16886 0

Pagtatatag ng lokasyon at pagkakasunud-sunod ng isang gene na ang mga mutasyon ay nagdudulot ng mga partikular na sakit, pati na rin ang mutation mismo at makabagong pamamaraan ginagawang posible ng pagsusuri nito na masuri ang sakit sa neo- at kahit na prenatal na panahon ng pag-unlad ng katawan. Ginagawa nitong posible na pagaanin ang pagpapakita ng isang genetic defect sa tulong ng paggamot sa droga, mga diyeta, pagsasalin ng dugo, atbp.

Gayunpaman, ang diskarte na ito ay hindi humahantong sa pagwawasto ng depekto mismo at, bilang isang patakaran, ang mga namamana na sakit ay hindi gumaling. Ang sitwasyon ay mas kumplikado sa pamamagitan ng katotohanan na ang isang mutation sa isang gene ay maaaring magkaroon ng ibang mga epekto sa katawan. Kung ang isang gene mutation ay nagdudulot ng mga pagbabago sa aktibidad ng enzyme na na-encode nito, ito ay maaaring humantong sa akumulasyon ng isang nakakalason na substrate o, sa kabaligtaran, sa isang kakulangan ng isang compound na kinakailangan para sa normal na paggana ng cell.

Ang isang kilalang halimbawa ng naturang sakit ay phenylketonuria. Ito ay sanhi ng isang mutation sa gene para sa atay enzyme phenylalanine dehydroxylase, na catalyzes ang conversion ng phenylalanine sa tyrosine. Bilang resulta, ang antas ng endogenous phenylalanine sa dugo ay tumataas, na nagiging sanhi ng hindi tamang pagbuo ng myelin sheath sa paligid ng mga axon mga selula ng nerbiyos central nervous system at, bilang resulta, matinding mental retardation.

Kung ang isang mutation ay nakakaapekto sa isang structural protein gene, ito ay maaaring humantong sa malubhang paglabag sa antas ng mga selula, tisyu o organo. Ang isang halimbawa ng naturang sakit ay cystic fibrosis.

Isang pagtanggal sa isang gene na nagko-code para sa isang protina na tinatawag na transporter cystic fibrosis, ay humahantong sa synthesis ng may sira na protina (kakulangan ng phenylalanine 508) at pagkagambala sa transportasyon ng mga chlorine ions sa pamamagitan ng mga lamad ng cell. Isa sa pinaka mapaminsalang kahihinatnan Ito ay dahil ang uhog na naglinya at nagpoprotekta sa mga baga ay nagiging abnormal na makapal. Ginagawa nitong mahirap na ma-access ang mga selula ng baga at nagtataguyod ng akumulasyon ng mapaminsalang mikroorganismo. Lining ng mga cell daanan ng hangin ang mga baga ay namamatay at pinalitan ng fibrous scar tissue (kaya ang pangalan ng sakit). Bilang resulta, ang pasyente ay namatay dahil sa respiratory failure.

Ang mga namamana na sakit ay kumplikado mga klinikal na pagpapakita, at ang kanilang tradisyonal na paggamot ay pangunahing nagpapakilala: para sa paggamot ng phenylketonuria, isang diyeta na walang alanine ay inireseta, ang mga may sira na protina ay pinapalitan ng mga functional. intravenous administration, ang paglipat ay isinasagawa upang mabayaran ang mga nawalang function utak ng buto o iba pang mga organo. Ang lahat ng mga hakbang na ito ay karaniwang hindi epektibo, magastos, nakakaubos ng oras, at iilan lamang ang mga pasyente na nabubuhay hanggang sa pagtanda. Samakatuwid, ang pagbuo ng panimula ng mga bagong uri ng therapy ay napakahalaga.

Gene therapy

Ang gene therapy ay ang genetic engineering ng mga somatic cell ng tao na naglalayong itama ang genetic defect na nagdudulot ng sakit. Pagwawasto tiyak na sakit isinasagawa sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga normal na ipinahayag na mga gene sa mga may sira na somatic cells. Noong dekada 1980, nang ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga indibidwal na gene ay binuo at ang mga eukaryotic expression vectors ay nilikha, ang mga eksperimento sa paglilipat ng gene sa mga daga ay naging regular, at ang mga prospect para sa pagwawasto ng gene ay naging totoo.

Noong 1990, sa USA, ginawa ni Dr. W. French Andrson ang unang pagtatangka sa gene therapy upang gamutin ang malubhang pinagsamang immunodeficiency(SCID) sa isang tatlong taong gulang na batang babae na si Ashanti da Silva. Ang sakit na ito ay sanhi ng isang mutation sa gene encoding adenosanadenylase (ADA). Ang kakulangan ng enzyme na ito ay nag-aambag sa akumulasyon ng adenosine at deoxyadenosine sa dugo, ang nakakalason na epekto na humahantong sa pagkamatay ng peripheral blood B at T lymphocytes at, bilang isang resulta, immunodeficiency.

Ang mga batang may ganitong sakit ay dapat na protektahan mula sa anumang mga impeksyon (itago sa mga espesyal na sterile chamber), dahil ang anumang sakit ay maaaring nakamamatay. Pagkatapos ng 4 na taon ng paggamot, nagpakita ang bata ng pagpapahayag ng isang normal na gumaganang ADA at pagpapagaan ng mga sintomas ng SCID, na nagpapahintulot sa kanya na umalis sa sterile chamber at mamuhay ng normal.

Kaya, ang pangunahing posibilidad ng matagumpay na genetic therapy ng mga somatic cells ay ipinakita. Mula noong 90s. Ang gene therapy ay sinusuri para sa ilang mga genetic na sakit, kabilang ang mga malubhang sakit tulad ng hemophilia, AIDS, iba't ibang uri malignant neoplasms, cystic fibrosis, atbp. Sa ngayon, humigit-kumulang 10 sakit ng tao ang maaaring gamutin gamit ang transgenesis.

Ang pagkakaiba-iba ng mga genetic na sakit ay humantong sa pagbuo ng maraming mga diskarte sa gene therapy. Sa kasong ito, 2 pangunahing problema ang malulutas: isang paraan ng paghahatid ng therapeutic gene; isang paraan para matiyak ang naka-target na paghahatid sa mga cell na nilalayon para sa pagwawasto. Sa ngayon, ang lahat ng diskarte sa gene therapy ng mga somatic cells ay maaaring nahahati sa dalawang kategorya: ex vivo at in vivo therapy (Fig. 3.15).

kanin. 3.15. Scheme ng gene therapy ex vivo (a) at in vivo (a)

Ang ex vivo gene therapy ay nagsasangkot ng genetically correcting ng mga may sira na cell sa labas ng katawan at pagkatapos ay ibinalik ang normal na gumaganang mga cell pabalik sa katawan.

Ang in vivo gene therapy ay nagsasangkot ng paghahatid ng therapeutic gene nang direkta sa mga cell ng isang partikular na tissue ng pasyente. Tingnan natin ang mga pamamaraang ito nang mas detalyado.

Kasama sa ex vivo gene therapy ang mga sumusunod na hakbang:
1) pagkuha ng mga may sira na selula mula sa pasyente at pag-kultura sa kanila;
2) paglipat ng nais na gene sa mga nakahiwalay na selula gamit ang paglipat ng isang therapeutic gene construct;
3) pagpili at pagpapalawak ng genetically corrected cells;
4) paglipat o pagsasalin ng mga cell na ito sa pasyente.

Ang paggamit ng sariling mga selula ng pasyente ay tumitiyak na hindi sila magkakaroon ng immune response kapag sila ay ibinalik. Ang pamamaraan ng paglilipat ng pagbuo ng gene ay dapat na mahusay, at ang normal na gene ay dapat na mapanatili nang matatag at patuloy na ipinahayag.

