Tipuri de compensare a terapiei genice pentru defecte genetice. Terapia genică și medicina secolului XXI. Nu un panaceu, ci o perspectivă

Introducere

În fiecare an apar tot mai multe articole în reviste științifice despre studii clinice medicale, în care, într-un fel sau altul, s-a folosit un tratament bazat pe introducerea diverselor gene - terapia genică. Această direcție a crescut din ramuri atât de bine dezvoltate ale biologiei precum genetica moleculară și biotehnologia.

Adesea, atunci când metodele convenționale (conservatoare) au fost deja încercate, terapia genică este cea care poate ajuta pacienții să supraviețuiască și chiar să se recupereze complet. De exemplu, acest lucru se aplică bolilor monogenice ereditare, adică cele cauzate de un defect la o singură genă, precum și multe altele. Sau, de exemplu, terapia genică poate ajuta și salva un membru pentru acei pacienți care au îngustat lumenul vaselor din extremitățile inferioare și, ca urmare, s-a dezvoltat ischemia persistentă a țesuturilor înconjurătoare, adică aceste țesuturi experimentează. o lipsă severă de nutrienți și oxigen, care sunt transportate în mod normal de sânge prin organism. Este adesea imposibil să se trateze astfel de pacienți cu manipulări chirurgicale și medicamente, dar dacă celulele sunt forțate local să arunce mai mulți factori proteici care ar afecta procesul de formare și germinare a noilor vase, atunci ischemia ar deveni mult mai puțin pronunțată și ar deveni mult mai ușor de trăit pentru pacienți.

terapia genică astăzi poate fi definit ca tratamentul bolilor prin introducerea de gene în celulele pacienților cu scopul de a viza defectele genelor sau de a conferi celulelor noi funcții. Primele studii clinice ale metodelor de terapie genetică au fost întreprinse chiar în 22 mai 1989 pentru a diagnostica cancerul. Prima boală ereditară pentru care s-au aplicat metode de terapie genică a fost imunodeficiența ereditară.

În fiecare an, numărul de studii clinice efectuate cu succes pentru tratamentul diferitelor boli folosind terapia genică crește, iar până în ianuarie 2014 a ajuns la 2 mii.

În același timp, în cercetările moderne privind terapia genică, trebuie să se țină cont de faptul că consecințele manipulării genelor sau ADN-ului „amestecat” (recombinant) in vivo(lat. literalmente „în viață”) nu au fost suficient studiate. În țările cu cel mai avansat nivel de cercetare în acest domeniu, în special în Statele Unite ale Americii, protocoalele medicale care utilizează secvențele ADN-ului sens sunt supuse examinării obligatorii în cadrul comitetelor și comisiilor relevante. În SUA, acestea sunt Comitetul consultativ pentru ADN recombinant (RAC) și Food and Drug Administration (FDA), cu aprobarea ulterioară obligatorie a proiectului de către directorul National Institutes of Health (National Institutes of Health).

Deci, am decis că acest tratament se bazează pe faptul că, dacă unor țesuturi ale corpului le lipsesc unii factori proteici individuali, atunci acest lucru poate fi corectat prin introducerea genelor adecvate care codifică proteinele în aceste țesuturi și totul va deveni mai mult sau mai puțin minunat. . Proteinele în sine nu pot fi injectate, deoarece organismul nostru va reacționa imediat cu un răspuns imun neslab, iar durata acțiunii ar fi insuficientă. Acum trebuie să decidem asupra metodei de livrare a genei în celule.

Transfectarea celule

Pentru început, merită să introduceți definiții ale unor termeni.

Transportul genelor este realizat de vector este o moleculă de ADN folosită ca „vehicul” pentru transferul artificial de informații genetice într-o celulă. Există multe tipuri de vectori: plasmidi, virali, precum și cosmide, fasmide, cromozomi artificiali etc. Este de o importanță fundamentală ca vectorii (în special, vectorii plasmidii) să aibă proprietățile lor caracteristice:

1. Originea replicării (ori)- secvența de nucleotide la care începe duplicarea ADN-ului. Dacă ADN-ul vector nu poate fi duplicat (replicat), atunci efectul terapeutic necesar nu va fi atins, deoarece va fi pur și simplu scindat rapid de enzimele nucleaze intracelulare și, din cauza lipsei șabloanelor, se vor forma în cele din urmă mult mai puține molecule de proteine. Trebuie menționat că aceste puncte sunt specifice fiecărei specii biologice, adică dacă ADN-ul vector se presupune a fi obținut prin reproducerea sa într-o cultură bacteriană (și nu doar prin sinteză chimică, care este de obicei mult mai costisitoare), atunci două punctele de origine de replicare vor fi necesare separat - pentru oameni și pentru bacterii;

2. Site-uri de restricții- secvențe scurte specifice (de obicei palindromice), care sunt recunoscute de enzime speciale (endonucleaze de restricție) și sunt tăiate de acestea într-un anumit fel - cu formarea de „capete lipicioase” (Fig. 1).

Fig.1 Formarea „capetelor lipicioase” cu participarea restrictazelor

Aceste situsuri sunt necesare pentru a lega vectorul ADN (care, de fapt, este un „martor”) cu genele terapeutice dorite într-o singură moleculă. O astfel de moleculă reticulată din două sau mai multe părți este numită „recombinantă”;

3. Este clar că am dori să obținem milioane de copii ale moleculei de ADN recombinat. Din nou, dacă avem de-a face cu o cultură de celule bacteriene, atunci acest ADN trebuie izolat în continuare. Problema este că nu toate bacteriile vor înghiți molecula de care avem nevoie, unele nu. Pentru a distinge între aceste două grupuri, acestea sunt inserate în ADN-ul vector markeri selectivi- zone de rezistenta la anumite substante chimice; acum, dacă aceleași substanțe sunt adăugate în mediu, atunci doar cele care sunt rezistente la ele vor supraviețui, iar restul vor muri.

Toate aceste trei componente pot fi observate în prima plasmidă sintetizată artificial (Fig. 2).

Fig.2

Însuși procesul de introducere a unui vector plasmid în anumite celule este numit transfecție. O plasmidă este o moleculă de ADN destul de scurtă și de obicei circulară care se găsește în citoplasma unei celule bacteriene. Plasmidele nu sunt asociate cu cromozomul bacterian, se pot replica independent de acesta, pot fi eliberate de bacterie în mediu sau, dimpotrivă, pot fi absorbite (procesul de absorbție este transformare). Cu ajutorul plasmidelor, bacteriile pot face schimb de informații genetice, de exemplu, pot transfera rezistența la anumite antibiotice.

Plasmidele există în bacterii in vivo. Dar nimeni nu poate împiedica un cercetător să sintetizeze artificial o plasmidă care va avea proprietățile de care are nevoie, să coasă o genă inserată în ea și să o introducă într-o celulă. În aceeași plasmidă pot fi introduse diferite inserții .

Metode de terapie genică

Există două abordări principale care diferă prin natura celulelor țintă:

1. Fetal, în care ADN-ul străin este introdus în zigot (oul fecundat) sau embrion într-un stadiu incipient de dezvoltare; în acest caz, este de așteptat ca materialul introdus să intre în toate celulele primitorului (și chiar celulele germinale, asigurând astfel transmiterea către generația următoare). La noi, de fapt, este interzis;

2. Somatic, în care materialul genetic este introdus în celulele non-sex ale celui deja născut și nu este transmis celulelor germinale.

Terapia genică in vivo se bazează pe introducerea directă a secvențelor de ADN clonate (multiplicate) și ambalate specific în anumite țesuturi ale pacientului. Deosebit de promițătoare pentru tratamentul bolilor genetice in vivo este introducerea de gene folosind aerosoli sau vaccinuri injectabile. Terapia genică cu aerosoli este în curs de dezvoltare, de regulă, pentru tratamentul bolilor pulmonare (fibroză chistică, cancer pulmonar).

Dezvoltarea unui program de terapie genetică este precedată de mai multe etape. Aceasta include o analiză amănunțită a expresiei specifice țesutului a genei corespunzătoare (adică sinteza pe matricea genică a unei proteine ​​dintr-un anumit țesut) și identificarea defectului biochimic primar și studiul structurii, funcției și distribuția intracelulară a produsului său proteic, precum și analiza biochimică a procesului patologic. Toate aceste date sunt luate în considerare la întocmirea protocolului medical corespunzător.

Este important ca atunci când se elaborează scheme de corecție a genelor, eficiența transfecției, gradul de corectare a defectului biochimic primar în condiții de cultură celulară ( in vitro,„in vitro”) și, cel mai important, in vivo pe modele biologice animale. Abia atunci poate începe programul de studii clinice. .

Livrarea directă și purtătorii celulari ai genelor terapeutice

Există multe metode de introducere a ADN-ului străin într-o celulă eucariotă: unele se bazează pe procesare fizică (electroporare, magnetofecție etc.), altele pe utilizarea materialelor chimice sau a particulelor biologice (de exemplu viruși) care sunt folosite ca purtători. Merită menționat imediat că metodele chimice și fizice sunt de obicei combinate (de exemplu, electroporare + învelire ADN cu lipozomi)

Metode directe

1. Transfecția pe bază de substanțe chimice poate fi clasificată în mai multe tipuri: folosind substanță ciclodextrină, polimeri, lipozomi sau nanoparticule (cu sau fără funcționalizare chimică sau virală, adică modificarea suprafeței).
a) Una dintre cele mai ieftine metode este utilizarea fosfatului de calciu. Mărește eficiența încorporării ADN-ului în celule de 10-100 de ori. ADN-ul formează un complex puternic cu calciul, care asigură absorbția eficientă a acestuia. Dezavantajul este că doar aproximativ 1 - 10% din ADN ajunge în nucleu. Metoda folosita in vitro pentru a transfera ADN în celule umane (Fig. 3);

Fig.3

b) Utilizarea de molecule organice foarte ramificate - dendrimer, pentru a lega ADN-ul și a-l transfera în celulă (Fig. 4);

Fig.4

c) O metodă foarte eficientă pentru transfecția ADN-ului este introducerea acestuia prin lipozomi - corpuri mici, înconjurate de membrană, care pot fuziona cu membrana citoplasmatică celulară (CPM), care este un strat dublu de lipide. Pentru celulele eucariote, transfecția este mai eficientă cu lipozomii cationici, deoarece celulele sunt mai sensibile la aceștia. Procesul are propriul nume - lipofecție. Această metodă este considerată una dintre cele mai sigure astăzi. Lipozomii sunt non-toxici și non-imunogene. Cu toate acestea, eficiența transferului de gene folosind lipozomi este limitată, deoarece ADN-ul introdus de aceștia în celule este de obicei capturat imediat de lizozomi și distrus. Introducerea ADN-ului în celulele umane cu ajutorul lipozomilor este pilonul terapiei de astăzi. in vivo(fig.5);

Fig.5

d) O altă metodă este utilizarea polimerilor cationici precum dietilaminoetil-dextran sau polietilenimina. Moleculele de ADN încărcate negativ se leagă de policationi încărcați pozitiv, iar acest complex intră apoi în celulă prin endocitoză. DEAE-dextran modifică proprietățile fizice ale membranei plasmatice și stimulează absorbția acestui complex de către celulă. Principalul dezavantaj al metodei este că DEAE-dextran este toxic în concentrații mari. Metoda nu a primit distribuție în terapia genică;

e) Cu ajutorul histonelor şi a altor proteine ​​nucleare. Aceste proteine, care conțin mulți aminoacizi încărcați pozitiv (Lys, Arg), în condiții naturale ajută la împachetarea compactă a unui lanț lung de ADN într-un nucleu celular relativ mic.

2. Metode fizice:

a) Electroporarea este o metodă foarte populară; creșterea instantanee a permeabilității membranei se realizează datorită faptului că celulele sunt supuse unor expuneri scurte la un câmp electric intens. S-a demonstrat că în condiții optime numărul de transformanți poate ajunge la 80% din celulele supraviețuitoare. În prezent, nu este utilizat la oameni (Fig. 6).

