Генотерапия

Генотерапия

Генотерапия

Лечение заболеваний с помощью генов получило название генотерапии. Сейчас в мире насчитывается порядка 400 проектов, посвященных лечению с помощью генотеропии.

Разработке программы генной терапии предшествуют тщательный анализ тканеспецифической экспрессии соответствующего гена, идентификация первичного биохимического дефекта, исследование структуры, функции и внутриклеточного распределения его белкового продукта, а также биохимический анализ патологического процесса. Все эти данные учитываются при составлении соответствующего медицинского протокола.

Апробацию процедуры генокоррекции наследственного заболевания проводят на первичных культурах клеток больного, в которых в норме функционально активен данный ген.

На этих клеточных моделях оценивают эффективность выбранной системы переноса экзогенной ДНК, определяют экспрессию вводимой генетической конструкции, анализируют ее взаимодействие с геномом клетки, отрабатывают способы коррекции на биохимическом уровне.

Используя культуры клеток, можно разработать систему адресной доставки рекомбинантных ДНК, однако проверка надежности работы этой системы может быть осуществлена только на уровне целого организма.

Поэтому такое внимание в программах по генной терапии уделяется экспериментам in vivo на естественных или искусственно полученных моделях соответствующих наследственных болезней у животных.

Успешная коррекция генетических дефектов у таких животных и отсутствие нежелательных побочных эффектов генной терапии являются важнейшей предпосылкой для разрешения клинических испытаний. Таким образом, стандартная схема генокоррекции наследственного дефекта включает серию последовательных этапов.

Она начинается созданием полноценно работающей (экспрессирующейся) генетической конструкции, содержащей смысловую (кодирующую белок) и регуляторную части гена. На следующем этапе решается проблема вектора, обеспечивающего эффективную, а по возможности и адресную доставку гена в клетки-мишени.

Затем проводится трансфекция (перенос полученной конструкции) в клетки-мишени, оценивается эффективность трансфекции, степень коррегируемости первичного биохимического дефекта в условиях клеточных культур (in vitro) и, что особенно важно, in vivo на животных — биологических моделях.

Только после этого можно приступать к программе клинических испытаний.

Существует два типа генотерапии: заместительная и корректирующая.

Заместительная генотерапия заключается во вводе в клетку неповрежденного гена. Внесенная копия заменит по функциям сохранившийся в геноме больного дефектный ген. Все проводимые сегодня клинические испытания используют внесение в клетку дополнительных количеств ДНК.

При корректирующей терапии предполагается замена дефектного гена нормальным в результате рекомбинации. Пока этот метод на стадии лабораторных испытаний, так как эффективность его еще очень низка, но последние исследования показывают успехи в лечении некоторых заболеваний.

Амавроз Лебера — врожденная слепота, редкая форма наследственного заболевания, которое проявляется уже в младенчестве. Из-за дефектного гена (Retinal Pigment Epithelium, 65 kDa) в сетчатке умирают и не восстанавливаются светочувствительные клетки. По статистике, от амавроза Лебера страдает один человек на 81 тысячу.

Болезнь сопровождается ослаблением или полной потерей зрения без анатомического нарушения структуры органов. Повреждение гена RPE65 приводит к прекращению синтеза определенных ферментов, участвующих в выработке светочувствительного пигмента, и дегенерации фоторецепторов.

Врожденный амавроз Лебера впервые был описан в 1869 году немецким ученым-офтальмологом Теодором Лебером, однако этиология и патогенез этой группы болезней до настоящего времени остаются не до конца изученными.

Клиническими критериями диагностики ВАЛ являются: значительное снижение остроты зрения (от отсутствия реакции на свет и светоощущения до сотых долей), у большинства детей отмечаются плавающие движения глаз, нистагм, окуло-пальцевой симптом, косоглазие, могут встречаться деструкция стекловидного тела и частичное врожденное помутнение хрусталиков.

Характерным является резкое снижение скотопических и фотопических показателей суммарного потенциала фоторецепторов сетчатки на электроретинографии (ЭРГ), вплоть до ее отсутствия, при нормальной офтальмоскопической картине глазного дна.

Кроме того, отмечаются нарушения цветоощущения от красно-зеленой дисхроматопсии до ахроматопсии, сужение полей зрения до 30-10 градусов, значительное повышение порога электрической чувствительности.

Традиционная лекарственная терапия бессильна в борьбе с этим заболеванием. На помощь пришла генотерапия.

Исследователи из США и Англии делали инъекцию вирусного вектора, содержащего исправленный ген в один глаз пациентов, страдающих амаврозом Лебеля. Вектор содержал фермент, необходимый для продукции светочувствительного пигмента и вводился в эпителий пигментного слоя сетчатки. В первом исследовании у всех 12 пациентов светочувствительность в «пролеченном» глазу вернулась. У 4 детей зрение восстановилось до такой степени, что они могли заниматься спортом и нормально учиться в школе. Кроме того, были проведены исследования на саймири (беличтьи обезьянки), страдающих дальтонизмом. Инъекция «исправленных» генов вернула им полное цветовое зрение.

В зависимости от способа введения экзогенных ДНК в геном пациента генная терапия может проводиться либо в культуре клеток (ex vivo), либо непосредственно в организме (in vivo).

Клеточная генная терапия или терапия ex vivo предполагает выделение и культивирование специфических типов клеток пациента, введение в них чужеродных генов, отбор трансфецированных клеток и реинфузию их тому же пациенту.

Примером может служить лечение комбинированного иммунодефииицита. Комбинированный иммунодефицит может быть результатом дефекта гена аденозиндезаминазы. Это заболевание клинически и иммунологически характеризуется дефектом как Т-, так и В-лимфоцитов.

Диагностируется заболевание обычно в раннем возрасте, а признаками служат тяжелые, потенциально смертельные инфекции, глубокое нарушение клеточного иммунитета и дефицит антител, лимфопения, в основном за счет Т-лимфоцитов.

Клинические проявления обычно включают задержку и отсутствие прогресса физического и моторного развития, персистирующие, вяло текущие и необычно упорные инфекции, вызванные низковирулентными оппортунистическими микроорганизмами (например, Candida, Pneumocystis carinii, cytomegalovirus).

Тяжелые комбинированные первичные иммунодефициты классифицируется далее в зависимости от патогенеза, когда он известен (например, дефекта фермента), типа наследования и уровня нарушения дифференцировки.

Одной из форм комбинированного иммунодефицита является тяжелая комбинированная иммунная недостаточность ТКИН, или англоязычное (severe combined immunodeficiency — SCID или «bubble boy» diseace). Обнаружены как Х-сцепленная, так и аутосомно- рецессивная формы SCID.

В случаях SCID с нормальным количеством В-лимфоцитов обычно наблюдается Х-сцепленное наследование. Впервые попытка лечения такого больного методами генотерапии была предпринята в США в 1990 г. У больного ребенка извлекли Т-лимфоциты, трансформировали ретровирусным вектором, введя нормальный ген аденозиндезаминазы и вернули клетки в организм.

Введение приходилось повторять. Более эффективна аналогичная трансформация стволовых клеток костного мозга.

В январе 2009 года итальянские ученые опубликовали данные о полном излечении 8-ми летнего мальчика, страдающего этим заболеванием. Кроме того, 8 из 10 участвовавших в клиническом испытании не нуждаются более в ферментозаместительной терапии и живут теперь нормальной жизнью. Никаких серьезных побочных эффектов от применения генотерапии обнаружено не было.

