Этиологическое лечение наследственных заболеваний. Современные методы лечения наследственных болезней.

Наиболее перспективным и эффективным способом лечения наследственной патологии человека является коррекция генетического дефекта на уровне генов, то есть воздействие на этиологические факторы возникновения заболевания. Именно это направление влечении наследственной патологии часто обозначают как гемотерапия («молекулярное протезирование»). Разрабатываются три основные подхода к коррекции генетических дефектов посредством генотерапии: 1) компенсация экспрессии функционально неактивных аллелей введением в клетку дополнительных копий гена; 2) угнетение избыточной экспрессии гена; 3) усиление иммунного ответа организма. Первый подход основан на введении в определенные клетки и ткани организма дополнительного генетического материала, корригирующего нарушение экспрессии одного или нескольких мутантных генов. Этот подход наиболее часто используют для коррекции генетического дефекта при моногенных и некоторых мультифакториальных заболеваниях. Коррекция генетического дефекта осуществляется как в половых, так и в соматических клетках организма. Более предпочтительна генотерапия на уровне соматических клеток, так как она позволяет модифицировать экспрессию генов в определенном типе клеток и тканей и не приводит к передаче измененной генетической информации в ряду поколений. Второй подход основан на подавлении избыточной функции генов и их продуктов в клетках. Этот подход чрезвычайно перспективен для лечения онкологических заболеваний. В этом случае используют несколько генотерапевтических методов: 1) введение генов, продукты которых приводят к гибели избыточно пролиферирующих клеток (генов-убийц); 2) блокирование экспрессии онкогенов путем введения антисмысловых нуклеотидных последовательностей или генов, продукты экспрессии которых являются антителами для ряда белковых продуктов опухолевой клетки; 3) введение в опухолевые клетки нормальных копий генов-супрессоров. Третий подход направлен на повышение иммунореактивности клеток-мишеней или активации иммунной системы организма и разрабатывается для онкологических и вирусных заболеваний.

Рассмотрим более подробно использование этих трех способов генотерапии.
Коррекцию функции мутантных генов и восстановление их экспрессии можно осуществить двумя путями: I) заменой мутантного гена его нормальной копией; 2) введением нормальной копии гена при сохранности мугантной. Наиболее часто применяют второй подход генотерапевтической коррекции наследственных дефектов, что обусловлено техническими трудностями, возникающими как при удалении мутантного аллеля, так и при последующем встраивании его нормальной копии.

лечение наследственных заболеваний

Первые успешные опыты по генотерапии наследственных заболеваний проведены в 1990 г. в США. Они были направлены на коррекцию генетического дефекта при тяжелом комбинированном иммунодефиците, обусловленном мутацией в гене аденозиндезаминазы. Снижение активности этого фермента приводит к выраженному подавлению иммунного ответа в результате накопления в организме дезоксиаденозина, оказывающего токсическое действие на Т- и В-лимфоциты, Введение двум больным с этим тяжелым заболеванием нормальной копии гена с Т-лимфоцитами или стволовыми клетками костного мозга привело к практически полной компенсации иммунодефицита. На сегодняшний день проведено уже более 600 клинических испытаний по генотерапии ряда моногенных и онкологических заболеваний человека. Однако до настоящего времени генотерапевтическая коррекция наследственных дефектов не нашла широкого применения в клинической практике. Это связано прежде всего с проблемой доставки генетического материала и невозможностью существующими методами добиться стабильной экспрессии трансдуцированного гена в клетках и тканях больного. Разрабатываются два основных способа доставки генов в соматические клетки человека — in vitro и in vivo. Первый способ предполагает перенос генов в культуру клеток человека, после чего трансдуцированные клетки вводятся в организм хозяина. При втором способе доставка нормального гена осуществляется непосредственно в организм человека. Используются два основных способа доставки генетического материала в клетки человека: прямой перенос некомпактизированной («голой») плазмидной ДНК, свободной от бел ков, с которыми она обычно связана в хромосомах, и доставка генных конструкций с помощью векторных систем.

Для прямого переноса генетического материала в клетку используют флуоресцентно-меченную плазмидную ДНК, методику гидродинамического шока, насыщение ДНК полианионом (гепарином, декстран-сульфатом), а также ряд физических способов доставки ДНК. Среди физических методов доставки генетических конструкций в организм человека: электропорация, баллистическая трансфекция («генное ружье») и безигольное введение (бомбардировка клеток молекулами ДНК, связанными с различными металлами - Аu+, Са++).

В качестве векторных систем могут быть использованы некоторые вирусы, липосомы (липидные пузырьки с включенными в них фрагментами ДН К) и катионные полимеры (полиэтиленамин, полилизин, лизин-гистидиновый полимер).