Fig.6

b) „Strângerea celulelor” – o metodă inventată în 2013. Vă permite să livrați molecule către celule prin „strângerea moale” a membranei celulare. Metoda elimină posibilitatea de toxicitate sau lovire greșită asupra țintei, deoarece nu depinde de materiale externe sau câmpuri electrice;

c) Sonoporare - o metodă de transfer artificial al ADN-ului străin în celule prin expunerea acestora la ultrasunete, care determină deschiderea porilor în membrana celulară;
d) Transfecția optică - o metodă prin care se face o gaură minusculă în membrană (aproximativ 1 µm în diametru) folosind un laser foarte focalizat;
e) Transfecția hidrodinamică - o metodă de eliberare a constructelor genetice, proteinelor etc. printr-o creștere controlată a presiunii în capilare și lichid interstițial, ceea ce determină o creștere pe termen scurt a permeabilității membranelor celulare și formarea de pori temporari în acestea. Se efectuează prin injectare rapidă în țesut, în timp ce livrarea este nespecifică. Eficiența de livrare pentru mușchiul scheletic - 22 până la 60% ;

f) Microinjecție de ADN - introducere în nucleul celulelor animale folosind microtubuli subțiri de sticlă (d=0,1-0,5 µm). Dezavantajul este complexitatea metodei, probabilitatea de distrugere a nucleului sau ADN-ului este mare; un număr limitat de celule poate fi transformat. Nu este folosit pentru oameni.

3. Metode bazate pe particule.

a) O abordare directă a transfecției este pistolul de gene, în care ADN-ul este cuplat într-o nanoparticulă cu solide inerte (de obicei aur, wolfram), care apoi „trage” îndreptat către nucleele celulelor țintă. Se aplică această metodă in vitroși in vivo pentru introducerea de gene, în special, în celulele țesuturilor musculare, de exemplu, într-o boală precum distrofia musculară Duchenne. Dimensiunea particulelor de aur este de 1-3 microni (Fig. 7).

Fig.7

b) Magnetofectie - o metoda care foloseste fortele magnetismului pentru a livra ADN celulelor tinta. În primul rând, acizii nucleici (NA) sunt asociați cu nanoparticule magnetice, iar apoi, sub acțiunea unui câmp magnetic, particulele sunt conduse în celulă. Eficiența este de aproape 100%, se observă o nontoxicitate evidentă. Deja după 10-15 minute, particulele sunt înregistrate în celulă - aceasta este mult mai rapidă decât alte metode.
c) Impalefectie (impalefection; "impalement", lit. "impaling" + "infectie") - o metodă de livrare care utilizează nanomateriale precum nanotuburi de carbon și nanofibre. În acest caz, celulele sunt literalmente străpunse de un strat de nanofibrile. Prefixul „nano” este folosit pentru a desemna dimensiunile lor foarte mici (în limita a miliardelor de metru) (Fig. 8).

Fig.8

Separat, merită evidențiată o astfel de metodă precum transfecția ARN: nu ADN-ul este livrat celulei, ci moleculele de ARN - „succesorii” lor în lanțul de biosinteză a proteinelor; în același timp, sunt activate proteine ​​speciale care taie ARN-ul în fragmente scurte - așa-numitele. ARN mic interferent (siARN). Aceste fragmente se leagă de alte proteine ​​și, în cele din urmă, acest lucru duce la inhibarea expresiei genelor corespunzătoare de către celulă. Astfel, este posibil să blocăm acțiunea acelor gene din celulă care pot face mai mult rău decât bine în acest moment. Transfecția ARN și-a găsit o aplicație largă, în special, în oncologie.

Sunt luate în considerare principiile de bază ale eliberării genelor folosind vectori plasmidici. Acum putem trece la luarea în considerare a metodelor virale. Virușii sunt forme de viață necelulare, cel mai adesea o moleculă de acid nucleic (ADN sau ARN) învelită într-o înveliș de proteine. Dacă tăiem din materialul genetic al virusului toate acele secvențe care provoacă apariția bolilor, atunci întregul virus poate fi, de asemenea, transformat cu succes într-un „vehicul” pentru gena noastră.

Procesul de introducere a ADN-ului într-o celulă, mediat de un virus, se numește transducție.
În practică, retrovirusurile, adenovirusurile și virusurile adeno-asociate (AAV) sunt cel mai frecvent utilizate. Pentru început, merită să ne dăm seama care ar trebui să fie candidatul ideal pentru transducția printre viruși. Criteriile sunt că trebuie să fie:

grajd;
. capacitatea, adică de a conține o cantitate suficientă de ADN;
. inertă în raport cu căile metabolice ale celulei;
. precisă - în mod ideal, ar trebui să-și integreze genomul într-un loc specific al genomului nucleului gazdă etc.

În viața reală, este foarte dificil să combinați cel puțin câteva puncte, astfel încât, de obicei, alegerea are loc atunci când luăm în considerare fiecare caz individual separat (Fig. 9).

Fig.9

Dintre cei mai folosiți trei viruși enumerați, AAV este cel mai sigur și, în același timp, cel mai precis. Aproape singurul lor dezavantaj este capacitatea lor relativ mică (aproximativ 4800 bp), care, totuși, se dovedește a fi suficientă pentru multe gene. .

Pe lângă metodele de mai sus, terapia genică este adesea folosită în combinație cu terapia celulară: mai întâi, o cultură de anumite celule umane este plantată într-un mediu nutritiv, apoi genele necesare sunt introduse în celule într-un fel sau altul, cultivate pentru ceva timp și transplantat din nou în organismul gazdă. Ca rezultat, celulele pot reveni la proprietățile lor normale. Deci, de exemplu, globulele albe umane (leucocitele) au fost modificate în leucemie (Fig. 10).

Fig.10

Soarta genei după ce intră în celulă

Deoarece totul este mai mult sau mai puțin clar cu vectorii virali datorită capacității lor de a livra mai eficient genele către ținta finală - nucleul, ne vom opri asupra soartei vectorului plasmidic.

În această etapă, am reușit că ADN-ul a trecut de prima barieră mare - membrana citoplasmatică a celulei.

În plus, în combinație cu alte substanțe, cu sau fără înveliș, trebuie să ajungă la nucleul celulei, astfel încât o enzimă specială - ARN polimeraza - să sintetizeze o moleculă de ARN mesager (ARNm) pe un șablon de ADN (acest proces se numește transcriere). Abia după aceea, ARNm va intra în citoplasmă, va forma un complex cu ribozomi și, conform codului genetic, este sintetizată o polipeptidă - de exemplu, factorul de creștere vasculară (VEGF), care va începe să îndeplinească o anumită funcție terapeutică ( în acest caz, va începe formarea ramificării vasculare în țesutul predispus la ischemie) .

În ceea ce privește exprimarea genelor introduse în tipul de celulă dorit, această problemă este rezolvată cu ajutorul elementelor de reglare transcripțională. Țesutul în care are loc expresia este adesea determinat de combinația unui amplificator specific de țesut (secvență de „întărire”) cu un anumit promotor (secvență de nucleotide de la care ARN polimeraza începe sinteza), care poate fi inductibil. . Se știe că activitatea genelor poate fi modulată in vivo semnale externe, iar din moment ce amplificatorii pot lucra cu orice genă, izolatorii pot fi introduși și în vectori, care ajută amplificatorul să funcționeze indiferent de poziția sa și se pot comporta ca bariere funcționale între gene. Fiecare amplificator conține un set de situsuri de legare pentru activarea sau suprimarea factorilor proteici. De asemenea, promotorii pot regla nivelul de expresie a genelor. De exemplu, există metalotioneină sau promotori sensibili la temperatură; promotori determinati de hormoni.

Exprimarea unei gene depinde de poziția sa în genom. În cele mai multe cazuri, metodele virale existente duc numai la inserarea aleatorie a unei gene în genom. Pentru a elimina o astfel de dependență, atunci când se construiesc vectori, gena este prevăzută cu secvențe de nucleotide cunoscute care permit exprimarea genei indiferent de locul său de inserție în genom.

Cea mai simplă modalitate de a regla expresia transgenei este de a-i oferi un promotor indicator care este sensibil la un semnal fiziologic, cum ar fi eliberarea de glucoză sau hipoxia. Astfel de sisteme de control „endogen” pot fi utile în unele situații, cum ar fi controlul dependent de glucoză al producției de insulină. Mai fiabile și versatile sunt sistemele de control „exogene”, atunci când expresia genelor este controlată farmacologic prin introducerea unei molecule mici de medicament. În prezent, sunt cunoscute 4 sisteme principale de control - reglementate de tetraciclină (Tet), un steroid de insecte, ecdizonă sau analogii săi, medicamentul antiprogestin maifpriston (RU486) și dimerizatori chimici precum rapamicina și analogii săi. Toate implică recrutarea dependentă de medicament a domeniului de activare a transcripției către promotorul principal care conduce gena dorită, dar diferă în mecanismele acestei recrutări. .

Concluzie

O revizuire a datelor conduce la concluzia că, în ciuda eforturilor multor laboratoare din lume, toate deja cunoscute și testate in vivoși in vitro sistemele vectoriale sunt departe de a fi perfecte . Dacă problema livrării de ADN străin in vitro practic rezolvată și livrarea acestuia către celulele țintă din diferite țesuturi in vivo rezolvate cu succes (în principal prin crearea de constructe care poartă proteine ​​receptorului, inclusiv antigene specifice anumitor țesuturi), apoi alte caracteristici ale sistemelor vectoriale existente - stabilitatea integrării, expresia reglată, siguranță - mai necesită îmbunătățiri serioase.

În primul rând, se referă la stabilitatea integrării. Până acum, integrarea în genom a fost realizată numai folosind vectori retrovirali sau adeno-asociați. Eficiența integrării stabile poate fi crescută prin îmbunătățirea construcțiilor de gene, cum ar fi sistemele mediate de receptor sau prin crearea de vectori epizomali suficient de stabili (adică structuri ADN capabile de rezidență pe termen lung în interiorul nucleelor). Recent, s-a acordat o atenție deosebită creării de vectori pe baza cromozomilor artificiali de mamifere. Datorită prezenței elementelor structurale de bază ale cromozomilor obișnuiți, astfel de mini-cromozomi sunt reținuți în celule pentru o lungă perioadă de timp și sunt capabili să transporte gene (genomice) de dimensiune completă și elementele lor de reglare naturale, care sunt necesare pentru funcționarea corectă. a genei, în țesutul potrivit și la momentul potrivit.

Terapia genică și celulară deschide perspective strălucitoare pentru restaurarea celulelor și țesuturilor pierdute și proiectarea ingineriei genetice a organelor, care, fără îndoială, va extinde semnificativ arsenalul de metode pentru cercetarea biomedicală și va crea noi oportunități pentru conservarea și prelungirea vieții umane.

În plus, puteți afla despre posibilitățile științei medicale moderne în tratamentul anomaliilor cromozomiale, familiarizându-vă cu realizările terapiei genice. Această direcție se bazează pe implementarea transferului de material genetic în corpul uman, cu condiția ca gena să fie livrată la așa-numitele celule țintă folosind diferite metode.

Indicații pentru programare

Tratamentul bolilor ereditare se efectuează numai în cazul unui diagnostic precis al bolii. În același timp, înainte de a prescrie măsuri terapeutice, se efectuează o serie de teste pentru a stabili ce hormoni și alte substanțe sunt produse în organism în exces și care sunt în cantități insuficiente pentru a selecta cea mai eficientă doză de medicamente.

În procesul de administrare a medicamentelor, ei monitorizează constant starea pacientului și, dacă este necesar, efectuează modificări în cursul tratamentului.

Ca regulă generală, medicamentele la astfel de pacienți trebuie luate pe viață sau pentru o perioadă lungă de timp (de exemplu, până la sfârșitul procesului de creștere a corpului), iar recomandările dietetice trebuie urmate cu strictețe și constant.

