Генная терапия

XX век ознаменовался поистине триумфальным шествием новой научной дисциплины -генетики: произошла материализация понятия "ген" (отрезок нуклеиновой кислоты, ответственный за синтез определенного белка и определяющий конкретную биологическую функцию), а затем была установлена его структура; ген научились выделять, размножать (клонировать), направленно изменять и вводить обратно в организм бактерий, растений и животных, а также человека. Так был разработан принципиально новый подход к лечению человека - генная терапия.

Представим болезнь или патологическое состояние, вызванное дефектом либо мутацией в гене или группе генов. Можно предпринять несколько вариантов действий:

 ■ не вмешиваться в патологический процесс;

 ■ начать симптоматическое лечение с помощью различных лекарственных средств или методов, которое может лишь частично помочь пациенту;

 ■ заменить патологический ген на нормально функционирующую копию, что позволит полностью решить проблему.

Наиболее радикальным способом лечения различных заболеваний, вызываемых изменениями генетического материала клеток, является исправление или уничтожение самой генетической причины заболевания, а не ее последствий. Причинами могут быть мутации в зародышевой линии клеток, которые передаются по наследству (при наследственных заболеваниях), соматические мутации (при онкопатологии), изменения вследствие появления в клетке чужеродного генетического материала (например, в результате вирусной инфекции). Искусственное введение в пострадавшую клетку новой генетической информации позволяет успешно излечивать заболевание.

Стратегии генной терапии можно разделить на три крупных блока:

 ■ клетки потеряли функцию какого-либо гена. Тогда в клетку организма, которая страдает от потери этой функции, необходимо доставить ген, способный обеспечивать недостающую функцию. Это направление применяется при рецессивных наследственных заболеваниях;

 ■ подавление избыточной функции, несвойственной для нормальной клетки (при инфекциях или опухолевых трансформациях);

 ■ модификация генетической информации для достижения лечебного эффекта.

Например, усиление ответа иммунной системы при раке.

Генетическая информация вводится в организм пациента двумя способами. В одном случае (ex vivo генная терапия) клетки одного организма после введения им необходимой генетической информации вводятся обратно. Иммунная система организма не отторгает собственные клетки, и после введения они самостоятельно синтезируют необходимое вещество. Другой подход (in vivo генная терапия) состоит в непосредственной доставке генов в организм.

Носители генетической информации

Для введения "полезной" генетической информации в организм пациента необходимо соблюдение следующих условий: тропность к определенным клеткам-мишеням (если нужно доставить нужный ген в печень, он не должен попасть в большой палец ноги); ген не только должен проникнуть в клетку, но и включиться в геном, начать работать; ген должен интегрироваться в ядро клетки для обеспечения продленного действия; доставка не должна вызывать иммунный ответ и интоксикацию организма.

В качестве идеальных переносчиков используют модифицированные вирусы (к примеру, ретровирусы или вирусы группы герпеса, которые имеют эволюционную тропность к тканям определенных органов). К сожалению, полностью лишить вирус вирулентности (способность вызывать инфекционный процесс) пока не удается и "емкость" такого переносчика невелика.

Сейчас многие лаборатории разрабатывают безопасные переносчики невирусной природы. Они представляют собой системы, в которые можно вносить сколь угодно большие объемы информации. Для этого нужные гены помещают в многослойную липидную капсулу, которая способствует проникновению в клетки-мишени. Совсем недавно американские ученые совершили прорыв в разработке носителей. Ими был впервые применен метод внутривенной доставки в оболочке из наночастиц, состоящих из углеводного соединения циклодекстрина, который не проявил побочных эффектов.

Области применения генной терапии

В настоящее время более 4500 заболеваний классифицированы как генетические. Только небольшая часть из них картирована (полностью изучена), а еще для меньшей части установлен биохимический механизм, с помощью которого ген осуществляет свою функцию.

Рецессивные генетические заболевания, такие, как муковисцидоз и недостаточность аденозиндезаминазы, проявляются в том случае, если повреждены оба гена.

В таких доминантных аутосомных заболеваниях, как болезнь Хантингтона, эффект больного гена проявляется, даже если другой здоров. Наконец, заболевания, сцепленные с Х-хромосомой, проявляются у мужчин, тогда как женщины являются носителями поврежденного гена. Генная терапия может пpимeнятьcя как для монофакторных (вызванных одним геном), так и для полифакторных вследствие вовлеченности нескольких генов) заболеваний.

В соответствии с результатами современных исследований установлено, что наследственных заболеваний гораздо больше, чем было принято считать ранее (артериальная гипертензия, сахарный диабет, психические расстройства, некоторые виды рака). Даже предрасположенность к некоторым инфекционным заболеваниям обусловлена генетически.