Наиболее перспективными при проведении генотерапии считаются вирусные векторные системы, содержащие человеческий ген, встроенный в определенный участок генома вируса. Более чем в 80% всех генотерапевтических испытаний для доставки генетического материала были использованы именно вирусные векторы. Известно, что вирусы легко проникают в клетку, взаимодействуя с белками мембраны и клеточными рецепторами, и могут интегрироваться в ядерный геном. Наличие специфического набора поверхностных белков позволяет различным вирусам внедряться в определенный тип клеток, осуществляя тканеспеиифическую экспрессию гена. Наиболее часто в качестве векторных систем используются аденовирусы, ретровирусы и лентивирусы, которые различаются по ряду характеристик:
1) способности трансфекции пролиферирующих и непролиферирующих клеток;
2) способности интеграции в геном хозяина и, следовательно, длительности и направленности экспрессии;
3) уровню иммуногенности (степени иммунного ответа на введение векторной системы);
4) степени риска возникновения инсерционных мутаций;
5) пакующей способности вектора, определяющей размер генетического материала, который может быть введен в вектор.

Необходимо отметить, что не существует универсального носителя, который обеспечил бы эффективную доставку генетического материала при всех наследственных заболеваниях. В последние годы рассматривается возможность создания невирусных носителей, представляющих собой мультифунациональные самособирающиеся комплексы с ДНК, в которых каждый компонент имеет определенную функцию по преодолению различных барьеров в организме человека.

Среди новых перспективных подходов к коррекционной генотерапии следует отметить метод химеропластики, основанный на генной конверсии в клетках, полученных от больного. Показано, что при добавлении в культуру делящихся клеток различных фрагментов геномной ДНК (химеропластов) можно добиться их гомологичной рекомбинации с нативной ДНК. В состав химеропластов входят короткие цепочки ДНК (около 25 нуклеотидов) и комплементарные им цепочки РНК. При этом в последовательность ДНК/РНК шпилечной структуры включается основание, по которому планируется замена. Замещение нужного кодона в структуре ДНК (конверсия) в клетках мишенях происходит достаточно эффективно и обнаруживается в 25%-40% клеток in vitro. После осуществления химеропластики клетки мишени возвращаются в организм больного. Возможно, также проводить замену не всего гена, а только некоторых его экзонов, несущих мутацию. Этот метод получил название метода перепрыгивания экзонов (exon-skipping). Его суть состоит в возникновении гибридизации in vitro в культуре клеток больного его ДН Кс короткими антисмысловыми последовательностями РН К, комплементарных местам сплайсинга первичного РНК-транскрипта. Это, в свою очередь, приводит к проскальзыванию петли сплайсинга и удалению из мРНК мутантных экзонов,

В последние годы разрабатывается еще один, принципиально новый подход к коррекции генетического дефекта при моногенных заболеваниях. Он основан на специфической активации нормальных генов, являющихся гомологами мутантных генов, путем введения химических стимуляторов. Этот подход наиболее интенсивно разрабатывается при двух заболеваниях - прогрессирующей мышечной дистрофии Дюшена/Бекера и серновидноклеточной анемии. При прогрессирующей мышечной дистрофии Дюшенна/Бекера активируют ген белка утрофина, локализованный на хромосоме 6q24. Показано, что этот ген, подобно гену дистрофина, экспрессируется в мышцах, мозге и висцеральных тканях и его продукт - утрофин- способен взаимодействовать с белками дистрофин-ассоциированного комплекса в раннем эмбриогенезе. Возможно, утрофин представляет собой фетальную изоформу дистрофина и его ген можно рассматривать как аутосомный гомолог гена дистрофина. В опытах на утрофин/дистрофин дефицитных линиях трансгенных мышей показано, что введение им укороченной формы утрофина приводит к восстановлению функций дистрофин-ассоциированного комплекса белков и коррекции основных миопатических симптомов.

Сравнительная характеристика различных способов доставки генетического материала в клетки человека представлена в таблице.
При онкологических заболеваниях наиболее часто используются генотерапевтические подходы, направленные на прекращение или резкое снижение репликации ДНК опухолевой клетки, подавление экспрессии онкогенов или введение генов-супрессоров (например, ТР53). Снижения синтеза ДНК в опухолевой клетке можно добиться путем введения генов, экспреосирующих ферменты, которые тормозят репликациюДНК. Один изтакихферментов--тимидинкиназа вируса простого герпеса. Тимидинкиназа фосфорилирует ганцикловир, превращая его в ганцикловир-трифосфат, который способен встроиться в нуклеотидную последовательность ДНК, терминируя ее синтез и приводя к гибели делящейся опухолевой клетки.