Contraindicatii

La elaborarea unui curs de terapie, se iau în considerare posibilele contraindicații individuale de utilizare și, dacă este necesar, un medicament este înlocuit cu altul.

Dacă se ia o decizie de transplant de organe sau țesuturi pentru anumite afecțiuni ereditare, trebuie luat în considerare riscul de consecințe negative după intervenție chirurgicală.

Terapia genică este una dintre domeniile în dezvoltare rapidă ale medicinei, care implică tratarea unei persoane prin introducerea de gene sănătoase în organism. În plus, conform oamenilor de știință, cu ajutorul terapiei genice, puteți adăuga gena lipsă, o puteți corecta sau înlocui, îmbunătățind astfel funcționarea organismului la nivel celular și normalizând starea pacientului.

Potrivit oamenilor de știință, 200 de milioane de locuitori ai planetei sunt astăzi potențiali candidați pentru terapia genică, iar această cifră este în continuă creștere. Și este foarte îmbucurător faptul că câteva mii de pacienți au primit deja tratament pentru afecțiuni incurabile, ca parte a studiilor în curs.

În acest articol, vom vorbi despre ce sarcini își stabilește terapia genică, ce boli pot fi tratate cu această metodă și ce probleme trebuie să se confrunte oamenii de știință.

Unde se folosește terapia genică?

Inițial, terapia genică a fost concepută pentru a combate boli ereditare severe, cum ar fi boala Huntington, fibroza chistică (fibroza chistică) și unele boli infecțioase. Cu toate acestea, anul 1990, când oamenii de știință au reușit să corecteze gena defectă și, după ce au introdus-o în corpul pacientului, să învingă fibroza chistică, a devenit cu adevărat revoluționar în domeniul terapiei genice. Milioane de oameni din întreaga lume au primit speranță pentru tratamentul bolilor care anterior erau considerate incurabile. Și deși o astfel de terapie este la începutul dezvoltării, potențialul său este surprinzător chiar și în lumea științifică.

Deci, de exemplu, pe lângă fibroza chistică, oamenii de știință moderni au obținut succes în lupta împotriva unor patologii ereditare precum hemofilia, enzimopatia și imunodeficiența. Mai mult, terapia genică poate combate unele tipuri de cancer, precum și patologii ale inimii, boli ale sistemului nervos și chiar leziuni, cum ar fi afectarea nervilor. Astfel, terapia genică se ocupă de boli cu evoluție extrem de severă, care duc la deces precoce și de multe ori nu au alt tratament decât terapia genică.

Principiul terapiei genice

Medicii folosesc informația genetică ca ingredient activ sau, mai precis, moleculele care poartă astfel de informații. Mai rar, acizii nucleici ARN sunt utilizați pentru aceasta și, mai des, celulele ADN.

Fiecare astfel de celulă are un așa-numit „xerox” - un mecanism prin care traduce informațiile genetice în proteine. O celulă care are gena corectă și xerox-ul funcționează fără eșecuri este o celulă sănătoasă din punctul de vedere al terapiei genice. Fiecare celulă sănătoasă are o bibliotecă întreagă de gene originale, pe care le folosește pentru funcționarea corectă și coordonată a întregului organism. Cu toate acestea, dacă dintr-un motiv oarecare se pierde o genă importantă, nu este posibilă restabilirea unei astfel de pierderi.

Acest lucru determină dezvoltarea unor boli genetice grave, cum ar fi miodistrofia Duchenne (odată cu aceasta, pacientul progresează spre paralizie musculară și, în majoritatea cazurilor, nu trăiește până la 30 de ani, murind din cauza stopului respirator). Sau mai puțin fatal. De exemplu, „ruperea” unei anumite gene duce la faptul că proteina încetează să-și îndeplinească funcțiile. Și acest lucru provoacă dezvoltarea hemofiliei.

În oricare dintre aceste cazuri, terapia genică vine în ajutor, a cărei sarcină este să livreze o copie normală a genei unei celule bolnave și să o pună într-un „copiator” celular. În acest caz, activitatea celulei se va îmbunătăți și, probabil, funcționarea întregului organism va fi restabilită, datorită căruia o persoană va scăpa de o boală gravă și își va putea prelungi viața.

Ce boli tratează terapia genică?

Cum ajută terapia genică într-adevăr o persoană? Potrivit oamenilor de știință, în lume există aproximativ 4.200 de boli care rezultă din funcționarea defectuoasă a genelor. În acest sens, potențialul acestui domeniu al medicinei este pur și simplu incredibil. Cu toate acestea, mult mai important este ceea ce medicii au reușit să obțină astăzi. Desigur, există destule dificultăți pe parcurs, dar și astăzi putem evidenția o serie de victorii locale.

De exemplu, oamenii de știință moderni dezvoltă abordări pentru tratamentul bolii coronariene prin intermediul genelor. Dar aceasta este o boală incredibil de comună care afectează mult mai mulți oameni decât patologiile congenitale. În cele din urmă, o persoană care se confruntă cu o boală coronariană se află într-o stare în care terapia genică poate deveni singura salvare pentru el.

Mai mult, astăzi, cu ajutorul genelor, sunt tratate patologiile asociate cu afectarea sistemului nervos central. Acestea sunt boli precum scleroza laterală amiotrofică, boala Alzheimer sau boala Parkinson. Interesant este că pentru tratarea acestor afecțiuni se folosesc viruși care tind să atace sistemul nervos. Deci, cu ajutorul virusului herpes, citokinele și factorii de creștere sunt livrate sistemului nervos, care încetinesc dezvoltarea bolii. Acesta este un exemplu viu al modului în care un virus patogen care provoacă de obicei boli este procesat în laborator, lipsit de proteinele purtătoare de boli și folosit ca o casetă care furnizează substanțe vindecătoare nervilor și, prin urmare, acționează în beneficiul sănătății, prelungind umanitatea. viaţă.

O altă boală ereditară gravă este colesterolemia, care duce organismul la o incapacitate de reglare a colesterolului, în urma căreia grăsimile se acumulează în organism, iar riscul de infarct miocardic și accident vascular cerebral crește. Pentru a face față acestei probleme, specialiștii îndepărtează o parte din ficat de la pacient și corectează gena deteriorată, oprind acumularea în continuare a colesterolului în organism. După aceea, gena corectată este plasată într-un virus neutralizat al hepatitei și, cu ajutorul acesteia, este trimisă înapoi la ficat.

Citeste si:

Există, de asemenea, evoluții pozitive în lupta împotriva SIDA. Nu este un secret pentru nimeni că SIDA este cauzată de virusul imunodeficienței umane, care distruge sistemul imunitar și deschide poarta către organism către boli mortale. Oamenii de știință moderni știu deja cum să schimbe genele, astfel încât să nu mai slăbească sistemul imunitar și să înceapă să-l întărească pentru a contracara virusul. Astfel de gene sunt introduse prin sânge, prin transfuzia acestuia.

Terapia genică funcționează și împotriva cancerului, în special împotriva cancerului de piele (melanomul). Tratamentul unor astfel de pacienti presupune introducerea de gene cu factori de necroza tumorala, i. gene care conțin o proteină antitumorală. Mai mult, astăzi, se fac studii pentru tratamentul cancerului cerebral, în care pacienților bolnavi li se injectează o genă care conține informații pentru a crește sensibilitatea celulelor maligne la medicamentele utilizate.

Boala Gaucher este o boală ereditară severă care este cauzată de o mutație a unei gene care suprimă producția unei enzime speciale - glucocerebrozidaza. La persoanele care suferă de această boală incurabilă, splina și ficatul sunt mărite și, pe măsură ce boala progresează, oasele încep să se descompună. Oamenii de știință au reușit deja experimente privind introducerea în corpul unor astfel de pacienți a unei gene care conține informații despre producerea acestei enzime.

Și iată un alt exemplu. Nu este un secret pentru nimeni că un orb își pierde capacitatea de a percepe imagini vizuale pentru tot restul vieții. Una dintre cauzele orbirii congenitale este așa-numita atrofie a lui Leber, care, de fapt, este o mutație genetică. Până în prezent, oamenii de știință au restaurat abilitățile vizuale la 80 de nevăzători folosind un adenovirus modificat care a furnizat o genă „funcțională” țesutului ocular. Apropo, în urmă cu câțiva ani, oamenii de știință au reușit să vindece daltonismul la maimuțele experimentale prin introducerea unei gene umane sănătoase în retina ochiului unui animal. Și mai recent, o astfel de operație a făcut posibilă vindecarea daltonismului la primii pacienți.

În mod grăitor, metoda de furnizare a informațiilor genetice cu ajutorul virușilor este cea mai optimă, deoarece virusurile înșiși își găsesc ținta în organism (virusul herpesului va găsi cu siguranță neuroni, iar virusul hepatitei va găsi ficatul). Cu toate acestea, această metodă de livrare a genelor are un dezavantaj semnificativ - virușii sunt imunogeni, ceea ce înseamnă că, dacă intră în organism, ei pot fi distruși de sistemul imunitar înainte de a avea timp să funcționeze sau chiar pot provoca răspunsuri imune puternice ale organismului, doar înrăutățirea stării de sănătate.

Există o altă modalitate de a furniza material genetic. Este o moleculă circulară de ADN sau o plasmidă. Se spiralează perfect, devenind foarte compact, ceea ce permite oamenilor de știință să-l „împacheteze” într-un polimer chimic și să-l introducă într-o celulă. Spre deosebire de un virus, o plasmidă nu provoacă un răspuns imun în organism. Cu toate acestea, această metodă este mai puțin potrivită, deoarece 14 zile mai târziu, plasmida este îndepărtată din celulă și producția de proteine ​​se oprește. Adică, în acest fel gena trebuie introdusă mult timp, până când celula se „reface”.

Astfel, oamenii de știință moderni au două metode puternice de livrare a genelor celulelor „bolnave”, iar utilizarea virușilor pare a fi mai de preferat. În orice caz, decizia finală cu privire la alegerea unei anumite metode este luată de medic, pe baza reacției corpului pacientului.

Probleme cu care se confruntă terapia genică

Se poate concluziona că terapia genică este un domeniu puțin studiat al medicinei, care este asociat cu un număr mare de eșecuri și efecte secundare, iar acesta este marele său dezavantaj. Cu toate acestea, există și o problemă etică, deoarece mulți oameni de știință se opun categoric interferenței în structura genetică a corpului uman. De aceea, astăzi există o interdicție internațională privind utilizarea celulelor germinale în terapia genică, precum și a celulelor germinale preimplantare. Acest lucru se face pentru a preveni modificările nedorite ale genelor și mutațiile la descendenții noștri.

În caz contrar, terapia genică nu încalcă niciun standard etic, deoarece este concepută pentru a lupta împotriva bolilor grave și incurabile, în care medicina oficială este pur și simplu neputincioasă. Și acesta este cel mai important avantaj al terapiei genice.
Aveți grijă de dumneavoastră!

„Copilul tău are o boală genetică” sună ca o propoziție. Dar, de foarte multe ori, geneticienii pot ajuta în mod semnificativ un copil bolnav și chiar pot compensa complet unele boli. Bulatnikova Maria Alekseevna, neurolog-genetician al Centrului Medical Pokrovsky, PBSC, vorbește despre opțiunile moderne de tratament.

Cât de frecvente sunt bolile genetice?

Pe măsură ce diagnosticul molecular s-a răspândit, s-a constatat că numărul de boli genetice este mult mai mare decât se credea anterior. Multe boli de inimă, malformații, anomalii neurologice, după cum s-a dovedit, au o cauză genetică. În acest caz, vorbesc în mod specific despre boli genetice (nu predispoziții), adică afecțiuni cauzate de o mutație (defalcare) la una sau mai multe gene. Potrivit statisticilor, în Statele Unite, până la o treime dintre pacienții neurologici se află în spitale ca urmare a unor tulburări genetice. Astfel de concluzii au fost conduse nu numai de dezvoltarea rapidă a geneticii moleculare și de posibilitățile de analiză genetică, ci și de apariția unor noi metode de neuroimagistică, precum RMN. Cu ajutorul RMN, este posibil să se determine afectarea în ce zonă a creierului duce la o încălcare care a apărut la un copil și, adesea, dacă se suspectează o leziune la naștere, găsim modificări în structurile care nu ar putea fi afectat în timpul nașterii, atunci apare o presupunere despre natura genetică a bolii, despre formarea incorectă a organelor . Conform rezultatelor unor studii recente, impactul chiar și al nașterilor dificile cu genetica intactă poate fi compensat în primii ani de viață.

