Видове компенсация за генна терапия за генетични дефекти. Генна терапия и медицина на 21 век. Не панацея, а перспектива

Въведение

Всяка година в научни списания се появяват все повече статии за медицински клинични изследвания, в които по един или друг начин е използвано лечение, основаващо се на въвеждането на различни гени - генна терапия. Тази посока произлиза от такива добре развиващи се клонове на биологията като молекулярна генетика и биотехнология.

Често, когато конвенционалните (консервативни) методи вече са изпробвани, именно генната терапия може да помогне на пациентите да оцелеят и дори да се възстановят напълно. Например, това се отнася за наследствени моногенни заболявания, тоест такива, които са причинени от дефект в един ген, както и много други. Или, например, генната терапия може да помогне и да спаси крайник за тези пациенти, които имат стеснен съдов лумен в долните крайници и в резултат на това развиват персистираща исхемия на околните тъкани, тоест тези тъкани изпитват силна липса на хранителни вещества и кислород, които обикновено се пренасят от кръвта през тялото. Често е невъзможно да се лекуват такива пациенти с хирургични манипулации и медикаменти, но ако клетките са принудени локално да изхвърлят повече протеинови фактори, които биха повлияли на образуването и покълването на нови съдове, тогава исхемията ще стане много по-слабо изразена и животът на пациента ще бъде много по-слаб. стане много по-лесно.

Генна терапияднес може да се определи като лечение на заболявания чрез въвеждане на гени в клетките на пациентите с цел насочване към генни дефекти или придаване на нови функции на клетките. Първите клинични изпитания на методите за генна терапия бяха предприети съвсем наскоро - 22 май 1989 г. с цел диагностициране на рак. Първото наследствено заболяване, за което са приложени методите на генната терапия, е наследствен имунодефицит.

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

В същото време в съвременните изследвания на генната терапия трябва да се има предвид, че последствията от манипулиране на гени или „разбъркана” (рекомбинантна) ДНК in vivo(латински буквално „на живо“) не са достатъчно проучени. В страни с най-високо 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 Консултативният комитет за рекомбинантна ДНК (RAC) и Администрацията по храните и лекарствата (FDA), с последващо задължително одобрение на проекта от директора на Националните здравни институти.

И така, решихме, че това лечение се основава на факта, че ако в някои телесни тъкани липсват някои индивидуални протеинови фактори, тогава това може да бъде коригирано чрез въвеждане в тези тъкани на съответните гени, кодиращи протеини, и всичко ще стане повече или по-малко прекрасно. Самите протеини не могат да се инжектират, защото тялото ни веднага ще реагира с неслаба имунна реакция и продължителността на действието би била недостатъчна. Сега е необходимо да се вземе решение за метода за доставяне на гени в клетките.

Трансфекция клетки

За начало си струва да се въведат определения 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 космиди, фазмиди, изкуствени хромозоми и др. Принципно важно е векторите (по-специално плазмидните) да имат своите характерни свойства:

1. Произход на репликация (ори)- последователността от нуклеотиди, от която започва удвояването на ДНК. Ако векторната ДНК не може да бъде дублирана (репликирана), тогава необходимият терапевтичен ефект няма да бъде постигнат, тъй като тя просто бързо се разцепва от вътреклетъчните нуклеазни ензими и поради липсата на матрици в резултат ще се образуват много по-малко протеинови молекули. Трябва да се отбележи, че тези точки са специфични за всеки биологичен вид, тоест ако се предполага, че векторната ДНК се получава чрез възпроизвеждането й в бактериална култура (а не само чрез химичен синтез, който обикновено е много по-скъп), тогава две точките на начало на репликация ще се изискват отделно - за хора и за бактерии;

2. Сайтове с ограничения- специфични къси последователности (обикновено палиндромни), които се разпознават от специални ензими (рестриктазни 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 лигира векторна ДНК (която всъщност е "празна") с желаните терапевтични гени в една молекула. Такава молекула, съшита от две или повече части, се нарича "рекомбинантна";

3. Ясно е, че бихме искали да получим милиони копия на рекомбинантната ДНК молекула. Отново, ако имаме работа с култура от бактериални клетки, тогава тази ДНК трябва да бъде изолирана. Проблемът е, че не всички бактерии ще погълнат молекулата, от която се нуждаем, някои не. За да се разграничат тези две групи, те се вмъкват във векторната ДНК селективни маркери- зони на устойчивост на определени химикали; сега, ако същите тези вещества се добавят 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

Самият процес на въвеждане на плазмиден вектор в определени клетки се нарича трансфекция... Плазмидът е доста 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 бактериите в околната среда или, обратно, да бъдат абсорбирани (процес на абсорбция - трансформация). С помощта на плазмиди бактериите могат да обменят генетична информация, например, да прехвърлят резистентност към определени антибиотици.

Плазмидите съществуват естествено в бактериите. Но никой не може да попречи на изследователя изкуствено да синтезира плазмид, който ще има нужните му свойства, да пришие в него вмъкнат ген и да го въведе в клетка. В един и същ плазмид могат да бъдат зашити различни вложки .

Методи на генна терапия

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

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

2. Соматичен, при който генетичният материал се въвежда във вече родените неполови клетки и не се пренася в репродуктивните клетки.

Генна терапия in vivoвъз основа на директното въвеждане на клонирани (умножени) и по определен начин опаковани ДНК последователности в определени тъкани на пациента. Въвеждането на гени с помощта на аерозолни или инжекционни ваксини изглежда особено обещаващо за лечение на генни заболявания in vivo. Аерозолната генна терапия обикновено се разработва за лечение на белодробни заболявания (кистозна фиброза, рак на белия дроб).

Много етапи предхождат разработването на програма за генна терапия. Това е задълбочен анализ на тъканно-специфичната експресия на съответния ген (т.е. синтеза на определен протеин върху генната матрица в определена тъкан) и идентифицирането на първичния биохимичен дефект и изследването на структурата, функция и вътреклетъчно разпределение на неговия протеинов продукт, както и биохимичен анализ на патологичния процес. Всички тези данни се вземат предвид при съставянето на подходящ медицински протокол.

Важно е при съставянето на схеми за генна корекция, ефективността на трансфекцията, степента на корекция на първичния биохимичен дефект в условията на клетъчна култура ( инвитро,"в епруветка") и, което е особено важно, in vivoвърху животни - биологични модели. Едва тогава може да започне програмата за клинични изпитвания. .

Директна доставка 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. Веднага трябва да се отбележи, че химически и физически методи обикновено се комбинират (например електропорация + обгръщаща ДНК с липозоми)

Директни методи

1. Трансфекцията на химическа основа може да бъде класифицирана в няколко вида: като се използва вещество циклодекстрин, полимери, липозоми или наночастици (със или без химическа или вирусна функционализация, т.е. модификация на повърхността).
а) Един от най-евтините методи е използването на калциев фосфат. Повишава ефективността на вграждането на ДНК в клетките с 10-100 пъти. ДНК образува силен комплекс с калция, което осигурява ефективното му усвояване. Недостатъкът е, че ядрото достига само около 1-10% от ДНК. Използван метод инвитроза пренасяне на ДНК в човешки клетки (фиг. 3);

Фиг. 3

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

Фиг. 4

в) Много ефективен метод за трансфекция 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 липиди. За еукариотните клетки трансфекцията се извършва по-ефективно с помощта 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, въведена от тях в клетките, обикновено се поема незабавно от лизозоми и се унищожава. Въвеждането на ДНК в човешките клетки с помощта на липозоми днес е основното нещо в терапията. in vivo(фиг. 5);

Фиг. 5

d) 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 допълнително навлиза в клетката чрез ендоцитоза. DEAE-декстранът променя физичните свойства на плазмената мембрана и стимулира усвояването на този комплекс от клетката. Основният недостатък на метода е, че DEAE-декстранът е токсичен във високи концентрации. Методът не е получил широко разпространение в генната терапия;

д) С помощта на хистони и други ядрени протеини. Тези протеини, които съдържат много положително заредени аминокиселини (Lys, Arg), естествено помагат за компактното опаковане на дълга ДНК верига в сравнително малко клетъчно ядро.

2. Физически методи:

а) Електропорацията е много популярен метод; моментално повишаване на пропускливостта на мембраната се постига поради факта, че клетките са изложени на краткотрайна експозиция на интензивно електрическо поле. Доказано е, че при оптимални условия броят на трансформантите може да достигне 80% от оцелелите клетки. Днес не се използва при хора (фиг. 6).

Фиг. 6

б) "Cell squeezing" - метод, изобретен през 2013 г. Той ви позволява да доставяте молекули до клетките чрез "меко притискане" на клетъчната мембрана. Методът изключва възможността за токсичност или неправилно боравене с целта, тъй като не зависи от външни материали или електрически полета;

в) Сонопорация – метод за изкуствено пренасяне на чужда ДНК в клетките чрез въздействие върху тях с ултразвук, което предизвиква отваряне на порите в клетъчната мембрана;
г) Оптична трансфекция – метод, при който се прави малка дупка в мембраната (около 1 микрон в диаметър) с помощта на силно фокусиран лазер;
д) Хидродинамичната трансфекция е 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. Извършва се чрез бързо инжектиране в тъканта, докато доставката е неспецифична. Ефективност на доставка за скелетни мускули - 22 до 60% ;

е) ДНК микроинжекция - въвеждане в ядрото на животински клетки с помощта на тънки стъклени микротубули (d = 0,1-0,5 микрона). Недостатъкът е сложността на метода, вероятността от разрушаване на ядрото или ДНК е висока; ограничен брой клетки могат да бъдат трансформирани. Не се използва за хора.