Ang mga paraan ng paglipat ng gene na nilikha ng kalikasan mismo ay mga virus. Upang makakuha ng mga epektibong vector para sa paghahatid ng gene, dalawang grupo ng mga virus ang pangunahing ginagamit - mga adenovirus at retrovirus (Larawan 3.16). Sa gene therapy, ginagamit ang mga variant ng genetically neutralized na mga virus.

kanin. 3.16. Mga virus na ginamit upang lumikha ng mga therapeutic vector

Isaalang-alang natin ang disenyo at paggamit ng mga disenyo batay sa mga retrovirus. Alalahanin natin na ang genome ng isang retrovirus ay kinakatawan ng dalawang magkaparehong single-stranded na molekula ng RNA, na ang bawat isa ay binubuo ng anim na seksyon: dalawang mahabang terminal repeats (LTR) sa 5" at 3" na dulo, ang non-coding sequence * P+, kinakailangan para sa packaging ng RNA sa viral particle, at tatlong rehiyon na naka-encode ng istrukturang protina ng panloob na capsid (gag), reverse transcriptase (pol) at ang envelope protein (env) (Fig. 3.17a).

kanin. 3.17. Genetic na mapa ng isang tipikal na retrovirus (a) at mapa ng isang retroviral vector (a)

Paalalahanan ka namin ikot ng buhay Kasama sa retrovirus ang mga sumusunod na yugto:
1. Impeksyon ng mga target na selula.
2. Synthesis ng isang kopya ng DNA ng genome gamit ang sarili nitong reverse transcriptase.
3. Transport ng viral DNA sa nucleus.
4. Pagsasama ng viral DNA sa host cell chromosome.
5. Transkripsyon ng mRNA mula sa viral DNA sa ilalim ng kontrol ng isang malakas na promoter na naisalokal sa 5"-LTR na rehiyon.
6. Pagsasalin ng mga protina ng Gag, Pol at Env.
7. Pagbubuo ng viral capsid at packaging ng dalawang RNA chain at reverse transcriptase molecules.
8. Paglabas ng mga virion mula sa cell.

Kapag nakakuha ng retroviral vector, ang buong DNA ng retrovirus ay ipinasok sa isang plasmid, karamihan sa gag gene at ang buong pol at env genes ay tinanggal, at sa halip na mga ito, isang "therapeutic" T gene at, kung kinakailangan. , isang selective marker gene Rg na may sariling promoter ay ipinasok (Larawan 3.17, b). Ang transkripsyon ng T gene ay kokontrolin ng parehong malakas na promoter na naisalokal sa 5"-LTR na rehiyon. Batay sa scheme na ito, iba't ibang retroviral vectors at maximum na laki Mga pagsingit ng DNA na humigit-kumulang 8 kb.

Ang konstruksyon na nakuha sa ganitong paraan ay maaaring magamit mismo para sa pagbabagong-anyo, ngunit ang kahusayan nito at kasunod na pagsasama sa host cell genome ay napakababa. Samakatuwid, ang isang pamamaraan ay binuo para sa pag-package ng full-length na RNA ng isang retroviral vector sa mga buo na viral particle, na tumagos sa cell na may mataas na dalas at ginagarantiyahan na maisama sa host genome. Para sa layuning ito, nilikha ang isang tinatawag na "packaging" cell line. sa dalawa iba't ibang lugar Ang mga chromosome ng mga cell na ito ay naka-embed na may retroviral genes gag at pol-env, na pinagkaitan ng kakayahang mag-pack dahil sa kakulangan ng sequence + (84*+) (Fig. 3.18).

kanin. 3.18. Scheme para sa pagkuha ng nakabalot na viral vector

Iyon ay, ang parehong mga fragment na ito ay na-transcribe, ngunit ang mga walang laman na capsid na walang RNA ay nabuo. Kapag ang viral vector RNA ay inilipat sa naturang mga cell, ito ay isinama sa chromosomal DNA at na-transcribe upang bumuo ng full-length na retroviral RNA, at sa ilalim ng gayong mga kondisyon ang vector RNA lamang ang nakabalot sa mga capsid (naglalaman lamang ito ng + sequence). Ang nagreresultang buo na mga particle ng viral ay ginagamit para sa mahusay na paghahatid ng retroviral vector sa mga target na cell.

Ang mga retrovirus ay aktibong nakahahawa lamang sa mabilis na paghahati ng mga selula. Upang maglipat ng mga gene, ginagamot ang mga ito gamit ang mga purified particle ng naka-package na retroviral vector o co-culture kasama ang cell line na gumagawa ng mga ito, at pagkatapos ay pinili upang paghiwalayin ang mga target na cell mula sa mga packaging cell.

Ang mga transduced cell ay maingat na sinusuri para sa antas ng synthesis ng therapeutic gene product, ang kawalan ng replication competent retroviruses, at ang kawalan ng mga pagbabago sa kakayahan ng mga cell na lumaki o gumana.

Ang mga selula ng utak ng buto ay ang pinaka-angkop para sa gene therapy. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng mga totipotent embryonic stem cell sa loob nito, na maaaring dumami at magkakaiba sa iba't ibang uri mga cell - B at T lymphocytes, macrophage, erythrocytes, platelet at osteoclast. Ang mga cell na ito ay ginagamit upang gamutin ang isang bilang ng mga namamana na sakit, kabilang ang nabanggit na malubhang pinagsamang immunodeficiency, sakit na Gaucher, sickle cell anemia, thalassemia, osteoporosis, atbp.

Bilang karagdagan sa mga totipotent bone marrow stem cell, na mahirap ihiwalay at kultura, ang mga stem cell mula sa umbilical cord blood (ang ginustong paggamit para sa gene therapy sa mga bagong silang) ay ginagamit, pati na rin ang mga selula ng atay - hepatocytes - upang gamutin ang hypercholesterolemia.

Sa in vivo gene therapy, lalong mahalaga na tiyakin ang paghahatid ng therapeutic gene sa mga may depektong selula. Ang nasabing naka-target na paghahatid ay maaaring ibigay ng mga binagong vector na nilikha batay sa mga virus na may kakayahang makahawa sa mga partikular na uri ng mga cell. Isaalang-alang ang diskarte na binuo para sa paggamot ng cystic fibrosis na nabanggit na sa itaas. Dahil ang mga baga ay isang bukas na lukab, medyo madaling maghatid ng mga therapeutic genes sa kanila. Ang na-clone na bersyon ng malusog na gene ay ipinakilala sa isang hindi aktibo na adenovirus (Larawan 3.19). Ang pagtitiyak ng ganitong uri ng virus ay nahawahan nito ang lining ng baga, na nagiging sanhi ng sipon.

kanin. 3.19. Scheme para sa pagkuha ng isang vector batay sa adenovirus

Ang virus na ginawa ay sinubukan sa pamamagitan ng pag-spray nito sa ilong at baga ng mga eksperimentong hayop at pagkatapos ay sa mga pasyente ng tao. Sa ilang mga kaso, ang pagpapakilala at pagpapahayag ng isang malusog na gene at ang pagpapanumbalik ng normal na transportasyon ng chloride ion ay naobserbahan. Posible na ang pamamaraang ito (pagpapakilala ng isang normal na gene gamit ang mga spray ng ilong) ay malawakang gagamitin sa malapit na hinaharap upang gamutin ang mga sintomas ng cystic fibrosis sa mga baga.