Ce oferă cunoștințele despre natura genetică a bolii?

Cunoașterea cauzelor genetice ale bolii este departe de a fi inutilă - aceasta nu este o propoziție, ci o modalitate de a găsi modalitatea corectă de a trata și corecta tulburarea. Multe boli astăzi sunt tratate și cu succes, pentru alții, geneticienii pot oferi metode de terapie mai eficiente care îmbunătățesc semnificativ calitatea vieții unui copil. Desigur, există și astfel de tulburări pe care medicii nu le pot câștiga încă, dar știința nu stă pe loc și în fiecare zi apar noi metode de tratament.

În practica mea a existat un caz foarte caracteristic. Un copil de 11 ani a consultat un neurolog pentru paralizie cerebrală. La examinarea și intervievarea rudelor, au apărut suspiciuni cu privire la natura genetică a bolii, care a fost confirmată. Din fericire pentru acest copil, boala identificată este tratată chiar și la această vârstă, iar cu ajutorul unei schimbări a tacticii de tratament s-a realizat o îmbunătățire semnificativă a stării copilului.

În prezent, numărul bolilor genetice, ale căror manifestări pot fi compensate, este în continuă creștere. Cel mai cunoscut exemplu este fenilcetonuria. Se manifestă prin întârziere în dezvoltare, oligofrenie. Odată cu numirea în timp util a unei diete fără fenilalanină, copilul crește complet sănătos, iar după 20 de ani, severitatea dietei poate fi redusă. (Dacă nașteți într-o maternitate sau într-un centru medical, atunci copilul dumneavoastră va fi testat pentru prezența fenilcetonuriei în primele zile de viață).

Numărul acestor boli a crescut semnificativ. Leucinoza aparține, de asemenea, grupului de boli metabolice. În această boală, tratamentul trebuie prescris în primele luni de viață (este foarte important să nu întârzii), deoarece produsele toxice ale metabolismului afectat duc la deteriorarea mai rapidă a țesutului nervos decât în ​​cazul fenilcetonuriei. Din păcate, dacă boala este determinată la vârsta de trei luni, este imposibil să se compenseze pe deplin manifestările sale, dar va fi posibilă îmbunătățirea calității vieții copilului. Desigur, ne-am dori ca această boală să fie inclusă în programul de screening.

Tulburările neurologice sunt adesea cauzate de leziuni genetice destul de eterogene, tocmai pentru că sunt atât de multe, încât este atât de dificil să se creeze un program de screening pentru depistarea în timp util a tuturor bolilor cunoscute.

Acestea includ boli precum boala Pompe, Grover, Felidbacher, sindromul Rett etc. Există multe cazuri de evoluție mai ușoară a bolii.

Înțelegerea naturii genetice a bolii face posibilă direcționarea tratamentului către cauza tulburărilor și nu doar compensarea acestora, ceea ce face posibilă, în multe cazuri, obținerea unui succes serios și chiar vindecarea copilului.

Ce simptome pot indica natura genetică a bolii?

În primul rând, aceasta este o întârziere a dezvoltării copilului, inclusiv intrauterin (de la 50 la 70% conform unor estimări), miopatii, autism, crize epileptice care nu pot fi tratate, eventuale malformații ale organelor interne. Cauza paraliziei cerebrale poate fi și tulburări genetice, de obicei, în astfel de cazuri, medicii vorbesc despre un curs atipic al bolii. Dacă medicul dumneavoastră vă recomandă să treceți la un examen genetic, nu amânați, în acest caz timpul este foarte prețios. Sarcinile înghețate, avorturile spontane obișnuite, inclusiv cele ale rudelor, pot indica, de asemenea, posibilitatea unor anomalii genetice. Este foarte dezamăgitor când boala este determinată prea târziu și nu mai poate fi corectată.

Dacă boala nu este tratată, trebuie să știe părinții despre ea?

Cunoașterea naturii genetice a bolii la un copil ajută la evitarea apariției altor copii bolnavi din această familie. Acesta este, probabil, principalul motiv pentru care merită să se supună consilierii genetice în etapa de planificare a sarcinii, dacă unul dintre copii are malformații sau boli grave. Știința modernă face posibilă efectuarea diagnosticului genetic atât prenatal, cât și preimplantare, dacă există informații despre boală, al cărei risc este prezent. În această etapă, nu este posibilă verificarea imediată a tuturor bolilor genetice posibile. Nici familiile sănătoase, în care ambii părinți nu au auzit de vreo boală, nu sunt imune la apariția copiilor cu anomalii genetice. Genele recesive pot fi transmise prin zeci de generații și este în cuplul tău să-și întâlnească jumătatea (vezi figura).

Este întotdeauna necesar să consultați un genetician?

Trebuie să treceți la un examen genetic dacă există o problemă, dacă dumneavoastră sau medicul dumneavoastră aveți suspiciuni. Nu este necesar să examinezi un copil sănătos pentru orice eventualitate. Mulți spun că au trecut prin toate screening-urile în timpul sarcinii și totul a fost în ordine, dar aici... În acest caz, trebuie să înțelegeți că examinările de screening au ca scop identificarea (și foarte eficientă) a celor mai frecvente boli genetice - Down, Bolile Patau și Edwards, mutații ale genelor individuale, care au fost discutate mai sus, nu sunt determinate în timpul unei astfel de examinări.

Care este avantajul centrului tău?

Fiecare centru genetic are propria sa specializare, mai degrabă specializarea medicilor care lucrează în el. De exemplu, sunt neurolog pediatru de prima educație. Avem și un genetician specializat în probleme legate de sarcină. Avantajul unui centru plătit este capacitatea medicului de a dedica mai mult timp pacientului său (programarea durează două ore, iar căutarea unei soluții la problemă continuă de obicei după). Nu trebuie să vă fie frică de genetică, acesta este doar un specialist care poate pune un diagnostic care vă permite să vindecați o boală aparent fără speranță.

„Revista de sănătate pentru viitorii părinți”, Nr.3 (7), 2014

Genetica în Israel se dezvoltă rapid, există metode progresive de diagnostic și tratament al bolilor ereditare. Gama cercetării de specialitate este în continuă extindere, baza de laborator este în creștere, iar personalul medical își îmbunătățește calificările. Capacitatea de a diagnostica cât mai devreme posibil și de a începe un tratament complex al anomaliilor ereditare face ca tratamentul copiilor din Israel să fie cel mai popular și eficient.

Diagnosticul bolilor genetice

Tratamentul bolilor ereditare poate fi radical și paliativ, dar mai întâi trebuie făcut un diagnostic precis. Datorită utilizării celor mai noi tehnici, specialiștii Centrului Medical Tel Aviv Sourasky (Clinica Ichilov) diagnostichează cu succes, pun un diagnostic precis și oferă recomandări cuprinzătoare cu privire la un plan de tratament suplimentar.

Trebuie înțeles că, dacă intervenția radicală este imposibilă, eforturile medicilor vizează îmbunătățirea calității vieții unui pacient mic: adaptarea socială, restabilirea funcțiilor vitale, corectarea defectelor externe etc. Ameliorarea simptomelor, planificarea următorului curs de acțiune și anticiparea schimbărilor viitoare de sănătate sunt toate posibile după ce se pune un diagnostic precis. Puteți trece prompt la o examinare și puteți confirma prezența unei anomalii genetice la clinica Ichilov, după care pacientului i se va prescrie un tratament cuprinzător pentru boala identificată.

Centrul Sourasky oferă testare și examinare nu numai copiilor, ci și viitorilor părinți și femeilor însărcinate. Un astfel de studiu este indicat în special persoanelor cu antecedente personale sau familiale complicate. Studiul va arăta gradul de probabilitate de naștere a urmașilor sănătoși, după care medicul va stabili măsuri terapeutice ulterioare. Riscul de transmitere a anomaliilor ereditare la copil este stabilit cât mai precis, cu ajutorul celor mai noi tehnologii.

Copiilor cu patologie genetică și cuplurilor care așteaptă un copil cu anomalii ereditare li se prescrie un tratament complex deja în stadiul de colectare a anamnezei și de a pune un diagnostic.

Diagnosticare genetică pediatrică la Ichilov

Până la 6% dintre nou-născuți au tulburări ereditare de dezvoltare; la unii copii, semnele de tulburări genetice sunt detectate mai târziu. Uneori este suficient ca părinții să cunoască pericolul existent pentru a evita situațiile care sunt periculoase pentru copil. Consultațiile genetice ale specialiștilor israelieni de frunte ajută la determinarea prezenței anomaliilor într-un stadiu incipient și la începerea tratamentului în timp util.

Acestea includ următoarele boli la copii:

• defect sau multiple malformații și anomalii (defecte de tub neural, despicătură de buză, defecte cardiace);
• retard mental, cum ar fi autismul, alte dizabilități de dezvoltare cu etimologie necunoscută, lipsa de răspuns a copilului la învățare;
• anomalii structurale congenitale ale creierului;
• anomalii senzoriale și metabolice;
• anomalii genetice, diagnosticate și necunoscute;
• anomalii cromozomiale.

Printre bolile congenitale se disting mutațiile unei anumite gene, care se transmit din generație în generație. Acestea includ talasemia, fibroza chistică, unele forme de miopatii. În alte cazuri, abaterile ereditare se datorează unei modificări a numărului sau structurii cromozomilor. O astfel de mutație poate fi moștenită de un copil de la un părinte sau poate apărea spontan, în stadiul de dezvoltare intrauterină. Un exemplu izbitor de tulburare cromozomială este boala Down sau retinoblastomul.

Pentru diagnosticarea precoce a defectelor ereditare la copii, Centrul Medical Ichilov utilizează diverse metode de cercetare de laborator:

• moleculară, care permite în stadiul dezvoltării intrauterine a fătului să se stabilească o abatere a ADN-ului;
• citogenetic, în care sunt examinați cromozomii din diferite țesuturi;
• biochimic, stabilind abateri metabolice în organism;
• clinic, ajutând la stabilirea cauzelor de apariție, efectuarea tratamentului și prevenirea.

Pe lângă prescrierea unui tratament complex și monitorizarea evoluției unei boli genetice, sarcina medicilor este de a prezice debutul bolii în viitor.

Tratamentul bolilor genetice la copii

Tratamentul copiilor în Israel constă într-o gamă întreagă de activități. În primul rând, se efectuează teste de laborator pentru a confirma sau a pune un diagnostic primar. Părinților li se vor oferi cele mai inovatoare metode de dezvoltare tehnologică pentru determinarea mutațiilor genetice.

În total, știința cunoaște în prezent 600 de anomalii genetice, așa că o examinare în timp util a unui copil va face posibilă identificarea bolii și începerea unui tratament competent. Testarea genetică a unui nou-născut este unul dintre motivele pentru care femeile preferă să nască la clinica Ichilov (Sourasky).

Mai recent, tratamentul bolilor ereditare a fost considerată o afacere fără speranță, așa că o boală genetică a fost considerată un verdict. În prezent, se observă progrese semnificative, știința nu stă pe loc, iar geneticienii israelieni oferă cele mai recente scheme de tratament pentru astfel de abateri în dezvoltarea unui copil.

Bolile genetice au caracteristici foarte eterogene, astfel încât tratamentul este prescris luând în considerare manifestările clinice și parametrii individuali ai pacientului. În multe cazuri, este de preferat tratamentul internat. Medicii ar trebui să poată efectua cea mai amplă examinare a unui pacient mic, să selecteze un regim de medicamente și, dacă este indicat, să efectueze o intervenție chirurgicală.