3. Методи, базирани на частици.

а) Директен подход към трансфекцията - генно оръжие, докато ДНК се свързва в наночастица с инертни твърди вещества (обикновено злато, волфрам), които след това "стреля" насочени 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) Магнитофекция – метод, който използва силите на магнетизма за доставяне на ДНК до целевите клетки. Първо, нуклеиновите киселини (NK) се свързват с магнитни наночастици, а след това, под въздействието на магнитно поле, частиците се забиват в клетката. Ефективността е почти 100%, има ясна нетоксичност. В рамките на 10-15 минути частиците се регистрират в клетката - това е много по-бързо от другите методи.
в) Impalefection ("набиване", букв. "набиване" + "инфекция") - метод за доставка, използващ наноматериали като въглеродни нанотръби и нановлакна. В този случай клетките са буквално пробити от легло от нанофибрили. Префиксът "нано" се използва за обозначаване на много малкия им размер (в рамките на милиардни от метъра) (фиг. 8).

Фиг. 8

Отделно си струва да се подчертае такъв метод като РНК трансфекция: в клетката се доставя не ДНК, а молекули РНК - техните "наследници" във веригата на биосинтеза на протеини; това активира специални протеини, които разрязват РНК на къси фрагменти – т.нар. малки интерфериращи РНК (miRNAs). Тези фрагменти се свързват с други протеини и в крайна сметка това води до инхибиране на експресията на съответните гени от клетката. По този начин е възможно да се блокира действието на онези гени в клетката, които потенциално причиняват повече вреда, отколкото полза в момента. Трансфекцията на РНК намери широко приложение, по-специално в онкологията.

Обсъждат се основните принципи на доставяне на гени с помощта на плазмидни вектори. Сега можете да преминете към разглеждането на вирусни методи. Вирусите са неклетъчни форми на живот, най-често състоящи се от молекула нуклеинова киселина (ДНК или РНК), увита в протеинова обвивка. Ако от генетичния материал на вируса изрежем всички онези последователности, които причиняват появата на болести, тогава целият вирус също може успешно да бъде превърнат в „превозвач“ за нашия ген.

Процесът на въвеждане на ДНК в клетката, медииран от вирус, се нарича трансдукция.
На практика най-често се използват ретровируси, аденовируси и адено-асоциирани вируси (AAV). Първата стъпка е да разберем какъв трябва да бъде идеалният кандидат за трансдукция между вирусите. Критериите са, че трябва да бъде:

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

В реалния живот е много трудно да се съчетаят поне няколко точки, така че обикновено изборът става при разглеждане на всеки отделен случай поотделно (фиг. 9).

Фиг. 9

От трите най-често използвани вируса, изброени, AAV е най-безопасният и най-точен в същото време. Единственият им недостатък е относително малкият им капацитет (прибл. 4800 bp), който обаче се оказва достатъчен за много гени. .

В допълнение към тези методи генната терапия често се използва в комбинация с клетъчна терапия: първо, култура на определени човешки клетки се засажда в хранителна среда, след това необходимите гени се въвеждат в клетките по един или друг начин, те се култивират за известно време и след това отново се трансплантира в организма на гостоприемника. В резултат на това клетките могат да бъдат върнати към нормалните си свойства. Така например модифицираха човешки бели кръвни клетки (левкоцити) в случай на левкемия (фиг. 10).

Фиг. 10

Съдбата на ген, след като влезе в клетка

Тъй като с вирусните вектори всичко е повече или по-малко ясно, поради техните свойства е по-ефективно да се 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.

Освен това, в комбинация с други вещества, обвивка или без, тя трябва да достигне до клетъчното ядро, така че специален ензим - РНК полимераза - да синтезира молекула РНК (иРНК) на ДНК матрица (този процес се нарича транскрипция). Едва след това иРНК ще влезе в цитоплазмата, ще образува комплекс с рибозоми и според генетичния код се синтезира полипептид - например съдов растежен фактор (VEGF), който ще започне да изпълнява определена терапевтична функция ( в този случай това ще започне процеса на съдово разклоняване в тъкан, склонна към исхемия) ...

По отношение на експресията на въведените гени в необходимия тип клетки, този проблем се решава с помощта на регулаторни елементи на транскрипцията. Тъканта, в която се осъществява експресията, често се определя от комбинацията на тъканно-специфичен усилвател (последователност за "усилване") със специфичен промотор (нуклеотидната последователност, от която започва синтеза на РНК полимеразата), който може да бъде индуцируем ... Известно е, че генната активност може да бъде модулирана in vivoвъншни сигнали и тъй като подобрителите могат да работят с всеки ген, изолатори могат да бъдат въведени във векторите, които помагат на подобритела да работи независимо от неговата позиция и могат да действат като функционални бариери между гените. Всеки подобрител съдържа набор от свързващи места за активиране или потискане на протеинови фактори. С помощта на промотори можете също да регулирате нивото на генна експресия. Например, има металотионеин или температурно-чувствителни промотори; хормонално задвижвани промотори.

Генната експресия зависи от позицията му в генома. В повечето случаи съществуващите вирусни методи водят само до произволно вмъкване на ген в генома. За да се елиминира тази зависимост, когато се конструират вектори, генът е снабден с известни нуклеотидни последователности, които позволяват на гена да бъде експресиран, независимо къде е вмъкнат в генома.

Най-простият начин за регулиране на експресията на трансген е да му се осигури индикаторен промотор, който е чувствителен към физиологични сигнали като освобождаване на глюкоза или хипоксия. Такива "ендогенни" контролни системи могат да бъдат полезни в някои ситуации, като например прилагането на глюкозо-зависим контрол на производството на инсулин. По-надеждни и гъвкави са "екзогенните" контролни системи, когато генната експресия се контролира фармакологично чрез въвеждане на малка молекула на лекарството. Понастоящем са известни 4 основни системи за контрол - тези, регулирани от тетрациклин (Tet), стероид за насекоми, екдизон или негови аналози, антипрогестиновото лекарство mayfpristone (RU486) и химически димеризатори като рапамицин и неговите аналози. Всички те включват зависимо от лекарството набиране на домейна за активиране на транскрипцията към главния промотор, водещ до желания ген, но се различават по механизмите на това набиране. .

Заключение

Прегледът на данните ни позволява да заключим, че въпреки усилията на много лаборатории в света, всички вече известни и тествани in vivoи инвитровекторните системи далеч не са съвършени . Ако проблемът с доставката на чужда ДНК инвитропрактически решен и доставянето му до целевите клетки на различни тъкани in vivoе успешно решен (главно чрез създаване на конструкции, носещи рецепторни протеини, включително антигени, специфични за определени тъкани), то други характеристики на съществуващите векторни системи - стабилност на интеграция, регулирана експресия, безопасност - все още се нуждаят от сериозни подобрения.

На първо място, това се отнася до стабилността на интеграцията. Досега интеграцията в генома е постигната само с използването на ретровирусни или адено-асоциирани вектори. Ефективността на стабилната интеграция може да се увеличи чрез подобряване на генните конструкции като рецептор-медиирани системи или чрез създаване на достатъчно стабилни епизомални вектори (тоест ДНК структури, способни да пребивават дългосрочно вътре в ядрата). Напоследък специално внимание се отделя на създаването на вектори на базата на изкуствени хромозоми на бозайници. Поради наличието на основните структурни елементи на обикновените хромозоми, такива мини-хромозоми се задържат дълго време в клетките и са в състояние да носят пълноразмерни (геномни) гени и техните естествени регулаторни елементи, които са необходими за функционирането на гена правилно, в правилната тъкан и в точното време.

Генната и клетъчна терапия открива брилянтни перспективи за възстановяване на загубените клетки и тъкани и генно-инженерния дизайн на органи, което несъмнено значително ще разшири арсенала от методи за биомедицинско изследване и ще създаде нови възможности за запазване и удължаване на човешкия живот.

Освен това можете да научите за възможностите на съвременната медицинска наука при лечението на хромозомни аномалии, като прегледате постиженията на генната терапия. Тази насока се основава на осъществяването на трансфера на генетичен материал в човешкото тяло, при условие че генът се доставя до така наречените целеви клетки с помощта на различни методи.

Показания за назначаване

Лечението на наследствени заболявания се извършва само в случай на точна диагноза на заболяването. В същото време, преди назначаването на терапевтични мерки, се извършват редица анализи, за да се установи кои хормони и други вещества се произвеждат в тялото в излишък и кои са в недостатъчни количества, за да се избере най-ефективната доза от наркотици.

В процеса на приемане на лекарства те постоянно наблюдават състоянието на пациента и, ако е необходимо, правят промени в хода на лечението.

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, някои лекарства се заменят с други.

Ако се вземе решение за трансплантация на органи или тъкани за някои 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 генна терапия е възможно да се добави липсващия 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 днес са потенциални кандидати за генна терапия и тази цифра непрекъснато расте. И е много приятно, че няколко хиляди пациенти вече са получили лечение за нелечими заболявания като част от текущите проучвания.

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.

Където се използва генна терапия

Генната терапия първоначално е замислена за борба с тежки наследствени заболявания като болестта на Хънтингтън, кистозна фиброза (кистозна фиброза) и някои инфекциозни заболявания. Въпреки това, 1990 г., когато учените успяват да коригират дефектния ген и, като го въведат в тялото на пациента, да победят кистозната фиброза, става 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 подобна терапия е в основата на развитието, нейният потенциал е изненадващ дори в научния свят.

Така например, в допълнение към кистозната фиброза, съвременните учени са постигнали успех в борбата срещу такива наследствени патологии като хемофилия, ензимопатия и имунодефицит. Освен това генната терапия ви позволява да се борите с някои видове рак, както и със 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 генна терапия.

Принципът на генната терапия

Лекарите използват генетичната информация като активна съставка или, по-точно, молекулите, които носят такава информация. По-рядко за това се използват РНК нуклеинови киселини, а по-често - ДНК клетки.

Всяка такава клетка има така наречения "ксерокс" - механизъм, чрез който тя превежда генетичната информация в протеини. Клетка, която има правилния ген и копирната машина работи без прекъсвания, е от гледна точка на генната терапия здрава клетка. Всяка здрава клетка има цяла библиотека от оригинални гени, които използва за правилната и координирана работа на целия организъм. Въпреки това, ако по някаква причина се загуби важен ген, не е възможно да се възстанови тази загуба.

Това става причина за развитието на сериозни генетични заболявания, като мускулна дистрофия на Дюшен (с него мускулната парализа на пациента прогресира и в повечето случаи той не доживява до 30 години, умира от спиране на дишането). Или по-малко фатална ситуация. Например, "разпадането" на определен ген води до факта, че протеинът престава да изпълнява функциите си. И това става причина за развитието на хемофилия.

Във всеки от тези случаи на помощ идва генната терапия, чиято задача е да достави нормално копие на ген на болна клетка и да го постави в клетъчна „копирна машина“. В този случай работата 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?

Как генната терапия наистина помага на човек? Според учените в света има около 4200 заболявания, които възникват в резултат на неправилно функциониране на гените. В това отношение потенциалът на тази област на медицината е просто невероятен. Много по-важно обаче е постигнатото от лекарите до момента. Разбира се, има достатъчно трудности по този път, но днес могат да се откроят 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, който е изправен пред коронарна артериална болест, попада в състояние, в което генната терапия може да бъде единственото спасение за него.

Освен това днес с помощта на гени се лекуват патологии, свързани с увреждане на централната нервна система. Това са заболявания като амиотрофична латерална склероза, болест на Алцхаймер или болест на Паркинсон. Интересното е, че вирусите се използват за лечение на тези заболявания, които са склонни да атакуват нервната система. И така, с помощта на херпесния вирус, цитокини и растежни фактори се доставят на нервната система, които забавят развитието на болестта. Това е ярък пример за това как патогенен вирус, който обикновено причинява заболяване, се обработва в лабораторията, лишавайки протеините, които носят болестта, и се използва като касета, която доставя лечебни вещества на нервите и по този начин действа в полза на здраве, удължаване на човешкия живот.

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

Прочетете също:

Има положително развитие в борбата със СПИН. Не е тайна, че СПИН се причинява от човешкия имунодефицитен вирус, който унищожава имунната система и отваря вратата към тялото за смъртоносни болести. Съвременните учени вече знаят как да променят гените, така че да спрат да отслабват имунната система, но да започнат да я укрепват, за да устоят на вируса. Тези гени се въвеждат чрез кръвопреливане.

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

Болестта на Гоше е тежко наследствено заболяване, което се причинява от мутация в ген, който потиска производството на специален ензим, глюкоцереброзидаза. При лицата, страдащи от това нелечимо заболяване, далакът и черният дроб се увеличават, а с прогресията на заболяването започват да се срутват костите. Учените вече успяха да въведат в тялото на такива пациенти ген, съдържащ информация за производството на този ензим.

Ето още един пример. Не е тайна, че незрящият човек е лишен от способността да възприема зрителни образи до края на живота си. Една от причините за вродена слепота е така наречената атрофия на Лебер, която всъщност е генна мутация. Към днешна дата учените са върнали зрителните способности на 80 слепи хора с помощта на модифициран аденовирус, който доставя "работещ" ген в тъканите на окото. 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. А наскоро подобна операция позволи на първите пациенти да излекуват цветната слепота.

Показателно е, че методът за доставяне на генна информация с помощта на вируси е най-оптималният, тъй като самите вируси намират своите цели в тялото (вирусът на херпес със сигурност ще намери неврони, а вирусът на хепатита ще намери черния дроб). Този метод за доставка на гени обаче има значителен недостатък - вирусите са имуногени, което означава, че когато попаднат в тялото, те могат да бъдат унищожени от имунната система, преди да имат време да работят, или дори да предизвикат мощни имунни реакции на тялото, само влошаване на здравословното състояние.

Има и друг метод за доставяне на генен материал. Това е кръгла ДНК молекула или плазмид. Той се върти добре, ставайки много компактен, което позволява на учените да го „опаковат“ в химически полимер и да го включат в клетката. За разлика от вируса, плазмидът не предизвиква имунен отговор в организма. 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 дълго време, докато клетката се „възстановява“.

Така съвременните учени разполагат с два мощни метода за доставяне на гени на „болните“ клетки и използването на вируси изглежда по-предпочитано. Във всеки случай, лекарят избира окончателното решение за избора на един или друг метод, въз основа на реакцията на тялото на пациента.

Предизвикателства пред генната терапия

Може да се заключи, 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 въпрос, защото много учени са категорично против намесата в генетичната структура на човешкото тяло. Ето защо днес има международна забрана за използването на полови клетки в генната терапия, както и на зародишни клетки преди имплантацията. Това се прави с цел предотвратяване на нежелани генни промени и мутации в нашето потомство.

Иначе генната терапия не нарушава никакви етични стандарти, защото е предназначена да се бори със сериозни и нелечими заболявания, при които официалната медицина е просто безсилна. И това е основното предимство на генната терапия.
Пази се!

„Детето ви има генетично заболяване“ звучи като изречение. Но много често генетиците могат значително да помогнат на болно дете и дори напълно да компенсират някои заболявания. Неврологът-генетик на Медицински център "Покровски" PBSK Булатникова Мария Алексеевна разказва за съвременните възможности за лечение.

Колко чести са генетичните заболявания?

С разпространението на молекулярната диагностика беше открито, че броят на генетичните заболявания е много по-голям, отколкото се смяташе досега. Много сърдечни заболявания, дефекти в развитието, неврологични аномалии, както се оказа, имат генетична причина. В този случай говоря конкретно за генетични заболявания (а не за предразположения), тоест състояния, причинени от мутация (счупване) в един или повече гени. Според статистиката в Съединените щати до една трета от неврологичните пациенти са в болници в резултат на генетични заболявания. Тези заключения са направени не само от бързото развитие на молекулярната генетика и възможностите на генетичния анализ, но и от появата на нови методи за невровизуализация, като ЯМР. С помощта на ЯМР е възможно да се определи лезията на коя област на мозъка води до разстройство, възникнало при детето, и често, ако подозираме нараняване при раждане, откриваме промени в структурите, които биха могли не са страдали при раждане, тогава възниква предположение за генетичната природа на заболяването, за неправилното образуване на органи ... Според резултатите от последните проучвания влиянието на дори трудното раждане с ненарушена генетика може да бъде компенсирано през първите години от живота.

Какво дават знанията за генетичната природа на заболяването?

Познаването на генетичните причини за заболяването далеч не е безполезно – това не е изречение, а начин да се намери правилният начин за лечение и коригиране на разстройството. Много заболявания се лекуват успешно днес, а за други генетиката може да предложи по-ефективни терапии, които значително подобряват качеството на живот на детето. Разбира се, има някои нарушения, които лекарите все още не могат да преодолеят, но науката не стои на едно място и всеки ден се появяват нови методи на лечение.

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

В момента броят на генетичните заболявания, чиито прояви могат да бъдат компенсирани, непрекъснато нараства. Най-известният пример е фенилкетонурия. Проявява се със забавяне на развитието, олигофрения. С навременното назначаване на диета без фенилаланин детето расте напълно здраво и след 20 години тежестта на диетата може да бъде намалена. (Ако раждате в родилен дом или медицински център, детето ви ще бъде изследвано за PKU 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 предписва през първите месеци от живота (много е важно да не закъснявате), тъй като отровните продукти на нарушен метаболизъм водят до по-бързо увреждане на нервната тъкан, отколкото при фенилкетонурия. За съжаление, ако заболяването се установи 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.

Причината за неврологичните разстройства често са доста хетерогенни генетични лезии, именно тъй като има много от тях, е толкова трудно да се създаде скринингова програма за навременното откриване на всички известни заболявания.

Те включват заболявания като Помпе, Гроувър, 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 разстройството, а не просто да ги компенсирате, което в много случаи ви позволява да постигнете сериозен успех и дори да излекувате бебето.