Bilang karagdagan sa mga retro- at adenovirus, ang iba pang mga uri ng mga virus ay ginagamit din sa mga eksperimento sa gene therapy, halimbawa. Herpes virus simplex. Ang isang espesyal na tampok ng double-stranded (152 kb) DNA virus na ito ay ang kakayahan nitong partikular na makahawa sa mga neuron. Mayroong maraming mga kilalang genetic na sakit na nakakaapekto sa central at peripheral nervous system - mga tumor, metabolic disorder, mga sakit na neurodegenerative (sakit sa Alzheimer, sakit na Parkinson).

Ang herpes simplex virus type I (HSV) ay isang napaka-angkop na vector para sa paggamot ng mga naturang sakit. Ang capsid ng virus na ito ay sumasama sa lamad ng neuron, at ang DNA nito ay dinadala sa nucleus. Maraming mga pamamaraan para sa paglilipat ng isang therapeutic gene gamit ang mga HSV vectors ay iminungkahi at matagumpay na mga pagsubok ang isinagawa sa mga eksperimentong hayop.

Ang mga viral vector ay may ilang mga kawalan: mataas na gastos, limitadong kapasidad ng pag-clone, at posibleng tugon sa pamamaga. Kaya, noong 1999, bilang isang resulta ng pagbuo ng isang hindi pangkaraniwang malakas na tugon ng immune sa pagpapakilala ng isang adenoviral vector, isang 18-taong-gulang na boluntaryo na nakibahagi sa mga pagsubok sa droga ay namatay. Noong 2002, dalawang bata sa France ang nagkaroon ng leukemia-like condition habang ginagamot para sa immunodeficiency (sa pamamagitan ng pagpasok ng mga therapeutic genes sa mga stem cell gamit ang mga retrovirus).

Samakatuwid, ang mga non-viral na sistema ng paghahatid ng gene ay binuo. Ang pinakasimple at hindi epektibong paraan ay ang pag-iniksyon ng plasmid DNA sa mga tisyu. Ang pangalawang diskarte ay ang pagbomba ng mga tisyu na may gintong microparticle (1-3 microns) na pinagsama sa DNA. Sa kasong ito, ang mga therapeutic genes ay ipinahayag sa mga target na tisyu at ang kanilang mga produkto - mga therapeutic protein - ay pumapasok sa dugo. Ang pangunahing kawalan ng diskarteng ito ay ang napaaga na hindi aktibo o pagkasira ng mga protina na ito ng mga bahagi ng dugo.

Ang DNA ay maaaring maihatid sa pamamagitan ng pag-iimpake nito sa isang artificial lipid shell. Ang mga spherical liposome particle na nakuha sa ganitong paraan ay madaling tumagos sa lamad ng cell. Ang mga liposome na may iba't ibang mga katangian ay nilikha, ngunit sa ngayon ang kahusayan ng naturang paghahatid ay mababa, dahil ang karamihan sa DNA ay napapailalim sa pagkasira ng lysosomal. Gayundin, para makapaghatid ng genetic construct, ang mga DNA conjugates ay na-synthesize sa iba't ibang molecule na maaaring matiyak ang kaligtasan nito, naka-target na paghahatid at pagtagos sa cell.

Sa mga nakalipas na taon, isinagawa ang masinsinang mga eksperimento upang lumikha ng isang artipisyal na ika-47 na kromosoma, na magpapahintulot sa pagsasama malaking bilang genetic na materyal na may kumpletong hanay ng mga elemento ng regulasyon para sa isa o higit pang mga therapeutic gene. Gagawin nitong posible na gumamit ng genomic na variant ng isang therapeutic gene at sa gayon ay matiyak ang katatagan nito at epektibong pangmatagalang pagpapahayag. Ipinakita ng mga eksperimento na ang paglikha ng isang artipisyal na kromosoma ng tao na naglalaman ng mga therapeutic gene ay lubos na posible, ngunit hindi pa malinaw kung paano ipasok ang gayong malaking molekula sa nucleus ng isang target na selula.

Ang mga pangunahing hamon na kinakaharap ng gene therapy, bilang karagdagan sa panganib ng isang matinding reaksyon ng immune, ay ang mga kahirapan sa pangmatagalang imbakan at paggana ng therapeutic DNA sa katawan ng pasyente, ang multigenic na katangian ng maraming sakit, na ginagawa silang mahirap na mga target para sa gene therapy. , at ang panganib ng paggamit ng mga virus bilang mga vector.

N.A. Voinov, T.G. Volova

Humigit-kumulang dalawang daang milyong tao sa planeta ang mga potensyal na kandidato para sa gene therapy, at ilang libo na ang naging mga pasyenteng pioneer at nakatanggap ng paggamot para sa mga sakit na dati nang walang lunas bilang bahagi ng mga pagsubok. Kandidato mga medikal na agham, manggagamot, Laboratory of Regenerative Medicine Medical center Ang Moscow State University, senior researcher sa Faculty of Fundamental Medicine ng Moscow State University, nagwagi sa "Scientific Battles" ng Polytechnic - 2015 Pavel Makarevich ay ipinaliwanag sa T&P kung paano gumagana ang gene therapy at kung anong mga problema ang kinakaharap ng mga siyentipiko sa pagbuo ng kakaibang paraan ng paggamot ng maraming malubhang sakit.

Pavel Makarevich

Ang 200 milyong potensyal na kandidato ay marami. Hanggang sa kalahati ng mga kaso kung saan nakakatulong ang gene therapy ay mga namamana na sakit: hemophilia, immunodeficiencies, storage disease, enzymopathy, 25-30% ng mga kaso ay oncological disease, ang natitirang 20% ​​ay lahat ng iba pa: cardiology, neurology, sakit ng ang sistema ng nerbiyos at maging ang trauma, tulad ng pinsala sa ugat o iba pa, higit pa malubhang kaso. Ang pamamahagi na ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga namamana na sakit ay napakahirap at kadalasang nakamamatay, at walang ibang paggamot sa prinsipyo, maliban sa gene therapy.

Bilang isang gamot aktibong sangkap Gumagamit ang therapy ng gene ng genetic na impormasyon, o sa halip ang mga molecule na nagdadala nito: mga nucleic acid RNA (mas madalas) at DNA (mas madalas). Ang bawat cell ay may "copier" - isang expression apparatus - isang mekanismo kung saan ang cell ay nagsasalin ng genetic na impormasyon sa mga protina na nagbibigay-daan dito upang gumana ng tama. Ang estado kapag mayroong tamang gene at isang mahusay na gumaganang "copier" (na, sa katunayan, ay dapat palaging gumana, kung hindi man ang isang cell ay hindi mabubuhay), mula sa punto ng view ng gene therapy ay maaaring kondisyon na tinatawag na kalusugan ng ang cell. Ang bawat cell ay may kumpletong library ng mga master gene na ito - mga gene na ginagamit ng cell para sa tamang pagpapahayag ng protina at normal na paggana. Sa patolohiya, posible ang iba't ibang mga sitwasyon. Halimbawa, kapag sa ilang kadahilanan ang isang mahalagang orihinal (gene) o karamihan sa mga ito ay nawala at hindi na posible na ibalik ang naturang pagkawala. Sa ganoong sitwasyon, nagkakaroon ng mga sakit tulad ng Duchenne muscular dystrophy, na humahantong sa progresibong pagkalumpo ng lahat ng kalamnan ng katawan at nagtatapos sa kamatayan sa edad na 25-27, kadalasan mula sa respiratory arrest.