Блокирование экспрессии онкогенов может осуществляться двумя путями: введением антисмысловых нуклеотидных последовательностей, связывающих мРНК онкогенов, или генов, кодирующих антитела к мутантному белку,

Большое количество попыток генотерапии опухолевых заболеваний основаны на стимуляции иммунной системы целого организма и повышении иммуннореактивности самих опухолевых клеток. Активация иммунного ответа организма может быть достигнута при помощи введения генов, продукты которых являются стимуляторами иммунитета, например цитокинами. Повышения иммуннореактивности опухолевых клеток можно добиться и введением в биоптат опухолевых клеток больного генов-белков иммунностимуляторов (интерлейкинов, интерферона, фактора некроза опухолей и др,) in vitro. Трансформированные таким образом высоко иммунногенные и инактивированные путем облучения опухолевые клетки вводят, как вакцину, в организм больного.

Таким образом, из разработанных современных методов лечения наследственных заболеваний человека генотерапия представляется наиболее перспективным при условии решения всех вышеперечисленных проблем.

Наряду с генноинженерными подходами к коррекции генетического дефекта разрабатывается еще одно направление в лечении наследственных болезней, получившее название клеточная терапия. Суть метода заключается во введении в пораженную ткань клеток-предшественников, полученных от здорового донора. Наиболее интенсивно это направление разрабатывается при лечении наследственных миопатий, прежде всего, прогрессирующей мышечной дистрофии Дюшенна/Бекера. Известно, что мышцы человека в постнатальном периоде состоят из многоядерных клеток — миофибрилл, которые в процессе онтогенеза формируются из одноядерных миобластов путем их слияния. Миобласты в небольших количествах присутствуют в скелетной мускулатуре взрослого человека. Выделенные из биоптатов здоровых доноров и культивированные миобласты сохраняют способность к слиянию с многоядерными миофибриллами. Показано, что при трансплантации культивированных миобластов в мышечную ткань больного ПМДД/Б происходит внедрение ядра донорского миобласта в миофибриллу больного, в результате чего индуцируется экспрессия нормального генадистрофина. К недостаткам этого метода следует отнести кратковременную экспрессию генов ядер донорской клетки и трудности получения неиммуногенной чистой культуры миобластов.

БИОЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕНОТЕРАПИИ

Несмотря на то, что все процедуры генотерапии строго регламентированы и подчиняются принятым на сегодняшний день правилам безопасности, введение генных конструкций в организм человека требует особого внимания. Важнейшее значение имееттип клеток, служащих объектом генотерапии. Любое введение в клетки человека генетического материала может иметь отрицательные последствия, связанные с неконтролируемым встраиванием и нарушением функции генов. Однако отрицательные последствия генотерапии соматических и половых клеток несоизмеримы по своему масштабу. В первом случае речь идет о судьбе одного тяжело больного индивида, и риск, вызываемый лечебными процедурами обыч1 ю ниже, чем риск смертельного исхода от первичного заболевания. Кроме того, степень генетического риска при генотерапии соматических клеток снижается при использовании генетических конструкций, неспособных к встраиванию в геном клетки-реципиента. При введении генетических конструкций в половые клетки возникает опасность внесения нежелательных изменений в геном будущих поколений. В международных документах Всемирной организации здравоохранения, ЮНЕСКО, Совета Европы признается этически допустимой только генотерапия соматических клеток.

Можно надеяться, что внедрение генотерапии в практическое здравоохранение поможет преодолеть, хотя бы частично, и некоторые нравственные проблемы. Тем более, что ведущей тенденцией развития новых генетических технологий является все большая миниатюризация процедур генодиагностики и генотерапии и сдвиг времени их выполнения на все более ранние сроки беременности.

- Вернуться в оглавление раздела "Генетика."

Оглавление темы "Лечение и профилактика наследственных заболеваний.":
1. Программы биохимического скрининга. Скрининг наследственных болезней.
2. Профилактика наследственных болезней. Проблемы профилактики наследственных заболеваний.
3. Генетический риск при аутосомно-доминантном типе наследования. Аутосомно-доминантное наследование и насследственное заболевание.
4. Генетический риск при аутосомно-рецессивном типе наследования. Аутосомно-рецессивное наследование и заболевания.
5. Генетический риск при Х сцепленном типе наследования. Х сцепленное наследование и врожденные заболевания.
6. Лечение наследственных заболеваний. Симптоматическое лечение наследственных заболеваний.
7. Патогенетическое лечение наследственных заболеваний. Принципы лечения наследственных болезней.
8. Этиологическое лечение наследственных заболеваний. Современные методы лечения наследственных болезней.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: