Генна терапія

Стрімкий розвиток науки в XX столітті, породив нові області медичних досліджень. Різко поширилася фізіотерапія, яка почала широко використовувати дію на організм хворого електричного струму, тепла, ультразвукового, високочастотного і світлового випромінювань. Успіхи синтетичної хімії призвели до створення безлічі "магічних куль" і виникнення хіміотерапії як самостійної галузі медицини. Відкриття рентгенівського і радіоактивного випромінювання стало основою для рентгено- і радіотерапій. Минуле XX ст. ознаменувалося справді тріумфальним ходом нової природничо-наукової дисципліни - генетики. У його другій половині відбулася матеріалізація поняття гена (відрізка нуклеїнової кислоти, що відповідає за синтез конкретного білка і визначає конкретну біологічну функцію), а потім встановлена його структура; ген навчилися виділяти, розмножувати (клонувати), направлено змінювати і вводити назад в організм бактерій, рослин і тварин, включаючи людину. Так був розроблений принципово новий підхід до лікування людини – генна терапія. Під генною терапією розуміють медичний підхід, заснований на введенні в клітини і організм генних конструкцій з лікувальною метою. Бажаний ефект досягається або в результаті експресії (роботи) інтродуційованного (введеного) гена, або за рахунок часткового або повного пригнічення функції пошкодженого або надекспресивного гена, тобто що працює з шкідливою для організму інтенсивністю. Останнім часом здійснюються також спроби корекції структури і функцій неправильно функціонуючого ("хворого") гена. Слід зауважити, що генна терапія ставить за мету лікування не генів, як іноді вважють, а захворювання організму з використанням генів. Ідеї про можливість введення в організм генів з лікувальною метою були висловлені ще в початку 60-х років минулого століття, проте реальні спроби такого характеру відносяться до кінця 80-х років і практично збігаються з розвитком робіт по тотальному секвенуванню генома людини і створенню міжнародної програми "Геном людини". У 1990 р. була здійснена спроба лікування важкого, зазвичай несумісного з життям спадкового імунологічного захворювання (імунодефіциту), викликаного дефектом в гені, який кодує синтез ферменту аденозиндезамінази (ADA). У двох дівчаток у віці до чотирьох років, що страждали вродженим дефектом в гені ADA, були взяті клітини кісткового мозку і перенесені в так звану культуру, тобто для них були створені умови зростання поза організмом. У ці клітини ввели ген ADA. Потім трансфіковані клітини були розмножені в культурі, після чого введені хворим, від яких вони були отримані. Автори дослідження повідомили про чітко виражений лікувальний ефект . Сучасні дослідження в області генної терапії можуть бути розділені на ряд щодо незалежних етапів: розробка генних конструкцій, проведення на піддослідних тваринах так званих доклінічних випробувань і, нарешті, здійснення прямих спроб лікування окремих хвороб. Необхідною умовою генної терапії є введення генних конструкцій в клітини. При цьому відразу ж виникають питання: що, як, куди і в якій формі вводити? Сьогодні існує два типи генно-терапевтичної дії: ex vivo і in vivo, але у будь-якому випадку ця дія виявляється на соматичні клітини, а не на зародкові. У разі eх vivo підхід індивідуалізований: генно-інженерні маніпуляції спочатку проводять з клітинами пацієнта in vitro, потім вже ці генетично оброблені клітини потрапляють назад в організм. У разі in vivo ген вводять в організм пацієнта у складі векторної молекули. Як правило, як лікувальний препарат використовується відрізок ДНК, що містить в своєму складі вибраний ген. Це може бути просто шматок ДНК, не оброблений ніяким спеціальним чином. Часто його називають "гола ДНК", яку зазвичай вводять в комплексі з різними ліпідами, білками і іншими носіями, іноді синтетичними. Але найчастіше ДНК додають до складу спеціальних генетичних конструкцій (векторів), створених на базі різноманітних вірусів людини і тварин. З цією метою над молекулою вірусу проводять генно-інженерні маніпуляції, що призводять до видалення з неї частини генів, необхідних для розмноження вірусу. Це, з одного боку, позбавляє віруси їх інфекційності і робить їх безпечними (або майже безпечними), а з іншого - звільняє місце для генів, призначених для введення в організм. Важливим є те, що вірусні вектори зберігають свою природну здатність легко і швидко розповсюджуватися в організмі, проникати в клітини і ядра і у багатьох випадках вбудовуватися у власну ДНК клітин.