Ang isa pang halimbawa ay isang maliit na "pagkasira", hindi masyadong nakamamatay, ngunit gayunpaman ay humahantong sa katotohanan na ang protina na ito ay hindi gumagana - hindi natutupad ang layunin nito. biological function. At kung ito ay, halimbawa, blood clotting factor VIII, kung gayon ang tao ay nagkakaroon ng hemophilia. Sa parehong mga sitwasyong ito, ang aming gawain ay upang maghatid ng isang "normal" na gumaganang kopya ng gene sa tissue, iyon ay, upang ilagay ang tamang orihinal sa "copier" na ito upang mapabuti ang paggana ng cell at, marahil, ang buong organismo, kaya nagpapahaba ng buhay nito. Gumagana ba ito? Oo, ang gayong mga diskarte ay epektibo sa mga eksperimento sa hayop at sumasailalim na sa mga klinikal na pagsubok sa mga pasyente, bagaman dapat itong aminin na maraming mga paghihirap sa daan.

Gumagawa din kami ng mga diskarte upang gamutin ang mga ischemic na sakit, na mas karaniwan kaysa sa namamana na patolohiya, bagama't walang alinlangan na maraming iba pang paggamot para sa kanila. Ang katotohanan ay ang bawat taong may sakit sakit sa coronary puso o mga paa, sa malao't madali ay nasa isang estado kung saan ang tanging paggamot para sa kanya ay maaaring gene therapy.

Ang gene therapy ay ginagamit upang gamutin ang isang malaking grupo ng mga sakit na nauugnay sa pinsala sa central nervous system - Parkinson's disease, Alzheimer's disease, lateral amyotrophic sclerosis. May mga virus na may posibilidad na atakehin ang central nervous system, at ang ari-arian na ito ay maaaring gamitin para sa kabutihan. Halimbawa, ang herpes virus ay naninirahan sa mga nerbiyos, at sa tulong nito, ang mga growth factor at cytokine ay maaaring maihatid sa nervous system, na nagpapabagal sa pag-unlad ng mga sakit na ito. Ito ay isang halimbawa lamang ng kapag ang isang virus na nagdudulot ng isang sakit ay na-edit, inalisan ng mga protina na responsable para sa pathogenic na pagkilos nito, at ginamit bilang isang cassette, at ang mga growth factor ay nagpoprotekta sa mga neuron mula sa kamatayan, na nangyayari sa mga sakit na ito at nagiging sanhi ng pagkamatay ng pasyente. Kaya, lumalabas na ang mga virus na nagdadala ng growth factor genes ay nagpapabagal sa pag-unlad ng sakit at nagpapahaba ng buhay ng pasyente.

O, halimbawa, ang pagkabulag ay isang kondisyon na ganap na nag-aalis sa isang tao ng mga visual na imahe para sa buhay. Isa sa mga sanhi ng pagkabulag ay ang tinatawag na congenital atrophy Leber, na nabubuo dahil sa isang mutation sa RPE 65 gene Sa mundo, humigit-kumulang 80 katao ang nakakuha na ngayon ng kaunting visual na kakayahan salamat sa gene therapy - isang binagong adenovirus na naghatid ng "gumagana" na RPE 65 sa tissue ng mata at nadagdagan ang mga ito. pagiging sensitibo sa liwanag.

Paano tayo naghahatid ng genetic na impormasyon sa mga tisyu: lokal, sa isang partikular na organ, o sa buong katawan nang sabay-sabay? Mayroong dalawang mga pagpipilian. Ang una ay isang plasmid, iyon ay, isang pabilog na molekula ng DNA. Ito ay sobrang likid, nagiging napakaliit at siksik, at "i-package" namin ito sa ilang uri ng kemikal na polimer upang gawing mas madaling tumagos sa cell. Anong problema dito? Ang plasmid DNA ay aalisin mula sa cell pagkatapos ng 12-14 na araw at ang produksyon ng protina ay titigil. Sa ganoong sitwasyon, maaari tayong gumawa ng dalawang desisyon: ang una ay ang pagpapakilala ng karagdagang dosis ng plasmid DNA (sa kabutihang palad, hindi ito immunogenic), ang pangalawa ay ang pagpapakilala ng ilang mga gene doon nang sabay-sabay (halimbawa, upang mapahusay ang mga epekto ng cytokines sa tissue regeneration) upang mapataas ang lakas ng pagkilos sa maikling panahon na iyon kung kailan magaganap ang produksyon ng protina.

Ang isa pang paraan sa labas (nabanggit na namin ito sa itaas) ay mga virus. Sa una, ang mga virus ay mga pathogenic particle, nagdudulot ng mga sakit, ngunit sa aming kaso maaari rin silang magamit upang maghatid ng genetic na impormasyon sa mga cell. Gamit ang mga pamamaraan ng genetic engineering, maaari nating alisin ang mga protina mula sa virus na responsable para sa pathogenic na pagkilos nito, na iniiwan lamang kung ano ang kinakailangan upang tumagos sa cell at i-load ito ng impormasyong kailangan natin. Pagkatapos ang virus ay lumiliko mula sa isang sandata sa isang cassette para sa paghahatid ng kapaki-pakinabang, therapeutic genetic na impormasyon.

Lumalabas na mayroon tayong dalawang napakalakas na paraan ng paghahatid ng gene, at ang virus ay malinaw na mukhang mas kanais-nais dahil ito mismo ay makakahanap ng mga target nito sa katawan: halimbawa, ang hepatitis virus ay makakahanap ng atay, at ang herpes virus ay makakahanap ng mga neuron. . Ang plasmid, pabilog na DNA, ay gumagana lamang kung saan ito ipinasok. Ang tanong ay lumitaw: bakit gumagamit pa rin tayo ng plasmids kung may mga virus? Ang sagot ay: ang mga virus ay immunogenic, nagiging sanhi sila ng immune response. At, bilang isang opsyon, maaari silang masira immune system bago sila magkaroon ng oras upang magtrabaho, o, bilang isang pinakamasamang sitwasyon, maaari silang magdulot ng mga side effect - malakas na mga reaksyon ng immune sa pagpapakilala ng virus. Ito ay lumalabas na isang napaka-marupok na balanse sa pagitan ng pagiging epektibo at kaligtasan, na tumutukoy sa kapalaran ng mga gamot na aming binuo, at kung ang gamot ay nagpapakita ng kanyang sarili na hindi ligtas sa yugto ng pag-unlad, ito ay isang dead end.

Upang bumuo, makakuha at subukan bagong gamot Para sa gene therapy, isang laboratoryo o kahit isang buong institute ay dapat gumana nang ilang taon. Ito ay, upang ilagay ito nang mahinahon, hindi mura, habang ito ay isang one-off na produksyon, at ang mga protocol, kung hindi sila na-sponsor ng developer, ay napakamahal. Mayroong dalawa o tatlong gamot na nakarehistro sa Europa, isa sa Japan, at sa Russia hanggang ngayon isa lamang - Neovasculgen, isang gamot para sa pagpapasigla ng paglago ng vascular.

Ang mga gamot na ginagamit para sa gene therapy ay may hindi pa napag-aralan na mga pharmacokinetics at pharmacodynamics. Ang problema ay sa ngayon napakakaunting impormasyon ang naipon tungkol dito kumpara sa kung gaano karami ang nasa paligid ng mga tradisyonal na gamot. Nangangahulugan ito na ang lahat ng mga panganib na nauugnay sa therapy ng gene ay dapat na theoretically isinasaalang-alang sa panahon ng pag-unlad. Sabihin nating alam natin na hindi natin kailangang subukan ang isang libong beses ng dosis ng aspirin sa pagsasanay, at hindi natin ito ginagawa. Tungkol sa gene therapy, dahil hindi pa natin alam ang mga pharmacokinetics (at samakatuwid ay maraming mga tampok ng pagkilos ng mga gamot), dapat nating isaalang-alang ang lahat ng umiiral na. posibleng epekto, at ito ay lubos na nagpapalawak ng pag-aaral sa paglipas ng panahon.

Ang pangalawang problema ay ang bawat gamot ay may sariling natatanging paraan ng pagkilos. Nangangahulugan ito na kinakailangan upang patunayan ang kaligtasan at pagiging epektibo nito sa mga natatanging modelo, at ito ay nagpapalawak din ng panahon kung saan masasabi ng isa: "Oo, ang gamot ay maaaring dalhin sa klinika o sa merkado, at ito ay ligtas." Samakatuwid, naniniwala ako na ito ay higit sa lahat ay isang bagay ng oras at karanasan ng tao sa lugar na ito, na, tulad ng sa anumang pag-unlad ng gamot, ay maipon sa isang gastos malalaking problema: huminto sa pagsasaliksik, side effects. Ngunit alam ko rin na ito ay isang bagay ng daan-daang pagsisikap ng mga mananaliksik at may potensyal na tumulong sa milyun-milyong tao. Sa kasalukuyan, ang karanasan ay naipon na at may ilang mga aral na natutunan na makakatulong sa ating sumulong.

Ang therapy sa gene ay isang set ng genetic engineering (biotechnological) at mga medikal na pamamaraan na naglalayong ipakilala ang mga pagbabago sa genetic apparatus ng mga somatic cell ng tao upang gamutin ang mga sakit. Ito ay isang bago at mabilis na umuunlad na larangan na nakatuon sa pagwawasto ng mga depekto na dulot ng mga mutasyon (mga pagbabago) sa istruktura ng DNA, o pagbibigay sa mga cell ng mga bagong function.

Ang konsepto ng gene therapy ay lumitaw kaagad pagkatapos ng pagtuklas ng kababalaghan ng pagbabagong-anyo sa bakterya at ang pag-aaral ng mga mekanismo ng pagbabagong-anyo ng mga selula ng hayop sa pamamagitan ng mga virus na bumubuo ng tumor. Ang ganitong mga virus ay maaaring matatag na magpasok ng genetic na materyal sa host cell genome, kaya iminungkahi na gamitin ang mga ito bilang mga vector para sa paghahatid ng nais na genetic na impormasyon sa cell genome. Ipinapalagay na ang mga naturang vector ay maaaring, kung kinakailangan, iwasto ang mga depekto sa genome.

Ang pagwawasto ng gene ng mga somatic cell ay naging isang katotohanan pagkatapos ng 1980s, nang ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nakahiwalay na gene ay binuo, ang mga eukaryotic expression vector ay nilikha, at ang paglilipat ng gene sa mga daga at iba pang mga hayop ay naging karaniwan.

Sa kasaysayan, ang gene therapy ay naglalayong gamutin ang minanang genetic na mga sakit, ngunit ang larangan ng aplikasyon nito, kahit man lang sa teorya, ay lumawak. Sa kasalukuyan, ang gene therapy ay itinuturing bilang isang potensyal na unibersal na diskarte sa paggamot ng isang malawak na hanay ng mga sakit, mula sa namamana, genetic at mga nakakahawang sakit.

Kasama na rin sa mga diskarte sa gene therapy ang mga ganitong paraan kapag binago ang mga cell upang mapahusay ang immune response ng katawan sa masamang pangyayari sanhi ng impeksyon o mga tumor. Isinasagawa din ang pagbabago sa pamamagitan ng pagpasok ng bagong genetic na impormasyon alinman sa mga selula laban sa kung saan ang isang tao ay gustong pataasin ang immune response, o sa mga selula ng immune system sa tulong ng kung saan ang isa ay gustong pahusayin ang epektong ito. Bagaman, sa mahigpit na pagsasalita, ang diskarteng ito ay hindi masyadong akma sa klasikal na konsepto ng gene therapy.

Ang pangunahing hamon ay ang pagtagumpayan ang mga hadlang sa pagtagos ng isang therapeutic agent sa isang tumor na may kaunting toxicity sa malusog na mga selula. Ang mga modelo ay nagbibigay ng napaka-promising na mga resulta, ngunit kahit na may pinakamahusay na mga modelo ng hayop ay nananatili ang problema ng paglilipat sa mga tao, na parehong biochemically at physiologically naiiba mula sa modelo.

3. Ang papel na ginagampanan ng melatonin sa pagbuo ng pang-araw-araw, pana-panahong ritmo, at sa pagbagay sa mga pagbabago sa panahon. Ang impluwensya ng melatonin sa reproductive function ng mammals at sa likas na katangian ng indibidwal na pag-unlad. Ang mga pangunahing yugto ng ontogenesis kung saan nagbabago ang produksyon ng melatonin, ang kanilang kahalagahan.

Pangunahing pag-andar: Kinokontrol ang aktibidad ng endocrine system, presyon ng dugo, dalas ng pagtulog, kinokontrol ang mga pana-panahong ritmo sa maraming hayop, pinapabagal ang proseso ng pagtanda, pinahuhusay ang kahusayan ng immune system, may mga katangian ng antioxidant, nakakaapekto sa mga proseso ng pagbagay kapag nagbabago ng mga time zone, sa karagdagan, ang melatonin ay kasangkot sa regulasyon, presyon ng dugo, digestive tract function, utak cell function.

Epekto sa pana-panahong ritmo at pagpaparami

Dahil ang produksyon ng melatonin ay nakasalalay sa haba ng araw, ginagamit ito ng maraming hayop bilang isang "pana-panahong orasan." Sa mga tao, tulad ng sa mga hayop, ang produksyon ng melatonin ay mas mababa sa tag-araw kaysa sa taglamig. Kaya, ang melatonin ay maaaring mag-regulate ng mga function na umaasa sa photoperiod - pagpaparami, pag-uugali sa paglipat, pana-panahong pag-molting. Sa mga species ng mga ibon at mammal na dumarami sa mahabang araw, pinipigilan ng melatonin ang pagtatago ng mga gonadotropin at binabawasan ang antas ng sekswal na aktibidad. Sa mga hayop na nagpaparami sa maikling oras ng liwanag ng araw, pinasisigla ng melatonin ang sekswal na aktibidad. Ang epekto ng melatonin sa reproductive function sa mga tao ay hindi pa sapat na pinag-aralan. Sa panahon ng pagdadalaga, ang peak (nighttime) na konsentrasyon ng melatonin ay bumababa nang husto. Sa mga babaeng may pituitary amenorrhea, ang mga konsentrasyon ng melatonin ay makabuluhang mas mataas kaysa sa malusog na kababaihan. Iminumungkahi ng mga datos na ito na pinipigilan ng melatonin ang mga function ng reproductive sa mga kababaihan.

Circadian ritmo at pagtulog

Ang isa sa mga pangunahing aksyon ng melatonin ay upang ayusin ang pagtulog. Ang Melatonin ay ang pangunahing bahagi ng sistema ng pacemaker ng katawan. Nakikibahagi ito sa paglikha ng circadian ritmo: direktang nakakaapekto sa mga selula at binabago ang antas ng pagtatago ng iba pang mga hormone at biologically active substance, ang konsentrasyon nito ay depende sa oras ng araw. Ang epekto ng light cycle sa ritmo ng pagtatago ng melatonin ay ipinapakita sa mga obserbasyon ng mga bulag. Karamihan sa kanila ay nagpapakita ng maindayog na pagtatago ng hormone, ngunit may malayang pag-iiba-iba ng panahon na naiiba sa pang-araw-araw na cycle (25-oras na cycle kumpara sa 24-oras na araw-araw). Iyon ay, sa mga tao, ang ritmo ng pagtatago ng melatonin ay may anyo ng isang circadian melatonin wave, "malayang tumatakbo" sa kawalan ng pagbabago sa light-dark cycle. Ang pagbabago sa ritmo ng pagtatago ng melatonin ay nangyayari rin kapag lumilipad sa mga time zone.

