Генная терпия

 

2.5 ГЕНОТЕРАПИЯ НЕНАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Одновременно с развитием  исследований в области генокоррекции наследственных дефектов успешными также оказались поиски методов терапевтического использования смысловых последовательностей ДНК для лечения ненаследственных заболеваний, и главным образом злокачественных опухолей и вирусных инфекций. Существенно, что именно в этих разделах патологии поиски путей генокоррекции проводятся особенно интенсивно, а число уже одобренных протоколов клинических испытаний во много раз превышает число таковых для лечения моногенных болезней.

Ниже перечислены основные методологические подходы к генотерапии различных опухолей, разработанные и уже широко используемые. Многие из этих подходов вполне приложимы и для борьбы с наиболее серьезными инфекционными заболеваниями, например с ВИЧ-инфекцией (СПИДом).

Результаты первых клинических  испытаний этих подходов оказались  в высшей степени обнадеживающими, в особенности при лечении нейродегенеративных и онкологических заболеваний нервной системы.

Таблица 2 – Основные подходы в генокоррекции онкологических заболеваний

Принцип	Вводимые гены
Повышение иммунореактивности опухоли	Гены чужеродных антигенов, цитокинов
Генетическая модификация  иммунных клеток	Гены цитокинов, костимуляторов
Инсерция генов "чувствительности" либо генов"-самоубийц"	Гены тимидинкиназы HSV, цитозин дезаминазы
Блок экспрессии онкогенов	Антисмысловые Ki-ras мРНК, гены внутриклеточных антител
Инсерция генов-супрессоров  опухолей	р53
Защита нормальных клеток от химиотерапии	Гены лекарственной устойчивости тип 1
Индукция синтеза противоопухолевых  веществ нормальными клетками	Гены интерлейкина-2, интерферона
Продукция противоопухолевых  рекомбинантных вакцин	Вакцины типа БЦЖ, экспрессирующий  опухолевый антиген
Локальная радиопротекция нормальных тканей с помощью антиоксидантов	Гены трансферазы, глутатион  синтетазы

 

 

2.6 НЕКОТОРЫЕ ЭТИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

ГЕННОЙ ТЕРАПИИ

Появление принципиально  новых технологий, позволяющих активно  манипулировать с генами и их фрагментами  и обеспечивающих адресную доставку новых блоков генетической информации в заданные участки генома, стало  важным событием в биологии и медицине.

Уже сейчас на современном  уровне знаний о геноме человека теоретически вполне возможны такие его модификации с целью улучшения некоторых физических (например, рост), психических и интеллектуальных параметров. Таким образом, современная наука о человеке на своем новом витке развития вернулась к идее улучшения человеческой породы, когда-то постулированной выдающимся английским генетиком Ф. Гальтоном и развитой его учениками и последователями в Великобритании (К. Пирсон, Л. Пенроуз, Дж. Холдейн), в России (Н.К. Кольцов, Ф.П. Филипченко), в США (Г. Мёллер). Дальнейший ход истории, как известно, полностью дискредитировал саму идею улучшения человеческой породы. Однако грядущее всевластие человека над собственным геномом заставляет вновь и вновь возвращаться к этой теме, делает ее предметом постоянных оживленных дискуссий в широкой и научной печати. Не вызывает сомнения, что первоначальные опасения, связанные с генной инженерией человека, были неоправданны. Уже признано целесообразным применение генной терапии для лечения многих заболеваний. Единственным и непременным ограничением, сохраняющим свою силу и в современных условиях, является то, что все генотерапевтические мероприятия должны быть направлены только на конкретного больного и касаться исключительно его соматических клеток.

Современный уровень знаний не позволяет проводить коррекцию генных дефектов на уровне половых клеток и клеток ранних доимплантационных зародышей человека в связи с реальной опасностью засорения генофонда нежелательными искусственными генными конструкциями или внесением мутаций с непредсказуемыми последствиями для будущего человечества. Вместе с тем в научной литературе все чаще и настойчивее раздаются призывы к возобновлению дискуссии о целесообразности генокоррекции зародышевых и половых клеток человека.

Вот некоторые вопросы, которые  должны быть решены в рамках предлагаемой генетиками широкой дискуссии по генной терапии.

