Typer genterapikompensasjon for genetiske defekter. Genterapi og medisin fra det 21. århundre. Ikke et universalmiddel, men et perspektiv

Introduksjon

Hvert år dukker det opp flere og flere artikler i vitenskapelige tidsskrifter om medisinske kliniske studier, der det på en eller annen måte ble brukt en behandling basert på introduksjon av ulike gener - genterapi. Denne retningen har vokst ut av så velutviklede grener av biologi som molekylær genetikk og bioteknologi.

Ofte, når konvensjonelle (konservative) metoder allerede er prøvd ut, er det genterapi som kan hjelpe pasienter med å overleve og til og med bli helt friske. For eksempel gjelder dette arvelige monogene sykdommer, det vil si de som er forårsaket av en defekt i et enkelt gen, så vel som mange andre. Eller, for eksempel, kan genterapi hjelpe og redde en lem for de pasientene som har innsnevret lumen av karene i underekstremitetene og som et resultat har vedvarende iskemi i det omkringliggende vevet utviklet seg, det vil si at disse vevene opplever en alvorlig mangel på næringsstoffer og oksygen, som normalt bæres av blodet gjennom kroppen. Det er ofte umulig å behandle slike pasienter med kirurgiske manipulasjoner og medikamenter, men hvis celler lokalt blir tvunget til å kaste ut flere proteinfaktorer som vil påvirke prosessen med dannelse og spiring av nye kar, vil iskemi bli mye mindre uttalt og det vil bli mye lettere for pasientene å leve.

genterapi i dag kan defineres som behandling av sykdommer ved å introdusere gener i cellene til pasienter med sikte på å målrette genfeil eller gi cellene nye funksjoner. De første kliniske forsøkene med genterapimetoder ble utført så sent som 22. mai 1989 for å diagnostisere kreft. Den første arvelige sykdommen som man brukte genterapimetoder for var arvelig immunsvikt.

Hvert år vokser antallet vellykket utførte kliniske studier for behandling av ulike sykdommer ved bruk av genterapi, og i januar 2014 nådde det 2 tusen.

Samtidig, i moderne forskning på genterapi, må det tas i betraktning at konsekvensene av å manipulere gener eller "stokket" (rekombinant) DNA in vivo(lat. bokstavelig talt "levende") har ikke blitt studert nok. I land med det mest avanserte forskningsnivået på dette området, spesielt i USA, er medisinske protokoller som bruker sanse-DNA-sekvenser gjenstand for obligatorisk undersøkelse i relevante komiteer og kommisjoner. I USA er dette Recombinant DNA Advisory Committee (RAC) og Food and Drug Administration (FDA) med påfølgende obligatorisk godkjenning av prosjektet av direktøren for National Institutes of Health (National Institutes of Health).

Så vi bestemte oss for at denne behandlingen er basert på det faktum at hvis noen vev i kroppen mangler noen individuelle proteinfaktorer, så kan dette korrigeres ved å introdusere de riktige proteinkodende genene i disse vevene, og alt vil bli mer eller mindre fantastisk . Proteinene i seg selv kan ikke injiseres, fordi kroppen vår umiddelbart vil reagere med en ikke-svak immunrespons, og varigheten av handlingen vil være utilstrekkelig. Nå må vi bestemme oss for metoden for å levere genet inn i cellene.

Transfeksjon celler

Til å begynne med er det verdt å introdusere definisjoner av noen begreper.

Gentransport utføres av vektor– Dette er et DNA-molekyl som brukes som «vehicle» for kunstig overføring av genetisk informasjon inn i en celle. Det er mange typer vektorer: plasmid, viral, så vel som kosmider, fasmider, kunstige kromosomer, etc. Det er av grunnleggende betydning at vektorer (spesielt plasmidvektorer) har sine karakteristiske egenskaper:

1. Opprinnelse til replikering (ori)- sekvensen av nukleotider der DNA-duplisering begynner. Hvis vektor-DNA ikke kan dupliseres (repliseres), vil den nødvendige terapeutiske effekten ikke oppnås, fordi det ganske enkelt raskt vil bli spaltet av intracellulære nukleaseenzymer, og på grunn av mangelen på maler vil det til slutt dannes mye færre proteinmolekyler. Det skal bemerkes at disse punktene er spesifikke for hver biologisk art, det vil si hvis vektor-DNA skal oppnås ved reproduksjon i en bakteriekultur (og ikke bare ved kjemisk syntese, som vanligvis er mye dyrere), så to replikasjonsopprinnelsespunkter vil kreves separat - for mennesker og for bakterier;

2. Restriksjonssteder- spesifikke korte sekvenser (vanligvis palindromiske), som gjenkjennes av spesielle enzymer (restriksjonsendonukleaser) og kuttes av dem på en bestemt måte - med dannelse av "klebrige ender" (fig. 1).

Fig.1 Dannelse av "klebrige ender" med deltakelse av restriktaser

Disse stedene er nødvendige for å kryssbinde vektor-DNAet (som faktisk er et "blankt") med de ønskede terapeutiske genene til et enkelt molekyl. Et slikt molekyl tverrbundet fra to eller flere deler kalles "rekombinant";

3. Det er klart at vi ønsker å få millioner av kopier av det rekombinante DNA-molekylet. Igjen, hvis vi har å gjøre med en kultur av bakterieceller, så må dette DNA-et isoleres ytterligere. Problemet er at ikke alle bakterier vil svelge molekylet vi trenger, noen vil ikke. For å skille mellom disse to gruppene settes de inn i vektor-DNA selektive markører- områder med motstand mot visse kjemikalier; nå, hvis de samme stoffene legges til miljøet, vil bare de som er resistente mot dem overleve, og resten vil dø.

Alle disse tre komponentene kan observeres i det aller første kunstig syntetiserte plasmidet (fig. 2).

Fig.2

Selve prosessen med å introdusere en plasmidvektor i visse celler kalles transfeksjon. Et plasmid er et ganske kort og vanligvis sirkulært DNA-molekyl som finnes i cytoplasmaet til en bakteriecelle. Plasmider er ikke assosiert med det bakterielle kromosomet, de kan replikere uavhengig av det, de kan frigjøres av bakterien til miljøet eller omvendt absorberes (absorpsjonsprosessen er transformasjon). Ved hjelp av plasmider kan bakterier utveksle genetisk informasjon, for eksempel overføre resistens mot visse antibiotika.

Plasmider finnes i bakterier in vivo. Men ingen kan hindre en forsker i å kunstig syntetisere et plasmid som vil ha de egenskapene han trenger, sy et innsett gen i det og introdusere det i en celle. Ulike inserts kan settes inn i samme plasmid .

Genterapimetoder

Det er to hovedtilnærminger som er forskjellige i arten av målcellene:

1. Foster, der fremmed DNA blir introdusert i zygoten (befruktet egg) eller embryoet på et tidlig stadium av utviklingen; i dette tilfellet forventes det at det introduserte materialet vil gå inn i alle cellene til mottakeren (og til og med kjønnsceller, og dermed sikre overføring til neste generasjon). I vårt land er det faktisk forbudt;

2. Somatisk, hvor arvestoffet introduseres i ikke-kjønnscellene til de allerede fødte og det ikke overføres til kjønnscellene.

Genterapi in vivo er basert på direkte introduksjon av klonede (multipliserte) og spesifikt pakkede DNA-sekvenser i visse vev hos pasienten. Spesielt lovende for behandling av gensykdommer in vivo er introduksjonen av gener ved bruk av aerosol eller injiserbare vaksiner. Aerosol-genterapi utvikles som regel for behandling av lungesykdommer (cystisk fibrose, lungekreft).

Utviklingen av et genterapiprogram er innledet av mange stadier. Dette inkluderer en grundig analyse av det vevsspesifikke uttrykket av det korresponderende genet (dvs. syntese på genmatrisen til et eller annet protein i et bestemt vev), og identifisering av den primære biokjemiske defekten, og studiet av strukturen, funksjonen og intracellulær distribusjon av proteinproduktet, samt biokjemisk analyse av den patologiske prosessen. Alle disse dataene tas med i betraktningen når den aktuelle medisinske protokollen utarbeides.

Det er viktig at når man utarbeider skjemaer for genkorreksjon, effektiviteten av transfeksjon, graden av korreksjon av den primære biokjemiske defekten under cellekulturforhold ( in vitro,"in vitro") og, viktigst av alt, in vivo på dyrebiologiske modeller. Først da kan det kliniske utprøvingsprogrammet begynne. .

Direkte levering og cellulære bærere av terapeutiske gener

Det finnes mange metoder for å introdusere fremmed DNA i en eukaryot celle: noen er avhengige av fysisk prosessering (elektroporering, magnetofeksjon, etc.), andre på bruk av kjemiske materialer eller biologiske partikler (f.eks. virus) som brukes som bærere. Det er verdt å nevne med en gang at kjemiske og fysiske metoder vanligvis kombineres (for eksempel elektroporering + DNA-innpakning med liposomer)

Direkte metoder

1. Kjemikaliebasert transfeksjon kan klassifiseres i flere typer: ved bruk av cyklodekstrinsubstans, polymerer, liposomer eller nanopartikler (med eller uten kjemisk eller viral funksjonalisering, dvs. overflatemodifikasjon).
a) En av de billigste metodene er bruk av kalsiumfosfat. Det øker effektiviteten av DNA-inkorporering i celler med 10-100 ganger. DNA danner et sterkt kompleks med kalsium, som sikrer en effektiv absorpsjon. Ulempen er at bare 1 - 10 % av DNA når kjernen. Metode brukt in vitroå overføre DNA til humane celler (fig. 3);

Fig.3

b) Bruk av sterkt forgrenede organiske molekyler - dendrimer, for å binde DNA og overføre det til cellen (fig. 4);

Fig.4

c) En svært effektiv metode for DNA-transfeksjon er dens introduksjon gjennom liposomer - små, membranomringede kropper som kan smelte sammen med den cellulære cytoplasmatiske membranen (CPM), som er et dobbeltlag av lipider. For eukaryote celler er transfeksjon mer effektiv med kationiske liposomer fordi cellene er mer følsomme for dem. Prosessen har sitt eget navn - lipofection. Denne metoden regnes som en av de sikreste i dag. Liposomer er ikke-toksiske og ikke-immunogene. Effektiviteten av genoverføring ved bruk av liposomer er imidlertid begrenset, siden DNA introdusert av dem i cellene vanligvis umiddelbart fanges opp av lysosomer og ødelegges. Innføringen av DNA i menneskelige celler ved hjelp av liposomer er bærebjelken i terapi i dag. in vivo(fig. 5);

Fig.5

d) En annen metode er bruken av kationiske polymerer som dietylaminoetyldekstran eller polyetylenimin. Negativt ladede DNA-molekyler binder seg til positivt ladede polykationer, og dette komplekset kommer deretter inn i cellen ved endocytose. DEAE-dekstran endrer de fysiske egenskapene til plasmamembranen og stimulerer cellens opptak av dette komplekset. Den største ulempen med metoden er at DEAE-dekstran er giftig i høye konsentrasjoner. Metoden har ikke fått distribusjon i genterapi;

e) Ved hjelp av histoner og andre nukleære proteiner. Disse proteinene, som inneholder mange positivt ladede aminosyrer (Lys, Arg), hjelper under naturlige forhold til å kompakt pakke en lang DNA-kjede inn i en relativt liten cellekjerne.

2. Fysiske metoder:

a) Elektroporering er en veldig populær metode; øyeblikkelig økning i membranpermeabilitet oppnås på grunn av det faktum at cellene utsettes for kort eksponering for et intenst elektrisk felt. Det er vist at under optimale forhold kan antallet transformanter nå 80 % av overlevende celler. Det brukes foreløpig ikke på mennesker (fig. 6).

Fig.6

b) "Cell squeezing" - en metode som ble oppfunnet i 2013. Den lar deg levere molekyler til celler ved å "mykklemme" cellemembranen. Metoden eliminerer muligheten for toksisitet eller feiltreff på målet, da den ikke er avhengig av eksterne materialer eller elektriske felt;

c) Sonoporasjon - en metode for kunstig overføring av fremmed DNA inn i celler ved å utsette dem for ultralyd, som forårsaker åpning av porer i cellemembranen;
d) Optisk transfeksjon - en metode der det lages et lite hull i membranen (ca. 1 µm i diameter) ved bruk av en sterkt fokusert laser;
e) Hydrodynamisk transfeksjon - en metode for å levere genetiske konstruksjoner, proteiner, etc. ved en kontrollert trykkøkning i kapillærene og interstitiell væske, som forårsaker en kortvarig økning i permeabiliteten til cellemembraner og dannelsen av midlertidige porer i disse. Det utføres ved rask injeksjon i vevet, mens levering er uspesifikk. Leveringseffektivitet for skjelettmuskulatur - 22 til 60 % ;

f) DNA-mikroinjeksjon - innføring i kjernen til dyreceller ved bruk av tynne glassmikrotubuli (d=0,1-0,5 µm). Ulempen er kompleksiteten til metoden, sannsynligheten for ødeleggelse av kjernen eller DNA er høy; et begrenset antall celler kan transformeres. Ikke brukt til mennesker.

3. Metoder basert på partikler.

a) En direkte tilnærming til transfeksjon er genkanonen, der DNA kobles til en nanopartikkel med inerte faste stoffer (vanligvis gull, wolfram), som deretter "skyter" rettet mot målcellenes kjerne. Denne metoden brukes in vitro Og in vivo for introduksjon av gener, spesielt, i cellene i muskelvev, for eksempel ved en sykdom som Duchenne muskeldystrofi. Størrelsen på gullpartikler er 1-3 mikron (fig. 7).

Fig.7

b) Magnetofeksjon - en metode som bruker magnetismens krefter til å levere DNA til målceller. Først er nukleinsyrer (NA) assosiert med magnetiske nanopartikler, og deretter, under påvirkning av et magnetfelt, blir partiklene drevet inn i cellen. Effektiviteten er nesten 100%, åpenbar ikke-toksisitet er notert. Allerede etter 10-15 minutter registreres partiklene i cellen – dette er mye raskere enn andre metoder.
c) Impalefection (impalefection; "impalement", lit. "impaling" + "infection") - en leveringsmetode som bruker nanomaterialer som karbon-nanorør og nanofibre. I dette tilfellet blir cellene bokstavelig talt gjennomboret av et sengetøy av nanofibriller. Prefikset "nano" brukes for å betegne deres svært små størrelser (innenfor milliarddeler av en meter) (fig. 8).

Fig.8

Separat er det verdt å fremheve en slik metode som RNA-transfeksjon: ikke DNA leveres til cellen, men RNA-molekyler - deres "etterfølgere" i proteinbiosyntesekjeden; samtidig aktiveres spesielle proteiner som kutter RNA i korte fragmenter - de såkalte. lite forstyrrende RNA (siRNA). Disse fragmentene binder seg til andre proteiner, og til slutt fører dette til inhibering av ekspresjonen av de tilsvarende gener i cellen. Dermed er det mulig å blokkere virkningen av de genene i cellen som potensielt gjør mer skade enn nytte for øyeblikket. RNA-transfeksjon har funnet bred anvendelse, spesielt innen onkologi.

De grunnleggende prinsippene for genlevering ved bruk av plasmidvektorer vurderes. Nå kan vi gå videre til vurderingen av virale metoder. Virus er ikke-cellulære livsformer, oftest et nukleinsyremolekyl (DNA eller RNA) pakket inn i en proteinkappe. Hvis vi kutter ut fra det genetiske materialet til viruset alle de sekvensene som forårsaker forekomsten av sykdommer, kan hele viruset også bli omgjort til et "kjøretøy" for genet vårt.

Prosessen med å introdusere DNA i en celle, formidlet av et virus, kalles transduksjon.
I praksis er retrovirus, adenovirus og adeno-assosierte virus (AAV) mest brukt. Til å begynne med er det verdt å finne ut hva som bør være den ideelle kandidaten for transduksjon blant virus. Kriteriene er at det må være:

stabil;
. kapasitet, det vil si å inneholde en tilstrekkelig mengde DNA;
. inert i forhold til cellens metabolske veier;
. nøyaktig - ideelt sett bør det integrere sitt genom i et spesifikt locus av genomet til vertskjernen, etc.

I det virkelige liv er det svært vanskelig å kombinere minst noen få punkter, slik at valget vanligvis skjer når man vurderer hvert enkelt tilfelle separat (fig. 9).

Fig.9

Av de tre mest brukte virusene som er oppført, er AAV det sikreste og samtidig det mest nøyaktige. Nesten eneste ulempe er den relativt lille kapasiteten (ca. 4800 bp), som imidlertid viser seg å være tilstrekkelig for mange gener .

I tillegg til de ovennevnte metodene brukes ofte genterapi i kombinasjon med celleterapi: først plantes en kultur av visse menneskeceller i et næringsmedium, deretter introduseres de nødvendige genene i cellene på en eller annen måte, dyrkes for litt tid og transplantert inn i vertsorganismen igjen. Som et resultat kan cellene gå tilbake til sine normale egenskaper. Så for eksempel ble humane hvite blodceller (leukocytter) modifisert i leukemi (fig. 10).

Fig.10

Skjebnen til genet etter at det kommer inn i cellen

Siden alt er mer eller mindre klart med virale vektorer på grunn av deres evne til mer effektivt å levere gener til det endelige målet - kjernen, vil vi dvele ved skjebnen til plasmidvektoren.

På dette stadiet har vi oppnådd at DNA har passert den første store barrieren - cellens cytoplasmatiske membran.

Videre, i kombinasjon med andre stoffer, med eller uten skall, må det nå cellekjernen slik at et spesielt enzym - RNA-polymerase - syntetiserer et messenger-RNA (mRNA)-molekyl på en DNA-mal (denne prosessen kalles transkripsjon). Først etter det vil mRNA gå inn i cytoplasmaet, danne et kompleks med ribosomer, og i henhold til den genetiske koden syntetiseres et polypeptid - for eksempel vaskulær vekstfaktor (VEGF), som vil begynne å utføre en viss terapeutisk funksjon ( i dette tilfellet vil det starte dannelsen av vaskulær forgrening i vev som er utsatt for iskemi).

Når det gjelder ekspresjonen av de introduserte genene i ønsket celletype, løses dette problemet ved hjelp av transkripsjonelle regulatoriske elementer. Vevet som ekspresjon skjer i, bestemmes ofte av kombinasjonen av en vevsspesifikk forsterker («forsterkende» sekvens) med en bestemt promoter (nukleotidsekvens som RNA-polymerase starter syntese fra), som kan induseres. . Det er kjent at genaktivitet kan moduleres in vivo eksterne signaler, og siden forsterkere kan fungere med et hvilket som helst gen, kan isolatorer også introduseres i vektorer, som hjelper forsterkeren til å fungere uavhengig av dens posisjon og kan oppføre seg som funksjonelle barrierer mellom gener. Hver forsterker inneholder et sett med bindingssteder for å aktivere eller undertrykke proteinfaktorer. Promotorer kan også regulere nivået av genuttrykk. For eksempel er det metallothionein eller temperaturfølsomme promotere; hormondrevne promotere.

Uttrykk av et gen avhenger av dets posisjon i genomet. I de fleste tilfeller fører eksisterende virale metoder bare til tilfeldig innsetting av et gen i genomet. For å eliminere slik avhengighet, ved konstruksjon av vektorer, er genet forsynt med kjente nukleotidsekvenser som gjør at genet kan uttrykkes uavhengig av dets innsettingssete i genomet.

Den enkleste måten å regulere transgenekspresjon på er å gi den en indikatorpromoter som er følsom for et fysiologisk signal som glukosefrigjøring eller hypoksi. Slike "endogene" kontrollsystemer kan være nyttige i noen situasjoner, for eksempel glukoseavhengig kontroll av insulinproduksjonen. Mer pålitelige og allsidige er "eksogene" kontrollsystemer, når genuttrykk kontrolleres farmakologisk ved introduksjon av et lite medikamentmolekyl. For tiden er 4 hovedkontrollsystemer kjent - regulert av tetracyklin (Tet), et insektsteroid, ecdyson eller dets analoger, antiprogestin-medisinen maifpriston (RU486) og kjemiske dimerisatorer som rapamycin og dets analoger. Alle involverer medikamentavhengig rekruttering av til hovedpromotoren som leder det ønskede genet, men er forskjellige i mekanismene for denne rekrutteringen. .

Konklusjon

En gjennomgang av dataene fører til konklusjonen at, til tross for innsatsen fra mange laboratorier i verden, alle allerede kjente og testet in vivo Og in vitro vektorsystemer er langt fra perfekte . Hvis problemet med fremmed DNA-levering in vitro praktisk talt løst, og dens levering til målceller i forskjellige vev in vivo vellykket løst (hovedsakelig ved å lage konstruksjoner som bærer reseptorproteiner, inkludert antigener spesifikke for visse vev), så trenger andre egenskaper ved eksisterende vektorsystemer - integreringsstabilitet, regulert uttrykk, sikkerhet - fortsatt alvorlige forbedringer.

Først og fremst gjelder det stabiliteten i integreringen. Så langt har integrering i genomet kun blitt oppnådd ved bruk av retrovirale eller adeno-assosierte vektorer. Effektiviteten til stabil integrasjon kan økes ved å forbedre genkonstruksjoner som reseptor-medierte systemer eller ved å lage tilstrekkelig stabile episomale vektorer (det vil si DNA-strukturer som er i stand til langvarig opphold inne i kjerner). Nylig har det blitt gitt spesiell oppmerksomhet til å lage vektorer basert på kunstige kromosomer fra pattedyr. På grunn av tilstedeværelsen av de grunnleggende strukturelle elementene til vanlige kromosomer, beholdes slike mini-kromosomer i cellene i lang tid og er i stand til å bære full størrelse (genomiske) gener og deres naturlige regulatoriske elementer, som er nødvendige for riktig funksjon av genet, i rett vev og til rett tid.

Gen- og celleterapi åpner for strålende utsikter for restaurering av tapte celler og vev og genteknologisk design av organer, noe som utvilsomt vil utvide arsenalet av metoder for biomedisinsk forskning betydelig og skape nye muligheter for å bevare og forlenge menneskeliv.

I tillegg kan du lære om mulighetene til moderne medisinsk vitenskap i behandlingen av kromosomavvik ved å gjøre deg kjent med prestasjonene til genterapi. Denne retningen er basert på implementering av overføring av genetisk materiale til menneskekroppen, forutsatt at genet leveres til de såkalte målcellene ved hjelp av ulike metoder.

Indikasjoner for avtale

Behandling av arvelige sykdommer utføres bare i tilfelle av en nøyaktig diagnose av sykdommen. Samtidig, før forskrivning av terapeutiske tiltak, utføres en rekke tester for å fastslå hvilke hormoner og andre stoffer som produseres i kroppen i overkant, og hvilke som er i utilstrekkelige mengder for å velge den mest effektive dosen av legemidler.

I prosessen med å ta medisiner overvåker de konstant pasientens tilstand og gjør om nødvendig endringer i behandlingsforløpet.

Generelt bør legemidler til slike pasienter tas for livet eller i lang tid (for eksempel til slutten av kroppsvekstprosessen), og kostholdsanbefalingene bør følges strengt og konstant.

Kontraindikasjoner

Ved utvikling av et behandlingsforløp tas mulige individuelle kontraindikasjoner for bruk i betraktning, og om nødvendig erstattes ett medikament med et annet.

Dersom det besluttes å transplantere organer eller vev for visse arvelige plager, må risikoen for negative konsekvenser etter operasjonen tas i betraktning.

Genterapi er et av de raskt utviklende områdene innen medisin, som innebærer å behandle en person ved å introdusere sunne gener i kroppen. Videre, ifølge forskere, ved hjelp av genterapi kan du legge til det manglende genet, korrigere eller erstatte det, og dermed forbedre funksjonen til kroppen på cellenivå og normalisere pasientens tilstand.

Ifølge forskere er 200 millioner innbyggere på planeten potensielle kandidater for genterapi i dag, og dette tallet vokser jevnt og trutt. Og det er svært gledelig at flere tusen pasienter allerede har fått behandling for uhelbredelige plager som en del av pågående utprøvinger.

I denne artikkelen vil vi snakke om hvilke oppgaver genterapi setter for seg selv, hvilke sykdommer som kan behandles med denne metoden, og hvilke problemer forskere må møte.

Hvor brukes genterapi?

Opprinnelig ble genterapi unnfanget for å bekjempe alvorlige arvelige sykdommer som Huntingtons sykdom, cystisk fibrose (cystisk fibrose) og noen infeksjonssykdommer. Året 1990, da forskere klarte å korrigere det defekte genet, og etter å ha introdusert det i pasientens kropp, for å beseire cystisk fibrose, ble virkelig revolusjonerende innen genterapi. Millioner av mennesker over hele verden har fått håp om behandling av sykdommer som tidligere ble ansett som uhelbredelige. Og selv om slik terapi er helt i begynnelsen av utviklingen, er potensialet overraskende selv i den vitenskapelige verden.

Så, for eksempel, i tillegg til cystisk fibrose, har moderne forskere oppnådd suksess i kampen mot slike arvelige patologier som hemofili, enzymopati og immunsvikt. Videre kan genterapi bekjempe noen kreftformer, så vel som hjertepatologier, sykdommer i nervesystemet og til og med skader, for eksempel nerveskader. Genterapi omhandler altså sykdommer med ekstremt alvorlig forløp, som fører til tidlig død og ofte ikke har annen behandling enn genterapi.

Prinsippet for genterapi

Leger bruker genetisk informasjon som en aktiv ingrediens, eller for å være mer presis, molekyler som bærer slik informasjon. Mindre vanlig brukes RNA-nukleinsyrer til dette, og oftere DNA-celler.

Hver slik celle har en såkalt «xerox» – en mekanisme som gjør at den oversetter genetisk informasjon til proteiner. En celle som har det riktige genet og xerox fungerer uten feil, er en sunn celle fra et genterapisynspunkt. Hver frisk celle har et helt bibliotek av originale gener, som den bruker for det korrekte og koordinerte arbeidet til hele organismen. Men hvis et viktig gen av en eller annen grunn går tapt, er det ikke mulig å gjenopprette et slikt tap.

Dette fører til utvikling av alvorlige genetiske sykdommer, som Duchenne-myodystrofi (med det utvikler pasienten seg til muskellammelse, og i de fleste tilfeller lever han ikke til 30 år og dør av pustestans). Eller mindre dødelig. For eksempel fører "bruddet" av et bestemt gen til det faktum at proteinet slutter å utføre sine funksjoner. Og dette forårsaker utviklingen av hemofili.

I alle disse tilfellene kommer genterapi til unnsetning, hvis oppgave er å levere en normal kopi av genet til en syk celle og sette den i en cellekopimaskin. I dette tilfellet vil cellens arbeid forbedres, og kanskje vil funksjonen til hele organismen bli gjenopprettet, takket være hvilken en person vil bli kvitt en alvorlig sykdom og vil kunne forlenge livet.

Hvilke sykdommer behandler genterapi?

Hvordan hjelper genterapi egentlig en person? I følge forskere er det rundt 4200 sykdommer i verden som skyldes feil i gener. I denne forbindelse er potensialet til dette området av medisin rett og slett utrolig. Mye viktigere er imidlertid hva legene har klart å oppnå i dag. Det er selvsagt vanskeligheter nok underveis, men også i dag kan vi trekke frem en rekke lokale seire.

For eksempel utvikler moderne forskere tilnærminger til behandling av koronar hjertesykdom gjennom gener. Men dette er en utrolig vanlig sykdom som rammer mange flere mennesker enn medfødte patologier. Til syvende og sist, en person som står overfor koronarsykdom, befinner seg i en tilstand der genterapi kan bli den eneste redningen for ham.

Dessuten, i dag, ved hjelp av gener, behandles patologier assosiert med skade på sentralnervesystemet. Dette er sykdommer som amyotrofisk lateral sklerose, Alzheimers sykdom eller Parkinsons sykdom. Interessant nok, for behandling av disse plagene, brukes virus som har en tendens til å angripe nervesystemet. Så ved hjelp av herpesviruset blir cytokiner og vekstfaktorer levert til nervesystemet, som bremser utviklingen av sykdommen. Dette er et levende eksempel på hvordan et sykdomsfremkallende virus som vanligvis forårsaker sykdom behandles i laboratoriet, strippes for sykdomsbærende proteiner og brukes som en kassett som leverer helbredende stoffer til nervene og derved virker til fordel for helsen, og forlenger mennesker liv.

En annen alvorlig arvelig sykdom er kolesterolemi, som fører til at kroppen ikke er i stand til å regulere kolesterolet, som et resultat av at fett samler seg i kroppen, og risikoen for hjerteinfarkt og slag øker. For å takle dette problemet fjerner spesialister en del av leveren fra pasienten og korrigerer det skadede genet, og stopper den videre akkumuleringen av kolesterol i kroppen. Etter det blir det korrigerte genet plassert i et nøytralisert hepatittvirus, og med dets hjelp sendes det tilbake til leveren.

Les også:

Det er også en positiv utvikling i kampen mot AIDS. Det er ingen hemmelighet at AIDS er forårsaket av det humane immunsviktviruset, som ødelegger immunsystemet og åpner porten til kroppen for dødelige sykdommer. Moderne forskere vet allerede hvordan de skal endre gener slik at de slutter å svekke immunsystemet og begynner å styrke det for å motvirke viruset. Slike gener introduseres gjennom blodet, gjennom dets transfusjon.

Genterapi virker også mot kreft, spesielt mot hudkreft (melanom). Behandlingen av slike pasienter innebærer introduksjon av gener med tumornekrosefaktorer, dvs. gener som inneholder et antitumorprotein. Dessuten gjennomføres det i dag forsøk for behandling av hjernekreft, hvor syke pasienter injiseres med et gen som inneholder informasjon for å øke følsomheten til ondartede celler for legemidlene som brukes.

Gauchers sykdom er en alvorlig arvelig sykdom som er forårsaket av en mutasjon av et gen som undertrykker produksjonen av et spesielt enzym - glucocerebrosidase. Hos personer som lider av denne uhelbredelige sykdommen, forstørres milten og leveren, og etter hvert som sykdommen utvikler seg, begynner beinene å brytes ned. Forskere har allerede lykkes med eksperimenter med innføring i kroppen til slike pasienter av et gen som inneholder informasjon om produksjonen av dette enzymet.

Og her er et annet eksempel. Det er ingen hemmelighet at en blind person mister evnen til å oppfatte visuelle bilder for resten av livet. En av årsakene til medfødt blindhet er den såkalte Lebers atrofi, som faktisk er en genmutasjon. Til dags dato har forskere gjenopprettet visuelle evner til 80 blinde mennesker ved å bruke et modifisert adenovirus som leverte et "fungerende" gen til øyevevet. For noen år siden klarte forskere å kurere fargeblindhet hos eksperimentelle aper ved å introdusere et sunt menneskelig gen i netthinnen i et dyrs øye. Og mer nylig gjorde en slik operasjon det mulig å kurere fargeblindhet hos de første pasientene.

Fortellende er metoden for å levere geninformasjon ved hjelp av virus den mest optimale, siden virusene selv finner sine mål i kroppen (herpesviruset vil definitivt finne nevroner, og hepatittviruset vil finne leveren). Imidlertid har denne metoden for genlevering en betydelig ulempe - virus er immunogener, noe som betyr at hvis de kommer inn i kroppen, kan de bli ødelagt av immunsystemet før de rekker å jobbe, eller til og med forårsake kraftige immunresponser i kroppen, bare forverre helsetilstanden.

Det er en annen måte å levere genmateriale på. Det er et sirkulært DNA-molekyl eller et plasmid. Den spiraler perfekt, og blir veldig kompakt, noe som gjør at forskere kan "pakke" den inn i en kjemisk polymer og introdusere den i en celle. I motsetning til et virus, forårsaker ikke et plasmid en immunrespons i kroppen. Imidlertid er denne metoden mindre egnet, fordi 14 dager senere fjernes plasmidet fra cellen og proteinproduksjonen stopper. Det vil si at på denne måten må genet introduseres i lang tid, helt til cellen «gjenoppretter seg».

Dermed har moderne forskere to kraftige metoder for å levere gener til "syke" celler, og bruk av virus ser ut til å være mer å foretrekke. I alle fall tas den endelige avgjørelsen om valget av en bestemt metode av legen, basert på reaksjonen til pasientens kropp.

Problemer med genterapi

Det kan konkluderes med at genterapi er et lite studert område av medisin, som er assosiert med et stort antall feil og bivirkninger, og dette er dens store ulempe. Imidlertid er det også et etisk problem, fordi mange forskere kategorisk motsetter seg innblanding i den genetiske strukturen til menneskekroppen. Derfor er det i dag et internasjonalt forbud mot bruk av kjønnsceller i genterapi, samt pre-implantasjons kjønnsceller. Dette gjøres for å forhindre uønskede genforandringer og mutasjoner hos våre etterkommere.

Ellers bryter ikke genterapi noen etiske standarder, fordi den er designet for å bekjempe alvorlige og uhelbredelige sykdommer, der offisiell medisin rett og slett er maktesløs. Og dette er den viktigste fordelen med genterapi.
Ta vare på deg selv!

"Barnet ditt har en genetisk sykdom" høres ut som en setning. Men veldig ofte kan genetikere betydelig hjelpe et sykt barn, og til og med fullstendig kompensere for noen sykdommer. Bulatnikova Maria Alekseevna, en nevrolog-genetiker ved Pokrovsky Medical Center, PBSK, snakker om moderne behandlingsalternativer.

Hvor vanlige er genetiske sykdommer?

Etter hvert som molekylær diagnostikk spredte seg, ble det oppdaget at antallet genetiske sykdommer er mye større enn tidligere antatt. Mange hjertesykdommer, misdannelser, nevrologiske abnormiteter, som det viste seg, har en genetisk årsak. I dette tilfellet snakker jeg spesifikt om genetiske sykdommer (ikke predisposisjoner), det vil si tilstander forårsaket av en mutasjon (sammenbrudd) i ett eller flere gener. I følge statistikk, i USA, er opptil en tredjedel av nevrologiske pasienter på sykehus som følge av genetiske lidelser. Slike konklusjoner ble ikke bare ledet av den raske utviklingen av molekylær genetikk og mulighetene for genetisk analyse, men også av fremveksten av nye metoder for nevroimaging, for eksempel MR. Ved hjelp av MR er det mulig å bestemme skaden på hvilket område av hjernen som fører til et brudd som har oppstått hos et barn, og ofte, hvis det er mistanke om en fødselsskade, finner vi endringer i strukturer som ikke kunne bli påvirket under fødsel, så oppstår en antagelse om sykdommens genetiske natur, om feil dannelse av organer . I følge resultatene fra nyere studier kan virkningen av selv vanskelige fødsler med intakt genetikk kompenseres for i løpet av de første leveårene.

Hva gir kunnskap om sykdommens genetiske natur?

Kunnskap om de genetiske årsakene til sykdommen er langt fra ubrukelig – dette er ikke en setning, men en måte å finne den rette måten å behandle og rette opp lidelsen på. Mange sykdommer i dag behandles og vellykket, for andre kan genetikere tilby mer effektive terapimetoder som betydelig forbedrer kvaliteten på et barns liv. Selvfølgelig er det også slike lidelser som leger ikke kan vinne ennå, men vitenskapen står ikke stille, og nye behandlingsmetoder dukker opp hver dag.

I min praksis var det ett veldig typisk tilfelle. Et 11 år gammelt barn oppsøkte en nevrolog for cerebral parese. Ved undersøkelse og intervju av pårørende oppsto det mistanker om sykdommens genetiske natur, noe som ble bekreftet. Heldigvis for dette barnet behandles den identifiserte sykdommen selv i denne alderen, og ved hjelp av en endring i behandlingstaktikk ble det oppnådd en betydelig forbedring av barnets tilstand.

For tiden vokser antallet genetiske sykdommer, hvis manifestasjoner kan kompenseres, stadig. Det mest kjente eksemplet er fenylketonuri. Det manifesteres av utviklingsforsinkelse, oligofreni. Med rettidig utnevnelse av en diett uten fenylalanin, vokser barnet opp helt sunt, og etter 20 år kan alvorlighetsgraden av dietten reduseres. (Hvis du føder på et fødehjem eller et medisinsk senter, vil babyen din bli testet for tilstedeværelse av fenylketonuri de første dagene av livet).

Antallet slike sykdommer har økt betydelig. Leucinose tilhører også gruppen av metabolske sykdommer. Ved denne sykdommen bør behandling foreskrives i løpet av de første månedene av livet (det er veldig viktig å ikke komme for sent), siden de giftige produktene av nedsatt metabolisme fører til raskere skade på nervevevet enn med fenylketonuri. Dessverre, hvis sykdommen bestemmes i en alder av tre måneder, er det umulig å fullt ut kompensere for dens manifestasjoner, men det vil være mulig å forbedre livskvaliteten til barnet. Vi vil selvfølgelig gjerne at denne sykdommen blir inkludert i screeningprogrammet.

Nevrologiske lidelser er ofte forårsaket av ganske heterogene genetiske lesjoner, nettopp fordi det er så mange av dem, er det så vanskelig å lage et screeningprogram for rettidig oppdagelse av alle kjente sykdommer.

Disse inkluderer sykdommer som Pompes, Grovers, Felidbachers, Retts syndrom osv. Det er mange tilfeller av et mildere sykdomsforløp.

Å forstå sykdommens genetiske natur gjør det mulig å rette behandlingen mot årsaken til lidelser, og ikke bare å kompensere for dem, noe som i mange tilfeller gjør det mulig å oppnå alvorlig suksess og til og med kurere babyen.

Hvilke symptomer kan indikere sykdommens genetiske natur?

Først av alt er dette en forsinkelse i utviklingen av barnet, inkludert intrauterin (fra 50 til 70% ifølge noen estimater), myopatier, autisme, epileptiske anfall som ikke kan behandles, eventuelle misdannelser av indre organer. Årsaken til cerebral parese kan også være genetiske lidelser, vanligvis i slike tilfeller snakker leger om et atypisk sykdomsforløp. Hvis legen din anbefaler at du gjennomgår en genetisk undersøkelse, ikke utsett den, i dette tilfellet er tiden veldig dyrebar. Frosne graviditeter, vanlige spontanaborter, inkludert slektninger, kan også indikere muligheten for genetiske abnormiteter. Det er veldig skuffende når sykdommen blir konstatert for sent og ikke lenger kan rettes opp.

Hvis sykdommen ikke behandles, trenger foreldre å vite om den?

Kunnskap om den genetiske naturen til sykdommen hos et barn bidrar til å unngå utseendet til andre syke barn i denne familien. Dette er trolig hovedgrunnen til at det er verdt å gjennomgå genetisk veiledning på stadiet av graviditetsplanleggingen, dersom ett av barna har misdannelser eller alvorlige sykdommer. Moderne vitenskap gjør det mulig å utføre både prenatal og pre-implantasjons genetisk diagnose, hvis det er informasjon om sykdommen, risikoen for denne er tilstede. På dette stadiet er det ikke mulig å umiddelbart sjekke for alle mulige genetiske sykdommer. Selv sunne familier, der begge foreldrene ikke har hørt om noen sykdommer, er ikke immune mot utseendet til barn med genetiske abnormiteter. Recessive gener kan overføres gjennom dusinvis av generasjoner, og det er i ditt par å møte deres halvdel (se figur).

Er det alltid nødvendig å konsultere en genetiker?

Du må gjennomgå en genetisk undersøkelse hvis det er et problem, hvis du eller legen din har mistanker. Det er ikke nødvendig å undersøke et friskt barn for sikkerhets skyld. Mange sier at de gikk gjennom alle screeningene under svangerskapet og alt var i orden, men her ... I dette tilfellet må du forstå at screeningundersøkelser er rettet mot å identifisere (og veldig effektive) de vanligste genetiske sykdommene - Down, Patau og Edwards sykdommer, mutasjoner i individuelle gener, som ble diskutert ovenfor, bestemmes ikke under en slik undersøkelse.

Hva er fordelen med senteret ditt?

Hvert genetisk senter har sin egen spesialisering, snarere spesialiseringen til legene som jobber i det. For eksempel er jeg pediatrisk nevrolog med førsteutdanning. Vi har også en genetiker som er spesialist på svangerskapsproblemer. Fordelen med et betalt senter er legens evne til å vie mer tid til sin pasient (avtalen varer i to timer, og letingen etter en løsning på problemet fortsetter vanligvis etter). Ingen grunn til å være redd for genetikk, dette er bare en spesialist som kan stille en diagnose som lar deg kurere en tilsynelatende håpløs sykdom.

«Helseblad for fremtidige foreldre», nr. 3 (7), 2014

Genetikk i Israel utvikler seg raskt, det er progressive metoder for diagnose og behandling av arvelige sykdommer. Utvalget av spesialisert forskning utvides stadig, laboratoriebasen øker, og medisinsk personell forbedrer sine kvalifikasjoner. Evnen til å diagnostisere så tidlig som mulig og starte kompleks behandling av arvelige abnormiteter gjør behandlingen av barn i Israel til den mest populære og effektive.

Diagnose av genetiske sykdommer

Behandling av arvelige sykdommer kan være radikal og palliativ, men det må først stilles en nøyaktig diagnose. Takket være bruken av de nyeste teknikkene, kan spesialistene ved Tel Aviv Sourasky Medical Center (Ichilov Clinic) diagnostisere, stille en nøyaktig diagnose og gi omfattende anbefalinger om en videre behandlingsplan.

Det bør forstås at hvis radikal intervensjon er umulig, er legenes innsats rettet mot å forbedre livskvaliteten til en liten pasient: sosial tilpasning, gjenoppretting av vitale funksjoner, korrigering av ytre defekter, etc. Lindring av symptomer, kartlegging av neste handlingsforløp og forutsigelse av fremtidige helseendringer er alt mulig etter at en nøyaktig diagnose er stilt. Du kan umiddelbart gjennomgå en undersøkelse og bekrefte tilstedeværelsen av en genetisk abnormitet på Ichilov-klinikken, hvoretter pasienten vil bli foreskrevet en omfattende behandling for den identifiserte sykdommen.

Sourasky-senteret tilbyr testing og undersøkelser ikke bare av barn, men av fremtidige foreldre og gravide kvinner. En slik studie er spesielt indisert for personer med en komplisert personlig eller familiehistorie. Studien vil vise graden av sannsynlighet for fødsel av sunne avkom, hvoretter legen vil bestemme ytterligere terapeutiske tiltak. Risikoen for overføring av arvelige abnormiteter til barnet er etablert så nøyaktig som mulig, ved hjelp av de nyeste teknologiene.

Barn med genetisk patologi og par som venter en baby med arvelige abnormiteter foreskrives kompleks behandling allerede på stadiet med å samle en anamnese og stille en diagnose.

Pediatrisk genetisk diagnostikk ved Ichilov

Opptil 6 % av nyfødte har arvelige utviklingsforstyrrelser, hos noen barn oppdages tegn på genetiske lidelser senere. Noen ganger er det nok for foreldre å vite om den eksisterende faren for å unngå situasjoner som er farlige for barnet. Genetiske konsultasjoner av ledende israelske spesialister hjelper til med å fastslå tilstedeværelsen av anomalier på et tidlig stadium og starte behandlingen i tide.

Disse inkluderer følgende sykdommer hos barn:

defekt eller flere misdannelser og anomalier (nevrale rørdefekter, leppespalte, hjertefeil);
mental retardasjon som autisme, andre utviklingshemminger med ukjent etymologi, et barns manglende respons på læring;
strukturelle medfødte anomalier i hjernen;
sensoriske og metabolske abnormiteter;
genetiske abnormiteter, diagnostisert og ukjent;
kromosomavvik.

Blant medfødte sykdommer skilles det ut mutasjoner i et spesifikt gen, som overføres fra generasjon til generasjon. Disse inkluderer talassemi, cystisk fibrose, noen former for myopatier. I andre tilfeller skyldes arvelige avvik en endring i antall eller struktur av kromosomer. En slik mutasjon kan arves av et barn fra en forelder eller oppstå spontant, på stadium av intrauterin utvikling. Et slående eksempel på en kromosomal lidelse er Downs sykdom eller retinoblastom.

For tidlig diagnose av arvelige defekter hos barn bruker Ichilov Medical Center forskjellige metoder for laboratorieforskning:

molekylær, som gjør det mulig på stadiet av intrauterin utvikling av fosteret å etablere et avvik i DNA;
cytogenetisk, der kromosomer i forskjellige vev undersøkes;
biokjemisk, etablering av metabolske avvik i kroppen;
klinisk, bidra til å fastslå årsakene til forekomsten, utføre behandling og forebygging.

I tillegg til å foreskrive kompleks behandling og overvåke forløpet av en genetisk sykdom, er legenes oppgave å forutsi sykdomsutbruddet i fremtiden.

Behandling av genetiske sykdommer hos barn

Behandling av barn i Israel består av en hel rekke aktiviteter. Først av alt utføres laboratorietester for å bekrefte eller stille en primær diagnose. Foreldre vil bli tilbudt de mest innovative metodene for teknologisk utvikling for å bestemme genetiske mutasjoner.

Totalt er 600 genetiske abnormiteter for tiden kjent for vitenskapen, så en rettidig screening av et barn vil gjøre det mulig å identifisere sykdommen og starte kompetent behandling. Genetisk testing av en nyfødt er en av grunnene til at kvinner foretrekker å føde på Ichilov (Sourasky) klinikken.

Nylig ble behandling av arvelige sykdommer ansett som en håpløs virksomhet, så en genetisk sykdom ble ansett som en dom. For tiden er betydelig fremgang merkbar, vitenskapen står ikke stille, og israelske genetikere tilbyr de siste behandlingsregimene for slike avvik i utviklingen av et barn.

Genetiske sykdommer er svært heterogene i egenskaper, så behandling er foreskrevet under hensyntagen til kliniske manifestasjoner og individuelle pasientparametre. I mange tilfeller foretrekkes døgnbehandling. Leger bør være i stand til å utføre den mest omfattende undersøkelsen av en liten pasient, velge et medikamentregime og, hvis indisert, utføre kirurgi.

For å velge hormon- og immunterapi riktig, trenger du en omfattende undersøkelse og nøye overvåking av pasienten. Vilkårene for terapeutiske avtaler er også individuelle, avhengig av barnets tilstand og alder. I noen tilfeller får foreldrene en detaljert plan for videre prosedyrer og overvåking av pasienten. Medisiner velges for barnet for å lindre manifestasjonene av sykdommen, kosthold og fysioterapi.

Hovedretningene for behandlingsprosessen i Sourasky-senteret

Behandling av genetiske avvik hos barn er en kompleks og langvarig prosess. Noen ganger er det umulig å fullstendig kurere slike plager, men behandlingen utføres i tre hovedretninger.

Den etiologiske metoden er den mest effektive, rettet mot årsakene til helseforstyrrelser. Den nyeste metoden for genkorreksjon består i å isolere det skadede DNA-segmentet, klone det og introdusere en sunn komponent til sin opprinnelige plass. Dette er den mest lovende og innovative metoden for å håndtere arvelige helseproblemer. I dag anses oppgaven som ekstremt vanskelig, men den brukes allerede til en rekke indikasjoner.
Den patogenetiske metoden påvirker de interne prosessene som skjer i kroppen. I dette tilfellet påvirkes det patologiske genomet, den fysiologiske og biokjemiske tilstanden til pasienten korrigeres av alle tilgjengelige metoder.
Den symptomatiske metoden for påvirkning er rettet mot å lindre smertesyndromet, negative forhold og skape hindringer for videre utvikling av sykdommen. Denne retningen brukes alene eller i kombinasjon med andre typer behandling, men ved identifiserte genforstyrrelser er den alltid foreskrevet. Farmakologi tilbyr et bredt spekter av terapeutiske legemidler som kan lindre manifestasjoner av sykdommer. Dette er krampestillende midler, smertestillende midler, beroligende midler og andre medikamenter som et barn bør gis kun etter en medisinsk avtale.
Den kirurgiske metoden er nødvendig for å korrigere ytre defekter og indre anomalier i barnets kropp. Indikasjoner for kirurgisk inngrep er tildelt svært nøye. Noen ganger kreves det en lang forundersøkelse og behandling for å forberede en liten pasient til operasjon.

Som et positivt eksempel på behandling av barn i Israel kan man trekke frem statistikk over en vanlig genetisk sykdom – autisme. På sykehuset Ichilov-Sourasky gjorde tidlig oppdagelse av anomalier (fra seks måneders alder) 47 % av disse barna i stand til å utvikle seg normalt i fremtiden. De oppdagede bruddene hos resten av de undersøkte barna, anså legene som ubetydelige, og krever ikke medisinsk intervensjon.

Foreldre anbefales ikke å få panikk når alarmerende symptomer vises eller det er åpenbare avvik i helsen til barn. Prøv å kontakte klinikken så snart som mulig, få anbefalinger og omfattende råd om videre tiltak.

Hjem " postpartum periode » Behandling av genetiske sykdommer. Genterapi: hvordan genetiske sykdommer behandles Er det mulig å kurere genetiske sykdommer

Menneskelig genterapi i vid forstand innebærer introduksjon av et funksjonelt aktivt gen(er) i celler for å korrigere en genetisk defekt. Det er to mulige måter å behandle arvelige sykdommer på. I det første tilfellet utsettes somatiske celler (andre celler enn kjønnsceller) for genetisk transformasjon. I dette tilfellet er korrigeringen av en genetisk defekt begrenset til et spesifikt organ eller vev. I det andre tilfellet endres genotypen av kimcelleceller (spermatozoer eller egg) eller befruktede egg (zygoter) slik at alle cellene til individet som utvikler seg fra dem har "korrigerte" gener. Som et resultat av genterapi ved bruk av kimlinjeceller, overføres genetiske endringer fra generasjon til generasjon.

Somatisk cellegenterapipolitikk.

I 1980 skrev representanter for de katolske, protestantiske og jødiske samfunnene i USA et åpent brev til presidenten der de redegjorde for deres syn på bruken av genteknologi i forhold til mennesker. For å vurdere de etiske og sosiale aspektene ved dette problemet, ble det opprettet en presidentkommisjon og en kongresskommisjon. Dette var svært viktige initiativ, siden i USA blir innføringen av programmer som påvirker allmennheten ofte utført på grunnlag av anbefalingene fra slike kommisjoner. I de endelige konklusjonene til begge panelene ble det trukket et klart skille mellom somatisk cellegenterapi og kimlinjecellegenterapi. Somatisk cellegenterapi har blitt henvist til standardmetoder for medisinsk intervensjon i kroppen, lik organtransplantasjon. Derimot har kimlinjecelle-genterapi blitt ansett som teknologisk svært kompleks og etisk problematisk for umiddelbart å begynne sin praktiske anvendelse. Det ble konkludert med at det er behov for å utvikle klare regler for forskning innen somatisk cellegenterapi; utviklingen av slike dokumenter i forhold til genterapi av kimlinjeceller ble ansett som for tidlig. For å stoppe all ulovlig aktivitet ble det besluttet å stoppe alle eksperimenter innen genterapi av kimcelleceller.