Вектори створюються на базі різних вірусів. У 40% випадках використовуються аденовіруси, в 30% - ретровіруси, в 16% - аденоасоціативні віруси, в 10% - вірус простого герпесу, в 4% - лентавіруси, вірус папіломи, гібридні вірусні конструкції, зокрема на базі вірусу простого герпесу і аденоасоцйованого вірусу. Віруси відрізняються здібністю вбудовуватися або не вбудовуватися в геном і відповідно тривалою або короткочасною експресією в клітинах, а також специфічністю (тропізмом) до певних тканин і органів. Особливий характер носять генні конструкції, що розраховані на пригнічення генетичної функції . Вони зазвичай спрямовані на виключення функції інформаційної РНК (іРНК), що кодує білок, синтез якого планується пригнітити. Синтезується комплементарний ланцюг нуклеотидів, котра, з'єднавшись з іРНК, пригнічує її здатність служити матрицею для синтезу білка. У зв'язку із зворотним по відношенню до іРНК розташуванням в ній нуклеотидів така конструкція носить назву антисмислової РНК (antisence RNA). При своїй простоті, на перший погляд, метод має багато проблем і обмежень: конструкція, що вводиться, має бути нечутливою до дії ферментів, що розщеплюють нуклеїнову кислоту (нуклеаз), і легко доставлятися у необхідній кількості в клітину; комплекс, що утворився з РНК має бути стабільним протягом часу, достатнього для реалізації лікувального ефекту, і так далі. Частина цих завдань вирішується шляхом створення "захищених" аналогів нуклеотидів. Антисмислові конструкції вводяться в організм або безпосередньо (у вигляді "голої" нуклеїнової кислоти), або у складі вірусного вектора.
Критичною умовою генної терапії є проникнення лікувального вектора в клітину, в переважній більшості випадків в її ядро. При цьому необхідно, щоб генна конструкція досягала саме тих клітин, які потребують корекції. Тому успіх генної терапії багато в чому залежить від вибору оптимального або, принаймні, задовільного способу введення генних конструкцій в організм.

До теперішнього часу всі клінічні дослідження сфокусовані на внесенні додаткових генів, а не на корекції тих, що існують або на їх заміщенні, що значно складніше. Але у будь-якому випадку ген необхідно доставити у певні типи клітин і тканин. Звідси слідує два важливі висновки. По-перше, невід'ємність генної терапії від Т-клітин і, як наслідок, відсутність генної терапії як такої, а реальне існування генно-клітинної терапії. По-друге, як і для будь-якого виду лікарської терапії, основною проблемою залишається доставка «діючого начала» (у нашому випадку гена), в потрібне місце і з високою ефективністю. Транспорт і прояв потрібного гена в клітині забезпечує вектор, до якого “прикріпляються” гени або їх фрагменти. Вектор - широке поняття: це загальна назва “Транспортного засобу” для цілеспрямованої доставки тієї або іншої речовини, і не тільки гена, а будь-яких, навіть таких традиційних ліків, як анальгіну або аспірину. Лікарський препарат, що потрапляє в організм, як правило, традиційним шляхом, діє майже на всі клітини, а треба подіяти або на певну групу клітин, або навіть на ділянку генома, специфічну для певної групи клітин. З іншого боку, речовину, що транспортується, необхідно “захистити” від пошкоджень. Сьогодні найбільша проблема медицини, яку намагаються вирішити десятки біотехнологічних компаній, - направлена, тобто векторна доставка та її ефективність.

Введення генетичного матеріалу здійснюється такими шляхами:

Пряма ін'єкція генетичного матеріалу- найпростіший метод доставки трансгена (введеного гена) в клітини in vivo, при якому ДНК вводиться безпосередньо в тканину шляхом ін'єкції. Область використання даного методу обмежена такими тканинами, як шкіра, тимус і поперечно-смугасті м'язи, деякими так званими солідними (зростаючими щільним вузлом) пухлинами, причому достатньо тривала (до року) експресія трансгена спостерігається переважно в м'язевій тканині. Ефективність такої трансфекції зазвичай низька (менше 1 %), але цілком достатня, наприклад, для генетичної імунізації. Балістична трансфекціязаснована на обстрілі органів і тканин мікрочастинками важких металів (золото, вольфрам), покритої плазмідною ДНК . Мікрочастинки проходять через клітинні шари і переносять генетичну конструкцію безпосередньо в ядра клітин. Створена з цією метою «генна гармата» (gene gun) за своєю будовою схожа із стрілецькою зброєю. Глибина проникнення мікрочастинок, як правило, невелика - до 1 мм, тому метод використовується переважно для трансфекції клітин шкіри або хряща. Проте за особливих умов обстрілу мікрочастинки можуть проникати в тканину на глибину до 4-5 мм і переносити ген у волокна поперечно-смугастих м'язів. Введення генетичного матеріалу всередину кровоносних судин,що живлять орган котрий трансифікується. Цей підхід знаходить застосування насамперед для лікування хвороб печінки. Введення генетичного матеріалу в ниркушляхом ін'єкцій в живильні кровоносні судини, в ниркову паренхіму і сечовивідні шляхи. Аерозольне введення генетичного матеріалув дихальні шляхи використовується для лікування захворювань легенів. .

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Наслідки генної інженерії	\|	Біотрансплантація органів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.