Х-сцепленная адренолейко дистрофия (АДЛ) — дегенеративное заболевание белого вещества головного мозга. Поражает мальчиков с частотой примерно 1/17 000. Оно убивает их еще до того, как наступит подростковый возраст.

Заболевание обусловлено дефектом обмена жирных кислот. В результате нарушается миелинизация нервных клеток.

Клиническая картина выражается в интеллектуальной, поведенческой недостаточности, расстройстве памяти, нарушении походки, расстройстве зрения вплоть до атрофии зрительных нервов.

В экспериментах французских исследователей скорректированный ген вставляли в клетки крови 7-летнего мальчика, страдающего АДЛ, некоторые клетки начинали продуцировать необходимый для обмена жирных кислот протеин, а также, по видимому, мигрировали в мозг.

По крайней мере, спустя 2 года прогрессирующее повреждение мозга, характерное для этой болезни, прекратилось. В этих экспериментах гены доставлялись в клетки с помощью инактивированного вируса иммунодефицита человека (HIV).

Компания Genetix Pharmaceuticals, специализирующаяся на соматической генной терапии, также сообщила в ноябре 2009 года о создании препарата для лечения АДЛ на основе собственных гемопоэтических стволовых клеток костного мозга, «зараженных» модифицированным вирусом ВИЧ (лентивирусный вектор), несущим в себе ген, которого недостает в организме больного АДЛ. Такой препарат уже ввели двум юным пациентам (после миелоаблации), спустя 15 месяцев прогрессирование болезни прекратилось.

Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных и определенным образом упакованных последовательностей ДНК в специфические ткани больного. В настоящее время не существует общедоступного метода культивирования клеток легких, поэтому при легочных заболеваниях единственный способ доставить чужеродный ген — это ввести его прямо в организм.

Муковисцидоз — весьма распространенное среди людей белой расы тяжелое наследственное заболевание легких, которое поражает, например, в семьях из Центральной Европы одного новорожденного из 2500 и для которого установлен дефектный ген, кодирующий белок-регулятор трансмембранной проводимости.

Основное проявление дефектного гена – пневмония. Поражаются все эпителиальные клетки. Основная проблема – как доставить ген в клетки, покрытые слизью, которая препятствует трансформации.

Неповрежденную копию «гена заболевания», включенную в аденовирусный вектор или липосому, вводят в форме аэрозоля в дыхательные пути больного.

Для коррекции нарушения при прогрессирующей мышечной дистрофии Дюшенна (заболевании мальчиков, связанном с дефектами Х-хромосомы) нормальный ген, кодирующий белок дистрофии, пытались прямо вкалывать в мышечные волокна, используя либо «голую» ДНК, либо аденовирусный вектор.

Другие исследователи трансплантировали больному миобласты после генетической коррекции.

Ранее неподвижный ребенок приобретал способность двигаться! К сожалению, во всех этих опытах удается получить только временный терапевтический эффект, и процедура введения гена должна неоднократно повторяться.

Список наследственных заболеваний, которые пытаются или планируют лечить генами, велик. Это и ревматоидный артрит, и фенилкетонурия, и заболевания, связанные с недостатком гормонов (инсулина, эритропоэтина, гормона роста).

В случае хронической анемии, связанной с дефицитом эритропоэтина, на основании опытов на животных предлагается принципиально новый подход к лечению. Так как каждая из наших клеток содержит один и тот же геном, можно заставить фибробласты кожи, которые в норме не производят эритропоэтина, синтезировать этот гормон.

Для этого нужно ввести в геном новую контролирующую область и тем самым снять запрет со считывания (экспрессии) гена эритропоэтина, присутствующего, но «молчащего» в фибробластах.

Практически в любой области медицины либо начаты клинические испытания лечения наследственных заболеваний с помощью генотерапии, либо в опытах на животных разрабатываются подходы к такому лечению. По мере усовершенствования методов доставки генов и контроля их экспрессии список заболеваний, к которым можно применять генотерапию, будет безусловно расширяться.

Генотерапия применима не только к наследственным заболеваниям. Предстоит решить проблему лечения генами «чумы XX века» — синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД), возникающего при заражении вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ представляет собой ретровирус, поражающий Т-лимфоциты и макрофаги.

Болезнь удалось бы победить, если бы были найдены новые гены, введение которых в зараженные ВИЧ лимфоциты останавливало бы дальнейшее размножение вируса. Предложено множество хитроумных способов борьбы со СПИДом с помощью привнесенных генов. Все они основаны на новейших данных о строении и функционировании генома ретровируса.

Например, вводя прямо в мышцы больного ретровирусные векторы, несущие отдельные гены ВИЧ, ученые рассчитывали на то, что гены ВИЧ после внедрения в ДНК хромосом хозяина смогут дать информацию для синтеза вирусных белков и произойдет «противоСПИДная» иммунизация больного этими белками.

Однако еще не получено ощутимых результатов, которые сулили бы успех в борьбе с вирусом дикого типа, коварство которого заключается в его изменчивости.

Огромные перспективы открывает использование генотерапии для лечения онкологических заболеваний.

Многолетние усилия ученых привели к пониманию того, что рак — это генетическое заболевание и его развитие происходит многостадийно, в результате серии генетических нарушений, накапливающихся в клетке.

Следовательно, каждый из таких отдельных генетических эффектов может стать точкой приложения генотерапевтического подхода.

В настоящее время в мире около 400 проектов по генной терапии находятся на различных стадиях клинических испытаний: 261 из них проходит первую стадию (оценка токсичности), 133 — вторую (испытание на небольшой группе тяжелобольных пациентов) и только 3 проекта (два по лечению рака мозга и один по гемофилии) — на заключительной третьей стадии (масштабные клинические испытания). Пока генная терапия применяется в основном в онкологии (более 60% проектов). Примерно по 15% приходится на генную терапию инфекционных (СПИД, гепатит В, туберкулез) и моно генных заболеваний (муковисцидоз, семейная гиперхолестеринемия, мукополисахаридозы, гемофилия А и др.).

Методы генной терапии позволяют лечить различные генетические патологии в период внутриутробного развития.

Генная терапия успешно применяется для лечения не только наследственных, но и значительно более распространенных мультифакториальных болезней (диабет, остеопороз, ревматоидный артрит, различные опухоли). Для лечения таких заболеваний применяется не одна, а сразу много генетических конструкций, исправляющих дефекты различных стадий течения патологического процесса

Трансформация — изменение наследственных свойств клетки, вызванное поглощенной ДНК.

Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать экспрессию (транскрипцию) этих генов.

Концепцию оперона для прокариот предложили в 1961 году французские ученые Жакоб и Моно, за что получили Нобелевскую премию в 1965 году.

Опероны по количеству цистронов делят на моно-, олиго- и полицистронные, содержащие, соответственно, только один, несколько или много цистронов (генов).

Характерным примером оперонной организации генома прокариот является лактозный оперон.

Начинается и заканчивается оперон регуляторными областями — промотором в начале и терминатором в конце, кроме этого, каждый отдельный цистрон может иметь в своей структуре собственный промотор и/или терминатор.

Лактозный оперон (lac оперон) — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы

Промотор — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической или осмысленной транскрипции.