Pentru a selecta corect terapia hormonală și imună, aveți nevoie de o examinare cuprinzătoare și de o monitorizare atentă a pacientului. Condițiile programelor terapeutice sunt și ele individuale, în funcție de starea și vârsta copilului. În unele cazuri, părinții primesc un plan detaliat pentru proceduri ulterioare și monitorizare a pacientului. Medicamentele sunt selectate pentru copil pentru a atenua manifestările bolii, dieta și kinetoterapie.

Direcțiile principale ale procesului de tratament în Centrul Sourasky

Tratamentul anomaliilor genetice la copii este un proces complex și de durată. Uneori este imposibil să se vindece complet astfel de afecțiuni, dar tratamentul se efectuează în trei direcții principale.

• Metoda etiologică este cea mai eficientă, vizând cauzele tulburărilor de sănătate. Cea mai nouă metodă de corecție a genelor constă în izolarea segmentului de ADN deteriorat, clonarea acestuia și introducerea unei componente sănătoase în locul inițial. Aceasta este cea mai promițătoare și inovatoare metodă de a trata problemele de sănătate ereditare. Astăzi, sarcina este considerată extrem de dificilă, dar este deja folosită pentru o serie de indicații.
• Metoda patogenetică afectează procesele interne care apar în organism. În acest caz, genomul patologic este afectat, starea fiziologică și biochimică a pacientului este corectată prin toate metodele disponibile.
• Metoda simptomatică de influență are ca scop ameliorarea sindromului durerii, condițiile negative și crearea de obstacole pentru dezvoltarea ulterioară a bolii. Această direcție este utilizată singură sau în combinație cu alte tipuri de tratament, dar în cazul unor tulburări genetice identificate, este întotdeauna prescrisă. Farmacologia oferă o gamă largă de medicamente terapeutice care pot atenua manifestările bolilor. Acestea sunt anticonvulsivante, analgezice, sedative și alte medicamente pe care copilul trebuie să le administreze numai după o programare medicală.
• Metoda chirurgicală este necesară pentru a corecta defectele externe și anomaliile interne ale corpului copilului. Indicațiile pentru intervenția chirurgicală sunt atribuite foarte atent. Uneori este necesară o lungă examinare preliminară și un tratament pentru a pregăti un mic pacient pentru intervenție chirurgicală.

Ca exemplu pozitiv de tratament al copiilor în Israel, se pot cita statistici despre o boală genetică comună - autismul. În spitalul Ichilov-Sourasky, detectarea precoce a anomaliilor (de la vârsta de șase luni) a permis ca 47% dintre acești copii să se dezvolte normal în viitor. Încălcările depistate la restul copiilor examinați, medicii le-au considerat nesemnificative, nefiind nevoie de intervenție medicală.

Părinții sunt sfătuiți să nu intre în panică atunci când apar simptome alarmante sau există abateri evidente în sănătatea copiilor. Încercați să contactați clinica cât mai curând posibil, obțineți recomandări și sfaturi cuprinzătoare cu privire la acțiunile ulterioare.

Acasă " perioada postpartum » Tratamentul bolilor genetice. Terapia genetică: cum sunt tratate bolile genetice Este posibil să se vindece bolile genetice

Terapia genetică umană în sens larg implică introducerea unei gene (gene) active funcțional în celule pentru a corecta un defect genetic. Există două moduri posibile de a trata bolile ereditare. În primul caz, celulele somatice (altele decât celulele sexuale) sunt supuse transformării genetice. În acest caz, corectarea unui defect genetic este limitată la un anumit organ sau țesut. În al doilea caz, genotipul celulelor germinale (spermatozoide sau ouă) sau al ouălor fecundate (zigoți) este modificat astfel încât toate celulele individului care se dezvoltă din acestea au gene „corectate”. Ca rezultat al terapiei genice folosind celule germinale, modificările genetice sunt transmise din generație în generație.

Politica de terapie genetică cu celule somatice.

În 1980, reprezentanții comunităților catolice, protestante și evreiești din Statele Unite au scris o scrisoare deschisă președintelui în care își prezintă punctele de vedere cu privire la utilizarea ingineriei genetice în relație cu oamenii. Pentru a evalua aspectele etice și sociale ale acestei probleme, au fost create o Comisie Prezidențială și o Comisie a Congresului. Acestea au fost inițiative foarte importante, întrucât în ​​Statele Unite introducerea programelor care afectează interesul public se realizează adesea pe baza recomandărilor unor astfel de comisii. În concluziile finale ale ambelor grupuri, s-a făcut o distincție clară între terapia genică cu celule somatice și terapia genică cu celule germinale. Terapia genetică cu celule somatice a fost retrogradată la metodele standard de intervenție medicală în organism, similar cu transplantul de organe. În schimb, terapia genică a celulelor germinale a fost considerată foarte complexă din punct de vedere tehnologic și problematică din punct de vedere etic pentru a începe imediat aplicarea sa practică. S-a ajuns la concluzia că este nevoie de a dezvolta reguli clare care să guverneze cercetarea în domeniul terapiei genetice cu celule somatice; elaborarea unor astfel de documente în legătură cu terapia genică a celulelor germinale a fost considerată prematură. Pentru a opri toate activitățile ilegale, s-a decis oprirea tuturor experimentelor din domeniul terapiei genice a celulelor germinale.

Până în 1985, fusese elaborat un document intitulat „Regulamente privind pregătirea și depunerea cererilor pentru experimente în domeniul terapiei genice a celulelor somatice”. Acesta conținea toate informațiile despre ce date ar trebui depuse într-o cerere de autorizare a unor studii în domeniul terapiei genetice cu celule somatice la om. S-au luat drept bază regulile care guvernează cercetările de laborator cu ADN recombinat; au fost adaptate doar în scopuri biomedicale.

Legislația biomedicală a fost revizuită și completată în anii 1970. ca răspuns la publicarea în 1972 a rezultatelor unui experiment de 40 de ani efectuat de Serviciul Național de Sănătate al SUA în Alabama pe un grup de 400 de afro-americani analfabeti cu sifilis. Experimentul a fost înființat pentru a studia dezvoltarea naturală a acestei boli cu transmitere sexuală, nu a fost efectuat niciun tratament. Vestea unei astfel de experiențe monstruoase asupra oamenilor neinformați i-a șocat pe mulți în Statele Unite. Congresul a oprit imediat experimentul și a adoptat o lege care interzice astfel de cercetări din nou.

Printre întrebările adresate persoanelor care au solicitat permisiunea de a experimenta în domeniul terapiei genetice cu celule somatice au fost următoarele:

• 1. Care este boala care se presupune a fi tratată?
• 2. Cât de grav este?
• 3. Există tratamente alternative?
• 4. Cât de periculos este tratamentul propus pentru pacienți?
• 5. Care este probabilitatea de succes a tratamentului?
• 6. Cum vor fi selectați pacienții pentru studiile clinice?
• 7. Va fi această selecție corectă și reprezentativă?
• 8. Cum vor fi informați pacienții despre studii?
• 9. Ce fel de informații ar trebui să li se ofere?
• 10. Cum va fi obținut consimțământul acestora?
• 11. Cum va fi garantată confidențialitatea informațiilor și cercetării pacienților?

Când au început pentru prima dată experimentele de terapie genică, majoritatea cererilor pentru studii clinice au fost luate în considerare pentru prima dată de Comitetul de etică al instituției în care ar fi trebuit să se desfășoare cercetarea și abia apoi au fost trimise subcomitetului pentru terapie genetică umană. Acesta din urmă a evaluat aplicațiile în ceea ce privește semnificația lor științifică și medicală, conformitatea cu regulile actuale și caracterul persuasiv al argumentelor. Dacă cererea a fost respinsă, aceasta a fost returnată cu comentariile necesare. Autorii aplicației ar putea revizui propunerea și o pot reelabora. Dacă cererea a fost aprobată, Subcomitetul pentru Terapie Genetică a discutat-o ​​în discuții publice folosind aceleași criterii. După aprobarea cererii la acest nivel, Directorul Subcomisiei a aprobat-o și a semnat autorizația pentru studii clinice, fără de care acestea nu puteau fi începute. În acest ultim caz, s-a acordat o atenție deosebită metodei de preparare a produsului, metodelor de control al calității purității acestuia, precum și ce teste preclinice au fost efectuate pentru a asigura siguranța produsului.

Dar, pe măsură ce numărul de cereri a crescut de-a lungul timpului, iar terapia genică a devenit, în cuvintele unui comentator, „biletul câștigător în medicină”, procesul de aprobare a cererii adoptat inițial s-a dovedit a fi consumator de timp și redundant inutil. În consecință, după 1997, Subcomitetul pentru Terapie Genetică nu a mai fost printre instituțiile care supraveghează cercetarea în terapia genetică umană. Dacă subcomitetul există, cel mai probabil va deveni organizatorul unor forumuri pentru a discuta problemele etice asociate cu terapia genetică umană. Între timp, cerința ca toate aplicațiile din domeniul terapiei genice să fie discutate public a fost eliminată. Instituția responsabilă cu controlul producției și utilizării produselor biologice efectuează toate evaluările necesare în mod confidențial pentru a se asigura că drepturile de proprietate ale dezvoltatorului sunt respectate. În prezent, terapia genetică umană este considerată o procedură medicală sigură, deși nu este deosebit de eficientă. Temerile exprimate anterior s-au disipat și a devenit una dintre principalele abordări noi pentru tratamentul bolilor umane.

Majoritatea experților consideră că procesul de aprobare pentru studiile de terapie genetică cu celule somatice umane din SUA este adecvat; garantează o selecție imparțială a pacienților și conștientizarea acestora, precum și implementarea corectă a tuturor manipulărilor, fără a provoca prejudicii, atât anumitor pacienți, cât și populației umane în ansamblu. Reguli pentru efectuarea studiilor de terapie genetică sunt, de asemenea, dezvoltate în alte țări. În SUA, acest lucru a fost realizat prin cântărirea atentă a fiecărei propuneri. Așa cum unul dintre participanții la audierile organizate de subcomisiile pentru terapie genetică în ianuarie 1989, dr. Walteres, a spus: „Nu știu nicio altă știință sau tehnologie biomedicală care să fi fost supusă unui control atât de amplu precum terapia genică”.

Acumularea de gene defecte în generațiile viitoare.

Există opinia că tratamentul bolilor genetice cu ajutorul terapiei genice a celulelor somatice va duce inevitabil la o deteriorare a fondului genetic al populației umane. Se bazează pe ideea că frecvența unei gene defecte într-o populație va crește de la o generație la alta, deoarece terapia genică va facilita transferul genelor mutante către generația următoare de la acele persoane care anterior nu se puteau reproduce sau nu puteau trăi. la maturitate. Cu toate acestea, această ipoteză s-a dovedit a fi incorectă. Conform geneticii populației, este nevoie de mii de ani pentru o creștere semnificativă a frecvenței unei gene dăunătoare sau letale, ca urmare a unui tratament eficient. Astfel, dacă o boală genetică rară apare la unul din 100.000 de nou-născuți viabili, va dura aproximativ 2.000 de ani de la introducerea terapiei genice eficace până când frecvența acestei boli să se dubleze la 1 caz la 50.000.

Pe lângă faptul că frecvența genei letale crește cu greu de la o generație la alta, ca urmare a tratamentului pe termen lung al tuturor celor care au nevoie de ea, genotipul indivizilor individuale rămâne, de asemenea, neschimbat. Această poziție poate fi ilustrată printr-un exemplu din istoria evoluției. Primatele, inclusiv oamenii, nu pot sintetiza vitamina C vitală și trebuie să o obțină din surse externe. Astfel, putem spune că suntem cu toții deficienți genetic în gena pentru această substanță vitală. În schimb, amfibienii, reptilele, păsările și mamiferele non-primate sintetizează vitamina C. Cu toate acestea, defectul genetic care provoacă incapacitatea de a biosintetiza vitamina C nu a „împiedicat” evoluția cu succes a primatelor de peste milioane de ani. În mod similar, corectarea altor defecte genetice nu va duce la o acumulare semnificativă de gene „nesănătoase” în generațiile viitoare.