Какви симптоми могат да покажат генетичната природа на заболяването?

На първо място, това е забавяне в развитието на детето, включително вътрематочно (от 50 до 70% според някои оценки), миопатии, аутизъм, рефрактерни епилептични припадъци, всякакви малформации на вътрешните органи. Причината за церебрална парализа може да бъде и генетични нарушения, обикновено в такива случаи лекарите говорят за нетипичен ход на заболяването. Ако Вашият лекар Ви препоръча да се подложите на генетичен преглед, не го отлагайте, в този случай времето е много скъпо. Избледняващата бременност, обичайните спонтанни аборти, включително тези от роднини, 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 не се лекува, трябва ли родителите да знаят за нея?

Познаването на генетичната природа на заболяването при дете избягва появата на други болни деца в това семейство. Това е може би основната причина, поради която си струва да се подложите на генетична консултация още на етапа на планиране на бременността, ако едно от децата има дефекти в развитието или сериозни заболявания. Съвременната наука позволява както пренатална, така и предимплантационна генетична диагностика, ако има информация за заболяването, чийто риск е налице. На този етап не е възможно веднага да се провери за всички възможни генетични заболявания. Дори здравите семейства, в които и двамата родители не са чували за никакви заболявания, не са имунизирани от появата на деца с генетични аномалии. Рецесивните гени могат да се предават през десетки поколения и именно във вашата двойка те срещат своята половина (виж фигурата).

Винаги ли трябва да се обръщате към генетиката?

Генетичното изследване трябва да се направи въз основа на наличието на проблем, ако вие или вашият лекар подозирате. Няма нужда да преглеждате здраво дете за всеки случай. Мнозина казват, че са преминали през всички прегледи по време на бременност и всичко е било наред, но тук ... В този случай трябва да разберете, че скрининговите прегледи са насочени към идентифициране (и много ефективни) най-често срещаните генетични заболявания - Down, Болестите на Патау и Едуардс, мутациите в отделните гени, които бяха обсъдени по-горе, с такова изследване не се определят.

Какво е предимството на вашия център?

Всеки генетичен център има своя специализация, по-скоро специализацията на лекарите, работещи в него. Аз например съм детски невролог по първо образование. Имаме и генетик, специализиран в проблемите на бременността. Предимството на платения център е възможността на лекаря да отделя повече време на своя пациент (уговорката продължава два часа, а търсенето на решение на проблема обикновено продължава след това). Няма нужда да се страхувате от генетик, това е просто специалист, който може да постави диагноза, която ви позволява да излекувате една привидно безнадеждна болест.

„Списание за здраве за бъдещи родители”, No3 (7), 2014г

Генетиката в Израел се развива бързо, има прогресивни методи за диагностика и лечение на наследствени заболявания. Обхватът на специализираните изследвания непрекъснато се разширява, лабораторната база се увеличава, а медицинският персонал повишава квалификацията си. Възможността за диагностициране и започване на комплексно лечение на наследствени аномалии възможно най-рано прави лечението на децата в Израел най-търсеното и ефективно.

Диагностика на генетични заболявания

Лечението на наследствените заболявания може да бъде радикално и палиативно, но първо трябва да се постави точна диагноза. Благодарение на използването на най-новите техники, специалистите от Медицински център Сураски в Тел Авив (клиника Ичилов) успешно диагностицират, поставят точна диагноза и дават изчерпателни препоръки за по-нататъшния план за лечение.

Трябва да се разбере, че ако радикалната намеса е невъзможна, 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, картографиране на по-нататъшни действия и прогнозиране на последващи промени в здравето са възможни след поставяне на точна диагноза. Можете бързо да се подложите на преглед и да потвърдите наличието на генетична аномалия в клиниката Ихилов, след което на пациента ще бъде предписано цялостно лечение за идентифицираното заболяване.

Центърът Sourasky предлага изследвания 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 семейна анамнеза. Проучването ще покаже степента на вероятност за раждане на здраво потомство, след което лекарят ще определи по-нататъшни терапевтични мерки. Опасността от предаване на наследствени аномалии на дете се установява възможно най-точно, като се използват най-новите технологии.

На деца с генетична патология и двойки, които очакват бебе с наследствени аномалии, се провежда комплексно лечение още на етапа на събиране на анамнеза и поставяне на диагноза.

Педиатрична генетична диагностика при Ихилов

До 6% от новородените имат наследствени аномалии 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, които са опасни за детето. Генетичните консултации от водещи израелски специалисти помагат да се установи наличието на аномалии на ранен етап и да се започне своевременно лечение.

Това включва следните заболявания при деца:

• малформации или множество малформации и аномалии (дефекти на невралната тръба, цепнатина на устната, сърдечни дефекти);
• умствена изостаналост като аутизъм, други аномалии в развитието с неизвестна етимология, липса на чувствителност на детето към учене;
• структурни вродени мозъчни аномалии;
• сензорни и метаболитни аномалии;
• генетични аномалии, диагностицирани и неизвестни;
• хромозомни аномалии.

Сред вродените заболявания се разграничават мутации в специфичен ген, които се предават от поколение на поколение. Те включват таласемия, кистозна фиброза и някои форми на миопатии. В други случаи наследствените аномалии се дължат на промяна в броя или структурата на хромозомите. Такава мутация може да бъде наследена от дете от единия родител или да възникне спонтанно, по време на етапа на вътрематочно развитие. Ярък пример за хромозомно разстройство е болестта на Даун или ретинобластом.

За ранна диагностика на наследствени дефекти при деца медицински център Ичилов използва различни методи за лабораторно изследване:

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

В допълнение към предписването на комплексно лечение и наблюдението на хода на генетично заболяване, задачата на лекарите е да предскажат появата на болестта 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 първоначална диагноза. На родителите ще бъдат предложени най-иновативните методи за технологично развитие за идентифициране на генетични мутации.

Общо в момента на науката са известни 600 генетични аномалии, следователно навременният скрининг на дете ще помогне да се идентифицира болестта и да се започне компетентно лечение. Генетичното изследване на новородено е една от причините жените да предпочитат да раждат в клиниката Ичилов (Сураски).

Съвсем наскоро лечението на наследствени заболявания се смяташе за безполезен въпрос, така че генетичното заболяване се считаше за присъда. В момента се забелязва значителен напредък, науката не стои на едно място и израелските генетици предлагат най-новите схеми на лечение на такива отклонения в развитието на детето.

Генетичните заболявания са много хетерогенни по характеристики, поради което лечението се предписва, като се вземат предвид клиничните прояви и индивидуалните параметри на пациента. В много случаи се предпочита стационарно лечение. Лекарите трябва да могат да проведат най-обширния преглед на малък пациент, да изберат лекарствен режим и, ако е показано, да извършат операция.

За да изберете правилно хормонална и имунна терапия, се нуждаете от цялостен преглед и внимателно наблюдение на пациента. Времето на терапевтичните срещи също е индивидуално, в зависимост от състоянието и възрастта на детето. В някои случаи родителите получават подробен план за по-нататъшни процедури и наблюдение на пациента. На детето се подбират лекарства за облекчаване на проявите на заболяването, диета и физиотерапия.

Основните направления на лечебния процес в центъра Sourasky

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

• Етиологичният метод е най-ефективен, насочен към причините за здравословни нарушения. Най-новият метод за генна корекция е да се изолира увредена част от ДНК, да се клонира и да се вмъкне здрав компонент на първоначалното му място. Това е най-обещаващият и иновативен метод за справяне с наследствени здравословни проблеми. Днес задачата се смята за изключително трудна, но вече се използва за редица индикации.
• Патогенетичният метод засяга вътрешните процеси в организма. В този случай има ефект върху патологичния геном, корекция по всички налични методи на физиологичното и биохимичното състояние на пациента.
• Симптоматичният метод на действие е насочен към облекчаване на болката, негативните състояния и създаване на пречки за по-нататъшното развитие на заболяването. Тази посока се използва самостоятелно или в комбинация с други видове лечение, но при установени генни нарушения винаги се предписва. Фармакологията предлага широка гама от лекарствени продукти за облекчаване на проявите на заболявания. Това са антиконвулсанти, болкоуспокояващи, успокоителни и други лекарства, които трябва да се дават на дете само след лекарска среща.
• Понякога е необходим хирургичен метод за коригиране на външни дефекти и вътрешни аномалии на тялото на детето. Показанията за операция се предписват много внимателно. Понякога е необходим дълъг предварителен преглед и лечение, за да се подготви малкият пациент за операцията.

Като положителен пример за лечението на деца в Израел може да се посочи статистиката за често срещано генетично заболяване - аутизма. В болницата Ихилов-Сураски ранното откриване на аномалии (от шест месечна възраст) направи възможно 47% от тези деца да се развиват нормално в бъдеще. Установените нарушения при останалите прегледани деца са преценени от лекарите за незначителни и не налагат медицинска намеса.

Съветваме родителите да не се паникьосват, когато се появят тревожни симптоми или очевидни отклонения в здравето на децата им. 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 се лекуват генетичните заболявания Могат ли да се излекуват генетичните заболявания

Човешката генна терапия в широк смисъл включва въвеждането на функционално активен(и) ген(и) в клетките с цел коригиране на генетичен дефект. Има две възможни лечения за наследствени заболявания. В първия случай соматичните клетки (клетки, различни от репродуктивните) претърпяват генетична трансформация. В този случай корекцията на генетичен дефект се ограничава до конкретен орган или тъкан. Във втория случай, генотипът на клетките на зародишната линия (сперма или яйцеклетки) или оплодените яйцеклетки (зиготи) се променя така, че всички клетки на индивида, развиващи се от тях, имат "коригирани" гени. В резултат на генна терапия, използваща клетки от зародишна линия, генетичните промени се предават от поколение на поколение.

Политика за генна терапия със соматични клетки.

През 1980 г. представители на католическата, протестантската и еврейската общности в Съединените щати написаха отворено писмо до президента, в което изложиха възгледите си за използването на генното инженерство по отношение на хората. Бяха създадени президентска комисия и комисия на Конгреса за оценка на етичните и социални измерения на този въпрос. Това бяха много важни инициативи, тъй като в Съединените щати изпълнението на програми, засягащи обществения интерес, често се осъществява въз основа на препоръките на такива комисии. В окончателните становища и на двете комисии беше начертана ясна граница между генната терапия за соматични клетки и генната терапия за клетки от зародишна линия. Соматичната клетъчна генна терапия е класифицирана като стандартна медицинска интервенция, подобна на трансплантацията на органи. За разлика от това, генната терапия на зародишната линия се смяташе за технологично много сложна и етично предизвикателна, за да започне практическото си приложение без забавяне. Беше заключено, че е необходимо да се разработят ясни правила, регулиращи изследванията в областта на генната терапия на соматичните клетки; разработването на такива документи за генна терапия на зародишната линия беше счетено за преждевременно. За да се прекратят всички незаконни дейности, беше решено да се спрат всички експерименти в областта на генната терапия на зародишни клетки.

До 1985 г. е съставен документ, озаглавен „Правила за съставяне и подаване на заявления за експерименти в областта на генната терапия на соматичните клетки“. Той съдържа цялата информация какви данни трябва да бъдат представени в заявление за одобрение на опити в областта на генната терапия на соматичните клетки при хора. Тя се основава на правилата, регулиращи лабораторните изследвания с рекомбинантна ДНК; те са адаптирани само за биомедицински цели.

Биомедицинското законодателство е преразгледано и допълнено през 70-те години на миналия век. в отговор на публикуването през 1972 г. на резултатите от 40-годишен експеримент на Националната здравна служба на САЩ в Алабама върху група от 400 неграмотни афроамерикански пациенти със сифилис. Експериментът е поставен с цел изследване на естественото развитие на посочената полово предавана болест, не е провеждано лечение. Новината за такова чудовищно преживяване на неинформирани хора шокира мнозина в Съединените щати. Конгресът незабавно прекрати експеримента и прие закон, забраняващ подобни изследвания.

Сред въпросите, отправени към лицата, кандидатствали за разрешение за експерименти в областта на генната терапия на соматичните клетки, бяха следните:

• 1. Кое е заболяването, което трябва да се лекува?
• 2. Колко сериозно е?
• 3. Има ли алтернативни лечения?
• 4. Колко опасно е предложеното лечение за пациентите?
• 5. Каква е вероятността за успех на лечението?
• 6. Как ще бъдат избрани пациентите за клинични изпитвания?
• 7. Ще бъде ли този подбор безпристрастен и представителен?
• 8. Как пациентите ще бъдат информирани за изпитването?
• 9. Каква информация трябва да им бъде предоставена?
• 10. Как ще бъде получено тяхното съгласие?
• 11. Как ще бъде гарантирана поверителността на информацията и изследванията на пациента?

Когато експериментите с генна терапия тепърва започваха, повечето заявления за клинични изпитвания първо бяха прегледани от Комитета по етика на институцията, където трябваше да се проведе изследването, и едва след това бяха изпратени до подкомитета за човешка генна терапия. Последният оценява заявленията от гледна точка на тяхната научна и медицинска значимост, съответствие с действащите правила и достоверност на аргументите. Ако заявлението беше отхвърлено, то се връщаше обратно с необходимите коментари. Вносителите биха могли да преразгледат предложението и да го преразгледат. Ако бъде одобрен, Подкомисията по генна терапия го обсъди в публични коментари, използвайки същите критерии. След одобрение на заявлението на това ниво, директорът на Подкомисията го одобри и подписа разрешението за клинични изпитвания, без което те не биха могли да започнат. В последния случай беше обърнато специално внимание на метода на получаване на продукта, методите за качествен контрол на неговата чистота, както и на това какви предклинични тестове са проведени, за да се гарантира безопасността на продукта.

Но тъй като броят на заявленията се увеличава с течение на времето и генната терапия се превръща, по думите на един коментатор, „печелившият билет в медицината“, първоначалният процес на одобрение се счита за ненужно отнемащ време и излишен. Следователно след 1997 г. Подкомисията по генна терапия вече не е една от агенциите, наблюдаващи изследванията в областта на човешката генна терапия. Ако подкомисията наистина съществува, тя най-вероятно ще стане организатор на форуми за обсъждане на етични въпроси, свързани с човешката генна терапия. Междувременно е премахнато изискването всички приложения в областта на генната терапия да бъдат обсъждани публично. Агенцията, отговорна за контрола на производството и употребата на биологични продукти, извършва всички необходими оценки поверително, за да гарантира, че правата на собственост на разработчиците се зачитат. В момента човешката генна терапия се счита за безопасна медицинска процедура, макар и не особено ефективна. Предишните опасения се разсеяха и това се превърна в един от основните нови подходи за лечение на човешки заболявания.

Повечето експерти смятат, че процедурата за одобрение на опити за генна терапия на човешки соматични клетки в Съединените щати е адекватна; гарантира безпристрастен подбор на пациентите и тяхната информираност, както и правилното извършване на всички манипулации, без да причинява вреда, както на конкретни пациенти, така и на човешката популация като цяло. Правила за провеждане на опити за генна терапия се разработват и в други страни. В Съединените щати това беше направено в резултат на внимателно претегляне на всяко предложение. Както каза един от участниците в изслушване, организирано от подкомитетите по генна терапия през януари 1989 г., д-р Уолтър: „Не знам друга биомедицинска наука или технология, която да е тествана толкова широко, колкото генната терапия“.

Натрупване на дефектни гени в бъдещите поколения.

Има мнение, че лечението на генетични заболявания с помощта на генна терапия на соматични клетки неизбежно ще доведе до влошаване на генофонда на човешката популация. Тя се основава на идеята, че честотата на дефектен ген в популацията ще се увеличава от поколение на поколение, тъй като генната терапия ще улесни трансфера на мутантни гени към следващото поколение от онези хора, които преди това не са били в състояние да произведат потомство или не са могли доживеят до пубертета. Тази хипотеза обаче се оказа погрешна. Според популационната генетика са необходими хиляди години, за да се увеличи значително честотата на вреден или смъртоносен ген в резултат на ефективно лечение. Така че, ако рядко генетично заболяване се появи при едно от 100 000 жизнеспособни новородени, ще отнеме около 2000 години след началото на ефективната генна терапия, преди честотата на това заболяване да се удвои до 1 на 50 000.

В допълнение към факта, че честотата на леталния ген почти не нараства от поколение на поколение, в резултат на продължително лечение на всички, които имат нужда от него, генотипът на отделните индивиди също остава непроменен. Тази точка може да бъде илюстрирана с пример от историята на еволюцията. Приматите, включително хората, не са в състояние да синтезират жизненоважния витамин С; те трябва да го набавят от външни източници. По този начин можем да кажем, че всички ние сме генетично дефектни в гена за това жизненоважно вещество. За разлика от тях, земноводни, влечуги, птици и бозайници, които не са примати, синтезират витамин С. И все пак генетичен дефект, който причинява невъзможността за биосинтез на витамин С, не е "препятствал" успешната еволюция на приматите в продължение на милиони години. По същия начин, коригирането на други генетични дефекти няма да доведе до значително натрупване на "нездравословни" гени в бъдещите поколения.

Генна терапия за клетки от зародишна линия.

Експериментите в областта на генната терапия за човешки зародишни клетки сега са строго забранени, но трябва да се признае, че някои генетични заболявания могат да бъдат излекувани само по този начин. Методологията на генната терапия за човешки зародишни клетки все още не е достатъчно разработена. Няма съмнение обаче, че с разработването на методи за генетична манипулация при животни и диагностично изследване на предимплантационни ембриони тази празнина ще бъде запълнена. Освен това, тъй като генната терапия за соматични клетки става все по-рутинна процедура, това ще повлияе на отношението на хората към генната терапия за човешки зародишни клетки и след известно време ще стане необходимо да се тества. Можем само да се надяваме, че дотогава всички проблеми, свързани с последствията от практическото приложение на генната терапия за човешки зародишни клетки, включително социални и биологични, ще бъдат разрешени.