У прокариот промотор включает ряд мотивов, важных для узнавания его РНК-полимеразой, в частности так называемые последовательности -10 и -35.

Промотор асимметричен, что позволяет РНК-полимеразе начать транскрипцию в правильном направлении и указывает то, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза РНК.

Промоторный участок в пределах оперона может частично перекрываться или вовсе не перекрываться с операторным участком цистрона (гена).

То, под каким промотором находится кодирующий РНК участок ДНК, играет решающее значение в интенсивности экспрессии этого гена в каждом конкретном типе клеток. Активация промотора определяется присутствием в каждом типе клеток своего набора транскрипционных факторов

Оператор— это последовательность нуклеотидов ДНК, с которой связывается регуляторный белок — репрессор или активатор.[1] Впервые оператор был описан в составе лактозного оперона E. coli как участок, перекрывающийся с промотором находящийся перед генами в составе оперона.

Терминатор — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса.

Часто эти последовательности заканчиваются цепочкой тиминовых нуклеотидов (у транскриптов — уридиновых), которой предшествует участок, содержащий внутренние, взаимно комплементарные последовательности в противоположных ориентациях («шпилечные» структуры). Область «шпильки» обогащена GC парами, придающими этой структуре большую устойчивость[

У бактерий есть два типа терминаторов:

  1. ρ-независимые терминаторы, у которых формирование стебля-петли (вторичная структура РНК) внутри синтезируемой РНК разрушает комплекс РНК — ДНК — РНК-полимераза.
  2. ρ-зависимые терминаторы, которые для прекращения синтеза РНК требуют действия фактора специфичности ρ, комплекса белков с хеликазной активностью.

Коферменты – органические природные соединения небелковой природы, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов. Выполняют функцию переносчиков электронов, атомов или функциональных групп с одного субстрата на другой.

Штамм (от нем. Stammen, буквально — происходить) — чистая культура вирусов, бактерий, других микроорганизмов или культура клеток, изолированная в определённое время и в определенном месте.

Серотип — группа микроорганизмов одного вида, объединяемых общей антигенной структурой

Килобаза — единица изменения длины молекулы ДНК, равная тысяче пар оснований.

Линкеры — химически синтезированные олигонуклеотиды, представляющие собой сайты рестрикции или их комбинацию.

Репликон — молекула ДНК или её участок, находящиеся под контролем репликатора.

Репликатор – участок ДНК, ответственный за инициацию репликации.

Эписомы — генетические элементы бактерий, способные существовать как в интегрированном в бактериальные хромосомы состоянии, так и в виде автономных плазмид

Плазмиды — дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/8_124875_vozdeystvie-transgena-na-genom-kletki-hozyaina.html

Биология и медицина

Генотерапия

Генотерапия, генная терапия (gene therapy): способ лечения или коррекциизаболевания путем искусственного введения в клетку новой генетической информации.

Концепция генной терапии  заключатся в том, что наиболее радикальным способом борьбы с разного родазаболеваниями, вызываемыми изменениями генетического содержания клеток,должна быть обработка, направленныая непосредственно на исправление илиуничтожение самой генетической причины заболевания, а не ее следствий.

Причиной может быть мутация в зародышевой линии клеток, которая передаетсяпо наследству при наследственных заболеваниях, это может быть соматическаямутация, которая вызывает, например, рак, или это может быть изменениевследствие появления в клетке чужеродного генетического материала,например, в результате вирусной инфекции.

Способ же борьбы с этимигенетическими изменениями заключается в искуственном введению впострадавшую клетку новой генетической информации, призванной поправить ту,с которой связана болезнь. Эта концепция, по-видимому, появилась сразупосле осознания механизмов трансформации клеток опухолеродными вирусами.

Они, эти вирусы, осуществляют стабильное внедрение генетического материала в геном клеткихозяина, и поэтому тогда же было предложено использовать их  как векторы для доставки желаемой генетической информациии в геном клеток,чтобы в случае необходимости поправлять клеточные дефекты и лечить болезнигенома.

Однако это были только общие идеи. Предстояло решить массутехнических и этических проблем, прежде чем достичь сегодняшних успехов инадежд. Серьезным уроком и предостережением послужила крайне неудачная в1980 году попытка вылечить талассемию с помощью введения гена гемоглобина.

Исторически генная терапия нацеливалась на лечениенаследственных генетических заболеваний, но впоследствии поле ееприменения, по-крайней мере теоретически, расширилось таким образом, чтоона стала рассматриваться, как потенциально универсальный подход к лечениюпрактически всего спектра болезней, начиная от инфекционных, включая такназываемые болезни современного общества такие как рак, атеросклероз,диабет и кончая классически генетическими, наследственнымизаболеваниями.

Существует несколько способов введения новой генетическойинформации в клетки млекопитающих, что позволяет разрабатывать прямые методы генотерапии лечения наследственных болезней. 

Используют два основныхподхода, различающиеся природой клеток- мишеней:

— фетальную генотерапию , при которой чужеродную ДНКвводят в зиготу или эмбрион на ранней стадии развития; при этом ожидается,что введенный материал попадет во все клетки реципиента (и даже в половыеклетки, обеспечив тем самым передачу следующему поколению), и

— соматическую генотерапию , при которойгенетический материал вводят только в соматические клетки и он непередается половым клеткам.

Есть и третий подход — активациясобственных генов организма с целью полного или частичного преодолениядействия мутантного гена. Яркий пример такого подхода — использованиегидроксимочевины для активации синтеза гемоглобина F у больных с серповидноклеточной анемией италассемиями.

Важнейший элемент медицины 21 века — генная терапия — развивается в направлении лечения как наследственных заболеваний, так и таких приобретенных заболеваний, как рак, атеросклероз или СПИД. Основные стратегии геной терапии две — ex vivo и in vivo.

Разрабатываются способами введения генов в больные клетки иорганизмы для того, чтобы компенсировать генетический дефект, делающийклетку больной, или, если это раковая клетка, то чтобы придать ей свойства,достаточные для уничтожения этой и подобных клеток иммуннойсистемой.

Показано, что генная терапия и трансгеноз тесно связаны, но пригенной терапии, в отличие от трансгеноза, трансгены не вводят в зародышевыелинии клеток. Однако следует помнить, что генная терапия находится в самом начале своегопути. 

Откроем Science,269, от 25 Августа 1995 и прочтем: «В последнемсентябре, когда Ашанти ДеСильва, приветливая 8-летняя девочка появиласьперед Научным Советом, председатель, в то время конгрессмен Джордж Браун,сказал: «Перед нами доказательство того, что чудо свершилось».

О каком жечуде здесь идет речь? Эта девочка страдала наследственным заболеванием — недостаточностьюаденозиндезаминазы , и в сентябре 1990 года ее начали лечить с помощьюгенной терапии. И вот она жива здорова и ходит в школу.

Простимамериканскому конгресмену использование термина «чудо», ибо сказано:»Чудеса нельзя приводить в доказательство» (Талмуд). Противопоставим емуследующую пословицу: » Если случилось чудо, значит оно не чудо». Идействительно — чуда не случилось.

Просто настало время, когда незримые длятех, кого мы называем широкой публикой или, если угодно,налогоплательщиками, исследования генетики, молекулярной биологии биоорганической химиии, биохимииконцентрированно проявляются в зримом каждому, социально значимомрезультате — на наших глазах рождается медицина 21-века.

