5. Генотерапия

Генотерапия – это совокупность методов лечения, основанных на переносе генетического материала в организм человека.

Основных подходов три:

1. доставка «нормального» гена в клетку;

2. «выключение» мутантного гена;

3. «исправление» патологического аллеля.

Методы генной терапии разрабатывались удивительно быстро. Первый протокол генной терапии у человека был составлен в 1987 г., а с 1990 г. уже началась генная терапия больных. Осуществление генотерапии возможно двумя основными путями: через трансгеноз изолированных из организма соматических клеток в условиях in vitro (ex vivo) или через прямой трансгеноз клеток в организме (in vivo).

Трансгеноз (перенос генетического материала) ex vivo направлен на соматические клетки-мишени, заранее выделенные из организма (например, при резекции печени, пункции костного мозга; культура лимфоцитов, культура фибробластов).

Для введения ДНК в клетки человека разработаны многие методы: химические (обработка фосфатом кальция, диметилсульфоксидом); физические (микроинъекции, электропорация, бомбардировка частицами золота); вирусные (использование ретровирусов, аденовирусов, аденоассоциированных вирусов). Многие «невирусные» методы малоэффективны (за исключением электропорации и лазерной микроинъекции). Наиболее эффективными переносчиками ДНК в клетки являются «природные шприцы» – вирусы.

Вирусные векторы более эффективно переносят встроенные в них генетические конструкции в клетки-мишени, при этом ретровирусные векторы инфицируют делящиеся клетки и интегрируются случайным образом в их геном вместе со встроенными генетическими конструкциями, а аденовирусные векторы, напротив, трансфицируют неделящиеся клетки и не встраиваются в их геном. Аденоассоциированные вирусные векторы неслучайным образом встраиваются в определенный район хромосомы 19.

Все вирусы, кроме аденоассоциированного вируса, когда их используют в качестве векторов, подвергают генетической модификации, чтобы они утратили способность к самостоятельной репликации в клетке-хозяине, но сохранили способность инфицировать эти клетки.

Вирусные векторы обладают в большей или меньшей степени выраженным тропизмом к определенной ткани, что может быть использовано для направленной доставки генотерапевтической конструкции. Так, аденовирус тропен к эпителию дыхательных путей, вирус герпеса – к нейронам ЦНС.

Известны также «псевдовирусные» частицы: пэгилированные липосомы, поликатионы, всевозможные наночастицы. Совершенствование «невирусных» методов будет продолжаться, чтобы со временем полностью исключить введение «лишнего» генетического материала.

Трансгеноз считается успешным, если не менее 5% всех обработанных клеток приобретут вводимый генетический материал.

Конечная процедура генотерапии ex vivo – это реимплантация трансгенных клеток. Она может быть органотропной (печеночные клетки вводятся через воротную вену) или эктопической (клетки костного мозга вводятся через вену).

Прямой трансгеноз (in vivo) осуществляется следующим образом. Создается рекомбинантный генетический вектор с заданным геном, необходимым для лечения. Его вводят в организм, после чего в клетках-мишенях происходит трансгеноз.

Приведем конкретный пример генотерапии наследственного заболевания у людей.

Недостаточность аденозиндезаминазы. Девочка 4 лет (США) страдала редкой наследственной болезнью – первичным иммунодефицитом (тяжелая комбинированная форма), обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АДА). Все 4 года девочка жила в стерильном боксе. (Пациенты с этим заболеванием не переносят никаких контактов с любой инфекцией из-за тотального отсутствия иммунитета).

Лимфоциты больной заранее были отделены от остальных элементов крови, Т-лимфоциты стимулированы к росту. Затем в условиях in vitro в них был введен ген АДА с помощью ретровирусного вектора. Приготовленные таким образом «генно-инженерные» лимфоциты были возвращены в кровоток.

Это событие произошло 14 сентября 1990 г., и дата считается «днем рождения» реальной генной терапии. Лечение этой больной было успешным. Общее количество лимфоцитов возросло до нормального уровня, а количество АДА-белка в Т-клетках увеличилось до 25% от нормы; этого количества оказалось достаточно для лечебного эффекта. В течение 6 месяцев перед очередным курсом лечения число «генно-инженерных» лимфоцитов и АДА-фермента в клетках оставалось постоянным. Из стерильного бокса девочку перевезли домой.

Рак. Необычайно быстрый прогресс в изучении генома человека и методов генной инженерии позволяет развивать генную терапию не только для моногенно наследуемых болезней, но также и для таких мультифакториальных болезней как рак. В настоящее время применяются следующие методические подходы к генотерапии рака.

1. Повышение иммуногенности опухоли путем вставки цитокиновых генов, генов, кодирующих антигены главного комплекса гистосовместимости и др.

2. Введение маркирующих генов, которые могут обеспечивать выявление сохранившихся после операции или разрастающихся опухолей.

3. Целенаправленное выключение онкогенов с использованием антисмысловой РНК.

Эра генотерапии уже началась, и нет сомнений в том, что наследственные болезни и рак будут побеждены. Это вопрос времени.