Ang papel ng pineal gland at epiphyseal melatonin sa pang-araw-araw at pana-panahong ritmo at sleep-wake pattern ay tila hindi maikakaila ngayon. Sa pang-araw-araw na mga hayop (kabilang ang mga tao), ang pagtatago ng melatonin ng pineal gland ay kasabay ng karaniwang oras ng pagtulog. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagtaas ng antas ng melatonin ay hindi isang ipinag-uutos na senyales para sa simula ng pagtulog. Sa karamihan ng mga paksa, ang pagkuha ng physiological na dosis ng melatonin ay nagdulot lamang ng banayad sedative effect at nabawasan ang reaktibiti sa karaniwang stimuli sa kapaligiran.

Sa edad, ang aktibidad ng pineal gland ay bumababa, kaya ang dami ng melatonin ay bumababa, ang pagtulog ay nagiging mababaw at hindi mapakali, at ang insomnia ay posible. Tinutulungan ng Melatonin na alisin ang insomnia at pinipigilan ang pagkagambala sa pang-araw-araw na gawain at biorhythm ng katawan.

Ang pangunahing epekto ng melatonin sa endocrine system sa maraming species ito ay nagsasangkot ng pagsugpo sa pagtatago ng gonadotropin. Bilang karagdagan, ang pagtatago ng iba pang mga tropikal na hormone ng anterior hypophysis - corticotropin, thyrotropin, somatotropin - ay bumababa, ngunit sa isang mas mababang lawak. Binabawasan ng Melatonin ang sensitivity ng anterior lobe cells sa gonadotropin-releasing factor at maaaring pigilan ang pagtatago nito.

Ang mga pang-eksperimentong data ay nagpapahiwatig na sa ilalim ng impluwensya ng melatonin, ang nilalaman ng GABA-sa central nervous system at serotonin sa midbrain at hypothalamus ay tumataas. Ito ay kilala na ang GABA ay isang inhibitory mediator sa central nervous system, at ang pagbawas sa aktibidad ng mga serotonergic na mekanismo ay maaaring maging mahalaga sa pathogenesis ng mga depressive states.

Kakulangan ng melatonin sa katawan

Ang mga eksperimento sa mga hayop sa laboratoryo ay nagpakita na sa kakulangan ng melatonin na dulot ng pag-alis ng mga receptor, ang mga hayop ay nagsimulang tumanda nang mas mabilis: ang menopause ay nagsimula nang mas maaga, ang mga libreng radikal na pinsala sa selula ay naipon, ang pagiging sensitibo sa kinsulin ay bumaba, at ang labis na katabaan at kanser ay nabuo.

TICKET No. 56

"

Ang gene therapy sa malawak na kahulugan ng salita ay nangangahulugang paggamot sa pamamagitan ng pagpapasok ng semantic na mga sequence ng DNA sa mga tissue o cell ng pasyente. Sa una, ang gene therapy ay nakita bilang isang paraan upang itama ang isang depekto sa isang gene.

Itinama ng karagdagang pananaliksik ang mga ideyang ito. Ito ay naging mas madaling iwasto hindi ang depekto sa gene mismo, ngunit upang isagawa ang pagwawasto sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang ganap na gumaganang gene sa katawan ng pasyente. Ito ay naka-out na ang gene therapy ay dapat na isagawa ng eksklusibo sa somatic na mga tisyu ng gene therapy sa antas ng mikrobyo at mga cell ng mikrobyo ay napaka-problema at hindi makatotohanan. Ang dahilan nito ay tunay na panganib kontaminasyon ng gene pool na may mga hindi gustong artipisyal na pagbuo ng gene o ang pagpapakilala ng mga mutasyon na may hindi inaasahang kahihinatnan para sa kinabukasan ng sangkatauhan (Fr. Anderson, T. Caskey, Fr. Collins, atbp.). Sa wakas, ang praktikal na pamamaraan ng gene therapy ay naging angkop para sa paggamot hindi lamang ng mga monogenic hereditary na sakit, kundi pati na rin ang mga laganap na sakit, tulad ng mga malignant na tumor, malubhang anyo. mga impeksyon sa viral, AIDS, cardiovascular at iba pang mga sakit.

Ang mga unang klinikal na pagsubok ng gene therapy ay isinagawa noong Mayo 22, 1989, na may layuning genetically marking ang tumor-infiltrating lymphocytes sa advanced melanoma. Ang unang monogenic hereditary disease kung saan ginamit ang mga gene therapy method ay hereditary immunodeficiency na dulot ng mutation sa adenosine deaminase gene. Sa sakit na ito, ang isang mataas na konsentrasyon ng 2-deoxyadenosine ay naipon sa dugo ng mga pasyente, na may nakakalason na epekto sa T at B lymphocytes, na nagreresulta sa pagbuo ng malubhang pinagsamang immunodeficiency. Noong Setyembre 14, 1990, sa Bethesda (USA), isang 4-taong-gulang na batang babae ang nagdurusa dito bihirang sakit(1:100,000), ang kanyang sariling mga lymphocytes ay inilipat, na dati nang binago ang ex vivo gamit ang ADA gene (ADA gene + PEO marker gene + retroviral vector). Therapeutic effect ay sinusunod sa loob ng ilang buwan, pagkatapos kung saan ang pamamaraan ay paulit-ulit sa pagitan ng 3-5 na buwan. Sa loob ng 3 taon ng therapy, isang kabuuang 23 intravenous transfusions ng ADA-transformed lymphocytes ang isinagawa. Bilang resulta ng paggamot, ang kondisyon ng pasyente ay bumuti nang malaki.

Ang iba pang mga monogenic hereditary na sakit kung saan mayroon nang opisyal na naaprubahang mga protocol at mga klinikal na pagsubok ay nagsimulang nauugnay sa familial hypercholesterolemia (1992), hemophilia B (1992), cystic fibrosis (1993), at Gaucher disease (1993). Noong 1993, sa Estados Unidos lamang, 53 na proyekto ang naaprubahan para sa mga klinikal na pagsubok ng mga disenyong genetically engineered. Noong 1995, ang bilang ng mga naturang proyekto sa buong mundo ay tumaas sa 100, at higit sa 400 mga pasyente ang direktang kasangkot sa mga pag-aaral na ito. Kasabay nito, ang pananaliksik ngayon sa gene therapy ay isinasaalang-alang na ang mga kahihinatnan ng pagmamanipula ng mga gene o recombinant na DNA sa vivo ay hindi pa napag-aralan nang sapat. Samakatuwid, kapag bumubuo ng mga programa ng gene therapy, ang kaligtasan ng mga regimen ng paggamot para sa parehong pasyente at populasyon sa kabuuan ay napakahalaga.

Ang gene therapy program para sa mga klinikal na pagsubok ay kinabibilangan ng mga sumusunod na seksyon: pagbibigay-katwiran para sa pagpili ng nosology para sa pagsasagawa ng kurso ng gene therapy; pagpapasiya ng uri ng mga cell na napapailalim sa genetic modification; scheme para sa pagbuo ng exogenous DNA; pagpapatunay ng biological na kaligtasan ng ipinakilalang gene construct, kabilang ang mga eksperimento sa mga cell culture at modelo ng mga hayop; pagbuo ng isang pamamaraan para sa paglilipat nito sa mga selula ng pasyente; mga pamamaraan para sa pagsusuri ng pagpapahayag ng mga ipinakilalang gene; pagtatasa ng klinikal (therapeutic) na epekto; posible side effects at mga paraan upang maiwasan ang mga ito.