Об этом мыпоговорим более подробно позже, а сейчас вот такие цифры: (Nature,378,#6558, 655,1995). Институты Национального Института Здоровья вСША (NIH) в 1995 израсходовали на генную терапию 181.5 миллионов долларов из11.3 миллиардного бюджета. Из них 50 миллионов израсходовано нафундаментальные исследования. Одобрено 136 клинических протоколов.

910субъектов подверглись переносу генов в США и 1024 — в мире. Нужно сразусказать, что пока нет однозначных результатов. В значительной степениисследования в этой области продолжают оставаться фундаменьальными. Но то,что происходит, означает, что в короткий срок генная терапия перестала бытьпросто фантазиями энтузиастов, а стала реальностью.

Ссылки:

Источник: http://medbiol.ru/medbiol/har/0017ecf3.htm

Генная терапия в России: три года опыта • Библиотека

Генотерапия

Знаете ли вы, что в нашей стране есть препарат для генной терапии? Этот препарат успешно лечит распространенное возрастное заболевание, он прошел клинические испытания и с 2012 года продается на территории России. И сам препарат — отечественный, причем единственный в своем роде, аналогов в мире нет.

Типичная реакция человека, который слышит об этом впервые: «Да ладно, не может такого быть». Не может, но бывает.

Рассказать читателям о препарате, получившем название «Неоваскулген», мы попросили кандидата медицинских наук Романа Вадимовича Деева, директора по науке ОАО «Институт стволовых клеток человека».

Идея и воплощение

Идея применения плазмидных генных конструкций для индукции роста сосудов в терапевтических целях, конечно, принадлежит не Институту стволовых клеток человека.

История вопроса насчитывает как минимум два десятка лет — пионерами здесь были доктор Джеффри Иснер с соавторами (США), которые провели пилотное исследование, сначала на одной пациентке, потом на трех, и опубликовали результаты в середине 90-х.

В этом отношении мы шли по их следам, но конкретная разработка, положенная в основу препарата, российская.

Плазмидную конструкцию, содержащую ген фактора роста сосудов, создали и в 2007 году запатентовали два специалиста: хорошо знакомый читателям «Химии и жизни» доктор биологических наук, профессор С. Л. Киселев (Институт биологии гена РАН, Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова) и доктор биологических наук, профессор А. В. Иткес (Российский университет дружбы народов).

Однако не каждая идея, сколь угодно красивая и теоретически верная, воплощается в жизнь.

В первую очередь это касается медицины, отрасли по необходимости консервативной, где всегда актуально утверждение «лучшее — враг хорошего».

Первый вопрос, который мы задали себе, прежде чем начать работу: существует ли непреодоленная проблема, которую можно решить с помощью этой плазмиды? Где она может быть нужна и нужна ли вообще?

Атеросклероз сосудов — это сужение просвета артерий из- за отложений холестерина и других веществ, которое может приводить к ишемии — нарушению кровоснабжения органов и тканей.

У всех на слуху ишемическая болезнь сердца — одна из основных причин смертности в мире: атеросклероз коронарных артерий приводит к поражению сердечной мышцы, возможные следствия — стенокардия или инфаркт. Но начинать наше исследование с ишемической болезни сердца нам не хотелось.

Решением этой проблемы активно и достаточно успешно занимаются хирурги, существует множество фармацевтических средств разных групп, которые поддерживают миокард. Конечно, о победе над инфарктом пока не приходится говорить, и всё же это не та область, где новый препарат был бы воспринят с энтузиазмом.

Мы стали думать, какие еще ишемические заболевания имеют существенное социальное значение, и вспомнили термин, знакомый каждому студенту-медику: «перемежающаяся хромота» — симптом ишемии сосудов нижних конечностей.

Сужение сосудов не пропускает кровь к мышцам — кожа ног становится сухой, ступни мерзнут, после продолжительной ходьбы начинаются боли в ногах, вынуждающие человека остановиться и отдохнуть. Звучит вроде бы нестрашно, однако эта проблема не менее значима, чем ишемия миокарда.

А возможно, и более, потому что ей уделяют куда меньше внимания и разработчики диагностических средств, и фармацевтические компании, и социальные органы. Между тем боли после долгой ходьбы — лишь начало.

Ишемия неизбежно будет прогрессировать, безболевая дистанция сократится от километра (что считается уже клинической стадией болезни) до 200 м и менее, затем начнутся боли в покое, а далее — язвенно-некротические изменения тканей и в перспективе ампутация из-за гангрены.

Сегодня врачи говорят о пандемии атеросклероза, и Россию эта пандемия не обошла стороной. Факторы риска для этой болезни хорошо известны: курение и алкоголь, недостаток физической активности, несбалансированное питание, стрессы.

Риск выше для гипертоников, людей с избыточным весом, страдающих диабетом, для тех, у кого повышен уровень холестерина и особых липопротеинов в крови. Существует наследственная предрасположенность к атеросклерозу: о ней говорят, если у больного имеются кровные родственники-мужчины, умершие от инфаркта или инсульта до 55 лет, и женщины — до 65 лет.

Мужчины более предрасположены к раннему развитию атеросклероза, чем женщины, и для всех риск увеличивается с возрастом.

Хронической ишемией нижних конечностей (ХИНК) во всем мире страдают около двухсот миллионов человек. Существует статистика по этому заболеванию в США, в странах Европы и Юго-Восточной Азии. Данные по России тоже имеются, но весьма приблизительные.

Помимо проблем со сбором, обработкой и распространением информации, есть и объективные сложности. Допустим, инфаркт миокарда во всех статистических отчетах пишется отдельной строчкой, подсчитывать случаи просто. Но как учитывать ХИНК? На ранних стадиях пациенты зачастую не обращаются к врачам.

Если же учитывать поздние случаи, с некрозом и ампутациями, то не всегда возможно отделить те случаи, где причиной ампутации был, например, диабет или травмы. Вообще говоря, этот раздел статистики достаточно печален. Подсчитано, что только в США в год выполняется около 150 тысяч ампутаций.

В нашей стране, по оценкам врачей-экспертов, — от 45 тысяч до 150 тысяч в год, с учетом состояния здравоохранения и культуры заботы о своем здоровье.

По приблизительным данным, ежегодно в России около 300 тысяч человек получают диагноз «хроническая ишемия нижних конечностей». Как правило, это люди в возрасте 55–60 лет и старше, но бывают и ранние случаи. Мы считаем, что всего в стране живут от миллиона до двух миллионов граждан с этим заболеванием. Прогноз для них неблагоприятный.

Если говорить о наиболее тяжелых стадиях, третьей и четвертой (боли в покое и некрозы), то в течение года после постановки диагноза приблизительно четверть их умирает из-за прогрессирования атеросклероза, в том числе в других анатомических регионах; четверть переживает ампутацию, у четверти поражение сосудов ног прогрессирует, и только у четверти современная медицина может добиться хоть какой-то стабилизации.

Те же и плазмида

Что может сделать для таких людей сосудистая хирургия? Самый простой вариант — механически исправить сосуды: заменить проблемный участок протезом либо создать путь для обходного кровотока. Но во-первых, приблизительно у четверти пациентов анатомическое строение сосудов таково, что сделать хирургическую реконструкцию невозможно.

Во-вторых, атеросклероз не всегда поражает крупные сосуды — это могут быть и артерии ниже щели коленного сустава, в голени. Диаметр сосудов там небольшой, и велика вероятность, что хирургическая операция не даст желаемого результата из-за тромбирования шунтов, разрастания эндотелия и т. д.

Специалисты открыто признают, что сосудистая хирургия всех проблем в этой области не решает.

Когда не может помочь хирургия, остается медикаментозное воздействие. Но фармакология тоже не предлагает чудо-лекарства. Стандартная терапия таких пациентов подразумевает назначение препаратов, улучшающих реологические свойства крови, расслабляющих тонус сосудистой стенки.

Когда ишемия становится критической, переходит из второй стадии в третью и далее — в четвертую, добавляют препараты группы простагландинов, которые расширяют мелкие сосуды. Кровь туда «проваливается», кровоснабжение тканей улучшается, и худшего удается избежать.

Но каждые полгода эту терапию приходится повторять — до тех пор, пока сосуды реагируют на простагландины.

Кроме того, в Европе и в Соединенных Штатах зарегистрирован препарат цилостазол. Хотя механизм его действия не совсем понятен, но то, что он улучшает периферический кровоток, показано достоверно.

Цилостазол рекомендован к применению в Европе и в США, у нас же ситуация своеобразная: препарат упомянут в «Национальных рекомендациях по ведению пациентов с заболеваниями периферических артерий», но пока не разрешен к применению на территории РФ.

Кроме того, Европейское медицинское агентство в марте 2013 года выпустило пресс-релиз, в котором говорилось о побочных эффектах цилостазола, связанных с нарушением работы сердца. Теперь противопоказанием к применению считается хроническая сердечная недостаточность.

А это сильно ограничивает и его применение у пациентов с ишемией нижних конечностей: сердечников среди них много, атеросклероз — явление системное.

Рассмотрев эту ситуацию, мы решили, что действие, которое разработчики предполагали для плазмидной конструкции с геном VEGF, — ангиогенез, создание de novo сосудов микроциркуляторного русла, — может оказаться полезным.

Естественно, мы не делали пафосных заявлений о победе над ишемией.

Наш препарат не лечит от атеросклероза, но он восстанавливает кровообращение там, где оно нарушено, и позволяет крови добраться до обедненных кислородом и питательными веществами клеток и тканей.

Медицинское сообщество, как я уже упоминал, достаточно консервативно, хирургическое — в особенности. Мы понимали, что за нашу правоту придется побороться.

Неоваскулген был зарегистрирован в 2011 году, и с тех пор мы ведем разъяснительную работу — ездим по стране, проводим конференции и симпозиумы, общаемся с докторами, рассказываем им о препарате, что-то корректируем и в наших представлениях с учетом того, что узнаем от них. В принципе, сейчас начинается самое интересное.

Позади клинические исследования, которые подтвердили безопасность и эффективность препарата для значительной части пациентов. Результаты говорили сами за себя (подробнее о них чуть позже), они были убедительны для экспертов, а мнение экспертов убедило официальных лиц.

Стало понятно, что ангиогенная терапия как самостоятельный элемент комплексного лечения имеет право на существование, и началась тонкая, почти ювелирная работа — подгонка препарата под конкретные клинические ситуации: нужно было понять, кому он показан в первую очередь, когда его следует назначать в сочетании с хирургической реконструкцией, с препаратами других фармакологических групп.

Сегодня в мире разрешено к клиническому применению всего пять генных препаратов: три для лечения злокачественных новообразований, четвертый — глибера, для лечения редкого наследственного заболевания — дефицита липопротеинлипазы, и наш неоваскулген. Необходимо понимать, что генная терапия бывает разной.

Лечение наследственных заболеваний предполагает мощную долговременную коррекцию нарушений в геноме. Так действует глибера и другие подобные ей препараты, которые еще не вышли на рынок, но в скором времени, вероятно, появятся.

Нам же требуется лишь временная индукция ангиогенеза — наша генетическая конструкция работает в клетках от суток до 10–14 дней, запускает процесс роста сосудов и затем исчезает. Ни о каком «вмешательстве в геном», конечно, говорить не приходится.

Именно поэтому препарат вводят местно, в те участки, где необходимо вырастить новые сосуды.

За рубежом пытались вводить похожие конструкции внутривенно и внутриартериально, но особого смысла в этом не было: при контакте с кровью препарат быстро разрушался.

Это и хорошо, потому что обеспечивает безопасность: плазмида не может попасть в другие отдаленные участки организма и не запустит процесс ангиогенеза там, где он нежелателен.

Что касается генно-терапевтических препаратов для лечения хронической ишемии нижних конечностей, пока на рынке есть только неоваскулген, но через некоторое время могут появиться и другие.

Сошла с дистанции компания «Sanofi-Aventis», спонсировавшая клинические испытания плазмидной конструкции с геном фактора роста фибробластов. Фибробласты участвуют в созревании сосуда — собираются вокруг трубочки эндотелия и формируют прочную стенку, но это уже не инициация процесса, а следующий этап.

Начинать с подстегивания фибробластов было рискованной идеей, и она не увенчалась успехом. Однако в мире проводится еще не менее десятка исследований в этой области, часть их перешла со второй на третью фазу клинических испытаний. Достаточно удачно японские ученые завершили исследование своего препарата.

Это плазмида, похожая на нашу, но в качестве терапевтического фактора в ней использован ген фактора роста гепатоцитов HGF (гепатоциты — клетки печени, но в данном случае этот белок, несмотря на название, стимулирует рост того же эндотелия сосудов).

У себя в Японии они успешно завершили третью фазу, однако не стали регистрировать, производить и продавать препарат, нашли инвестиции, чтобы организовать клинические испытания в США и вместо небольшого рынка внутри страны пойти на глобальный.

Результаты

Наш препарат прошел все этапы клинических испытаний.

В российских нормативных документах они не называются «тремя фазами», но смысл от этого не меняется: первый этап — оценка безопасности, второй этап — определение режима дозирования, наиболее частых побочных действий, первые данные об эффективности, и третий — точное определение эффективности и более редкие побочные эффекты и осложнения. Три организации, в которых проводились клинические испытания, — это Российский научный центр хирургии имени Б. В. Петровского, Рязанский государственный медицинский университет и Ярославская областная клиническая больница.

Для первого этапа обычно привлекают здоровых молодых добровольцев. Однако в нашем случае это было бы неэтично, поскольку речь все-таки шла о генной терапии.

В этом вопросе у нас было полное согласие с представителями контролирующего органа (на тот момент, в 2009 году, это была Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения, теперь же функция регистрации лекарственных препаратов передана непосредственно в Минздрав): здоровым людям генную конструкцию вводить не стоит, нужно совместить первый этап с началом второго и проводить оценку безопасности уже на пациентах. В таком решении не было ничего необычного: во всем мире сильнодействующие препараты, например те, что используют в психиатрии, на здоровых добровольцах не тестируют.

Препарат испытывали при второй и третьей стадии ХИНК по общепринятой классификации А. В. Покровского–Фонтейна. Стадия 2а — пациент может пройти около километра, а дальше начинаются боли. Уже на этой стадии в метаболизме мышечных волокон происходят необратимые изменения.

Стадия 2б — безболевая дистанция 200 метров и менее, а третья стадия, когда говорят уже о критической ишемии нижних конечностей — боли в покое, при сидении и лежании.

При этих же стадиях сейчас показано применение неоваскулгена — то есть практически при всех, за исключением первой, бессимптомной, когда пациент даже не знает, что болен, и четвертой, некротической, когда образуются язвы и гангрены.

Впрочем, бывали случаи, когда доктора назначали препарат и на четвертой стадии как терапию отчаяния, закрывая глаза на инструкции. Потому что эффект превосходил наши самые оптимистические предположения.

Доктора, принимавшие участие в клинических испытаниях, как правило, начинали их с колоссальным скепсисом.

Многоопытному хирургу, перевидавшему десятки, если не сотни тяжелых пациентов, прекрасно представляющему и все возможности терапии, и прогнозы, предлагают сделать больному какие-то инновационные уколы — реакцию нетрудно представить.

А потом проходят две недели, раздается звонок, и доктор говорит: «У меня пациент бросил костыли и самостоятельно поднимается на третий этаж».

Такая история произошла в Ростове-на-Дону, где проверяли эффективность препарата под руководством доктора медицинских наук, профессора Ростовского государственного медицинского университета Ивана Ивановича Кательницкого. Сейчас мы зарегистрировали препарат и на Украине, где врачи его встретили не с меньшим, а возможно, и с большим недоверием, чем их российские коллеги. Недавно я получил от одного из них электронное письмо с заголовком: «Это бомба!» — настолько он был изумлен результатом.

Сразу отмечу, что чудесные истории, к сожалению, происходят не с каждым больным. Как и для любого лекарственного средства, есть категория пациентов, которые не отвечают на терапию неоваскулгеном. Мы пытаемся разобраться, почему так происходит и что тут можно исправить.

Кроме того, далеко не все пациенты страдают только атеросклерозом: у кого-то он протекает на фоне диабета, или у кого-то развивается тромбангиит (болезнь Бюргера), и это, конечно, ухудшает результат. Приблизительно 15% больных реагируют на лечение не так, как бы мы хотели, — очень и очень незначительно.

Однако есть четкая положительная тенденция, и даже можно отметить, что чем тяжелее ишемия, тем ярче выражен клинический эффект. Некоторых больных мы наблюдаем уже два-три года. Коллеги из Ярославля (И. Н. Староверов, Ю. В.

 Червяков) подвели статистику по четырем годам — мы видим, что пациент, который с трудом мог пройти 50 метров, через два года отправляется на дальние прогулки, безболевая дистанция выросла до трех километров.

Был примечательный случай и на ранней стадии: пациента, страстного охотника, не устраивали боли в ногах после первого километра, и он сам приобрел препарат. Сейчас этот человек охотится на лося, проходит в быстром темпе многие километры.

В рамках клинического исследования пациенты заполняли опросники, позволяющие оценить изменения в качестве жизни. Там было несколько шкал, которые сводились к двум компонентам: физическому здоровью и психологическому благополучию.

Выяснилось, что физический компонент улучшается с очень хорошей достоверностью, это видно на примере той же дистанции безболевой ходьбы. А вот психологические улучшения, хотя и были отмечены, не достигли статистически значимой разницы.

Может быть, дело в том, что после долгой ходьбы ноги всё равно начинают болеть, а хочется, чтобы не болели совсем, а может, людям трудно поверить в хорошее после тяжелой болезни и мрачных перспектив, или всему виной российская ментальность, о которой так много говорят.

Любопытно было бы сравнить результаты по этому показателю в других странах.

Цена вопроса

Сколько стоит препарат, во что обойдется лечение? Препарат, увы, дорогой. Точные цены в статье приводить нет смысла, проще посмотреть в Интернете, но настраиваться надо на сумму порядка ста тысяч рублей за одну упаковку.

Если учесть, что курс простагландинов стоит в среднем около 40 тысяч рублей и повторять его нужно каждые полгода, а эффект от неоваскулгена сохраняется и даже усиливается минимум два-три года, то картина не такая пессимистическая.

Но все-таки почему так дорого?

Вот что говорит по этому поводу наш генеральный директор, непосредственный руководитель данного направления А. А. Исаев: «Неоваскулген — первый в классе препарат, что означает большие инвестиции: годы исследований, непростая работа с регуляторами и врачами, огромные усилия по созданию производства для выпуска на рынок.

А на выходе небольшие количества доз препарата, пока его применение не станет широкой практикой. Отсюда и высокая цена на оригинальные разработки в сравнении с их копиями и так называемыми дженериками. Цена, уникальность и широкое применение тесно связаны. Поэтому наша задача — не только разработать препарат, но и сделать его доступным для всех.

Мы много работаем над этим».

С нашей точки зрения, желательный вариант развития событий — включение неоваскулгена в перечень лекарственных средств, которые могут быть закуплены за счет федерального или регионального бюджета и предоставлены пациентам, нуждающимся в таком лечении.

Подобное решение экономически обоснованно: как ни странно, пациент с одной ногой или вообще без ног обходится государству дороже, чем покупка препарата, который позволит избежать ампутации.

Некоторую надежду дает и то, что неоваскулген официально является «инновационным препаратом», то есть включен в соответствующие списки как приоритетный и заслуживающий поддержки со стороны государства.

Понятно, что себестоимость неоваскулгена не может быть совсем уж низкой. Выращивание E. coli в биореакторе, манипуляции с ней, выделение и очистка плазмиды, подготовка лекарственной формы, контроль качества — всё это труд квалифицированного персонала, дорогостоящие приборы и реактивы.

Но интересно, что себестоимость только производственной части в России примерно в восемь раз выше, чем если бы то же самое делалось, допустим, в Израиле. Причина проста: и оборудование, и расходные материалы — всё это у нас импортное, что и увеличивает затраты.

Кроме того, вложения в клинические испытания, в обучение врачей, нужно постепенно окупить. Есть свои интересы и у нашего дистрибьютора, компании «Сотекс», — это одна из компаний, входящих в известную на фармацевтическом рынке группу «Протек».

Их работа тоже необходима, это они поставляют препарат в регионы, чтобы он был доступен не одним столичным жителям.

Мы, со своей стороны, предпринимаем все усилия для того, чтобы препарат подтвердил свою эффективность в ходе широкого применения, — ежемесячно проводим выездные мероприятия, встречи, круглые стол, общаемся с врачами, отвечаем на вопросы. Глядя на карту РФ, я уже могу назвать специалистов по сосудистой хирургии в каждом регионе.

Нельзя сказать, чтобы это был парад единодушия, — у каждого практикующего врача свой опыт и свое отношение к показаниям и противопоказаниям. Но о препарате знают, его применяют, и это для нас главное. Когда есть результаты и они убедительны для экспертного сообщества в конкретном регионе, разговаривать с чиновниками уже проще.

Если всё сложится удачно, в арсенале сосудистых хирургов вскоре появится новый полезный инструмент.

Источник: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432389/Gennaya_terapiya_v_Rossii_tri_goda_opyta

Генотерапия — лекции на ПостНауке

Генотерапия

ВИДЕО Сейчас много разговоров про генную терапию, и не все понимают тот огромный комплекс технологий и задач, которые необходимо решить для ее работы. Дело в том, что геном любого из людей состоит из трех миллиардов нуклеотидов ДНК. Можно думать про это как буквы.

Каждый из нас — это последовательность из трех миллиардов букв, как большая книга. Это и есть та генетическая информация, которая приводит к возникновению человека.

