Все, що варто знати про генної терапії
Концепція заміни дефективних генів здоровими, яка стала активно купувати наукову оболонку ще на початку дев`яностих років минулого століття, здавалося, подарує надію самим безнадійним хворим. Однак з моменту першого експерименту з генної терапії, здійсненому в 1990-му році, оптимізму у вчених трохи поменшало - і все через певні невдач і труднощів в реалізації методів генної терапії. Однак можливості, які пропонує генна терапія для лікування хвороби Паркінсона, кістозного фіброзу, різних видів раку, і багатьох інших захворювань, воістину безмежні. Саме тому вчені працюють не покладаючи рук, намагаючись подолати всі виникаючі у них на шляху труднощі, пов`язані з генотерапією.
Що таке генотерапія?
Так чим же є генна терапія насправді? Для того, щоб відповісти на це питання, необхідно нагадати, що основною функцією генів в нашому організмі є регулювання виробництва білків, необхідних для нормальної роботи і здоров`я всіх клітин. Але деякі генетичні дефекти (вади в генах) заважають виконанню їх головної функції, в тій чи іншій мірі перешкоджаючи виробленню білків. Метою ж генної терапії (генотерапіі) є заміна дефективних генів здоровими. Це допоможе налагодити відтворення відповідного білка, а значить, людина буде вилікуваний від певної хвороби.
Відео: Разведопрос: Олександр Соколов про фільм "Повстання планети мавп"
Якщо розглядати ідеальний сценарій розвитку, клітини з підкоригувати молекулами дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) почнуть ділитися, виробляючи, в свою чергу, множинні копії виправленого гена, що дозволить організму позбавитися від генетичної аномалії і повністю вилікуватися. Однак введення здорових генів в хворі клітини (як і спроби виправити відповідні відхилення) є вкрай складним процесом, який поки вкрай рідко приводив до успіху. Саме тому більшість сучасних досліджень направлено на розробку безпечних і надійних механізмів введення генів в пошкоджені клітини.
Види генної терапії: терапія ex vivo і in vivo
Генна терапія, в залежності від способу введення ДНК в геном пацієнта, може здійснюватися або в культурі клітин (ex vivo), або безпосередньо в організмі (in vivo) . У випадку з генною терапією ex vivo, клітини вилучаються з організму пацієнта, генетично модифікуються, а потім вводяться назад в організм індивідуума. Цей метод особливо корисний в лікуванні захворювань крові, так як клітини крові можна досить легко вилучити і ввести назад. Однак у випадку з більшістю інших захворювань, вилучити клітини з організму і ввести назад далеко не так просто. Наприклад, у випадку з захворюваннями серця, зумовленими генетичними причинами, ефективним заходом є так звана генна терапія in vivo, коли зміни генів здійснюються безпосередньо в організмі пацієнта. Для того щоб виконати дану процедуру, генетична інформація доставляється безпосередньо в клітку за допомогою вектора - молекули нуклеїнової кислоти, використовуваної в генній інженерії для передачі генетичного матеріалу. У більшості випадків, для того щоб здійснити цю передачу, дослідники використовують не небезпечні для здоров`я і життя віруси.
Відео: Генна терапія | великий стрибок
Способи доставки в клітку генетичної інформації
Як показують численні дослідження, використання різних вірусів є досить ефективним рішенням, яке дозволяє пробратися через імунну захист організму, а потім інфікувати клітини, використовуючи їх для поширення вірусу. Для здійснення даної процедури, генні інженери вибрали найбільш підходящі віруси з групи ретровірусів і аденовірусів. Ретровіруси привносять генетичну інформацію у вигляді рибонуклеїнової кислоти (РНК), молекули, схожою на молекулу ДНК, яка допомагає переробляти генетичну інформацію, збережену в ДНК. Як тільки вдається проникнути вглиб так званої клітини-мішені, з молекули РНК виходить копія молекули ДНК. Даний процес називається зворотною транскрипцією. Як тільки нова молекула ДНК виявляється приєднаною до клітки, все нові копії клітин міститимуть цей модифікований ген.