I 1985 var det utviklet et dokument med tittelen "Forskrift om utarbeidelse og innsending av søknader om eksperimenter innen genterapi av somatiske celler." Den inneholdt all informasjon om hvilke data som skulle sendes inn i en søknad om autorisasjon av forsøk innen somatisk cellegenterapi hos mennesker. Reglene for laboratorieforskning med rekombinant DNA ble lagt til grunn; de er kun tilpasset for biomedisinske formål.

Biomedisinsk lovgivning ble revidert og supplert på 1970-tallet. som svar på publiseringen i 1972 av resultatene av et 40 år langt eksperiment utført av US National Health Service i Alabama på en gruppe på 400 analfabeter avroamerikanere med syfilis. Eksperimentet ble satt opp for å studere den naturlige utviklingen av denne seksuelt overførbare sykdommen, ingen behandling ble utført. Nyheten om en slik monstrøs opplevelse på uinformerte mennesker sjokkerte mange i USA. Kongressen stoppet umiddelbart eksperimentet og vedtok en lov som forbyr slik forskning igjen.

Blant spørsmålene stilt til personer som søkte om tillatelse til å eksperimentere innen somatisk cellegenterapi var følgende:

1. Hva er sykdommen som skal behandles?
2. Hvor alvorlig er det?
3. Finnes det alternative behandlinger?
4. Hvor farlig er den foreslåtte behandlingen for pasienter?
5. Hva er sannsynligheten for suksess i behandlingen?
6. Hvordan vil pasienter bli valgt ut for kliniske studier?
7. Vil dette utvalget være rettferdig og representativt?
8. Hvordan vil pasientene bli informert om forsøkene?
9. Hva slags informasjon skal de gis?
10. Hvordan vil deres samtykke innhentes?
11. Hvordan vil konfidensialiteten til pasientinformasjon og forskning sikres?

Da genterapieksperimenter først begynte, ble de fleste søknader om kliniske studier først vurdert av den etiske komiteen ved institusjonen der forskningen skulle utføres, og først da ble de sendt til underutvalget for human genterapi. Sistnevnte evaluerte søknader med tanke på deres vitenskapelige og medisinske betydning, etterlevelse av gjeldende regler og overbevisende argumenter. Dersom søknaden ble avslått, ble den returnert med nødvendige kommentarer. Forfatterne av søknaden kunne revidere forslaget og omarbeide det. Hvis søknaden ble godkjent, diskuterte Underkomiteen for genterapi den i offentlige diskusjoner ved å bruke de samme kriteriene. Etter godkjenning av søknaden på dette nivået, godkjente direktøren for underutvalget den og signerte autorisasjonen for kliniske studier, uten hvilken de ikke kunne startes. I dette sistnevnte tilfellet ble det gitt spesiell oppmerksomhet til metoden for fremstilling av produktet, metoder for kvalitetskontroll av dets renhet, samt hvilke prekliniske tester som ble utført for å sikre sikkerheten til produktet.

Men etter hvert som antallet søknader økte over tid, og genterapi ble, med en kommentators ord, «vinnerloddet i medisin», ble søknadsgodkjenningsprosessen som opprinnelig ble tatt i bruk, funnet å være unødvendig tidkrevende og overflødig. Følgelig, etter 1997, var ikke underutvalget for genterapi lenger blant institusjonene som fører tilsyn med forskning på menneskelig genterapi. Hvis underutvalget eksisterer, vil det mest sannsynlig bli arrangør av fora for å diskutere de etiske spørsmålene knyttet til menneskelig genterapi. I mellomtiden er kravet om at alle søknader innen genterapi skal diskuteres offentlig fjernet. Institusjonen som er ansvarlig for kontrollen av produksjon og bruk av biologiske produkter, gjennomfører alle nødvendige vurderinger konfidensielt for å sikre at utbyggernes eiendomsrett respekteres. For tiden anses human genterapi som en sikker medisinsk prosedyre, selv om den ikke er spesielt effektiv. Tidligere uttrykt frykt forsvant, og det har blitt en av de viktigste nye tilnærmingene til behandling av menneskelige sykdommer.

De fleste eksperter anser godkjenningsprosessen for humane somatisk celle-genterapiforsøk i USA for å være tilstrekkelig; det garanterer et upartisk utvalg av pasienter og deres bevissthet, samt implementering av alle manipulasjoner på riktig måte, uten å forårsake skade, både for spesifikke pasienter og for den menneskelige befolkningen som helhet. Regler for gjennomføring av genterapiforsøk er også under utvikling i andre land. I USA ble dette gjort ved å veie hvert forslag nøye. Som en av deltakerne i høringene organisert av underkomiteene for genterapi i januar 1989, sa Dr. Walteres: "Jeg vet ikke om noen annen biomedisinsk vitenskap eller teknologi som har vært utsatt for så omfattende gransking som genterapi."

Akkumulering av defekte gener i fremtidige generasjoner.

Det er en oppfatning at behandling av genetiske sykdommer med somatisk cellegenterapi uunngåelig vil føre til en forverring av genmassen til den menneskelige befolkningen. Den er basert på forestillingen om at frekvensen av et defekt gen i en populasjon vil øke fra generasjon til generasjon, siden genterapi vil lette overføringen av mutante gener til neste generasjon fra de menneskene som tidligere ikke var i stand til å reprodusere eller ikke kunne leve til voksen alder. Denne hypotesen viste seg imidlertid å være feil. I følge populasjonsgenetikk tar det tusenvis av år før en betydelig økning i frekvensen av et skadelig eller dødelig gen som følge av effektiv behandling. Hvis en sjelden genetisk sykdom oppstår hos ett av 100 000 levedyktige nyfødte, vil det derfor ta ca. 2000 år etter introduksjonen av effektiv genterapi før hyppigheten av denne sykdommen dobles til 1 tilfelle av 50 000.

I tillegg til at frekvensen av det dødelige genet nesten ikke øker fra generasjon til generasjon, som følge av langvarig behandling av alle som trenger det, forblir også genotypen til enkeltindivider uendret. Denne posisjonen kan illustreres med et eksempel fra evolusjonshistorien. Primater, inkludert mennesker, er ikke i stand til å syntetisere det vitale vitamin C og må få det fra eksterne kilder. Dermed kan vi si at vi alle er genetisk defekte i genet for dette livsviktige stoffet. I motsetning til dette syntetiserer amfibier, krypdyr, fugler og ikke-primatpattedyr vitamin C. Likevel har den genetiske defekten som forårsaker manglende evne til å biosyntetisere vitamin C ikke "hindret" den vellykkede utviklingen av primater på over millioner av år. Tilsvarende vil korrigering av andre genetiske defekter ikke føre til en betydelig opphopning av "usunne" gener i fremtidige generasjoner.

Genterapi for kjønnsceller.

Eksperimenter innen genterapi av menneskelige kjønnsceller er nå strengt forbudt, men det må erkjennes at enkelte genetiske sykdommer bare kan kureres på denne måten. Metodikken for genterapi for menneskelige kjønnsceller er ennå ikke tilstrekkelig utviklet. Det er imidlertid ingen tvil om at med utviklingen av metoder for genetisk manipulasjon hos dyr og diagnostisk testing av preimplantasjonsembryoer, vil dette gapet bli fylt. Etter hvert som somatisk cellegenterapi blir mer og mer rutinepreget, vil også folks holdninger til genterapi av menneskelige kjønnsceller bli påvirket, og testing vil bli nødvendig over tid. Man kan bare håpe at innen den tid vil alle problemene knyttet til konsekvensene av den praktiske anvendelsen av genterapi for menneskelige kjønnsceller, inkludert sosiale og biologiske, være løst.

Det antas at human genterapi kan bidra til å behandle alvorlige sykdommer. Det er faktisk i stand til å gi korrigering for en rekke fysiske og psykiske lidelser, selv om det fortsatt er uklart om samfunnet vil finne slik bruk av genterapi akseptabel. Som alle andre nye medisinske felt, reiser genterapi for menneskelige kjønnsceller en rekke spørsmål, nemlig:

1. Hva koster det å utvikle og implementere genterapimetoder for menneskelige kjønnsceller?
2. Bør regjeringen prioritere medisinsk forskning?
3. Vil den prioriterte utviklingen av genterapi for kjønnsceller føre til innskrenkning av arbeidet med å søke etter andre behandlingsmetoder?
4. Vil det være mulig å dekke alle pasienter som trenger det?
5. Vil en person eller bedrift kunne oppnå eksklusive rettigheter til å behandle spesifikke sykdommer med genterapi?

Menneskekloning.

Offentlig interesse for muligheten for menneskelig kloning oppsto på 1960-tallet, etter at tilsvarende eksperimenter ble utført på frosker og padder. Disse studiene har vist at kjernen til et befruktet egg kan erstattes av kjernen til en udifferensiert celle, og embryoet vil utvikle seg normalt. Dermed er det i prinsippet mulig å isolere kjerner fra de udifferensierte cellene til en organisme, innføre dem i befruktede egg fra samme organisme og få avkom med samme genotype som forelderen. Med andre ord kan hver av etterkommerorganismene betraktes som en genetisk klon av den opprinnelige donororganismen. På 1960-tallet det så ut til at det, til tross for mangelen på tekniske evner, ikke var vanskelig å ekstrapolere resultatene av froskekloning til mennesker. Mange artikler dukket opp i pressen om dette emnet, til og med science fiction-verk ble skrevet. En av historiene fokuserte på kloningen av den forrædersk myrdede amerikanske presidenten John F. Kennedy, men det mer populære temaet var kloning av skurker. Verkene om menneskelig kloning var ikke bare usannsynlige, men fremmet også den feilaktige og svært farlige ideen om at personlighetstrekk, karakter og andre egenskaper til en person utelukkende skyldes hans genotype. Faktisk er en person som personlighet dannet under påvirkning av både gener og miljøforhold, spesielt kulturelle tradisjoner. For eksempel er den ondsinnede rasismen som Hitler forkynte en ervervet atferdskvalitet som ikke bestemmes av et enkelt gen eller deres kombinasjon. I et annet miljø med forskjellige kulturelle egenskaper, ville ikke en "klonet Hitler" nødvendigvis ha dannet en person som ligner på den virkelige Hitler. På samme måte ville ikke en "klon av Mother Teresa" nødvendigvis "lykkes" i en kvinne som viet livet sitt til å hjelpe de fattige og syke i Calcutta.