Но иногда в книге возникают ошибки или опечатки.

Они могут появиться прямо в момент зачатия, и тогда возникает какое-то врожденное генетическое заболевание.

Они могут возникнуть в ходе жизни, когда у той или иной клетки в процессе деления возникает ошибка, потом эта ошибка передается из поколения в поколение всем последующим клеткам. Это может приводить, например, к раку, лейкемии и другим болезням.

Одним из таких очень простых генетических заболеваний является серповидноклеточная анемия. Единственная замена буквы A на букву G приводит к тому, что производится мутантная форма белка гемоглобина и люди, у которых эта мутантная копия кодируется геномом, полученным от родителей, умирают.

В принципе понятно, как можно было бы это излечить. Нужно эту букву обратно поменять и исправить опечатку. Забелить до некоторой степени, как на старых пишущих машинках, а потом напечатать новую.

Предполагается, что нужно каким-то образом добраться до той самой клетки, которая создает проблему, изменить букву, исправить ее на правильную, а потом подсадить клетку обратно.

Очень важно, что если бы все это работало, то можно было бы подсаживать, например, меня мне же самому, тем самым различные иммунологические проблемы, связанные с пересадкой органов и тканей от одного донора к реципиенту, решаются. Будет полная иммунологическая совместимость.

Но чтобы это сделать, биологи должны иметь возможность выбрать одну букву из трех миллиардов и изменить только ее, а сделать это очень трудно. Ведь если процедура работает неточно, вы можете вместо исправления источника заболевания наделать новых опечаток, и все будет даже хуже, чем было. Поэтому эта проблема пока не решена.

Есть еще одна проблема. Если мы говорим о генетическом врожденном заболевании, то надо понимать, что все клетки нашего организма — а мы все сделаны из нескольких триллионов клеток — несут эту опечатку. И нужно будет только в какой-то определенной ткани, где возникает самая большая проблема, это изменить.

Скорее всего, когда будут первые успешные опыты по генной терапии, это будет сделано с лейкемией или с каким-нибудь заболеванием крови. Это не солидная опухоль, а это опухоль клеток, связанных с кроветворением.

Процедура должна быть такая: нужно будет изъять какую-то часть костного мозга, выделить стволовые клетки, которые являются предшественниками той или другой группы клеток крови, поменять, а потом обратно подсадить. Все, что нужно, у нас уже есть. В принципе, мы умеем это делать.

Но у нас нет нужной точности. И на протяжении последних десяти лет ученые пытались найти общий способ определить, как сделать так, чтобы добраться до нужного места в ДНК, до нужной последовательности и изменить только там эту несчастную опечатку.

Все наши три миллиарда букв составляют очень длинное слово. И нужно прийти в нужный участок.

Выяснилось, что проблема не решается. Она действительно очень сложная. Есть несколько технологий, которые развивались. И в 2009 году одна из таких технологий получила название технологии года в журнале Science.

А в 2010-м уже другая, в том же самом журнале, получила это же название, потому что она обещала решить проблему. На научном языке называется сайт-специфического или просто специфического узнавания последовательности ДНК. Но реально все не работало.

Причем нужно в общем случае иметь возможность узнавать любую последовательность. Ведь могут быть самые разные генетические заболевания, самые разные буквы могут стать ошибочными.

Это развитие медленно шло. И в начале 2013 года совершился прорыв. С методологической точки зрения это очень интересно, потому что прорыв пришел оттуда, откуда его совсем не ждали.

То, о чем сейчас идет речь, — это молекулярная генетика или генная инженерия высших организмов — людей, млекопитающих.

А есть отдельный научный мир, и в природе тоже существует отдельный мир бактерий, которые живут сами по себе, и никакого отношения ко всему, что происходит с нами, там нет.

Оказалось, что у бактерий есть система иммунитета, с помощью которой они борются с вирусами. Эта система работает таким образом, что большинство бактерий накапливают в результате взаимодействия со своими вирусами следы, молекулярные метки взаимодействия с вирусами. Это происходит потому, что небольшой кусочек вирусной ДНК попадает в ДНК бактерий.

А дальше у бактерий есть специальная машинка, которая, зная о том, что существует этот небольшой участок, слепок, остаток от вируса, который раньше заражал эту клетку, использует этот кусочек вместе со специальными белками, для того чтобы найти вирус, узнать его и убить.

И эта система очень специфическая, потому что бактериальной клетке тоже нужно решать важную проблему и убивать только вирус, а не себя.

Эта система носит название CRISPR. Она была неизвестна до 2007 года. А в 2007-м она возникла из небытия как новый пласт молекулярной биологии. Выяснилось, что эти своеобразные, но никак не связанные с настоящей генной инженерией и генной терапией исследования бактерий и будут тем прорывом, который позволит наконец дать возможность медикам исправлять опечатки в человеческих генах.

И нужно для этого совсем немного. Так как бактериальная система узнавания вирусов неспецифична, она позволяет узнавать любую последовательность ДНК вируса. И вот что мы можем сделать. Забудем о вирусах и бактериях. Перенесем эту систему в клетку высшего организма, например в кроветворную клетку, которая получена из костного мозга пациента.

И запрограммируем эту систему так, что она будет работать, узнавая неправильный, мутантный участок гена человека, связываться с ним и уничтожать. Так она работает в бактериях.

Реально это происходит на уровне того, что мы методами генной инженерии делаем очень большую молекулу РНК, которая в комплексе с бактериальным белком, введенным в человеческую клетку, может специфически узнать свою мишень. Мишенью будет именно эта испорченная копия гена.

А дальше происходит маленькое чудо, называется оно gene editing — генное редактирование. Это процесс узнавания и внесения двухцепочечного разрыва в ДНК, в которой находится мутация, происходит излечение. Происходит исправление неправильной копии на правильную.

И молекулярная биология этого процесса до конца не известна. Но интересен сам факт возникновения научных революций.

Когда некая область, важная для всех нас, которую люди пытаются двигать на протяжении десятков лет, куда вложены огромные средства, приходит к какому-то насыщению, когда прогресса нет и непонятно, откуда он может взяться, — не потому, что люди глупые. Просто мы дошли до границы неведомого и не можем продвинуться.

А помощь внезапно приходит из посторонней области, которая не имела никакого отношения к этому. Сейчас все любят говорить про междисциплинарность, но это не она. Это результат того, что ученые при условии сопоставления действительно научного сообщества общаются друг с другом, происходит перенос знаний: вдруг кто-то может это использовать, а всем нам от этого станет хорошо?

Источник: https://postnauka.ru/video/17047

Просто о сложном: как работает генная терапия и что она лечит

Генотерапия

200 миллионов потенциальных кандидатов — это очень много.

До половины случаев, в которых помогает генная терапия, это наследственные заболевания: гемофилия, иммунодефициты, болезни накопления, энзимопатия, 25–30% случаев — это онкологические заболевания, оставшиеся 20% — все остальное: кардиология, неврология, болезни нервной системы и даже травмы, например повреждения нерва или другие, более тяжелые случаи. Такое распределение связано с тем, что наследственные заболевания протекают крайне тяжело и зачастую имеют летальный исход, и там нет другого лечения в принципе, за исключением генной терапии.