Несмотря на сравнительно молодой "возраст" генной терапии, имеются уже конкретные практические результаты. Например, достигнута высокая клиническая эффективность лечения наследственного иммунодефицита (недостаточности аденозиндезаминазы), при котором обычные методы лечения были не эффективны, а больные - обречены.

Первые положительные результаты

Японские ученые смоделировали транзиторную фокальную ишемию головного мозга у крыс путем перевязки средней мозговой артерии ("Cerebral Blood Flow and Metabolism"). Через 2 часа в желудочки мозга был введен рекомбинантный аденовирусный носитель с геном, кодирующим пептид с нейротрофическим и ангиогенным действием. Через 2 дня после индуцирования ишемии размеры зоны поражения в подвергшихся генной терапии группе крыс были на 44% меньше, чем в контрольной группе.

Ученые Юго-западного медицинского центра Техасского университета (Даллас, США) успешно излечили мышей с моделью пигментной ксеродермии и предотвратили развитие рака кожи ("Proceedings of the National Academy of Sciences"). Пигментная ксеродермия является серьезным наследственным заболеванием кожи, которое обусловлено мутациями в генах, ответственных за восстановление ДНК при воздействии такого повреждающего фактора, как ультрафиолетовое облучение. Риск возникновения рака кожи у пациентов с этим заболеванием в 10 000 раз выше по сравнению со здоровыми людьми.

Успешно закончился протокол исследования, посвященного проведению генной терапии у пациентов с болезнью Альцгеймера ("Reuters Health Monday", April 25,2005). В настоящее время в США проводятся клинические испытания с применением методов генной терапии по более 600 протоколам.

Генная терапия - это здорово, но...

С применением генной терапии на сегодняшний день связаны как минимум 3 случая смерти людей. 17 сентября 2000 г. в Университете Пенсильвании умер 17-летний Джесси Гелзингер, которого пытались вылечить от наследственного заболевания печени - недостаточности орнитинтранскарбомилазы. Он умер в результате гиперреакции иммунной системы на ввод в печень генноинженерного аденовируса. Смерть наступила вследствие острого респираторного синдрома и полиорганной недостаточности. Смерть Джесси стала тревожным сигналом для многих медицинских центров, проводящих генную терапию, так как в 30% случаев для доставки генов используются аденовирусные векторы. FDA немедленно запретило проведение двух следующих экспериментов по введению инъекции аденовирусов в печень.

Лейкозоподобный синдром возник у двух детей, получавших генную терапию с целью лечения комбинированного иммунодефицита, носителями трансгенов были ретровирусы. Как следствие, проведение трех международных исследовательских проектов, посвященных проблеме врожденных иммунодефицитов, было приостановлено.

В целом, генная терапия является новым перспективным направлением в медицине. За короткое время существования новая дисциплина прошла огромный путь от экспериментальной разработки до практического применения, накоплен огромный объем информации, вложены колоссальные денежные средства. Хотя практические наработки и успехи пока скромны, есть основания полагать, что в будущем получится достичь серьезных успехов в лечении многих заболеваний человека.

Значимые успехи

Официальный представитель компании "GenVec Inc" объявил о положительных клинических результатах применения препарата BioBypass, который представляет собой комплекс "ген+носитель" и разработан для улучшения кровообращения в сердце и других органах путем стимуляции образования кровеносных сосудов. Более половины пациентов (из 71) отметили статистически достоверное снижение частоты и интенсивности приступов стенокардии. Материалы по изучению эффективности препарата переданы в FDA для получения разрешения на проведение цикла масштабных клинических испытаний.

Китай - единственная страна в мире, в которой разрешен к использованию первый коммерческий препарат для проведения генной терапии Гендецин (компания "Shenzhen SiBiono GenTech"). Препарат представляет собой комплекс аденовирусный носитель-ген р53 и предназначен для лечения чешуйчатого рака кожи. Разработка этого препарата стоила компании более 9,6 млн. долл. США. В ходе 5-летних клинических испытаний у 64% пациентов с запущенными случаями рака отмечена полная регрессия опухоли, а у 32% - частичная.

На ежегодном конгрессе невропатологов в Новом Орлеане (США) широкой общественности были представлены результаты клинических испытаний, проведенных компанией "Neurologix Inc". Добровольцам с тяжелой формой болезни Паркинсона, которые были невосприимчивы к традиционной терапии, вводили аденовирусный носитель в комплексе с геном GAD, ответственным за синтез ГАМК (один из главных тормозных медиаторов). Во всех случаях был достигнут продолжительный положительный клинический эффект.