Etter hvert som metodene for pattedyrs reproduksjonsbiologi har utviklet seg og ulike transgene dyr har blitt skapt, har det blitt stadig tydeligere at menneskelig kloning er et spørsmål om ikke alt for fjern fremtid. Antagelsen ble virkelighet i 1997 da en sau ved navn Dolly ble klonet. Til dette formålet ble kjernen til en differensiert celle til en donorsau brukt. Den metodiske tilnærmingen som ble brukt i "skapingen" av Dolly er i prinsippet egnet for å skaffe kloner av alle pattedyr, inkludert mennesker. Og selv om det ikke fungerer for andre pattedyr, ser det ikke ut til å kreve for mye eksperimentering for å utvikle en passende metode. Som et resultat vil menneskelig kloning umiddelbart bli gjenstand for enhver diskusjon om de etiske problemene ved genetikk og biologisk medisin.

Uten tvil er menneskelig kloning et komplekst og kontroversielt spørsmål. For noen virker selve ideen om å lage en kopi av et allerede eksisterende individ gjennom eksperimentell manipulasjon uakseptabelt. Andre mener at et klonet individ er det samme som en identisk tvilling til tross for aldersforskjellen, og derfor er kloning ikke iboende ondsinnet, men kanskje ikke så nødvendig. Kloning kan gi en positiv medisinsk og sosial effekt som rettferdiggjør implementering i unntakstilfeller. Det kan for eksempel være livsviktig for foreldrene til et sykt barn. Ansvaret for eksperimenter med menneskelig kloning er lovregulert i mange land, og all forskning knyttet til menneskelig kloning er forbudt. Slike restriksjoner er nok til å utelukke muligheten for menneskelig kloning. Imidlertid vil spørsmålet om uunngåeligheten av menneskelig kloning helt sikkert oppstå.

Merk!

Dette arbeidet ble sendt inn til konkurransen om populærvitenskapelige artikler i nominasjonen "Beste anmeldelse".

Dødelige klør

Menneskeheten møtte denne mystiske sykdommen allerede før vår tidsregning. Forskere prøvde å forstå og behandle henne i forskjellige deler av verden: i det gamle Egypt - Ebers, i India - Sushruta, Hellas - Hippokrates. Alle sammen og mange andre leger kjempet mot en farlig og alvorlig motstander - kreft. Og selv om denne kampen fortsetter til i dag, er det vanskelig å avgjøre om det er en sjanse for en fullstendig og endelig seier. Tross alt, jo mer vi studerer sykdommen, desto oftere oppstår spørsmål - er det mulig å fullstendig kurere kreft? Hvordan unngå sykdom? Er det mulig å gjøre behandlingen rask, tilgjengelig og rimelig?

Takket være Hippokrates og hans observasjon (det var han som så likheten mellom en svulst og krefttentakler), dukket begrepet opp i eldgamle medisinske avhandlinger karsinom(greske carcinos) eller kreft(lat. kreft). I medisinsk praksis klassifiseres ondartede neoplasmer annerledes: karsinomer (fra epitelvev), sarkomer (fra bindevev, muskelvev), leukemi (i blod og benmarg), lymfomer (i lymfesystemet) og andre (utvikles i andre typer av celler, for eksempel gliom, en kreft i hjernen). Men i hverdagen er begrepet "kreft" mer populært, som betyr enhver ondartet svulst.

Mutasjoner: forgå eller leve for alltid?

Tallrike genetiske studier har vist at forekomsten av kreftceller er et resultat av genetiske endringer. Feil i DNA-replikasjon (kopiering) og reparasjon (feilkorreksjon) fører til endringer i gener, inkludert de som kontrollerer celledeling. Hovedfaktorene som bidrar til skade på genomet, og videre til erverv av mutasjoner, er endogene (angrep av frie radikaler dannet under metabolisme, kjemisk ustabilitet av enkelte DNA-baser) og eksogene (ioniserende og UV-stråling, kjemiske kreftfremkallende stoffer). Når mutasjoner fikseres i genomet, bidrar de til transformasjonen av normale celler til kreftceller. Slike mutasjoner forekommer hovedsakelig i proto-onkogener, som normalt stimulerer celledeling. Som et resultat kan et permanent "på" gen oppnås, og mitose (deling) stopper ikke, noe som faktisk betyr ondartet degenerasjon. Hvis det oppstår inaktiverende mutasjoner i gener som normalt hemmer spredning (tumor suppressor-gener), tapes kontrollen over delingen og cellen blir «udødelig» (fig. 1).

Figur 1. Genetisk modell av kreft: tykktarmskreft. Det første trinnet er tap eller inaktivering av to alleler av APS-genet på det femte kromosomet. Ved familiær kreft (familiar adenomatous polypose, FAP) arves én APC-genmutasjon. Tapet av begge alleler fører til dannelsen av godartede adenomer. Påfølgende genmutasjoner på kromosom 12, 17, 18 i et benignt adenom kan føre til transformasjon til en ondartet svulst. En kilde: .

Åpenbart innebærer utviklingen av visse typer kreft en endring i de fleste eller til og med alle disse genene og kan skje på forskjellige måter. Det følger av dette at hver svulst bør betraktes som et biologisk unikt objekt. Til dags dato er det spesielle genetiske informasjonsdatabaser om kreft som inneholder data om 1,2 millioner mutasjoner fra 8207 vevsprøver som tilhører 20 typer svulster: Cancer Genome Atlas og Catalog of Somatic Mutations in cancer in Cancer (COSMIC).

Resultatet av gensvikt er ukontrollert celledeling, og i påfølgende stadier - metastasering til ulike organer og deler av kroppen gjennom blodet og lymfekarene. Dette er en ganske kompleks og aktiv prosess, som består av flere stadier. Individuelle kreftceller separeres fra hovedfokuset og føres med blodet gjennom hele kroppen. Deretter fester de seg ved hjelp av spesielle reseptorer til endotelceller og uttrykker proteinaser som spalter matriseproteiner og danner porer i basalmembranen. Kreftceller ødelegger den ekstracellulære matrisen og migrerer dypt inn i sunt vev. På grunn av autokrin stimulering deler de seg og danner en node (1-2 mm i diameter). Med mangel på ernæring dør noen av cellene i knuten, og slike "sovende" mikrometastaser kan forbli latente i organets vev i ganske lang tid. Under gunstige forhold vokser knuten, genene for vaskulær endotelvekstfaktor (VEGF) og fibroblastvekstfaktor (FGFb) aktiveres i cellene, og angiogenese (dannelse av blodkar) settes i gang (fig. 2).

Imidlertid er celler bevæpnet med spesielle mekanismer som beskytter mot utvikling av svulster:

Tradisjonelle metoder og deres ulemper

Hvis kroppens forsvarssystemer sviktet, og svulsten likevel begynte å utvikle seg, kan bare medisinsk intervensjon redde. I en lang periode har leger brukt tre "klassiske" hovedterapier:

kirurgisk (fullstendig fjerning av svulsten). Den brukes når svulsten er liten og godt lokalisert. Fjern også en del av vevene som er i kontakt med den ondartede neoplasmaen. Metoden brukes ikke i nærvær av metastaser;
stråling - bestråling av svulsten med radioaktive partikler for å stoppe og forhindre deling av kreftceller. Friske celler er også følsomme for denne strålingen og dør ofte;
kjemoterapi - medisiner brukes som hemmer veksten av raskt delende celler. Legemidler har en negativ effekt på normale celler.

Tilnærmingene ovenfor kan ikke alltid redde pasienten fra kreft. Ofte forblir enkeltkreftceller under kirurgisk behandling, og svulsten kan få tilbakefall, mens kjemoterapi og strålebehandling forårsaker bivirkninger (nedsatt immunitet, anemi, hårtap, etc.), som fører til alvorlige konsekvenser, og ofte til døden til pasienten. pasient. Men for hvert år som går blir tradisjonelle behandlinger bedre og nye behandlinger dukker opp som kan beseire kreft, som biologisk terapi, hormonbehandling, bruk av stamceller, benmargstransplantasjon, samt ulike støttende terapier. Genterapi regnes som den mest lovende, siden den er rettet mot grunnårsaken til kreft - kompensasjon for funksjonsfeil i visse gener.

Genterapi som perspektiv

I følge PubMed vokser interessen for genterapi (HT) for kreft raskt, og i dag kombinerer HT en rekke teknikker som opererer på kreftceller og i kroppen ( in vivo) og utenfor den ( ex vivo) (Fig. 3).

Figur 3. To hovedstrategier for genterapi. Ex vivo- arvematerialet overføres ved hjelp av vektorer inn i celler dyrket i kultur (transduksjon), og deretter introduseres de transgene cellene i mottakeren; in vivo- introduksjon av en vektor med ønsket gen i et spesifikt vev eller organ. Bilde fra .

Genterapi in vivo involverer genoverføring - innføring av genetiske konstruksjoner i kreftceller eller i vev som omgir en svulst. Genterapi ex vivo består av å isolere kreftceller fra en pasient, sette inn et terapeutisk "sunt" gen i kreftgenomet, og introdusere de transduserte cellene tilbake i pasientens kropp. For slike formål brukes spesielle vektorer laget av genteknologi. Som regel er dette virus som oppdager og ødelegger kreftceller mens de forblir ufarlige for sunt kroppsvev, eller ikke-virale vektorer.

Virusvektorer

Retrovirus, adenovirus, adeno-assosierte virus, lentivirus, herpesvirus og andre brukes som virale vektorer. Disse virusene er forskjellige i transduksjonseffektivitet, interaksjon med celler (gjenkjenning og infeksjon) og DNA. Hovedkriteriet er sikkerheten og manglende risiko for ukontrollert spredning av viralt DNA: Hvis gener settes inn på feil sted i det menneskelige genomet, kan de skape skadelige mutasjoner og sette i gang tumorutvikling. Det er også viktig å ta hensyn til ekspresjonsnivået til de overførte genene for å forhindre inflammatoriske eller immunreaksjoner i kroppen under hypersyntese av målproteiner (tabell 1).

Tabell 1. Virale vektorer.

