураски (клиника Ихилов) успешно провеждат диагностика, поставят точна диагноза и предоставят изчерпателни препоръки за по-нататъшен план за лечение.

Трябва да се разбере, че ако радикалната намеса не е възможна, усилията на лекарите са насочени към подобряване на качеството на живот на малък пациент: социална адаптация, възстановяване на жизнените функции, коригиране на външни дефекти и др. Облекчаване на симптомите, планиране на по-нататъшни действия и прогнозиране на последващи промени в здравето - всичко това е възможно след диагностициране точна диагноза. Можете своевременно да се подложите на преглед и да потвърдите наличието на генетично заболяване в клиниката Ичилов, след което на пациента ще бъде предписано цялостно лечение за идентифицираното заболяване.

Център Сураски предлага тестове и прегледи не само за деца, но и за бъдещи родители и бременни жени. Такова изследване е особено показано за лица със сложна лична или фамилна анамнеза. Проучването ще покаже вероятността от раждане на здраво потомство, след което лекарят ще определи по-нататъшни мерки за лечение. Опасността от предаване на наследствени аномалии на дете се установява възможно най-точно, като се използват най-новите технологии.

Деца с генетична патология и двойки, които очакват бебе с наследствени заболявания, се предписват комплексно лечение още на етапа на събиране на анамнеза и поставяне на диагноза.

Детска генетична диагностика в Ичилов

До 6% от новородените имат наследствени нарушения в развитието, при някои деца признаците на генетични нарушения се откриват по-късно. Понякога е достатъчно родителите да знаят за съществуващата опасност, за да избегнат ситуации, опасни за детето. Генетичните консултации с водещи израелски специалисти помагат да се установи наличието на аномалии на ранен етап и да се започне своевременно лечение.

Това включва следните заболявания на децата:

• дефект или множество малформации и аномалии (дефекти на невралната тръба, заешка устна, сърдечни дефекти);
• умствена изостаналост, като аутизъм, други увреждания на развитието с неизвестна етимология, забавяне на ученето на детето;
• структурен вродени аномалиимозък;
• сензорни и метаболитни аномалии;
• генетични аномалии, диагностицирани и неизвестни;
• хромозомни аномалии.

Между вродени заболяванияТе изолират мутации в определен ген, които се предават от поколение на поколение. Те включват таласемия, кистозна фиброза и някои форми на миопатия. В други случаи наследствените аномалии са причинени от промени в броя или структурата на хромозомите. Такава мутация може да бъде наследена от дете от един родител или да се появи спонтанно по време на вътрематочно развитие. Ярък примерХромозомно заболяване е болест на Даун или ретинобластом.

За ранна диагностика на наследствени увреждания при деца в МЦ Ихилов използват различни методилабораторни изследвания:

• молекулярно, което позволява да се установи отклонение в ДНК на етапа на вътрематочно развитие на плода;
• цитогенетичен, при който се изследват хромозоми в различни тъкани;
• биохимичен, който определя метаболитни аномалии в организма;
• клинични, помагащи да се установят причините за появата, да се проведе лечение и профилактика.

В допълнение към назначаването комплексно лечениеи следене на хода на генетично заболяване, задачата на лекарите е да предскажат появата на заболяването в бъдеще.

Лечение на генетични заболявания при деца

Лечението на деца в Израел се състои от цял ​​набор от дейности. На първо място се извършват лабораторни изследвания за потвърждаване или поставяне на първична диагноза. На родителите ще бъдат предложени най-иновативните методи технологични разработкичрез определяне на генетични мутации.

Общо науката в момента познава 600 генетични аномалии, така че навременният скрининг на дете ще позволи да се идентифицира болестта и да започне правилното лечение. Генетичното изследване на новороденото е една от причините жените да предпочитат да раждат в клиника Ихилов (Сураски).

Съвсем наскоро лечението на наследствени заболявания се смяташе за безполезно, така че генетично заболяванесе смяташе за смъртна присъда. В момента се забелязва значителен напредък, науката не стои неподвижна и израелските генетици предлагат най-новите схемилечение на такива отклонения в развитието на детето.

Генетичните заболявания са много разнородни по характеристики, така че лечението се предписва, като се вземе предвид клинични проявленияи индивидуални параметри на пациента. В много случаи се дава предпочитание на стационарно лечение. Лекарите трябва да имат възможност да проведат най-задълбочения преглед на малък пациент, да изберат режим на лечение и да извършат хирургична интервенция, ако е показано.

За да изберете правилно хормонална и имунна терапия, се нуждаете от цялостен преглед и внимателно наблюдение на пациента. Времето на терапевтичните назначения също е индивидуално и зависи от състоянието и възрастта на детето. В някои случаи родителите получават подробен планпо-нататъшни процедури и наблюдение на пациента. На детето се дават лекарства за облекчаване на симптомите на заболяването, диета и физиотерапия.

Основните направления на лечебния процес в Център Сураски

Лечението на генетични заболявания при деца е сложен и продължителен процес. Понякога е невъзможно да се излекуват напълно такива заболявания, но лечението се провежда в три основни направления.

• Етиологичният метод е най-ефективен, насочен към причините за здравословни проблеми. Най-новият метод за генна корекция включва изолиране на повредена част от ДНК, клонирането му и въвеждане на здрав компонент на първоначалното му място. Това е най-обещаващият и иновативен метод за борба с наследствените здравословни проблеми. Днес задачата се счита за изключително трудна, но вече се използва за редица показания.
• Патогенетичният метод засяга вътрешните процеси, протичащи в тялото. В този случай има въздействие върху патологичния геном, корекция от всички достъпни начинифизиологично и биохимично състояние на пациента.
• Симптоматичният метод на лечение е насочен към премахване синдром на болка, негативни условия и създаващи пречки за по-нататъшното развитие на болестта. Тази посока се използва самостоятелно или в комбинация с други видове лечение, но в случай на установени генни нарушения винаги се предписва. Фармакологията предлага широка гама от лекарства за облекчаване на проявите на заболявания. Това са антиконвулсанти, болкоуспокояващи, успокоителни и други лекарства, които трябва да се дават на дете само след лекарско предписание.
• Понякога е необходим хирургичен метод за коригиране на външни дефекти и вътрешни аномалии на тялото на детето. Показанията за хирургическа интервенция се предписват изключително внимателно. Понякога е необходим дълъг период от време предварителен прегледи лечение за подготовка на младия пациент за операция.

Като положителен пример за лечението на децата в Израел можем да цитираме статистика за често срещано генетично заболяване - аутизъм. В болницата Ичилов-Сураски ранното откриване на аномалии (от шест месеца живот) позволи на 47% от тези деца да се развиват нормално в бъдеще. Лекарите прецениха откритите нарушения при останалите прегледани деца като незначителни и ненуждаещи се от терапевтична намеса.

Съветват се родителите да не изпадат в паника, когато тревожни симптомиили наличието на очевидни отклонения в здравето на децата. Опитайте се да се свържете с клиниката възможно най-скоро, да получите препоръки и изчерпателни съвети за по-нататъшни действия.

У дома " Следродилен период » Лечение на генетични заболявания. Генна терапия: как да се лекуват генетични заболявания. Възможно ли е да се лекуват генетични заболявания?