Аденовіруси несуть генетичну інформацію відразу у вигляді ДНК, який доставляється в клітці, що не. хоча ці віруси доставляють ДНК безпосередньо в ядро клітини-мішені, ДНК не поєднується з геномом клітини. Таким чином, модифікований ген і генетична інформація не передаються дочірнім клітинам. Перевагою генної терапії, що проводиться за допомогою аденовірусів, полягає в тому, що існує можливість введення генів у клітини нервової системи і в слизову оболонку дихальних шляхів, знову ж таки, за допомогою вектора. Крім того, існує і третій метод генної терапії, що здійснюється за допомогою так званих аденоассоціірованних вірусів. Ці віруси містять відносно невелика кількість генетичної інформації, і їх набагато складніше вивести, ніж ретровіруси і аденовіруси. Однак перевага аденоассоціірованних вірусів полягає в тому, що вони не викликають реакції імунної системи людини.
Складнощі, при використанні вірусів в генній терапії
Головна проблема, яка пов`язана зі способом доставки генетичної інформації в клітку за допомогою вірусів, полягає в тому, що повністю проконтролювати з`єднання генів з кліткою-мішенню надзвичайно складно. Це може бути вкрай небезпечно, так як не виключена так звана експресія генів, яка здатна перетворити здорові клітини в ракові. На даний момент часу, ця проблема є особливо нагальною в роботі з ретровирусами. Друга проблема, рішення якої поки неможливо організувати, полягає в тому, що однієї процедури застосування генної терапії, найчастіше, буває недостатньо. Більшість генетичних терапій необхідно час від часу повторювати. І, по-третє, використання вірусів для доставки генетичної інформації в клітку, ускладнюється ризиком виникнення реакції імунної системи організму. Це також є вкрай серйозною проблемою, особливо в тих випадках, коли потрібно неодноразове повторення процедури генної терапії, так як організм пацієнта поступово адаптується і починає все ефективніше боротися з вводяться вірусами.
Відео: Наукові бої: Павло Макаревич про генної терапії спадкових захворювань
Генна терапія: дослідження тривають
Якщо говорити про успіхи, то на даний момент часу генетична терапія є вкрай ефективним заходом в лікуванні так званого комбінованого імунодефіциту, зчепленого з X-хромосомою ген. З іншого боку, випадків успішного використання генотерапіі для лікування даної хвороби вкрай мало. Крім того, саме лікування є ризикований захід, так як здатне викликати у пацієнтів ряд симптомів, які зустрічаються у людей, які страждають від лейкемії. Крім цього захворювання, випадків використання генної терапії, які були б так само ефективні, дуже і дуже мало, хоча останні дослідження і дають надію на швидке використання генотерапіі для лікування хворих, які страждають від артриту, раку мозку, серповидно-клітинної анемії, ущелини сітківки і від деяких інших станів.
Виходить, що про практичне застосування генної терапії в медицині говорити ще дуже рано. Проте, дослідники продовжують шукати способи безпечного і ефективного використання генної терапії, провівши більшу частину експериментів в живій тканині, перенесеної з організму в штучну зовнішню середу. Серед цих експериментів вкрай цікавими представляються дослідження, в рамках яких вчені намагаються ввести в клітину-мішень штучну, 47-ю хромосому. Недавні наукові дослідження дозволили вченим краще розібратися в процесах, що відбуваються при впровадженні молекули РНК. Це дозволило розробити механізм придушення транскрипції гена (так зване виключення гена), який, можливо, буде дуже корисним в лікуванні хвороби Гамільтона. Вчені повідомляють також про те, що їм вдалося розробити спосіб доставки генетичної інформації в клітини мозку, чого раніше не можна було здійснити за допомогою вектора, так як дана молекула була надто велика для цієї мети. Іншими словами, дослідження тривають, а це значить, що у людства є всі шанси навчитися боротися із захворюваннями за допомогою використання методів генної терапії.