1. Сможет ли в будущем генная терапия обеспечить столь полноценную генокоррекцию, которая не представит угрозы для потомства?

2. В какой мере полезность и необходимость генотерапевтической процедуры для одной супружеской четы перевесят риск такого вмешательства для всего человечества?

3. Сколь оправданны будут эти процедуры на фоне грядущего перенаселения планеты?

4. Как будут соотноситься генноинженерные мероприятия на человеке с проблемами гомеостаза общества и биосферы?

Таким образом, генетическая революция, апофеозом которой явилась генотерапия, не только предлагает реальные пути лечения тяжелых наследственных и ненаследственных недугов, но и в своем стремительном развитии ставит перед обществом новые проблемы, решение которых настоятельно необходимо уже в ближайшем будущем.

 
2.7 Перспективы генотерапиии

 

     Генная терапия - замена дефектных (негативных) генов нормальными. Она включает также использование генов для лечения сахарного диабета и СПИДа. Вопрос о возможности лечения наследственных заболеваний возник сразу же, как только ученые разработали пути переноса генов в определенные клетки, где они транскрибируются и транслируются. Возник также вопрос: каких больных в первую очередь лечить – тех, которых больше или болезни которых более изучены? Большинство склонялось к тому, что генная терапия должна быть создана для тех болезней, о которых больше известно: известный пораженный ген, белок, ткани их локализации. Так, в частности, произошло с тяжелым иммунодефицитом, связанным с отсутствием в организме фермента аденозиндезаминазы (АДА). Вследствие дефицита АДА нарушается формирование у ребенка Т-и В-лимфоцитов, и он становится совсем беззащитным перед бактериями и вирусами. На фоне больших финансовых затрат получено терапевтический эффект у больных детей вследствие введения им гена АДА. Однако таких детей ежегодно рождается несколько десятков. В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям по генотерапии болезней, которые поражают многих людей: гипертония, высокий уровень холестерина, диабет, некоторые формы рака и др. 
     Учитывая то, что генотерапия связана с изменением наследственного аппарата, нужны особые требования при клиническом исследовании:  
1) четкое знание дефекта гена и того каким образом формируются симптомы болезни;  
2) воспроизведение генетической модели у животных;  
3) отсутствие альтернативной терапии, или существующая терапия невозможна или неэффективна;

4) безопасность для больного.  
При разработке генотерапии также решаются такие вопросы:  
1)какие клетки необходимо использовать?  
2) какую часть клеток необходимо вылечить, чтобы уменьшить или остановить прогрессирование болезни?  
3) будет ли опасна сверхэкспрессия введенного гена?  
4)  безопасно ли попадание реконструированного гена в другие ткани?  
5) как долго будет функционировать измененная клетка?  
6) будут ли атакованы новые клетки иммунной системой?  
     Наследственная генотерапия является трансгенной и меняет все клетки организма. У человека она не используется. Ненаследственна (соматическая) генная терапия корректирует только соматические клетки, пораженные вследствие генетического дефекта. Ненаследственна генотерапия может помочь индивидууму, но она не улучшит состояние будущих поколений, потому что мутантный ген не изменен в гаметах.  
     К сожалению, о большинстве наследственных болезней пока мало что известно. В тех случаях, когда известно, какие ткани поражены, введение нормального гена в них утруднено. Несмотря на это, медицинская генетика достигла значительных успехов в лечении отдельных заболеваний. При этом используются два подхода. Первый из них предусматривает выделение клеток из тела пациента для введения в них необходимого гена (генная терапия ех VIVO), после чего они возвращаются в организм больного. Как вектор используют ретровирусы, содержащие генетическую информацию в виде РНК. Ретровирус обеспечивается рекомбинантной РНК (РНК вируса + РНК копия гена человека. После поступления рекомбинантной РНК в клетку человека, например, в стволовую клетку красного костного мозга, происходит обратная транскрипция и рекомбинантная ДНК, несущая нормальный ген, попадает в хромосому человека. 
    Так было проведено лечение указанного выше тяжелого иммунодефицита, вследствие отсутствия АДА, в нескольких детей. Параллельно они получили выделенный у коров фермент АДА как лечебный препарат. Используя как вектор аденовирус (АVV, ученые разработали метод генной терапии серповидно-клеточной анемии. По природным условиям АVV поражает только те клетки красного костного мозга, которые являются предшественниками эритроцитов. Функциональный ген β-Глобина ввели в АVV, а вирус перенес его в незрелые эритроциты. Последние наполняются нормальным гемоглобином и направляются в кровоток.  
      Другой подход в генотерапии предусматривает использование вирусов, выращенных в лаборатории клеток и даже искусственных носителей для введения генов непосредственно в организм больного. Например, лишенный болезнетворных свойств аденовирус содержится во флаконе с аэрозолем. При вдыхании больным аэрозольной суспензии вирус проникает в клетки легких и приносит им функциональный ген муковисцидоза. Если клетки устойчивы к генетическим манипуляциям, ученые влияют на клетки, находящиеся рядом. Последние имеют влияние на дефектные по определенному геному клетки. Так, апробируется генная терапия мышей, у которых повреждена та же область мозга, что  и у больных с болезнью Альцгеймера. В фибробласты проникает ген фактора роста нервов. Эти клетки вживляются в разрез мозга и секретируют фактор роста, который необходим нейронам. Нейроны начинают расти и продуцировать соответствующие нейромедиаторы. Предполагается, что похожий тип генной терапии может быть использован для лечения болезни Гентингтона, болезни Паркинсона, депрессии и др.  
     Определенные успехи достигнуты при использовании генной терапии в лечении злокачественных новообразований. Выделяется опухолевая клетка, в которую вводятся гены, кодирующие такие противораковые вещества иммунной системы, как интерфероны, интерлейкины. Введены заново в опухоль, клетки начинают продуцировать эти вещества, убивают и себя и окружающие злокачественные клетки.