Смята се, че човешката генна терапия може да помогне за лечение на сериозни медицински състояния. Всъщност той е в състояние да осигури корекция на редица физически и психически разстройства, въпреки че остава неясно дали обществото ще намери такова използване на генна терапия за приемливо. Както всяка друга нововъзникваща медицинска област, генната терапия за човешки зародишни клетки повдига много въпроси, а именно:

• 1. Каква е цената на разработването и прилагането на методи за генна терапия за човешки зародишни клетки?
• 2. Трябва ли правителството да определи приоритети за медицински изследвания?
• 3. Ще доведе ли приоритетното развитие на генната терапия за зародишни клетки до ограничаване на търсенето на други методи на лечение?
• 4. Ще бъде ли възможно да се достигне до всички пациенти, които имат нужда?
• 5. Ще може ли физическо лице или компания да получи изключителни права за лечение на специфични заболявания с помощта на генна терапия?

Клониране на хора.

Общественият интерес към възможността за клониране на хора възниква през 60-те години на миналия век, след като са проведени подходящи експерименти върху жаби и жаби. Тези проучвания показват, че ядрото на оплодената яйцеклетка може да бъде заменено с ядрото на недиференцирана клетка и ембрионът ще се развива нормално. По този начин по принцип е възможно да се изолират ядра от недиференцирани клетки на организма, да се въведат в оплодени яйца на същия организъм и да се получи потомство със същия генотип като родителя. С други думи, всеки от организмите-потомци може да се счита за генетичен клон на оригиналния донорски организъм. През 1960-те години. изглеждаше, че въпреки липсата на технически възможности, не е трудно да се екстраполират резултатите от клонирането на жаба върху хората. В пресата се появиха много статии по тази тема, дори бяха написани научнофантастични произведения. Една от историите беше за клонирането на коварно убития президент на САЩ Джон Кенеди, но по-популярната тема беше клонирането на злодеи. Произведенията за клониране на хора бяха не само неправдоподобни, но и популяризираха погрешната и много опасна идея, че личността, характерът и другите качества на човек се дължат единствено на неговия генотип. Всъщност човек като личност се формира под влияние както на неговите гени, така и на условията на околната среда, в частност културните традиции. Например, порочният расизъм, който Хитлер проповядва, е придобито поведенческо качество, което не се определя от нито един ген или тяхната комбинация. В различна среда с различни културни характеристики „клонираният Хитлер“ не е задължително да е формирал личност като истинския Хитлер. По същия начин „клонингът на Майка Тереза“ не е задължително да „направи“ жена, която е посветила живота си на подпомагане на бедните и болните в Калкута.

С развитието на методите на репродуктивната биология при бозайниците и създаването на различни трансгенни животни ставаше все по-очевидно, че клонирането на човека е въпрос на не толкова далечно бъдеще. Спекулацията стана реалност през 1997 г., когато беше клонирана овца на име Доли. За това е използвано ядрото на диференцирана клетка на донорска бременна овца. Методическият подход, който е използван за "създаването" на Доли, по принцип е подходящ за получаване на клонинги на всякакви бозайници, включително и хора. И дори да не работи за други бозайници, изглежда не са необходими твърде много експерименти, за да се разработи подходящ метод. В резултат на това клонирането на човека веднага ще стане предмет на всяка дискусия, засягаща етичните проблеми на генетиката и биологичната медицина.

Без съмнение клонирането на хора е сложен и противоречив въпрос. За някои самата идея за създаване на копие на вече съществуващ индивид чрез експериментална манипулация изглежда неприемлива. Други вярват, че клонираният индивид е същият като еднояйчен близнак, въпреки разликата във възрастта и следователно клонирането не е по своята същност злонамерено, въпреки че може да не е толкова необходимо. Клонирането може да има положителни медицински и социални ползи, което оправдава прилагането му в изключителни случаи. Например, може да бъде жизненоважно за родителите на болно дете. Отговорността за експерименти за клониране на хора в много страни е регламентирана със закон и всички изследвания, свързани с клониране на хора, са забранени. Такива ограничения са достатъчни, за да се изключи възможността за клониране на хора. Със сигурност обаче ще възникне въпросът за неизбежността на клонирането на хора.

Забележка!

Тази работа беше представена за конкурса за научнопопулярни статии в категорията "Най-добра рецензия".

Смъртоносни нокти

Човечеството се сблъска с тази мистериозна болест още преди нашата ера. Учени от различни части на света се опитват да я разберат и лекуват: в Древен Египет - Еберс, в Индия - Сушрута, Гърция - Хипократ. Всички те и много други лекари се бореха с опасен и сериозен враг - рака. И въпреки че тази битка продължава и до днес, е трудно да се определи дали има шанс за пълна и окончателна победа. В крайна сметка, колкото повече изучаваме болестта, толкова по-често възникват въпроси - възможно ли е напълно да се излекува ракът? Как да избегнем болестта? Може ли лечението да се направи бързо, достъпно и евтино?

Благодарение на Хипократ и неговото наблюдение (той е този, който видя приликата между тумора и пипалата на рака), терминът се появява в древните медицински трактати карцином(гръцки carcinos) или рак(латински рак). В медицинската практика злокачествените неоплазми се класифицират по различни начини: карциноми (от епителни тъкани), саркоми (от съединителна, мускулна тъкан), левкемия (в кръвта и костния мозък), лимфоми (в лимфната система) и други (развиват се в други видове клетки, например глиома - рак на мозъка). Но в ежедневието терминът "рак" е по-популярен, което означава всеки злокачествен тумор.

Мутации: да умреш или да живееш вечно?

Многобройни генетични изследвания разкриват, че появата на ракови клетки е резултат от генетични промени. Грешките в репликацията на ДНК (копирането) и ремонта (коригирането на грешки) водят до промени в гените, включително тези, които контролират клетъчното делене. Основните фактори, които допринасят за увреждане на генома, а в бъдеще и за придобиване на мутации, са ендогенни (атака от свободни радикали, образувани по време на метаболизма, химическа нестабилност на някои ДНК бази) и екзогенни (йонизиращо и UV лъчение, химически канцерогени) . Когато мутациите са фиксирани в генома, те насърчават трансформацията на нормалните клетки в ракови. Такива мутации възникват главно в протоонкогените, които нормално стимулират клетъчното делене. В резултат на това може да се получи трайно "включен" ген, а митозата (делението) не спира, което всъщност означава злокачествена трансформация. Ако се появят инактивиращи мутации в гени, които нормално инхибират пролиферацията (тумор-супресорни гени), контролът върху деленето се губи и клетката става „безсмъртна“ (фиг. 1).

Фигура 1. Генетичен модел на рак: рак на дебелото черво.Първата стъпка е загубата или инактивирането на два алела на APS гена на петата хромозома. В случай на позната аденоматозна полипоза (FAP), една мутация на APC ген се наследява. Загубата на двата алела води до образуването на доброкачествени аденоми. Последващите генни мутации на хромозоми 12, 17, 18 на доброкачествен аденом могат да доведат до трансформация в злокачествен тумор. Източник: .

Очевидно развитието на някои видове рак включва промени в повечето или дори всички тези гени и може да протича по различни начини. От това следва, че всеки тумор трябва да се разглежда като биологично уникален обект. Днес съществуват специални генетични информационни бази данни за рака, съдържащи данни за 1,2 милиона мутации от 8207 тъканни проби, принадлежащи към 20 вида тумори: Атлас на генома на рака и Каталог на соматичните мутации при рак (COSMIC)).

Резултатът от провала на гените е неконтролирано делене на клетките, а на последващи етапи - метастази в различни органи и части на тялото през кръвоносните и лимфните съдове. Това е доста сложен и активен процес, който се състои от няколко етапа. Отделните ракови клетки се отделят от първичния фокус и се пренасят чрез кръвта през тялото. След това, използвайки специални рецептори, те се прикрепят към ендотелните клетки и експресират протеинази, които разграждат матричните протеини и образуват пори в базалната мембрана. След унищожаване на извънклетъчния матрикс, раковите клетки мигрират дълбоко в здравата тъкан. Поради автокринната стимулация те се разделят, образувайки възел (1-2 mm в диаметър). При липса на хранене някои от клетките във възела умират и такива "спящи" микрометастази могат да останат латентни в тъканите на органа за дълго време. При благоприятни условия възелът нараства, в клетките се активират гена на васкуларния ендотелен растежен фактор (VEGF) и фибробластния растежен фактор (FGFb) и започва ангиогенезата (образуване на кръвоносни съдове) (фиг. 2).

Клетките обаче са въоръжени със специални механизми, които предпазват от развитието на тумори:

Традиционните методи и техните недостатъци

Ако защитните системи на тялото се провалиха и туморът все пак започна да се развива, само намесата на лекарите може да спаси. За дълъг период от време лекарите са използвали три основни "класически" терапии:

• хирургически (пълно отстраняване на тумора). Използва се, когато туморът е малък и добре локализиран. Отстраняват се и част от тъканите, които влизат в контакт със злокачественото новообразувание. Методът не се използва при наличие на метастази;
• радиация - облъчване на тумора с радиоактивни частици за спиране и предотвратяване на деленето на раковите клетки. Здравите клетки също са чувствителни към това излъчване и често умират;
• химиотерапия - използват се лекарства, които инхибират растежа на бързо делящите се клетки. Лекарствата също имат отрицателен ефект върху нормалните клетки.

