Генная терапия: настоящее и будущее

Что такое генная терапия?

Генная терапия — быстро развивающаяся области медицины, предполагающая введение генов в организм человека для лечения болезней. Гены управляют наследственностью и обеспечивают основной биологический код, определяющий специфику клетки. Генная терапия направлена на добавления гена, исправление или замену, что предполагает улучшение работы клеток.

Например, исправление генов в зародышевых клеток может стать исправить генетические дефекты для будущих поколений. Первоначально ее задумывали для лечения наследственных заболеваний, таких как кистозного фиброза, болезни Хантингтона, рака, артрита, а также инфекционных заболеваний.

Основы генной терапии

Люди состоят из триллионов клеток, каждая из которых выполняет определенную функцию. В ядре клетки находятся пары хромосом. Эти нитевидные структуры состоят из молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая является носителем генов.

Молекула ДНК выглядит как две лестницы, ее ступени называются парами оснований. Они состоят молекул азота и расположены в конкретной последовательности. Миллионы или последовательности складываются сегмент хромосомы и ДНК, который содержит определенную наследственную информацию. Ген или комбинация генов, образованных этими парами оснований, влияет организм за счет производства некоторых химических веществ, в первую очередь белков.

Изменения в генах могут вызвать наследственные заболевания, а ошибки в числе хромосом — болезни, такие как синдром Дауна или синдром Тернера. Люди с измененной генетической последовательностью более восприимчивыми к атеросклерозу, рак и даже шизофрении. Потому цель генной терапии — лечение болезней путем введения функциональных генов в организм для изменения клетки, вовлеченной в патологический процесс, либо добавление отсутствующих генов.

Удаление фрагмента ДНК, содержащего специфические генетические последовательности, и добавление ДНК другого гена создает рекомбинантную ДНК. Это и является сутью генной инженерии.

Существуют два основных типа генной терапии. Терапия зародышевых клеток или половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) будет исправлять когда-нибудь генетические врожденные аномалии. Соматическая генная терапия направлена на введение терапевтического гена, вырабатывающего молекулы, которые неправильно работают у пациента.

Что такое введение нового (измененного) гена?

Чтобы ввести ген или рекомбинантную ДНК в ядро клетки, используются векторные вирусы. Они вторгаются в клетки в процессе инфицирования. Векторы выбираются в зависимости от применения их к определенным клеткам и областям тела.

Одним из первых векторов стал ретровирус, поскольку его легко клонировать в лаборатории. Он работает в активно делящихся клетках, потому чаще всего его применяют вне организма для размножения изъятых клеток со включенным в них вирусом.
Также для генной инженерии применяют аденовирусы. К невирусным векторам относятся липосомы – жировые молекулы, вырабатываемые в организме, а также дендримеры – полимерные молекулы для транспортировки генетического материала в ядро клеток.

Какие заболевания лечит генная инженерия?

Более 4200 заболеваний являются результатом аномальной работы генов, а многие другие частично зависят от генетики человека.

Примеры генной терапии:

1.Люди страдают от муковисцидоза из-за отсутствие гена, необходимого для производства белка, регулирующего соль. Он влияет поток хлоридов в эпителиальных клетках (клетках, которые выстилают внутренние и внешние слои кожи) дыхательных путей и легких. Без него у пациентов с кистозным фиброзом накапливается густая слизь, что повышает риск легочных инфекций. Генная инженерия применяет аденовирус для передачи нормальной копией гена CTRF для обеспечения проводимости клеточных мембран.

2. Семейная гиперхолестеринемия также является наследственным заболеванием, приводящим к неспособности правильно регулировать холестерин, что приводит к накоплению жиров в крови, и это повышает риск инфарктов и инсультов. Перед тем, как ввести исправленные копии гена, хирурги удаляют часть печени пациентов, исправляют гены, которые помогают снижать уровни холестерина наращивание и вводят их в печень обратно.

3. Генная терапия также была проверена на больных СПИДом. СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), который ослабляет иммунную и повышает риск смертельных заболеваний. Гены, вырабатывающие специфические белки, могут быть изменены для стимулирования иммунной системы, чтобы избавить клетки от воздействия вируса. Эти гены вводят в кровь пациента. Также ученые могут вводить белые кровяные тельца, имеющие рецептор для вируса, привлекающий ВИЧ и снижающий его популяцию.

4. Генная терапия работает против рака, например, меланомы или рака кожи. Оно предполагает введение генов с противоопухолевыми белками или факторами некроза опухоли. Против рака мозга ученые вводят определенный ген, который увеличивает чувствительность раковых клеток к применяемому препарату.

5. Болезнь Гоше является наследственным заболеванием, вызываемым мутацией гена, который подавляет производство фермента глюкоцереброзидазы. У пациентов с болезнью Гоше увеличена печень и селезенка, разрушаются кости. Клинические испытания генной терапии направлены на введение гена для выработки этого фермента.

Генная терапия также рассматривается в качестве подхода к баллонной ангиопластике. Она предусматривает очистку стентом заблокированных артерий. Генная терапия помогает избежать воспаления и рестеноза артерий, используя растворимый гель, содержащий векторы для генов, которые уменьшают этот гиперактивный ответ исцеление.