В настоящее время французские ученые совместно со своими немецкими коллегами проводят исследования в области генной терапии. Недавние клинические испытания стали настоящей сенсацией. Группа ученых из Франции и Германии сумела при помощи новейшей методики остановить развитие серьезного заболевания головного мозга у двух мальчиков. Ученые надеются, что в скором будущем эта методика будет использоваться для лечения многих других болезней.

Впервые в мире заболевание мозга  удалось излечить при помощи генной терапии. Результаты первого клинического исследования были опубликованы в престижном журнале Science и вызвали огромный резонанс во Франции и Соединенных Штатах. Это серьезное научное достижение также широко обсуждалось в связи с телемарафоном, прошедшим 4-5 декабря этого года во Франции в рамках ежегодной кампании по сбору средств на изучение наследственных болезней.

Адренолейкодистрофия (АЛД) – тяжелая  наследственная болезнь, поражающая одного мальчика из 20 000. В острой форме, являющейся наиболее распространенной, она приводит к разрушению оболочки нервных волокон  мозга, проводника нервных сигналов. Патология быстро сказывается на жизненно важных функциях организма  и становится причиной смерти больного. Профессор Патрик Обур (Patrick Aubourg), специалист по детской неврологии из парижской  больницы Сен-Венсан-де-Поль, решил  взяться за исследования, столкнувшись с детьми, страдающими АЛД. Вместе со своим коллегой Пьером Буньером (Pierre Bougnères), а также педиатрами и  иммунологами из детской больницы Некер  Клодом Гриселли (Claude Griscelli) и Аланом Фишером (Alain Fisher) он определил необходимый  для постановки диагноза биохимический  маркер и провел лечение путем  аутотрасплантации костного мозга. «Подобная пересадка позволяет остановить развитие болезни, однако ее действие начинается лишь несколько месяцев спустя, – уточняет Патрик Обур. – Кроме того, исход операции зависит от того, насколько подходят донорские клетки. Вопрос осложнений и даже летального исхода остается открытым».

Суть нового подхода состоит  в следующем: пациенту пересаживаются клетки его собственного костного мозга, прошедшие генную терапию. Ученые осуществляют забор стволовых клеток и проводят их коррекцию. Вектором, то есть средством  переноса генетической информации, выступает  безвредная разновидность вируса ВИЧ. «Это открытие было сделано при изучении ВИЧ, а теперь успешно применяется для лечения больных адренолейкодистрофией», – отмечает Патрик Обур. После коррекции стволовые клетки вводятся обратно в костный мозг – оттуда они попадают в головной мозг, где выполняют свою функцию. Этот на первый взгляд простой процесс в действительности является результатом многих лет работы. Клинические исследования проводились Национальным институтом здоровья и медицинских исследований (INSERM), Управлением парижских больниц и Университетом Париж Декарт.