Terapia genică pentru celulele germinale.

Experimentele în domeniul terapiei genice a celulelor germinale umane sunt acum strict interzise, ​​dar trebuie recunoscut că unele boli genetice pot fi vindecate doar în acest fel. Metodologia terapiei genice pentru celulele germinale umane nu a fost încă suficient dezvoltată. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că odată cu dezvoltarea metodelor de manipulare genetică la animale și testarea diagnostică a embrionilor preimplantați, acest gol va fi umplut. Mai mult, pe măsură ce terapia genetică cu celule somatice devine din ce în ce mai rutină, atitudinile oamenilor față de terapia genetică cu celule germinale umane vor fi, de asemenea, afectate, iar testarea va deveni necesară în timp. Se poate doar spera că până în acel moment toate problemele asociate cu consecințele aplicării practice a terapiei genice pentru celulele germinale umane, inclusiv cele sociale și biologice, vor fi rezolvate.

Se crede că terapia genetică umană poate ajuta la tratarea bolilor grave. Într-adevăr, este capabil să corecteze o serie de tulburări fizice și mentale, deși rămâne neclar dacă societatea va considera acceptabilă o astfel de utilizare a terapiei genice. Ca orice alt domeniu medical nou, terapia genică pentru celulele germinale umane ridică numeroase întrebări, și anume:

• 1. Care este costul dezvoltării și implementării metodelor de terapie genetică pentru celulele germinale umane?
• 2. Ar trebui guvernul să stabilească priorități de cercetare medicală?
• 3. Dezvoltarea prioritară a terapiei genice pentru celulele germinale va duce la reducerea eforturilor de căutare a altor metode de tratament?
• 4. Se va putea acoperi toți pacienții care au nevoie?
• 5. Va putea o persoană sau o companie să obțină drepturi exclusive pentru a trata anumite boli cu terapie genică?

Clonare umană.

Interesul public pentru posibilitatea clonării umane a apărut în anii 1960, după ce au fost efectuate experimente corespunzătoare pe broaște și broaște râioase. Aceste studii au arătat că nucleul unui ovul fertilizat poate fi înlocuit cu nucleul unei celule nediferențiate, iar embrionul se va dezvolta normal. Astfel, în principiu, este posibil să izolați nucleele din celulele nediferențiate ale unui organism, să le introduceți în ouă fecundate ale aceluiași organism și să obțineți descendenți cu același genotip ca și părintele. Cu alte cuvinte, fiecare dintre organismele descendente poate fi considerată o clonă genetică a organismului donator original. În anii 1960 se părea că, în ciuda lipsei de capacități tehnice, nu a fost dificil de extrapolat la om rezultatele clonării broaștelor. În presă au apărut o mulțime de articole pe această temă, s-au scris chiar și lucrări științifico-fantastice. Una dintre povești s-a concentrat pe clonarea președintelui american ucis cu perfidă, John F. Kennedy, dar subiectul mai popular a fost clonarea răufăcătorilor. Lucrările despre clonarea umană nu au fost doar neplauzibile, ci au promovat și ideea eronată și foarte periculoasă că trăsăturile de personalitate, caracterul și alte calități ale unei persoane se datorează exclusiv genotipului său. De fapt, o persoană ca personalitate se formează sub influența atât a genelor sale, cât și a condițiilor de mediu, în special a tradițiilor culturale. De exemplu, rasismul rău intenționat pe care l-a predicat Hitler este o calitate comportamentală dobândită care nu este determinată de nicio genă sau de combinația lor. Într-un mediu diferit cu caracteristici culturale diferite, un „Hitler clonat” nu ar fi format neapărat o persoană similară cu Hitler din viața reală. În mod similar, o „clonă a Maicii Tereza” nu ar „reuși neapărat” într-o femeie care și-a dedicat viața pentru a-i ajuta pe cei săraci și bolnavi din Calcutta.

Pe măsură ce metodele de biologie reproductivă a mamiferelor s-au dezvoltat și au fost create diverse animale transgenice, a devenit din ce în ce mai clar că clonarea umană este o chestiune de viitor nu prea îndepărtat. Ipoteza a devenit realitate în 1997, când a fost clonată o oaie pe nume Dolly. În acest scop, s-a folosit nucleul unei celule diferențiate a unei oi gestante donatoare. Abordarea metodică care a fost folosită în „crearea” lui Dolly este, în principiu, potrivită pentru obținerea de clone ale oricăror mamifere, inclusiv ale oamenilor. Și chiar dacă nu funcționează pentru alte mamifere, nu pare să fie nevoie de prea multă experimentare pentru a dezvolta o metodă potrivită. Ca urmare, clonarea umană va deveni imediat subiectul oricărei discuții referitoare la problemele etice ale geneticii și medicinei biologice.

Fără îndoială, clonarea umană este o problemă complexă și controversată. Pentru unii, însăși ideea de a crea o copie a unui individ deja existent prin manipulare experimentală pare inacceptabilă. Alții cred că un individ clonat este același cu un geamăn identic, în ciuda diferenței de vârstă și, prin urmare, clonarea nu este în mod inerent rău intenționat, deși poate nu atât de necesar. Clonarea poate oferi un efect medical și social pozitiv care justifică implementarea sa în cazuri excepționale. De exemplu, poate fi vital pentru părinții unui copil bolnav. Responsabilitatea pentru experimentele de clonare umană este reglementată de lege în multe țări, iar toate cercetările legate de clonarea umană sunt interzise. Astfel de restricții sunt suficiente pentru a exclude posibilitatea clonării umane. Cu toate acestea, cu siguranță se va pune problema inevitabilității clonării umane.

Notă!

Această lucrare a fost depusă la concursul de articole de știință populară în nominalizarea „Cea mai bună recenzie”.

Gheare Deadly

Omenirea s-a confruntat cu această boală misterioasă chiar înainte de epoca noastră. Oamenii de știință au încercat să o înțeleagă și să o trateze în diferite părți ale lumii: în Egiptul antic - Ebers, în India - Sushruta, Grecia - Hipocrate. Toți ei și mulți alți medici au luptat împotriva unui adversar periculos și serios - cancerul. Și deși această bătălie continuă până în ziua de azi, este dificil de stabilit dacă există o șansă pentru o victorie completă și finală. La urma urmei, cu cât studiem mai mult boala, cu atât mai des apar întrebări - este posibil să se vindece complet cancerul? Cum să eviți boala? Este posibil să faceți tratamentul rapid, accesibil și ieftin?

Datorită lui Hipocrate și observației sale (el a fost cel care a văzut asemănarea unei tumori și a tentaculelor canceroase), termenul a apărut în tratatele medicale antice. carcinom(carcinos grecești) sau cancer(lat. cancer). În practica medicală, neoplasmele maligne sunt clasificate diferit: carcinoame (din țesuturi epiteliale), sarcoame (din țesuturi conjunctive, musculare), leucemie (în sânge și măduvă osoasă), limfoame (în sistemul limfatic) și altele (se dezvoltă în alte tipuri). celulelor, cum ar fi gliomul, un cancer al creierului). Dar în viața de zi cu zi termenul „cancer” este mai popular, ceea ce înseamnă orice tumoare malignă.

Mutații: pieri sau trăiesc pentru totdeauna?

Numeroase studii genetice au arătat că apariția celulelor canceroase este rezultatul modificărilor genetice. Erorile în replicarea (copierea) și repararea ADN-ului (corecția erorilor) conduc la modificări ale genelor, inclusiv ale celor care controlează diviziunea celulară. Principalii factori care contribuie la deteriorarea genomului, și în continuare la dobândirea mutațiilor, sunt endogeni (atacul radicalilor liberi formați în timpul metabolismului, instabilitatea chimică a unor baze ADN) și exogeni (radiații ionizante și UV, cancerigeni chimici). Atunci când mutațiile sunt fixate în genom, ele contribuie la transformarea celulelor normale în celule canceroase. Astfel de mutații apar în principal în proto-oncogene, care stimulează în mod normal diviziunea celulară. Ca urmare, se poate obține o genă permanent „pornită”, iar mitoza (diviziunea) nu se oprește, ceea ce, de fapt, înseamnă degenerare malignă. Dacă apar mutații de inactivare în genele care inhibă în mod normal proliferarea (gene supresoare de tumori), controlul asupra diviziunii este pierdut și celula devine „nemuritoare” (Fig. 1).

Figura 1. Model genetic de cancer: cancer de colon. Primul pas este pierderea sau inactivarea a două alele ale genei APS de pe al cincilea cromozom. În cazul cancerului familial (polipoză adenomatoasă familiară, FAP), se moștenește o mutație a genei APC. Pierderea ambelor alele duce la formarea de adenoame benigne. Mutațiile ulterioare ale genelor pe cromozomii 12, 17, 18 ai unui adenom benign pot duce la transformarea într-o tumoare malignă. Sursă: .

Evident, dezvoltarea anumitor tipuri de cancer implică o modificare a majorității sau chiar a tuturor acestor gene și poate apărea în diferite moduri. De aici rezultă că fiecare tumoră trebuie considerată ca un obiect unic din punct de vedere biologic. Până în prezent, există baze de date speciale de informații genetice despre cancer care conțin date despre 1,2 milioane de mutații din 8207 mostre de țesut aparținând a 20 de tipuri de tumori: Atlasul genomului cancerului și Catalogul mutațiilor somatice în cancerul în cancer (COSMIC).

Rezultatul eșecului genei este diviziunea celulară necontrolată, iar în etapele ulterioare - metastazarea în diferite organe și părți ale corpului prin sânge și vasele limfatice. Acesta este un proces destul de complex și activ, care constă din mai multe etape. Celulele canceroase individuale sunt separate de focarul principal și transportate împreună cu sângele în tot corpul. Apoi, cu ajutorul unor receptori speciali, se atașează de celulele endoteliale și exprimă proteinaze care scindează proteinele matricei și formează pori în membrana bazală. Distrugând matricea extracelulară, celulele canceroase migrează adânc în țesutul sănătos. Datorită stimulării autocrine se divid, formând un nod (1-2 mm în diametru). Cu o lipsă de nutriție, unele dintre celulele din nod mor, iar astfel de micrometastaze „latente” pot rămâne latente în țesuturile organului pentru o perioadă destul de lungă. În condiții favorabile, nodul crește, genele factorului de creștere endotelial vascular (VEGF) și factorului de creștere a fibroblastelor (FGFb) sunt activate în celule și este inițiată angiogeneza (formarea vaselor de sânge) (Fig. 2).

Cu toate acestea, celulele sunt înarmate cu mecanisme speciale care protejează împotriva dezvoltării tumorilor:

Metode tradiționale și dezavantajele acestora

Dacă sistemele de apărare ale organismului au eșuat și tumoarea a început totuși să se dezvolte, doar intervenția medicală poate salva. Pentru o perioadă lungă de timp, medicii au folosit trei terapii principale „clasice”:

• chirurgical (înlăturarea completă a tumorii). Se utilizează atunci când tumora este mică și bine localizată. De asemenea, îndepărtați o parte din țesuturile care sunt în contact cu neoplasmul malign. Metoda nu se aplică în prezența metastazelor;
• radiații - iradierea tumorii cu particule radioactive pentru a opri și a preveni diviziunea celulelor canceroase. Celulele sănătoase sunt, de asemenea, sensibile la această radiație și adesea mor;
• chimioterapie - se folosesc medicamente care inhibă creșterea celulelor cu diviziune rapidă. Medicamentele au un efect negativ asupra celulelor normale.