Vektor	Kort beskrivelse
meslingvirus	inneholder en negativ RNA-sekvens som ikke fremkaller en beskyttende respons i kreftceller
Herpes simplex-virus (HSV-1)	kan bære lange sekvenser av transgener
Lentivirus	avledet fra HIV, kan integrere gener i ikke-delende celler
Retrovirus (RCR)	ute av stand til selvreplikasjon, sikrer effektiv integrering av fremmed DNA i genomet og konstante genetiske endringer
Monkey Foam Virus (SFV)	ny RNA-vektor som overfører transgenet til svulsten og stimulerer dets ekspresjon
Rekombinant adenovirus (rAdv)	tillater effektiv transfeksjon, men sterk immunrespons mulig
Rekombinant adeno-assosiert virus (rAAV)	i stand til å transfisere mange celletyper

Ikke-virale vektorer

Ikke-virale vektorer brukes også til å overføre transgent DNA. Polymere medikamentbærere - nanopartikkelkonstruksjoner - brukes til å levere medisiner med lav molekylvekt, som oligonukleotider, peptider, miRNA. På grunn av sin lille størrelse absorberes nanopartikler av celler og kan trenge inn i kapillærer, noe som er veldig praktisk for å levere "helbredende" molekyler til de mest utilgjengelige stedene i kroppen. Denne teknikken brukes ofte for å hemme tumorangiogenese. Men det er en risiko for at partikler samler seg i andre organer, som for eksempel benmargen, noe som kan føre til uforutsigbare konsekvenser. De mest populære ikke-virale DNA-leveringsmetodene er liposomer og elektroporering.

Syntetisk kationiske liposomer er nå anerkjent som en lovende måte å levere funksjonelle gener på. Den positive ladningen på partikkeloverflaten sikrer fusjon med negativt ladede cellemembraner. Kationiske liposomer nøytraliserer den negative ladningen til DNA-kjeden, gjør dens romlige struktur mer kompakt og fremmer effektiv kondensering. Plasmid-liposomkomplekset har en rekke viktige fordeler: de kan romme genetiske konstruksjoner av praktisk talt ubegrensede størrelser, det er ingen risiko for replikasjon eller rekombinasjon, og forårsaker praktisk talt ikke en immunrespons i vertsorganismen. Ulempen med dette systemet er den korte varigheten av den terapeutiske effekten, og ved gjentatt administrering kan bivirkninger oppstå.

elektroporasjon er en populær ikke-viral DNA-leveringsmetode som er ganske enkel og ikke fremkaller en immunrespons. Ved hjelp av induserte elektriske impulser dannes porer på celleoverflaten, og plasmid-DNA trenger lett inn i det intracellulære rommet. Genterapi in vivo bruk av elektroporering har bevist sin effektivitet i en rekke eksperimenter på musesvulster. Alle gener kan overføres, for eksempel cytokin (IL-12) og cytotoksiske gener (TRAIL), som bidrar til utviklingen av et bredt spekter av terapeutiske strategier. I tillegg kan denne tilnærmingen være effektiv for behandling av både metastatiske og primære svulster.

Valg av teknikk

Avhengig av typen svulst og dens progresjon, velges den mest effektive behandlingsmetoden for pasienten. Til dags dato er det utviklet nye lovende teknikker for genterapi mot kreft, inkludert onkolytisk viral HT, prodrug HT (prodrug therapy), immunterapi, HT ved bruk av stamceller.

Onkolytisk viral genterapi

For denne teknikken brukes virus, som ved hjelp av spesielle genetiske manipulasjoner blir onkolytiske - de slutter å formere seg i friske celler og påvirker kun tumorceller. Et godt eksempel på en slik terapi er ONYX-015, et modifisert adenovirus som ikke uttrykker E1B-proteinet. I fravær av dette proteinet kan ikke viruset replikere seg i celler med et normalt p53-gen. To vektorer basert på herpes simplex-virus (HSV-1) - G207 og NV1020 - bærer også flere genmutasjoner for å replikere bare i kreftceller. Den store fordelen med teknikken er at når intravenøse injeksjoner utføres, føres onkolytiske virus med blodet i hele kroppen og kan bekjempe metastaser. Hovedproblemene som oppstår når man arbeider med virus er den mulige risikoen for en immunrespons i mottakerens kropp, samt ukontrollert integrering av genetiske konstruksjoner i genomet til friske celler, og som et resultat forekomsten av en kreftsvulst .

Genmediert enzymatisk prodrug terapi

Den er basert på introduksjonen av "suicidale" gener i tumorvevet, som et resultat av at kreftceller dør. Disse transgenene koder for enzymer som aktiverer intracellulære cytostatika, TNF-reseptorer og andre viktige komponenter for aktivering av apoptose. En suicidal kombinasjon av prodrug-gener bør ideelt sett oppfylle følgende krav: kontrollert genekspresjon; korrekt konvertering av det valgte prodruget til et aktivt antikreftmiddel; fullstendig aktivering av prodrug uten ytterligere endogene enzymer.

Ulempen med terapi er at svulster inneholder alle de beskyttende mekanismene som er iboende i friske celler, og de tilpasser seg gradvis skadelige faktorer og prodrug. Tilpasningsprosessen forenkles av ekspresjonen av cytokiner (autokrin regulering), cellesyklusreguleringsfaktorer (utvalg av de mest resistente kreftklonene), MDR-genet (ansvarlig for mottakelighet for visse medikamenter).

Immunterapi

Takket være genterapi har immunterapi nylig begynt å aktivt utvikles - en ny tilnærming for behandling av kreft ved hjelp av antitumorvaksiner. Metodens hovedstrategi er aktiv immunisering av kroppen mot kreftantigener (TAA) ved bruk av genoverføringsteknologi [?18].

Hovedforskjellen mellom rekombinante vaksiner og andre legemidler er at de hjelper pasientens immunsystem til å gjenkjenne kreftceller og ødelegge dem. I det første stadiet hentes kreftceller fra mottakerens kropp (autologe celler) eller fra spesielle cellelinjer (allogene celler), og deretter dyrkes de in vitro. For at disse cellene skal gjenkjennes av immunsystemet, introduseres ett eller flere gener som produserer immunstimulerende molekyler (cytokiner) eller proteiner med økt mengde antigener. Etter disse modifikasjonene fortsetter cellene å dyrkes, deretter utføres lysering og den ferdige vaksinen oppnås.

Et bredt utvalg av virale og ikke-virale transgene vektorer tillater eksperimentering på forskjellige typer immunceller (f.eks. cytotoksiske T-celler og dendrittiske celler) for å hemme immunresponsen og regressere kreftceller. På 1990-tallet ble det antydet at tumorinfiltrerende lymfocytter (TIL) er kilden til cytotoksiske T-lymfocytter (CTL) og naturlige drepeceller (NK) for kreftceller. Siden TIL lett kan manipuleres ex vivo, de var de første genmodifiserte immuncellene som ble brukt til kreftimmunterapi. I T-celler tatt fra blodet til en kreftpasient, endres genene som er ansvarlige for ekspresjonen av reseptorer for kreftantigener. Det er også mulig å legge til gener for større overlevelse og effektiv inntreden av modifiserte T-celler i svulsten. Ved hjelp av slike manipulasjoner skapes høyaktive "drepere" av kreftceller.

Da det ble vist at de fleste kreftformer har spesifikke antigener og er i stand til å indusere sine egne forsvarsmekanismer, ble det antatt at blokkering av immunsystemet til kreftceller ville lette tumoravstøting. Derfor, for produksjon av de fleste antitumorvaksiner, brukes pasientens tumorceller eller spesielle allogene celler som en kilde til antigener. Hovedproblemene ved tumorimmunterapi er sannsynligheten for autoimmune reaksjoner i pasientens kropp, fravær av antitumorrespons, immunstimulering av tumorvekst og andre.

stamceller

Et kraftig verktøy for genterapi er bruken av stamceller som vektorer for overføring av terapeutiske midler - immunstimulerende cytokiner, "selvmords"-gener, nanopartikler og anti-angiogene proteiner. Stamceller (SCs), i tillegg til evnen til selvfornyelse og differensiering, har en stor fordel i forhold til andre transportsystemer (nanopolymerer, virus): prodrug-aktivering skjer direkte i tumorvev, noe som unngår systemisk toksisitet (transgenekspresjon bidrar til ødeleggelse av kun kreftceller). En ekstra positiv kvalitet er den "privilegerte" tilstanden til autologe SC-er - de brukte egne cellene garanterer 100 % kompatibilitet og øker sikkerhetsnivået til prosedyren. Likevel avhenger effektiviteten av terapien av riktig ex vivo overføring av det modifiserte genet til SC og påfølgende overføring av de transduserte cellene inn i pasientens kropp. I tillegg, før du bruker terapi i stor skala, er det nødvendig å studere i detalj alle mulige måter for SC-transformasjon til kreftceller og utvikle sikkerhetstiltak for å forhindre kreftfremkallende transformasjon av SC.

Konklusjon

Oppsummert kan vi med sikkerhet si at æraen med personlig medisin kommer, når en viss effektiv terapi vil bli valgt for behandlingen av hver kreftpasient. Det utvikles allerede individuelle behandlingsprogrammer som gir rettidig og korrekt pleie og fører til en betydelig forbedring av pasientens tilstand. Evolusjonære tilnærminger for personalisert onkologi som genomisk analyse, målrettet medikamentproduksjon, kreftgenterapi og biomarkørbasert molekylær diagnostikk bærer allerede frukt.

Genterapi er en spesielt lovende metode for behandling av kreft. For tiden pågår kliniske studier, som ofte bekrefter effektiviteten av HT i tilfeller der standard anti-kreftbehandling - kirurgi, strålebehandling og kjemoterapi - ikke hjelper. Utviklingen av innovative metoder for HT (immunterapi, onkolytisk viroterapi, "suicidal" terapi, etc.) vil være i stand til å løse problemet med høy dødelighet av kreft, og kanskje i fremtiden vil ikke diagnosen "kreft" høres ut som en setning.

Kreft: gjenkjenne, forhindre og eliminere sykdommen.

Litteratur

Williams S. Klug, Michael R. Cummingm. Biologiens og medisinens verden. Grunnleggende om genetikk. Moskva: Technosfera, 2007. - 726 s.;
Bioinformatikk: Big Databases vs Big Ps;
Cui H., Cruz-Correa M. et al. (2003).