Sa Europa, ang mga naturang protocol ay iginuhit at inaprubahan alinsunod sa mga rekomendasyon ng European grupong nagtatrabaho sa paglipat ng gene at therapy ng gene. Ang pinakamahalagang elemento sa isang gene therapy program ay ang pagsusuri ng mga kahihinatnan ng mga pamamaraan na isinagawa. Ang mapagpasyang kondisyon para sa matagumpay na therapy sa gene ay upang matiyak ang epektibong paghahatid, iyon ay, paglipat o transduction (gamit ang mga viral vectors) ng isang dayuhang gene sa mga target na cell, tinitiyak ang pangmatagalang pananatili nito sa mga cell na ito at lumilikha ng mga kondisyon para sa buong operasyon, iyon ay , pagpapahayag. Ang susi sa pangmatagalang pagtitiyaga ng dayuhang DNA sa mga selulang tatanggap ay ang pagsasama nito sa genome, iyon ay, sa mga selulang DNA ng host. Ang mga pangunahing paraan ng paghahatid ng mga dayuhang gene sa mga selula ay nahahati sa kemikal, pisikal at biyolohikal. Ang pagtatayo ng mga vector na nakabatay sa virus ay ang pinakakawili-wili at promising na sangay ng gene therapy.

Ang paglitaw ng panimula ng mga bagong teknolohiya na ginagawang posible upang aktibong manipulahin ang mga gene at ang kanilang mga fragment, na tinitiyak ang naka-target na paghahatid ng mga bagong bloke ng genetic na impormasyon sa mga tinukoy na rehiyon ng genome, ay nagbago ng biology at medisina. Sa kasong ito, ang gene mismo ay lalong nagsisimulang kumilos bilang isang gamot na ginagamit sa paggamot iba't ibang sakit. Ang paggamit ng gene therapy upang labanan ang mga multifactorial na sakit ay hindi malayo. Nakabukas na ngayon modernong antas Batay sa aming kaalaman tungkol sa genome ng tao, ang mga pagbabago nito sa pamamagitan ng paglipat ng gene ay lubos na posible, na maaaring isagawa upang mapabuti ang isang bilang ng mga pisikal (halimbawa, taas), mental at intelektwal na mga parameter. Kaya, ang modernong agham ng tao, sa kanyang bagong yugto ng pag-unlad, ay bumalik sa ideya ng "pagpapabuti ng lahi ng tao," na ipinostula ng namumukod-tanging Ingles na geneticist na si Fr. Galton at ang kanyang mga estudyante.

Ang therapy ng gene sa ika-21 siglo ay hindi lamang nag-aalok ng mga tunay na paraan upang gamutin ang malubhang namamana at hindi namamana na mga sakit, kundi pati na rin, sa mabilis na pag-unlad nito, ay nagdudulot ng mga bagong problema para sa lipunan, na kailangang malutas sa malapit na hinaharap.

Sa medyo maikling kasaysayan nito, ang gene therapy ay dumaan sa mga pagtaas at pagbaba: kung minsan ang mga siyentipiko at mga practitioner nakita nila dito ang halos isang panlunas sa lahat, at pagkatapos ay isang panahon ng pagkabigo at pag-aalinlangan ang nangyari...
Ang mga ideya tungkol sa posibilidad ng pagpasok ng mga gene sa katawan para sa mga therapeutic na layunin ay ipinahayag noong unang bahagi ng 60s ng huling siglo, ngunit ang mga tunay na hakbang ay ginawa lamang noong huling bahagi ng 80s at malapit na nauugnay sa internasyonal na proyekto upang matukoy ang genome ng tao.

Noong 1990, isang pagtatangka ang ginawang gene therapy para sa malubha, kadalasang hindi tugma sa buhay, namamana na immunodeficiency na dulot ng isang depekto sa gene na naka-encode sa synthesis ng enzyme adenosine deaminase. Ang mga may-akda ng pag-aaral ay nag-ulat ng isang malinaw na therapeutic effect. At kahit na sa paglipas ng panahon ay lumitaw ang isang bilang ng mga pagdududa tungkol sa tibay ng epekto na nakuha at ang mga tiyak na mekanismo nito, ang gawaing ito ay nagsilbing isang malakas na impetus para sa pagbuo ng gene therapy at umaakit ng multibillion-dollar na pamumuhunan.

Ang therapy sa gene ay isang medikal na diskarte batay sa pagpapakilala ng mga gene construct sa mga cell upang gamutin ang iba't ibang mga sakit. Ang nais na epekto ay nakakamit alinman bilang isang resulta ng pagpapahayag ng ipinakilala na gene, o sa pamamagitan ng pagsugpo sa pag-andar ng may sira na gene. Dapat itong bigyang-diin na ang layunin ng gene therapy ay hindi upang "gamutin" ang mga gene tulad nito, ngunit upang gamutin ang iba't ibang mga sakit sa kanilang tulong.

Bilang isang patakaran, ang isang fragment ng DNA na naglalaman ng kinakailangang gene ay ginagamit bilang isang "gamot". Maaari itong simpleng "hubad na DNA," kadalasang kasama ng mga lipid, protina, atbp. Ngunit mas madalas, ang DNA ay ipinakilala bilang bahagi ng mga espesyal na genetic construct (vectors) na nilikha batay sa iba't ibang mga virus ng tao at hayop gamit ang isang bilang ng mga manipulasyon ng genetic engineering. Halimbawa, ang mga gene na kinakailangan para sa pagpaparami nito ay inalis mula sa virus. Ito, sa isang banda, ay ginagawang ligtas ang mga particle ng viral, sa kabilang banda, "nagpapalaya ng espasyo" para sa mga gene na nilayon para sa pagpapakilala sa katawan.

Ang pangunahing punto ng therapy ng gene ay ang pagtagos ng gene construct sa cell (paglipat), sa karamihan ng mga kaso - sa nucleus nito. Mahalaga na ang gene construct ay eksaktong maabot ang mga cell na kailangang "gamutin." Samakatuwid, ang tagumpay ng gene therapy ay higit sa lahat ay nakasalalay sa pagpili ng pinakamainam o hindi bababa sa kasiya-siyang paraan ng pagpapasok ng mga gene construct sa katawan.

Sa mga viral vector, ang sitwasyon ay higit pa o hindi gaanong mahuhulaan: kumakalat sila sa buong katawan at tumagos sa mga selula tulad ng mga virus ng kanilang ninuno, na nagbibigay ng sapat mataas na antas pagtitiyak ng organ at tissue. Ang ganitong mga konstruksyon ay karaniwang ibinibigay sa intravenously, intraperitoneally, subcutaneously o intramuscularly.

Ang isang bilang ng mga di-viral na vector ay binuo para sa "naka-target na paghahatid" mga espesyal na pamamaraan. Ang pinakasimpleng paraan paghahatid ng nais na gene sa mga cell sa vivo - direktang iniksyon ng genetic na materyal sa tissue. Paggamit ang pamamaraang ito limitado: ang mga iniksyon ay maaari lamang gawin sa balat, thymus, striated na kalamnan, at ilang solidong tumor.

Ang isa pang paraan ng paghahatid ng transgene ay ballistic transfection. Ito ay batay sa "paghihimay" ng mga organo at tisyu na may mga microparticle mabibigat na metal(ginto, tungsten) na pinahiran ng mga fragment ng DNA. Para sa "shelling" gumagamit sila ng isang espesyal na "gene gun".

Kapag ginagamot ang mga sakit sa baga, posibleng ipasok ang genetic material sa respiratory tract sa anyo ng isang aerosol.

Ang paglipat ng cell ay maaari ding isagawa ex vivo: ang mga cell ay nakahiwalay sa katawan, genetically manipulated, at pagkatapos ay muling ipinasok sa katawan ng pasyente.

Tinatrato namin: namamana...