Abordările de mai sus nu pot salva întotdeauna pacientul de cancer. Adesea, celulele canceroase unice rămân în timpul tratamentului chirurgical, iar tumora poate recidiva, în timp ce chimioterapia și radioterapia provoacă efecte secundare (scăderea imunității, anemie, căderea părului etc.), care duc la consecințe grave și adesea la moartea rabdator. Cu toate acestea, cu fiecare an care trece, tratamentele tradiționale se îmbunătățesc și apar noi tratamente care pot învinge cancerul, cum ar fi terapia biologică, terapia hormonală, utilizarea celulelor stem, transplantul de măduvă osoasă, precum și diverse terapii de susținere. Terapia genică este considerată cea mai promițătoare, deoarece vizează cauza principală a cancerului - compensarea defecțiunii anumitor gene.

Terapia genică ca perspectivă

Potrivit PubMed, interesul pentru terapia genică (HT) pentru cancer este în creștere rapidă, iar astăzi HT combină o serie de tehnici care operează asupra celulelor canceroase și în organism ( in vivo) și în afara lui ( ex vivo) (Fig. 3).

Figura 3. Două strategii principale pentru terapia genică. Ex vivo- materialul genetic este transferat cu ajutorul vectorilor în celulele crescute în cultură (transducție), iar apoi celulele transgenice sunt introduse în receptor; in vivo- introducerea unui vector cu gena dorită într-un anumit țesut sau organ. Poza din .

Terapia genică in vivo implică transferul de gene - introducerea de constructe genetice în celulele canceroase sau în țesuturile care înconjoară o tumoare. Terapia genică ex vivo constă în izolarea celulelor canceroase de la un pacient, inserarea unei gene terapeutice „sănătoase” în genomul cancerului și introducerea celulelor transduse înapoi în corpul pacientului. În astfel de scopuri, se folosesc vectori speciali creați prin inginerie genetică. De regulă, aceștia sunt viruși care detectează și distrug celulele canceroase, rămânând în același timp inofensivi pentru țesuturile sănătoase ale corpului sau vectori non-virali.

Vectori Virus

Retrovirusurile, adenovirusurile, virusurile adeno-asociate, lentivirusurile, virusurile herpetice și altele sunt utilizate ca vectori virali. Acești virusuri diferă prin eficiența transducției, interacțiunea cu celulele (recunoaștere și infecție) și ADN. Criteriul principal este siguranța și lipsa riscului de răspândire necontrolată a ADN-ului viral: dacă genele sunt introduse în locul greșit în genomul uman, pot crea mutații dăunătoare și pot iniția dezvoltarea tumorii. De asemenea, este important să se țină cont de nivelul de expresie al genelor transferate pentru a preveni reacțiile inflamatorii sau imune ale organismului în timpul hipersintezei proteinelor țintă (Tabelul 1).

Tabelul 1. Vectori virali.

Vector	Scurta descriere
virusul rujeolei	conține o secvență negativă de ARN care nu provoacă un răspuns protector în celulele canceroase
Virusul herpes simplex (HSV-1)	poate transporta secvențe lungi de transgene
Lentivirus	derivat din HIV, poate integra gene în celule care nu se divizează
Retrovirus (RCR)	incapabil de autoreplicare, asigură integrarea eficientă a ADN-ului străin în genom și constanța modificărilor genetice
Virusul spumei de maimuță (SFV)	nou vector ARN care transferă transgena în tumoră și stimulează expresia acesteia
Adenovirus recombinant (rAdv)	permite transfecția eficientă, dar este posibil un răspuns imun puternic
Virus recombinant adeno-asociat (rAAV)	capabile să transfecteze multe tipuri de celule

Vectori non-virali

Vectorii non-virali sunt, de asemenea, utilizați pentru a transfera ADN transgenic. Purtătorii polimerici de medicamente - construcții de nanoparticule - sunt utilizați pentru a furniza medicamente cu greutate moleculară mică, cum ar fi oligonucleotide, peptide, miARN. Datorită dimensiunii lor mici, nanoparticulele sunt absorbite de celule și pot pătrunde în capilare, ceea ce este foarte convenabil pentru a livra molecule „vindecatoare” în cele mai inaccesibile locuri din organism. Această tehnică este adesea folosită pentru a inhiba angiogeneza tumorii. Dar există riscul ca particulele să se acumuleze în alte organe, cum ar fi măduva osoasă, ceea ce poate duce la consecințe imprevizibile. Cele mai populare metode de livrare a ADN-ului non-viral sunt lipozomii și electroporarea.

Sintetic lipozomi cationici sunt acum recunoscute ca o modalitate promițătoare de a furniza gene funcționale. Sarcina pozitivă de pe suprafața particulelor asigură fuziunea cu membranele celulare încărcate negativ. Lipozomii cationici neutralizează sarcina negativă a lanțului ADN, fac structura sa spațială mai compactă și promovează o condensare eficientă. Complexul plasmid-lipozom are o serie de avantaje importante: pot găzdui constructe genetice de dimensiuni practic nelimitate, nu există risc de replicare sau recombinare și practic nu provoacă un răspuns imun în organismul gazdă. Dezavantajul acestui sistem este durata scurtă a efectului terapeutic, iar la administrare repetată pot apărea reacții adverse.

electroporație este o metodă populară de livrare a ADN-ului non-viral, care este destul de simplă și nu provoacă un răspuns imun. Cu ajutorul impulsurilor electrice induse, se formează pori pe suprafața celulei, iar ADN-ul plasmidic pătrunde ușor în spațiul intracelular. Terapia genică in vivo utilizarea electroporării și-a dovedit eficacitatea într-un număr de experimente pe tumori de șoarece. Orice genă poate fi transferată, de exemplu, citokină (IL-12) și gene citotoxice (TRAIL), ceea ce contribuie la dezvoltarea unei game largi de strategii terapeutice. În plus, această abordare poate fi eficientă pentru tratamentul atât al tumorilor metastatice, cât și al tumorilor primare.

Alegerea tehnicii

În funcție de tipul de tumoră și de progresia acesteia, pentru pacient este selectată cea mai eficientă metodă de tratament. Până în prezent, au fost dezvoltate noi tehnici promițătoare pentru terapia genică împotriva cancerului, inclusiv HT virală oncolitică, promedicament HT (promedicament therapy), imunoterapie, HT folosind celule stem.

Terapia genică virală oncolitică

Pentru această tehnică se folosesc virusuri care, cu ajutorul unor manipulări genetice speciale, devin oncolitice - încetează să se înmulțească în celulele sănătoase și afectează doar celulele tumorale. Un bun exemplu de astfel de terapie este ONYX-015, un adenovirus modificat care nu exprimă proteina E1B. În absența acestei proteine, virusul nu se poate replica în celulele cu o genă p53 normală. Doi vectori bazați pe virusul herpes simplex (HSV-1) - G207 și NV1020 - poartă, de asemenea, mai multe mutații genice pentru a se replica numai în celulele canceroase. Marele avantaj al tehnicii este că atunci când se efectuează injecții intravenoase, virușii oncolitici sunt transportați cu sânge în tot organismul și pot lupta împotriva metastazelor. Principalele probleme care apar atunci când se lucrează cu viruși sunt riscul posibil al unui răspuns imun în corpul primitorului, precum și integrarea necontrolată a constructelor genetice în genomul celulelor sănătoase și, ca urmare, apariția unei tumori canceroase. .

Terapia promedicamentală enzimatică mediată de gene

Se bazează pe introducerea de gene „suicide” în țesutul tumoral, în urma cărora celulele canceroase mor. Aceste transgene codifică enzime care activează citostaticele intracelulare, receptorii TNF și alte componente importante pentru activarea apoptozei. O combinație sinucigașă de gene promedicament ar trebui să îndeplinească în mod ideal următoarele cerințe: expresie controlată a genei; conversia corectă a promedicamentului selectat într-un agent anticancer activ; activarea completă a promedicamentului fără enzime endogene suplimentare.

Dezavantajul terapiei este că tumorile conțin toate mecanismele de protecție inerente celulelor sănătoase și se adaptează treptat la factorii dăunători și la promedicament. Procesul de adaptare este facilitat de expresia citokinelor (reglarea autocrină), a factorilor de reglare a ciclului celular (selectarea celor mai rezistente clone canceroase), a genei MDR (responsabilă de susceptibilitatea la anumite medicamente).

Imunoterapie

Datorită terapiei genice, imunoterapia a început recent să se dezvolte activ - o nouă abordare pentru tratamentul cancerului cu ajutorul vaccinurilor antitumorale. Strategia principală a metodei este imunizarea activă a organismului împotriva antigenelor canceroase (TAA) folosind tehnologia de transfer de gene [?18].

Principala diferență dintre vaccinurile recombinate și alte medicamente este că ajută sistemul imunitar al pacientului să recunoască celulele canceroase și să le distrugă. În prima etapă, celulele canceroase sunt obținute din corpul primitorului (celule autologe) sau din linii celulare speciale (celule alogene), iar apoi sunt crescute in vitro. Pentru ca aceste celule să fie recunoscute de sistemul imunitar, se introduc una sau mai multe gene care produc molecule imunostimulatoare (citokine) sau proteine ​​cu o cantitate crescută de antigeni. După aceste modificări, celulele continuă să fie cultivate, apoi se efectuează liza și se obține vaccinul finit.

O mare varietate de vectori transgenici virali și non-virali permite experimentarea pe diferite tipuri de celule imune (de exemplu, celule T citotoxice și celule dendritice) pentru a inhiba răspunsul imun și a regresa celulele canceroase. În anii 1990, s-a sugerat că limfocitele infiltrante tumorale (TIL) sunt sursa de limfocite T citotoxice (CTL) și de celule natural killer (NK) pentru celulele canceroase. Deoarece TIL poate fi ușor manipulat ex vivo, au fost primele celule imune modificate genetic care au fost folosite pentru imunoterapia cancerului. În celulele T prelevate din sângele unui pacient cu cancer, genele care sunt responsabile pentru exprimarea receptorilor pentru antigenele canceroase sunt modificate. De asemenea, este posibil să se adauge gene pentru o supraviețuire mai mare și o intrare eficientă a celulelor T modificate în tumoră. Cu ajutorul unor astfel de manipulări, se creează „ucigași” extrem de activi ai celulelor canceroase.

Când s-a demonstrat că majoritatea cancerelor au antigeni specifici și sunt capabile să-și inducă propriile mecanisme de apărare, s-a emis ipoteza că blocarea sistemului imunitar al celulelor canceroase ar facilita respingerea tumorii. Prin urmare, pentru producerea majorității vaccinurilor antitumorale, celulele tumorale ale pacientului sau celulele alogene speciale sunt folosite ca sursă de antigene. Principalele probleme ale imunoterapiei tumorale sunt probabilitatea reacțiilor autoimune în corpul pacientului, absența unui răspuns antitumoral, imunostimularea creșterii tumorii și altele.

celule stem

Un instrument puternic pentru terapia genică este utilizarea celulelor stem ca vectori pentru transferul agenților terapeutici - citokine imunostimulatoare, gene „sinucidere”, nanoparticule și proteine ​​anti-angiogenice. Celulele stem (SC), pe lângă capacitatea de auto-reînnoire și diferențiere, au un avantaj imens față de alte sisteme de transport (nanopolimeri, viruși): activarea promedicamentului are loc direct în țesuturile tumorale, ceea ce evită toxicitatea sistemică (expresia transgenelor contribuie la distrugerea numai a celulelor canceroase). O calitate pozitivă suplimentară este starea „privilegiată” a SC autologe - celulele proprii folosite garantează compatibilitate 100% și cresc nivelul de siguranță al procedurii. Cu toate acestea, eficacitatea terapiei depinde de corect ex vivo transferul genei modificate la SC și transferul ulterior al celulelor transduse în corpul pacientului. În plus, înainte de a aplica terapia pe scară largă, este necesar să se studieze în detaliu toate modalitățile posibile de transformare a SC în celule canceroase și să se dezvolte măsuri de siguranță pentru a preveni transformarea cancerigenă a SC.