Горните подходи не винаги могат да спасят пациента от рак. Често при хирургично лечение остават единични ракови клетки и туморът може да рецидивира, а при химиотерапия и лъчева терапия се появяват странични ефекти (понижен имунитет, анемия, косопад и др.), които водят до сериозни последствия, а често и до смърт на пациента. Въпреки това всяка година традиционните терапии се подобряват и се появяват нови лечения, които могат да победят рака, като биологична терапия, хормонална терапия, използване на стволови клетки, трансплантация на костен мозък и различни поддържащи терапии. Генната терапия се счита за най-обещаваща, тъй като е насочена към първопричината за рак - компенсация за неправилното функциониране на определени гени.

Генната терапия като перспектива

Според PubMed интересът към генната терапия (GT) за рак нараства бързо и днес GT комбинира редица техники, които действат върху раковите клетки и в тялото ( in vivo) и отвън ( ex vivo) (фиг. 3).

Фигура 3. Две основни стратегии за генна терапия. Ex vivo- с помощта на вектори генетичният материал се прехвърля в клетки, отглеждани в култура (трансдукция), след което трансгенните клетки се инжектират в реципиента; in vivo- въвеждане на вектор с желания ген в специфична тъкан или орган. Снимка от.

Генна терапия in vivoвключва генен трансфер - въвеждането на генетични конструкции в ракови клетки или тъкани, които заобикалят тумора. Генна терапия ex vivoСъстои се от изолиране на ракови клетки от пациент, вмъкване на терапевтичен „здрав“ ген в генома на рака и въвеждане на трансдуцираните клетки обратно в тялото на пациента. За такива цели се използват специални вектори, създадени чрез методи на генно инженерство. По правило това са вируси, които откриват и унищожават раковите клетки, като същевременно остават безвредни за здравите тъкани на тялото или невирусни вектори.

Вирусни вектори

Като вирусни вектори се използват ретровируси, аденовируси, адено-асоциирани вируси, лентивируси, херпес вируси и други. Тези вируси се различават по ефективността на трансдукцията, по взаимодействието си с клетките (разпознаване и инфекция) и ДНК. Основният критерий е безопасността и липсата на риск от неконтролирано разпространение на вирусна ДНК: ако гените се вмъкнат на грешното място в човешкия геном, те могат да създадат вредни мутации и да инициират туморно развитие. Също така е важно да се вземе предвид нивото на експресия на прехвърлените гени, за да се предотвратят възпалителни или имунни реакции на организма по време на хиперсинтеза на целеви протеини (Таблица 1).

Таблица 1. Вирусни вектори.

вектор	Кратко описание
Вирус на морбили	съдържа отрицателна РНК последователност, която не предизвиква защитен отговор в раковите клетки
Вирус на херпес симплекс (HSV-1)	може да носи дълги последователности от трансгени
Lentivirus	получени от ХИВ, могат да интегрират гени в неделящи се клетки
ретровирус (RCR)	неспособен на независима репликация, осигурява ефективно включване на чужда ДНК в генома и персистиране на генетични промени
Маймунски пенест вирус (SFV)	нов РНК вектор, който пренася трансгена към тумора и стимулира неговата експресия
Рекомбинантен аденовирус (rAdv)	осигурява ефективна трансфекция, но е възможен силен имунен отговор
Рекомбинантен адено-асоцииран вирус (rAAV)	способни за трансфекция на много видове клетки

Невирусни вектори

Невирусни вектори също се използват за пренос на трансгенна ДНК. Полимерни лекарствени носители - конструкции от наночастици - се използват за доставяне на лекарства с ниско молекулно тегло, като олигонуклеотиди, пептиди, siRNA. Поради малкия си размер наночастиците се абсорбират от клетките и могат да проникнат в капилярите, което е много удобно за доставяне на "терапевтични" молекули до най-недостъпните места в тялото. Тази техника често се използва за инхибиране на туморната ангиогенеза. Но съществува риск от натрупване на частици в други органи, като костния мозък, което може да доведе до непредвидими последици. Най-популярните методи за доставка на невирусна ДНК са липозомите и електропорацията.

Синтетичен катионни липозомисега са признати като обещаващ метод за доставяне на функционални гени. Положителният заряд на повърхността на частиците позволява сливане с отрицателно заредени клетъчни мембрани. Катионните липозоми неутрализират отрицателния заряд на ДНК веригата, правят нейната пространствена структура по-компактна и насърчават ефективната кондензация. Плазмид-липозомният комплекс има редица важни предимства: той може да побере генетични конструкции с практически неограничен размер, няма риск от репликация или рекомбинация и практически не предизвиква имунен отговор в тялото на гостоприемника. Недостатъкът на тази система е кратката продължителност на терапевтичния ефект и при многократно приложение могат да се появят странични ефекти.

Електропорацияе популярен метод за доставка на невирусна ДНК, който е доста прост и не предизвиква имунен отговор. С помощта на индуцирани електрически импулси на клетъчната повърхност се образуват пори и плазмидната ДНК може лесно да проникне във вътреклетъчното пространство. Генна терапия in vivoизползването на електропорация се оказа ефективно в редица експерименти върху миши тумори. В този случай могат да бъдат прехвърлени всякакви гени, например гени за цитокини (IL-12) и цитотоксични гени (TRAIL), което допринася за развитието на широк спектър от терапевтични стратегии. В допълнение, този подход може да бъде ефективен за лечение както на метастатични, така и на първични тумори.

Избор на техника

В зависимост от вида на тумора и неговата прогресия се избира най-ефективният метод на лечение за пациента. Към днешна дата са разработени нови обещаващи техники за генна терапия срещу рак, включително онколитичен вирусен HT, пролекарствена терапия, имунотерапия и HT с използване на стволови клетки.

Онколитична вирусна генна терапия

За тази техника се използват вируси, които с помощта на специални генетични манипулации стават онколитични – спират да се размножават в здрави клетки и засягат само туморните клетки. Добър пример за такава терапия е ONYX-015, модифициран аденовирус, който не експресира протеина E1B. При липса на този протеин вирусът не може да се репликира в клетки с нормален p53 ген. Два вектора, проектирани на базата на вируса на херпес симплекс (HSV-1) - G207 и NV1020 - също носят мутации в няколко гена, за да се репликират само в раковите клетки. Голямото предимство на техниката е, че по време на интравенозни инжекции онколитичните вируси се пренасят през кръвта в цялото тяло и могат да се борят с метастазите. Основните проблеми, които възникват при работа с вируси, са възможният риск от имунен отговор в тялото на реципиента, както и неконтролираното вмъкване на генетични структури в генома на здрави клетки и като следствие от това възникването на раков тумор .

Генно-медиирана ензимна пролекарствена терапия

Тя се основава на въвеждането на "самоубийствени" гени в туморната тъкан, в резултат на което раковите клетки умират. Тези трансгени кодират ензими, които активират вътреклетъчните цитостатици, TNF рецепторите и други важни компоненти за активирането на апоптозата. Суицидна комбинация от пролекарствени гени в идеалния случай трябва да отговаря на следните изисквания: контролирана генна експресия; правилно превръщане на избраното пролекарство в активно противораково средство; пълно активиране на пролекарството без допълнителни ендогенни ензими.

Недостатъкът на терапията е, че туморите имат всички защитни механизми, присъщи на здравите клетки, и те постепенно се адаптират към увреждащите фактори и пролекарството. Процесът на адаптация се улеснява от експресията на цитокини (автокринна регулация), фактори за регулиране на клетъчния цикъл (селекция на най-устойчивите ракови клонове), гена MDR (отговорен за чувствителността към определени лекарства).

Имунотерапия

Благодарение на генната терапия напоследък започна активно да се развива имунотерапията – нов подход за лечение на рак с помощта на противоракови ваксини. Основната стратегия на метода е активна имунизация на организма срещу ракови антигени (TAA) с помощта на технология за генен трансфер [? 18].

Основната разлика между рекомбинантните ваксини и другите лекарства е, че те помагат на имунната система на пациента да разпознае раковите клетки и да ги унищожи. На първия етап раковите клетки се получават от тялото на реципиента (автоложни клетки) или от специални клетъчни линии (алогенни клетки), след което се отглеждат в епруветка. За да могат тези клетки да бъдат разпознати от имунната система, се въвеждат един или повече гени, които произвеждат имуностимулиращи молекули (цитокини) или протеини с повишено количество антигени. След тези модификации клетките се култивират, след което се извършва лизис и се получава готова ваксина.

Голямото разнообразие от вирусни и невирусни вектори за трансгени позволява експериментиране с различни видове имунни клетки (напр. цитотоксични Т клетки и дендритни клетки) за инхибиране на имунния отговор и регресия на раковите клетки. През 90-те години на миналия век се предполагаше, че туморните инфилтриращи лимфоцити (TIL) са източник на цитотоксични Т-лимфоцити (CTL) и естествени клетки убийци (NK) за раковите клетки. Тъй като TIL може лесно да се манипулира ex vivo, те станаха първите генетично модифицирани имунни клетки, използвани за имунотерапия на рак. В Т клетките, взети от кръвта на болен от рак, гените, които са отговорни за експресията на рецепторите за ракови антигени, се променят. Можете също да добавите гени за по-голямо оцеляване и ефективно проникване на модифицирани Т клетки в тумора. С помощта на такива манипулации се създават високоактивни "убийци" на раковите клетки.

