Генная терапия

Как работает генная терапия

Генная терапия — общее название технологий (а также соответствующих лекарственных средств), направленных на внесение изменений в генетический аппарат соматических клеток человека для лечения различных заболеваний. Гены закодированы в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) и содержат всю информацию, необходимую для формирования и жизнедеятельности клеток. История развития генной терапии началась в 1972 году, когда американские ученые из Стэндфордского университета обнаружили явление прямого переноса фрагментов ДНК от одной бактерии кишечной палочки к другой при непосредственном контакте этих клеток.

Высокая цена пока является главной сложностью для широкого применения генной терапии

Незначительные изменения в ДНК генов — так называемые генетические вариации — могут провоцировать развитие серьезных заболеваний. Такие изменения возникают при неправильном копировании информации, закодированной в генах: это приводит к образованию неполноценных белков, которые и вызывают болезни. Генная терапия используется для устранения первопричины недуга, что позволяет тканям и органам начать функционировать нормально. Простыми словами, метод ориентирован на исправление дефектов, вызванных изменениями в структуре ДНК, например, в результате поражения вирусом.

Показания для применения генной терапии

Генная терапия рассматривается как потенциально универсальный подход к лечению широкого спектра недугов. Это могут быть наследственные, мультифакториальные и инфекционные заболевания, злокачественные образования и пр. Среди заболеваний, для которых разрабатываются методы генной терапии, значительная часть приходится на различные виды рака. Злокачественная трансформация клетки происходит в результате накопления генетических дефектов, приводящих к аномальному росту. Непосредственной причиной является дисбаланс в пролиферации и гибели клеток. Поэтому разработка способов коррекции этих дефектов является основой генной терапии злокачественных новообразований.

Одна из новейших технологий в генотерапии рака — это технология "молчащих генов". В данном типе генотерапии используется явление так называемой РНК-интерференции или РНК-сайленсинг. Пациенту вводится определённый коктейль малых интерферирующих РНК, которые заставляют замолчать те гены, которые активно работают в опухоли. Это вызывает либо нокаут этих генов, либо выраженное снижение их экспрессии, например, протоонкогенов или генов роста или полиферации любой ткани. Таким образом, происходит генетическое подавление опухолевой прогрессии, — рассказала Zdrav.Expert врач-генетик крупной медицинской компании, доктор медицинских наук Лиля Джемилева.

Технологии генной терапии

Типы генов, используемых при соответствующей терапии, разнообразны, а их выбор определяется механизмами развития заболевания. Одной из сложнейших проблем в генной терапии является доставка требуемого гена в нужные ткани при минимизации его контакта с биологическими средами организма до достижения клетки-мишени, а также обеспечение доставки гена в нужную клетку с целью его эффективной и безопасной работы в ней.

Трансфекция вируса

В данном случае полноценная ДНК вносится в вирус посредством химической реакции, а затем этим вирусом заражают (трансфицируют) клетки человека, что приводит к перемещению ДНК в ядра этих клеток. Однако при данном подходе может наблюдаться серьезный побочный эффект: существует риск реакции организма на вирус, аналогичной реакции на инфекцию.

Основным путём доставки в клетку нужного генетического материала является вирусный вектор. Для этого чаще всего используются аденовирусы, поскольку они широко распространены в человеческой популяции в виде аденовирусной инфекции, которую каждый из нас может переносить в детстве. В этот видоизменённый вирус, у которого удалена вирусная ДНК, но сохранена вирусная оболочка, внедряют копию нужного гена. Такой вариант терапевтического материала часто используют для генотерапии заболеваний, — отмечает Джемилева.

Липосомы

Данный метод генной вставки базируется на применении липосом — сферических везикул, имеющих один или несколько липидных бислоев. Они поглощаются клетками, что позволяет доставлять ДНК в определенные части организма.

Использованием антисмысловых нуклеиновых кислот

Данный метод нацелен на отключение функций патологических генов. Специальные лекарственные препараты соединяются с определенными фрагментами ДНК, предотвращая функционирование затронутых генов. Способ нацелен прежде всего на терапию злокачественных образований. Тем не менее, эта методика обладает потенциалом большей эффективности и безопасности в сравнении с терапией генной вставкой.

Трансплантационная терапия

При этом подходе производится изменении генов в пересаженных органах. Это снижает вероятность отторжения у реципиента, что повышает шансы на успех хирургической операции. В результате, получателю трансплантата может не требоваться прием специальных препаратов, подавляющих иммунную систему.