Решающую роль в процессе сыграла  команда Кристофа Ван Калле (Christof Van Kalle) из исследовательского центра Deutsches Krebsforschungszentrum (Гейдельберг, Германия), которая провела новаторское исследование исправленных клеток. «Конечно, нельзя терять бдительность, но исследование показало, что пока нет поводов опасаться негативных последствий, связанных с введением вектора», – рассказывает Натали Картье (Nathalie Cartier), исследовательский директорINSERM, координировавшая лечебный процесс. В 2006 г. после многочисленных проб было проведено обследование двух семилетних мальчиков. «К тому моменту прошло более трех лет с момента лечения одного ребенка и два с половиной года после лечения другого, однако никаких подозрительных изменений в их организме не было обнаружено, – говорит Патрик Обур. – У нас есть еще один пациент, однако прошло слишком мало времени, чтобы делать какие-либо выводы».

На сегодняшний день ученым удалось  скорректировать около 15 % стволовых  клеток костного мозга. Они надеются, что через некоторое время  смогут исправлять 30 % и даже 60 % клеток, что позволит уменьшить срок, в  течение которого болезнь продолжает прогрессировать. Однако исследователи  и врачи сходятся на одном: лечение  останавливает развитие болезни, но не устраняет ее причину. Поэтому  члены семей, входящих в группу риска, обязательно должны проходить своевременные  обследования. В США, кстати, в настоящее  время внедряется программа обследования новорожденных.

В ближайших планах Натали Картье и Патрика Обура провести клинические  исследования больных во Франции  и других странах. Это важное научное  достижение открывает колоссальные возможности: при помощи векторной  терапии можно лечить многие болезни, в том числе талассемию, одну из форм наследственной анемии, и дрепаноцитоз – заболевание, приводящее к образованию  аномального типа гемоглобина. Одним  словом, новые методики лечения –  это шанс для миллионов людей  во всем мире.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Концепция генной терапии существует уже на протяжении последних десятилетий. Она заключатся в том, что наиболее радикальным способом борьбы с разного  рода заболеваниями, вызываемыми изменениями  генетического содержания клеток, должна быть обработка, направленныая непосредственно  на исправление или уничтожение  самой генетической причины заболевания, а не ее следствий. Причиной может  быть мутация в зародышевой линии  клеток, которая передается по наследству при наследственных заболеваниях, это  может быть соматическая мутация, которая  вызывает, например, рак, или это  может быть изменение вследствие появления в клетке чужеродного  генетического материала, например, в результате вирусной инфекции. Способ же борьбы с этими генетическими  изменениями заключается в искуственном введению в пострадавшую клетку новой  генетической информации, призванной поправить ту, с которой связана  болезнь. Эта концепция, по-видимому, появилась сразу после осознания  механизмов трансформации клеток опухолеродными вирусами. Они, эти вирусы, осуществляли стабильное внедрение генетического  материала в геном клетки хозяина, и поэтому тогда же было предложено использовать их, как векторы для  доставки желаемой генетической информациии  в геном клеток, чтобы в случае необходимости поправлять клеточные  дефекты и лечить болезни генома. Однако это были только общие идеи. Предстояло решить массу технических  и этических проблем, прежде чем  достичь сегодняшних успехов  и надежд. Серьезным уроком и предостережением послужила крайне неудачная попытка вылечить талассемию с помощью введения гена (-глобина. Это было сделано в 1980 году. Исторически генная терапия нацеливалась на лечение наследственных генетических заболеваний, но впоследствии поле ее применения, по-крайней мере теоретически, расширилось таким образом, что она стала рассматриваться, как потенциально универсальный подход к лечению практически всего спектра болезней, начиная от инфекционных, включая так называемые болезни современного общества такие как рак, атеросклероз, диабет и кончая классически генетическими, наследственными заболеваниями.