Когато беше доказано, че повечето видове рак имат специфични антигени и са в състояние да индуцират своите защитни механизми, се предположи, че блокирането на имунната система на раковите клетки би улеснило отхвърлянето на тумора. Следователно, за производството на повечето противотуморни ваксини, туморните клетки на пациента или специални алогенни клетки се използват като източник на антигени. Основните проблеми на туморната имунотерапия са вероятността от автоимунни реакции в тялото на пациента, липсата на противотуморен отговор, имуностимулация на туморния растеж и други.

Стволови клетки

Мощен инструмент за генна терапия е използването на стволови клетки като вектори за трансфер на терапевтични агенти - имуностимулиращи цитокини, „самоубийствени” гени, наночастици и антиангиогенни протеини. Стволовите клетки (SC), в допълнение към способността да се самообновяват и диференцират, имат огромно предимство пред други транспортни системи (нанополимери, вируси): пролекарството се активира директно в туморните тъкани, което избягва системна токсичност (експресията на трансгени допринася за унищожаването само на ракови клетки) ... Допълнително положително качество е "привилегированото" състояние на автоложния SC - използваните собствени клетки гарантират 100% съвместимост и повишават нивото на безопасност на процедурата. Но все пак ефективността на терапията зависи от правилната ex vivoтрансфер на модифицирания ген към SC и последващо прехвърляне на трансдуцираните клетки в тялото на пациента. Освен това, преди да се приложи терапия в голям мащаб, е необходимо да се проучат подробно всички възможни начини за трансформация на SC в ракови клетки и да се разработят мерки за безопасност за предотвратяване на канцерогенна SC трансформация.

Заключение

Обобщавайки, можем с увереност да кажем, че идва ерата на персонализираната медицина, когато ще бъде избрана определена ефективна терапия за лечението на всеки онкоболен. Вече се разработват индивидуални програми за лечение, които осигуряват навременна и подходяща грижа и водят до значително подобряване на състоянието на пациентите. Еволюционните подходи за персонализирана онкология като геномен анализ, целево производство на лекарства, генна терапия за рак и молекулярна диагностика с използване на биомаркери вече дават плодове.

Генната терапия е особено обещаващо лечение за рак. В момента активно се провеждат клинични изпитвания, които често потвърждават ефективността на ХТ в случаите, когато стандартните противоракови лечения - хирургия, лъчева терапия и химиотерапия - не помагат. Разработването на иновативни методи на HT (имунотерапия, онколитична виротерапия, "самоубийствена" терапия и др.) ще може да реши проблема с високата смъртност от рак и може би в бъдеще диагнозата "рак" няма да звучи като изречение.

Рак: открийте, предотвратите и премахнете болестта.

литература

1. Уилямс С. Клаг, Майкъл Р. Къминг. Светът на биологията и медицината. Основи на генетиката. Москва: Техносфера, 2007. - 726 с.;
2. Биоинформатика: големи бази данни срещу голямо P;
3. Куи Х., Крус-Кореа М. et al. (2003).

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 генна терапия е възможно да се добави липсващия 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 днес са потенциални кандидати за генна терапия и тази цифра непрекъснато расте. И е много приятно, че няколко хиляди пациенти вече са получили лечение за нелечими заболявания като част от текущите проучвания.

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.

Където се използва генна терапия

Генната терапия първоначално е замислена за борба с тежки наследствени заболявания като болестта на Хънтингтън, кистозна фиброза (кистозна фиброза) и някои инфекциозни заболявания. Въпреки това, 1990 г., когато учените успяват да коригират дефектния ген и, като го въведат в тялото на пациента, да победят кистозната фиброза, става 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 подобна терапия е в основата на развитието, нейният потенциал е изненадващ дори в научния свят.

Така например, в допълнение към кистозната фиброза, съвременните учени са постигнали успех в борбата срещу такива наследствени патологии като хемофилия, ензимопатия и имунодефицит. Освен това генната терапия ви позволява да се борите с някои видове рак, както и със 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 генна терапия.

Принципът на генната терапия

Лекарите използват генетичната информация като активна съставка или, по-точно, молекулите, които носят такава информация. По-рядко за това се използват РНК нуклеинови киселини, а по-често - ДНК клетки.

Всяка такава клетка има така наречения "ксерокс" - механизъм, чрез който тя превежда генетичната информация в протеини. Клетка, която има правилния ген и копирната машина работи без прекъсвания, е от гледна точка на генната терапия здрава клетка. Всяка здрава клетка има цяла библиотека от оригинални гени, които използва за правилната и координирана работа на целия организъм. Въпреки това, ако по някаква причина се загуби важен ген, не е възможно да се възстанови тази загуба.

Това става причина за развитието на сериозни генетични заболявания, като мускулна дистрофия на Дюшен (с него мускулната парализа на пациента прогресира и в повечето случаи той не доживява до 30 години, умира от спиране на дишането). Или по-малко фатална ситуация. Например, "разпадането" на определен ген води до факта, че протеинът престава да изпълнява функциите си. И това става причина за развитието на хемофилия.

Във всеки от тези случаи на помощ идва генната терапия, чиято задача е да достави нормално копие на ген на болна клетка и да го постави в клетъчна „копирна машина“. В този случай работата 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?

Как генната терапия наистина помага на човек? Според учените в света има около 4200 заболявания, които възникват в резултат на неправилно функциониране на гените. В това отношение потенциалът на тази област на медицината е просто невероятен. Много по-важно обаче е постигнатото от лекарите до момента. Разбира се, има достатъчно трудности по този път, но днес могат да се откроят 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, който е изправен пред коронарна артериална болест, попада в състояние, в което генната терапия може да бъде единственото спасение за него.

Освен това днес с помощта на гени се лекуват патологии, свързани с увреждане на централната нервна система. Това са заболявания като амиотрофична латерална склероза, болест на Алцхаймер или болест на Паркинсон. Интересното е, че вирусите се използват за лечение на тези заболявания, които са склонни да атакуват нервната система. И така, с помощта на херпесния вирус, цитокини и растежни фактори се доставят на нервната система, които забавят развитието на болестта. Това е ярък пример за това как патогенен вирус, който обикновено причинява заболяване, се обработва в лабораторията, лишавайки протеините, които носят болестта, и се използва като касета, която доставя лечебни вещества на нервите и по този начин действа в полза на здраве, удължаване на човешкия живот.

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

Прочетете също:

Има положително развитие в борбата със СПИН. Не е тайна, че СПИН се причинява от човешкия имунодефицитен вирус, който унищожава имунната система и отваря вратата към тялото за смъртоносни болести. Съвременните учени вече знаят как да променят гените, така че да спрат да отслабват имунната система, но да започнат да я укрепват, за да устоят на вируса. Тези гени се въвеждат чрез кръвопреливане.

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

Болестта на Гоше е тежко наследствено заболяване, което се причинява от мутация в ген, който потиска производството на специален ензим, глюкоцереброзидаза. При лицата, страдащи от това нелечимо заболяване, далакът и черният дроб се увеличават, а с прогресията на заболяването започват да се срутват костите. Учените вече успяха да въведат в тялото на такива пациенти ген, съдържащ информация за производството на този ензим.

Ето още един пример. Не е тайна, че незрящият човек е лишен от способността да възприема зрителни образи до края на живота си. Една от причините за вродена слепота е така наречената атрофия на Лебер, която всъщност е генна мутация. Към днешна дата учените са върнали зрителните способности на 80 слепи хора с помощта на модифициран аденовирус, който доставя "работещ" ген в тъканите на окото. 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. А наскоро подобна операция позволи на първите пациенти да излекуват цветната слепота.

Показателно е, че методът за доставяне на генна информация с помощта на вируси е най-оптималният, тъй като самите вируси намират своите цели в тялото (вирусът на херпес със сигурност ще намери неврони, а вирусът на хепатита ще намери черния дроб). Този метод за доставка на гени обаче има значителен недостатък - вирусите са имуногени, което означава, че когато попаднат в тялото, те могат да бъдат унищожени от имунната система, преди да имат време да работят, или дори да предизвикат мощни имунни реакции на тялото, само влошаване на здравословното състояние.

Има и друг метод за доставяне на генен материал. Това е кръгла ДНК молекула или плазмид. Той се върти добре, ставайки много компактен, което позволява на учените да го „опаковат“ в химически полимер и да го включат в клетката. За разлика от вируса, плазмидът не предизвиква имунен отговор в организма. 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 дълго време, докато клетката се „възстановява“.

Така съвременните учени разполагат с два мощни метода за доставяне на гени на „болните“ клетки и използването на вируси изглежда по-предпочитано. Във всеки случай, лекарят избира окончателното решение за избора на един или друг метод, въз основа на реакцията на тялото на пациента.

Предизвикателства пред генната терапия

Може да се заключи, 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 въпрос, защото много учени са категорично против намесата в генетичната структура на човешкото тяло. Ето защо днес има международна забрана за използването на полови клетки в генната терапия, както и на зародишни клетки преди имплантацията. Това се прави с цел предотвратяване на нежелани генни промени и мутации в нашето потомство.

Иначе генната терапия не нарушава никакви етични стандарти, защото е предназначена да се бори със сериозни и нелечими заболявания, при които официалната медицина е просто безсилна. И това е основното предимство на генната терапия.
Пази се!