В качестве лечебного действующего вещества в генной терапии используется генетическая информация, а точнее молекулы, которые ее несут: нуклеиновые кислоты РНК (реже) и ДНК (чаще). В каждой клетке есть «ксерокс» — экспрессионный аппарат — механизм, с помощью которого клетка переводит генетическую информацию в белки, позволяющие ей правильно функционировать.

То состояние, когда есть правильный ген и хорошо работающий «ксерокс» (который вообще-то должен работать всегда, иначе такая клетка нежизнеспособна), с точки зрения генной терапии можно условно назвать здоровьем клетки. В любой клетке есть полная библиотека этих оригиналов — генов, которые клетка использует для правильной экспрессии белков и нормального функционирования.

При патологии возможны самые различные ситуации. Например, когда по какой-то причине потерян важный оригинал (ген) или большая его часть и восстановить такую потерю уже невозможно.

В такой ситуации развиваются такие заболевания, как, например, миодистрофия Дюшенна, которая приводит к прогрессивному параличу всех мышц тела и заканчивается смертью в 25–27 лет — как правило, от остановки дыхания.

Другой пример — небольшая «поломка», не такая фатальная, но тем не менее приводящая к тому, что этот белок не работает — не выполняет своей биологической функции. И если это, например, VIII фактор свертывания крови, то у человека развивается гемофилия.

В обеих этих ситуациях наша задача — доставить в ткань «нормальную», рабочую копию гена, то есть как бы подложить в этот «ксерокс» правильный оригинал, чтобы наладить работу клетки и, может быть, целого организма, продлевая таким образом ему жизнь.

Работает ли это? Да, такие подходы эффективны в экспериментах на животных и уже проходят стадии клинических испытаний на пациентах, хотя следует признать, что трудностей на пути хватает.

Мы также разрабатываем подходы для лечения ишемических заболеваний, которые гораздо более распространены, чем наследственная патология, хотя, несомненно, для них существует и множество других способов лечения.

Дело в том, что каждый человек, который болеет ишемической болезнью сердца или конечностей, рано или поздно оказывается в состоянии, когда единственным способом лечения для него может оказаться генная терапия.

С помощью генной терапии лечится большая группа заболеваний, связанных с поражением центральной нервной системы, — болезнь Паркинсона, Альцгеймер, боковой амиотрофический склероз.

Существуют вирусы, которые имеют склонность атаковать центральную нервную систему, и это свойство можно использовать во благо. Например, вирус герпеса живет в нервах, и с его помощью в нервную систему можно доставлять факторы роста и цитокины, которые замедляют развитие этих заболеваний.

Это как раз пример того, когда вирус, вызывающий заболевание, редактируется, лишается белков, отвечающих за его патогенное действие, и используется как кассета, а факторы роста защищают нейроны от гибели, которая происходит при этих заболеваниях и становится причиной гибели больного.

Таким образом получается, что вирусы, несущие гены факторов роста, замедляют прогресс болезни и продлевают жизнь пациента.

Или, например, слепота — состояние, которое полностью лишает человека зрительных образов на всю жизнь. Одна из причин слепоты — так называемая врожденная атрофия Лебера, которая развивается из-за мутации в гене RPE 65.

В мире сейчас уже около 80 людей обрели минимальные зрительные возможности благодаря генной терапии — модифицированному аденовирусу, который доставил «рабочий» RPE 65 в ткани глаза и повысил его чувствительность к свету.

Как мы доставляем генетическую информацию в ткани: локально, в конкретный орган, или сразу в весь организм? Есть два варианта. Первый — это плазмида, то есть кольцевая молекула ДНК.

Она супер спирализуется, становится очень маленькой и компактной, и мы «упаковываем» ее в какой-нибудь химический полимер, чтобы облегчить ее проникновение в клетку.

В чем здесь проблема? Плазмидная ДНК через 12–14 дней будет удалена из клетки, и продукция белка остановится.

В такой ситуации мы можем предпринять два решения: первое — ввести дополнительную дозу плазмидной ДНК (благо она не иммуногенна), второе — ввести туда сразу несколько генов (например, для усиления эффектов цитокинов на регенерацию ткани), чтобы увеличить силу действия в тот короткий период времени, в течение которого будет идти продукция белков.

Другой выход (о нем мы уже упоминали выше) — это вирусы. Изначально вирусы — патогенные частицы, вызывающие заболевания, но в нашем случае они могут использоваться и для доставки генетической информации в клетки.

С помощью методов генетической инженерии мы можем убрать у вируса белки, отвечающие за его патогенное действие, оставив ему лишь то, что необходимо для проникновения в клетку, и нагрузив нужной нам информацией.

Тогда вирус из оружия превращается в кассету для доставки полезной, лечебной генетической информации.

Получается, что у нас есть два очень мощных способа доставки гена, и вирус явно выглядит более предпочтительным, потому что он сам может находить свои мишени в организме: например, вирус гепатита найдет печень, а вирус герпеса — нейроны.

Плазмида, кольцевая ДНК, работает только там, куда ее ввели. Возникает вопрос: почему мы до сих пор вообще пользуемся плазмидами, если есть вирусы? Ответ такой: вирусы иммуногенны, они вызывают иммунный ответ.

И, как вариант, они могут быть либо уничтожены иммунной системой до того, как успеют сработать, либо, как худший вариант, они могут вызывать побочные действия — мощные иммунные реакции на введение вируса.

Получается очень хрупкий баланс между эффективностью и безопасностью, который определяет судьбу препаратов, которые мы разрабатываем, и, если препарат показал себя небезопасным на этапе разработки, это тупик.

Чтобы разработать, получить и протестировать новый препарат для генной терапии, лаборатория или даже целый институт должны работать несколько лет.

Это, мягко говоря, недешево, пока это штучное производство, и протоколы, если они не спонсируются разработчиком, очень дорогие.

Есть два или три препарата, зарегистрированных в Европе, один в Японии, в России пока только один — «Неоваскулген», препарат для стимуляции роста сосудов.

Препараты, которые используются для генной терапии, имеют не изученную ранее фармакокинетику, фармакодинамику. Вся проблема в том, что на данный момент об этом накоплено очень мало информации по сравнению с тем, сколько ее вокруг обычных препаратов.

Это означает, что все риски, связанные с генной терапией, теоретически должны учитываться при разработках. Допустим, мы знаем, что не нужно испытывать тысячекратную дозу аспирина на практике, и мы этого не делаем.

В отношении генной терапии, поскольку мы пока не знаем фармакокинетику (а значит, и многих особенностей действия препаратов), мы должны учитывать все существующие возможные эффекты, и это сильно растягивает исследование во времени.

Вторая проблема заключается в том, что каждый препарат имеет свой уникальный тип действия. Это означает, что нужно доказывать его безопасность и эффективность на уникальных моделях, а это тоже растягивает период, после которого можно сказать: «Да, лекарство может быть выведено в клинику или на рынок, и это безопасно».

Поэтому я считаю, что это во многом вопрос времени и опыта человечества в этой области, который, как и в любом drug-девелопменте, будет накапливаться ценой больших проблем: остановленных исследований, побочных эффектов. Но я также знаю, что это вопрос затраченных усилий сотен исследователей и потенциальный способ помочь миллионам людей.

В настоящее время уже накоплен опыт и извлечены некоторые уроки, которые помогают идти дальше.

Источник: https://theoryandpractice.ru/posts/12359-gennaya-terapiya

Refy-free
Добавить комментарий