Concluzie

Rezumând, putem spune cu încredere că vine epoca medicinei personalizate, când va fi selectată o anumită terapie eficientă pentru tratamentul fiecărui bolnav de cancer. Deja sunt dezvoltate programe individuale de tratament care oferă îngrijire în timp util și corectă și conduc la o îmbunătățire semnificativă a stării pacienților. Abordările evolutive pentru oncologia personalizată, cum ar fi analiza genomică, producția de medicamente țintite, terapia genică a cancerului și diagnosticul molecular bazat pe biomarkeri dau deja roade.

Terapia genică este o metodă deosebit de promițătoare pentru tratarea cancerului. În prezent, sunt în curs de desfășurare studii clinice, care confirmă adesea eficacitatea HT în cazurile în care tratamentul standard anticancer - chirurgie, radioterapie și chimioterapie - nu ajută. Dezvoltarea unor metode inovatoare de HT (imunoterapie, viroterapie oncolitică, terapie „suicidă” etc.) va putea rezolva problema mortalității mari prin cancer și, poate, în viitor, diagnosticul de „cancer” nu va sună ca o propoziție.

Cancer: recunoașteți, preveniți și eliminați boala.

Literatură

1. Williams S. Klug, Michael R. Cummingm. Lumea biologiei și a medicinei. Fundamentele geneticii. Moscova: Technosfera, 2007. - 726 p.;
2. Bioinformatică: baze de date mari vs P mari;
3. Cui H., Cruz-Correa M. et al. (2003).

Terapia genică este una dintre domeniile în dezvoltare rapidă ale medicinei, care implică tratarea unei persoane prin introducerea de gene sănătoase în organism. În plus, conform oamenilor de știință, cu ajutorul terapiei genice, puteți adăuga gena lipsă, o puteți corecta sau înlocui, îmbunătățind astfel funcționarea organismului la nivel celular și normalizând starea pacientului.

Potrivit oamenilor de știință, 200 de milioane de locuitori ai planetei sunt astăzi potențiali candidați pentru terapia genică, iar această cifră este în continuă creștere. Și este foarte îmbucurător faptul că câteva mii de pacienți au primit deja tratament pentru afecțiuni incurabile, ca parte a studiilor în curs.

În acest articol, vom vorbi despre ce sarcini își stabilește terapia genică, ce boli pot fi tratate cu această metodă și ce probleme trebuie să se confrunte oamenii de știință.

Unde se folosește terapia genică?

Inițial, terapia genică a fost concepută pentru a combate boli ereditare severe, cum ar fi boala Huntington, fibroza chistică (fibroza chistică) și unele boli infecțioase. Cu toate acestea, anul 1990, când oamenii de știință au reușit să corecteze gena defectă și, după ce au introdus-o în corpul pacientului, să învingă fibroza chistică, a devenit cu adevărat revoluționar în domeniul terapiei genice. Milioane de oameni din întreaga lume au primit speranță pentru tratamentul bolilor care anterior erau considerate incurabile. Și deși o astfel de terapie este la începutul dezvoltării, potențialul său este surprinzător chiar și în lumea științifică.

Deci, de exemplu, pe lângă fibroza chistică, oamenii de știință moderni au obținut succes în lupta împotriva unor patologii ereditare precum hemofilia, enzimopatia și imunodeficiența. Mai mult, terapia genică poate combate unele tipuri de cancer, precum și patologii ale inimii, boli ale sistemului nervos și chiar leziuni, cum ar fi afectarea nervilor. Astfel, terapia genică se ocupă de boli cu evoluție extrem de severă, care duc la deces precoce și de multe ori nu au alt tratament decât terapia genică.

Principiul terapiei genice

Medicii folosesc informația genetică ca ingredient activ sau, mai precis, moleculele care poartă astfel de informații. Mai rar, acizii nucleici ARN sunt utilizați pentru aceasta și, mai des, celulele ADN.

Fiecare astfel de celulă are un așa-numit „xerox” - un mecanism prin care traduce informațiile genetice în proteine. O celulă care are gena corectă și xerox-ul funcționează fără eșecuri este o celulă sănătoasă din punctul de vedere al terapiei genice. Fiecare celulă sănătoasă are o bibliotecă întreagă de gene originale, pe care le folosește pentru funcționarea corectă și coordonată a întregului organism. Cu toate acestea, dacă dintr-un motiv oarecare se pierde o genă importantă, nu este posibilă restabilirea unei astfel de pierderi.

Acest lucru determină dezvoltarea unor boli genetice grave, cum ar fi miodistrofia Duchenne (odată cu aceasta, pacientul progresează spre paralizie musculară și, în majoritatea cazurilor, nu trăiește până la 30 de ani, murind din cauza stopului respirator). Sau mai puțin fatal. De exemplu, „ruperea” unei anumite gene duce la faptul că proteina încetează să-și îndeplinească funcțiile. Și acest lucru provoacă dezvoltarea hemofiliei.

În oricare dintre aceste cazuri, terapia genică vine în ajutor, a cărei sarcină este să livreze o copie normală a genei unei celule bolnave și să o pună într-un „copiator” celular. În acest caz, activitatea celulei se va îmbunătăți și, probabil, funcționarea întregului organism va fi restabilită, datorită căruia o persoană va scăpa de o boală gravă și își va putea prelungi viața.

Ce boli tratează terapia genică?

Cum ajută terapia genică într-adevăr o persoană? Potrivit oamenilor de știință, în lume există aproximativ 4.200 de boli care rezultă din funcționarea defectuoasă a genelor. În acest sens, potențialul acestui domeniu al medicinei este pur și simplu incredibil. Cu toate acestea, mult mai important este ceea ce medicii au reușit să obțină astăzi. Desigur, există destule dificultăți pe parcurs, dar și astăzi putem evidenția o serie de victorii locale.

De exemplu, oamenii de știință moderni dezvoltă abordări pentru tratamentul bolii coronariene prin intermediul genelor. Dar aceasta este o boală incredibil de comună care afectează mult mai mulți oameni decât patologiile congenitale. În cele din urmă, o persoană care se confruntă cu o boală coronariană se află într-o stare în care terapia genică poate deveni singura salvare pentru el.

Mai mult, astăzi, cu ajutorul genelor, sunt tratate patologiile asociate cu afectarea sistemului nervos central. Acestea sunt boli precum scleroza laterală amiotrofică, boala Alzheimer sau boala Parkinson. Interesant este că pentru tratarea acestor afecțiuni se folosesc viruși care tind să atace sistemul nervos. Deci, cu ajutorul virusului herpes, citokinele și factorii de creștere sunt livrate sistemului nervos, care încetinesc dezvoltarea bolii. Acesta este un exemplu viu al modului în care un virus patogen care provoacă de obicei boli este procesat în laborator, lipsit de proteinele purtătoare de boli și folosit ca o casetă care furnizează substanțe vindecătoare nervilor și, prin urmare, acționează în beneficiul sănătății, prelungind umanitatea. viaţă.

O altă boală ereditară gravă este colesterolemia, care duce organismul la o incapacitate de reglare a colesterolului, în urma căreia grăsimile se acumulează în organism, iar riscul de infarct miocardic și accident vascular cerebral crește. Pentru a face față acestei probleme, specialiștii îndepărtează o parte din ficat de la pacient și corectează gena deteriorată, oprind acumularea în continuare a colesterolului în organism. După aceea, gena corectată este plasată într-un virus neutralizat al hepatitei și, cu ajutorul acesteia, este trimisă înapoi la ficat.

Citeste si:

Există, de asemenea, evoluții pozitive în lupta împotriva SIDA. Nu este un secret pentru nimeni că SIDA este cauzată de virusul imunodeficienței umane, care distruge sistemul imunitar și deschide poarta către organism către boli mortale. Oamenii de știință moderni știu deja cum să schimbe genele, astfel încât să nu mai slăbească sistemul imunitar și să înceapă să-l întărească pentru a contracara virusul. Astfel de gene sunt introduse prin sânge, prin transfuzia acestuia.

Terapia genică funcționează și împotriva cancerului, în special împotriva cancerului de piele (melanomul). Tratamentul unor astfel de pacienti presupune introducerea de gene cu factori de necroza tumorala, i. gene care conțin o proteină antitumorală. Mai mult, astăzi, se fac studii pentru tratamentul cancerului cerebral, în care pacienților bolnavi li se injectează o genă care conține informații pentru a crește sensibilitatea celulelor maligne la medicamentele utilizate.

Boala Gaucher este o boală ereditară severă care este cauzată de o mutație a unei gene care suprimă producția unei enzime speciale - glucocerebrozidaza. La persoanele care suferă de această boală incurabilă, splina și ficatul sunt mărite și, pe măsură ce boala progresează, oasele încep să se descompună. Oamenii de știință au reușit deja experimente privind introducerea în corpul unor astfel de pacienți a unei gene care conține informații despre producerea acestei enzime.

Și iată un alt exemplu. Nu este un secret pentru nimeni că un orb își pierde capacitatea de a percepe imagini vizuale pentru tot restul vieții. Una dintre cauzele orbirii congenitale este așa-numita atrofie a lui Leber, care, de fapt, este o mutație genetică. Până în prezent, oamenii de știință au restaurat abilitățile vizuale la 80 de nevăzători folosind un adenovirus modificat care a furnizat o genă „funcțională” țesutului ocular. Apropo, în urmă cu câțiva ani, oamenii de știință au reușit să vindece daltonismul la maimuțele experimentale prin introducerea unei gene umane sănătoase în retina ochiului unui animal. Și mai recent, o astfel de operație a făcut posibilă vindecarea daltonismului la primii pacienți.

În mod grăitor, metoda de furnizare a informațiilor genetice cu ajutorul virușilor este cea mai optimă, deoarece virusurile înșiși își găsesc ținta în organism (virusul herpesului va găsi cu siguranță neuroni, iar virusul hepatitei va găsi ficatul). Cu toate acestea, această metodă de livrare a genelor are un dezavantaj semnificativ - virușii sunt imunogeni, ceea ce înseamnă că, dacă intră în organism, ei pot fi distruși de sistemul imunitar înainte de a avea timp să funcționeze sau chiar pot provoca răspunsuri imune puternice ale organismului, doar înrăutățirea stării de sănătate.

Există o altă modalitate de a furniza material genetic. Este o moleculă circulară de ADN sau o plasmidă. Se spiralează perfect, devenind foarte compact, ceea ce permite oamenilor de știință să-l „împacheteze” într-un polimer chimic și să-l introducă într-o celulă. Spre deosebire de un virus, o plasmidă nu provoacă un răspuns imun în organism. Cu toate acestea, această metodă este mai puțin potrivită, deoarece 14 zile mai târziu, plasmida este îndepărtată din celulă și producția de proteine ​​se oprește. Adică, în acest fel gena trebuie introdusă mult timp, până când celula se „reface”.

Astfel, oamenii de știință moderni au două metode puternice de livrare a genelor celulelor „bolnave”, iar utilizarea virușilor pare a fi mai de preferat. În orice caz, decizia finală cu privire la alegerea unei anumite metode este luată de medic, pe baza reacției corpului pacientului.

Probleme cu care se confruntă terapia genică

Se poate concluziona că terapia genică este un domeniu puțin studiat al medicinei, care este asociat cu un număr mare de eșecuri și efecte secundare, iar acesta este marele său dezavantaj. Cu toate acestea, există și o problemă etică, deoarece mulți oameni de știință se opun categoric interferenței în structura genetică a corpului uman. De aceea, astăzi există o interdicție internațională privind utilizarea celulelor germinale în terapia genică, precum și a celulelor germinale preimplantare. Acest lucru se face pentru a preveni modificările nedorite ale genelor și mutațiile la descendenții noștri.

În caz contrar, terapia genică nu încalcă niciun standard etic, deoarece este concepută pentru a lupta împotriva bolilor grave și incurabile, în care medicina oficială este pur și simplu neputincioasă. Și acesta este cel mai important avantaj al terapiei genice.
Aveți grijă de dumneavoastră!