Химическая модификация

Суть метода заключается в повышении или снижении активности определенных генов посредством изменения клеточных химических реакций, контролирующих экспрессию генов. Благодаря этому способу можно, например, контролировать выработку определенных белков. Метод подходит для лечения некоторых видов злокачественных образований.

CRISPR/Cas9

Основная статья: CRISPR (система редактирования генов)

Это мощные инструменты генной модификации, которые открывают новые возможности в плане устранения причин наследственных заболеваний и повышения устойчивости организма к старческим недугам. Нужный эффект достигается путем коррекции исходной ДНК либо встраивания нового гена в конкретное место ДНК.

Шансы на удешевление и ускорение разработок в сфере генной терапии связывают с новыми технологиями — например, CRISPR/Сas9, которую еще называют молекулярными ножницами

Препараты генной терапии

Основная статья: Генотерапевтические препараты

К августу 2023 года разработаны биологические лекарственные препараты, в которых активное вещество содержит или состоит из рекомбинантной нуклеиновой кислоты, используемой для регулирования, замены, добавления или удаления генетической последовательности. В качестве примера можно привести препарат «Золгенсма», который применяется для лечения спинальной мышечной атрофии (СМА) у детей до двух лет. Однако стоят такие лекарства крайне дорого: цена дозы (вводится однократно) превышает $2 млн.

Одним из главных недостатков генной терапии является то, что при внедрении вируса может возникнуть потенциальная реакция на него, аналогичная инфекции

Как и любая терапия или лекарственные препараты, генотерапия также имеет побочные эффекты, опасности и противопоказания. Первое — это опасность доставки генетического материала не в тот тип клеток и, соответственно, неэффективность введения того или иного генотерапевтического препарата. Второе — если эти препараты каким-то образом модицифированы и конкретно вносят изменения в геном пациента, то это чревато возникновением различных клонов злокачественных клеток из-за видоизменения генетического материала пациента. Третье — риск манифестации вирусных инфекций при использовании различных вирусных конструкций, — говорит Джемилева.

Хроника

2024: Начали применять новую генную терапию, которая восстанавливает слух у людей с врожденной глухотой

24 января 2024 года Массачусетская офтальмологическая и отоларингологическая больница (MEE) сообщила о том, что американские и китайские специалисты успешно внедрили генную терапию для восстановления слуха у детей, страдающих врожденной глухотой. Речь идет о мутации DFNB9 в гене OTOF (белок отоферлин), которая приводит к невозможности передачи звуковых сигналов от уха к мозгу.

Отмечается, что потеря слуха затрагивает более 1,5 млрд человек во всем мире, причем около 26 млн из них страдают врожденной глухотой. Нарушения слуха у детей более чем в 60% случаев обусловлены генетическими причинами. Например, DFNB9 — это наследственное заболевание, при котором ребенок рождается глухим.

Unsplash

В исследовании приняли участие 6 детей с DFNB9, которые наблюдались в течение 26 недель в больнице Фуданьского университета в Шанхае. У всех пациентов, возраст которых составлял от 1 до 6 лет, были две мутантные копии гена OTOF, и до лечения у них наблюдалась полная потеря слуха. Генная терапия, которую они получили, содержала аденоассоциированные вирусы, чьи гены были удалены и заменены геном OTOF. Терапия выполнялась через мембрану, отделяющую среднее ухо от внутреннего.

Сообщается, что у всех детей, кроме одного, отмечено стабильное восстановление слуха в течение 26 недель после выполнения процедуры. Улучшения начали проявляться примерно через четыре–шесть недель после лечения, наряду с улучшением восприятия речи. По заявлениям специалистов, лечение не вызвало каких-либо серьезных побочных эффектов, хотя наблюдались лихорадка и изменения в количестве лейкоцитов. В целом, как отмечается, исследование подтверждает безопасность и эффективность генной терапии при лечении DFNB9, а также говорит о возможности применения метода при других формах генетической потери слуха.^[1]

2023: Хроническую боль начали лечить генной терапией

27 июля 2023 года американские исследователи из Нью-Йоркского университета сообщили о разработке новой методики лечения хронической боли на основе генной терапии. Подробнее здесь.

См. также

• Генетическая инженерия (генная инженерия)
• Национальная база генетической информации
• Геном
• Генетические банки данных (биобанки, биорепозитории, хранящие биологические образцы)
• Геномика и биоинформатика в России
• Хромосомы