X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение: Современная генетика участвует в решении огромного количества проблем населения мира. Это касается не только вопросов, изучаемых поведенческой генетикой, но и многочисленных исследований, способствующих развитию лекарственной терапии, созданию новых, качественных препаратов, помощи в репродукции так называемых «запрограммированных» по желанию родителей детей. Генетика участвует в обеспечении адекватной помощи населению, страдающему тяжелыми заболеваниями, а также способствует решению ряда экономических вопросов, связанных с получением пищи.

Обсуждение. Что представляет собой генотерапия? Подразумевает ли она лечение с помощью гена как лекарственного средства или лишь коррекцию мутантных генов? Эти и другие вопросы появляются при рассмотрении данной технологии, как перспективного направления медицины.

Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы. 14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA) были пересажены ее собственные лимфоциты, предварительно трансформированные ex vivo геном ADA (ген ADA + ген neo + ретровирусный вектор). Процедуру повторяли в течении 3 лет с интервалом 3- 5 месяцев, в результате состояние девочки настолько улучшилось, что она смогла вести нормальный образ жизни. Лечение второй пациентки с этим же заболеванием так же увенчалось успехом. В настоящее время клинические испытания генной терапии этого заболевания проводятся в Италии, Франции, Великобритании и Японии. В 1997 году число допущенных к клиническим испытаниям протоколов уже составляло 175, более 2000 пациентов приняли участие в их реализации. Около 80% проектов касаются лечения онкологических заболеваний, а также ВИЧ-инфекции. В 2017 году в США управление по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA) впервые одобрило применение генной терапии острого лимфобластного лейкоза у детей и молодых взрослых. В FDA назвали это событие «историческим» и отметили, что медицина «выходит на новые рубежи».

Генная терапия на современном этапе представляет собой лечение наследственных, мультифакториальных и приобретенных(инфекционных) заболеваний путем введения в клетки генетических элементов с целью направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых необходимых свойств.

В общих чертах, данная методика включает в себя введение в клетки гена для подавления избыточной или восстановления недостаточной функции собственного. Кроме того, такая терапия предполагает введение генов, стимулирующих иммунный ответ организма, усиливающих иммуногенность и, как следствие, гибель патологических клеток и генов, вызывающих различные заболевания.

Концепция заключатся в обработке генетического материала, направленной на исправление или уничтожение самой базовой генетической причины заболеваний, а не её следствий.

Выделяют два типа генотерапии. Первый тип – заместительный. Он включает в себя введение неповрежденного гена в клетку-мишень, таким образом, внесенная копия гена будет являться заменой дефектного, выполняя его функции. На сегодняшний день во всех клинических испытаниях используют внесение дополнительного количества ДНК в клетки. Второй тип – корректирующая терапия, состоит из замены нормальным геном дефектного в результате рекомбинации. Эффективность данного типа мала и находится на стадии лабораторных испытаний.

В зависимости от природы клетки-мишени применяют два основных метода. Первым является фетальная генотерапия. Данная технология предполагает введение чужеродной ДНК в эмбрион или зиготу на ранней стадии развития, при этом ожидают введение материала во все клетки реципиента, включая половые, именно этим обеспечив передачу последующим поколениям. Вторым методом является генотерапия соматическая. В этом случае генетический материал вводится исключительно в соматические клетки и, соответственно, передачи будущему поколению не произойдет. Существует и третий подход – это полное или частичное преодоление действия мутантного гена, путем активации собственных. Ярким примером может служить использование у больных с серповидноклеточной анемией и талассемиями гидроксимочевины для активации синтеза гемоглобина F.

Следует упомянуть, что в настоящее время генетические манипуляции с половыми клетками человека не являются предметом генотерапии.

Существует два актуальных типа генно-терапевтического воздействия: ex vivo и in vivo. При использовании eх vivo необходим индивидуальных подход: в начале генно-инженерные манипуляции проводят с клетками пациента in vitro, а затем эти же клетки, но уже генетически обработанные возвращаются в организм. Если же используют in vivo, то ген будет введен в составе векторной молекулы в организм пациента. Векторы для генной терапии бывают либо синтетическими (основаны на полимерных материалах, например, липосомах), либо “натуральными”, т.е. природного происхождения (чаще всего это вирусы или плазмиды). Вирусы, применяемые здесь в качестве векторов, лишены своих вредоносных свойств и практически безопасны для человека. Однако, следует отметить, что эта технология не доработана, и существуют примеры с летальным исходом.

При использовании стандартного метода генокоррекции работа над наследственными дефектами проходит через ряд последовательных стадий. На первом этапе происходит создание целостной генетической конструкции, полностью экспрессирующейся и содержащей регуляторную и смысловую части гена. Второй этап соответствует решению проблемы вектора, способного обеспечить эффективную, адресную доставку в клетки-мишени необходимого гена. На третьем этапе проводится перенос полученной генетической конструкции в клетки-мишени, оценка эффективности происходящей трансфекции. In vitro оценивается степень коррегируемости первичного биохимического дефекта в условиях клеточных культур, а так же in vivo на биологических моделях, которыми служат животные. Лишь после всех лабораторных испытаний приступают к клиническим.

Первые успешные клинические испытания стали мощным стимулом, способствующим ускоренному развитию новых методов генотерапии. Поиски новых методов использования смысловых последовательностей ДНК для лечения различных ненаследственных заболеваний, включая вирусные инфекции, злокачественные опухоли так же оказались успешными в последние годы.

Заключение: Актуальность генотерапии стремительно растет. Это связано со способностью данного метода не только профилактировать, но и лечить как наследственные, так и приобретенные заболевания. Технологии генной терапии имеют огромное социальное значение и являются новым инструментом в реализации стратегии, конечной целью которой станет избавление от болезней человечества.

Источники:

Барановов В. С. Генная терапия – медицина XXI века // Соросовский образовательный журнал. № 3. 1999. С. 3 – 68.

Levonen A. L., Vahakangas E., Koponen J. K., Yla-Hertualla S. Antioxidant gene therapy for cardiovascular disease. Current status and future perspectives // Circulation. 2008. V. 117. P. 2142–2150.

Culver K.W. Gene Therapy: A Handbook for Physicians. N.Y.: May Ann Liebert Inc. Publ., 1994. 117 p.

Kay M.A., Liu D., Hoogerbrugge P.M. // Gene Therapy: Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 12744-12746.

Cohen-Haguenauer O. Gene Therapy: Regulatory Issues and International Approaches to Regulation // Curr. Option in Biotechnol. 1997. Vol. 8. P. 361-369.

Сингер М., Берг П. Гены и геномы. Т. 1-2. М.: Мир, 1998.

Материалы с сайта Фонд знаний «Ломоносов»

Материалы с сайта: База знаний по биологии человека

Код для цитирования: Скопировать