Naka-on paunang yugto Sa pagbuo ng therapy ng gene, ang mga pangunahing bagay nito ay itinuturing na mga namamana na sakit na sanhi ng kawalan o hindi sapat na pag-andar ng isang gene, iyon ay, mga sakit na monogenic. Ipinapalagay na ang pagpapakilala ng isang normal na gumaganang gene sa isang pasyente ay hahantong sa isang lunas para sa sakit. Ang mga pagtatangka ay paulit-ulit na ginawa upang gamutin ang "royal disease" - hemophilia, Duchenne muscular dystrophy, cystic fibrosis.

Ngayon, ang mga pamamaraan ng gene therapy ay binuo at sinusuri para sa halos 30 monogenic na sakit ng tao. Samantala, may nananatiling higit pang mga katanungan kaysa sa mga sagot, at ang tunay therapeutic effect sa karamihan ng mga kaso ay hindi nakamit. Ang mga dahilan para dito ay, una sa lahat, immune reaksyon organismo, unti-unting "pagpapalambing" ng mga pag-andar ng ipinakilalang gene, pati na rin ang kawalan ng kakayahan na makamit ang "naka-target" na pagsasama ng inilipat na gene sa chromosomal DNA.

Mas mababa sa 10% ng mga pag-aaral ng gene therapy ay nakatuon sa mga monogenic na sakit, habang ang iba ay may kinalaman sa mga hindi namamana na mga pathology.

...at nakuha

Ang mga nakuhang sakit ay hindi nauugnay sa depekto ng kapanganakan sa istraktura at pag-andar ng mga gene. Ang kanilang gene therapy ay batay sa prinsipyo na ang isang "therapeutic gene" na ipinakilala sa katawan ay dapat humantong sa synthesis ng isang protina na magkakaroon ng isang therapeutic effect, o makakatulong sa pagtaas ng indibidwal na sensitivity sa mga epekto ng mga gamot.

Ang therapy ng gene ay maaaring gamitin upang maiwasan ang mga clots ng dugo, ibalik vascular system kalamnan ng puso pagkatapos ng myocardial infarction, pag-iwas at paggamot ng atherosclerosis, pati na rin sa paglaban sa impeksyon sa HIV at mga sakit sa oncological. Halimbawa, ang isang paraan ng gene therapy para sa mga tumor, tulad ng pagtaas ng sensitivity ng mga selula ng tumor sa mga gamot sa chemotherapy, ay masinsinang ginagawa ang mga klinikal na pagsubok sa pakikilahok ng mga pasyente na may pleural mesothelioma, ovarian cancer, at glioblastoma. Ang isang protocol sa paggamot sa kanser ay naaprubahan noong 1999 prostate gland, pinili ligtas na mga dosis Ang mga gamot na chemotherapy at isang positibong therapeutic effect ay ipinakita.

Kaligtasan at Etika

Ang pagsasagawa ng genetic manipulations sa katawan ng tao ay nagpapataw ng mga espesyal na kinakailangan sa kaligtasan: pagkatapos ng lahat, ang anumang pagpapakilala ng dayuhang genetic na materyal sa mga cell ay maaaring magkaroon ng mga negatibong kahihinatnan. Ang hindi makontrol na pagsasama ng mga "bagong" gene sa ilang bahagi ng genome ng pasyente ay maaaring humantong sa pagkagambala sa paggana ng "sariling" mga gene, na, sa turn, ay maaaring magdulot ng hindi kanais-nais na mga pagbabago sa katawan, lalo na ang pagbuo ng mga kanser na tumor.

Bilang karagdagan, ang mga negatibong genetic na pagbabago ay maaaring mangyari sa mga somatic at germ cells. Sa unang kaso, pinag-uusapan natin ang kapalaran ng isang tao, kung saan ang panganib na nauugnay sa pagwawasto ng genetic ay hindi maihahambing na mas mababa kaysa sa panganib. nakamamatay na kinalabasan mula sa isang umiiral na sakit. Kapag ang mga gene construct ay ipinakilala sa mga cell ng mikrobyo, ang mga hindi kanais-nais na pagbabago sa genome ay maaaring mailipat sa mga susunod na henerasyon. Samakatuwid, tila ganap na natural na nais na ipagbawal ang mga eksperimento sa genetic modification ng mga selula ng mikrobyo hindi lamang para sa mga medikal na kadahilanan, kundi pati na rin para sa mga etikal na dahilan.

Ang isang bilang ng mga problema sa moral at etikal ay nauugnay sa pagbuo ng mga diskarte sa interbensyon ng gene sa mga selula ng isang pagbuo ng embryo ng tao, iyon ay, sa intrauterine gene therapy (sa utero therapy). Sa USA, ang posibilidad ng paggamit ng gene therapy sa utero ay isinasaalang-alang lamang para sa dalawang malubhang genetic na sakit: malubhang pinagsamang immunodeficiency na sanhi ng isang depekto sa adenosine deaminase enzyme gene, at homozygous beta thalassemia - malubhang namamana na sakit, na nauugnay sa kawalan ng lahat ng apat na globin gene o mutations sa kanila. Ang isang bilang ng mga gene construct ay binuo na at inihahanda para sa paunang pagsusuri, ang paghahatid nito sa katawan ay inaasahang hahantong sa kompensasyon ng mga genetic defect at pag-aalis ng mga sintomas ng mga sakit na ito. Gayunpaman, ang panganib ng mga negatibong genetic na kahihinatnan ng naturang mga manipulasyon ay medyo mataas. Samakatuwid, ang etika ng intrauterine gene therapy ay nananatiling kontrobersyal.

Noong Enero ng taong ito, ang mga eksperimento sa gene therapy ay muling pansamantalang ipinagbawal sa Estados Unidos. Ang dahilan ay mapanganib na komplikasyon na lumitaw sa dalawang bata pagkatapos ng gene therapy para sa hereditary immunodeficiency. Ilang buwan na ang nakalilipas sa France, isa sa mga bata na naisip na gumaling sa pamamagitan ng gene therapy ay na-diagnose na may leukemia-like syndrome. Hindi ibinubukod ng mga eksperto na ang paggamit ng mga vector na nakabatay sa retrovirus sa panahon ng therapy ay maaaring maging sanhi ng pag-unlad ng mga komplikasyon sa mga bata. Ngayon ay mga kinatawan ng Opisina ng Pagkontrol mga produktong pagkain At mga gamot(FDA) ay isasaalang-alang ang patuloy na mga eksperimento sa gene therapy sa isang case-by-case na batayan, at kung walang iba pang mga paggamot para sa sakit.

Hindi isang panlunas sa lahat, ngunit isang pag-asa

Hindi maitatanggi na ang aktwal na tagumpay ng gene therapy sa paggamot sa mga partikular na pasyente ay medyo katamtaman, at ang diskarte mismo ay nasa yugto pa rin ng akumulasyon ng data at pag-unlad ng teknolohiya. Ang gene therapy ay hindi at, malinaw naman, ay hindi kailanman magiging isang panlunas sa lahat. Ang mga sistema ng regulasyon ng katawan ay napakasalimuot at napakakaunting pinag-aralan na ang simpleng pagpapakilala ng isang gene sa karamihan ng mga kaso ay hindi gumagawa ng kinakailangang therapeutic effect.

Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng ito, ang pangako ng gene therapy ay halos hindi ma-overestimated. Mayroong lahat ng dahilan upang umasa na ang pag-unlad sa larangan ng molecular genetics at genetic engineering na teknolohiya ay hahantong sa walang alinlangan na tagumpay sa paggamot ng mga sakit ng tao gamit ang mga gene. At, sa huli, ang gene therapy ay nararapat na maganap sa praktikal na gamot.

Lumilitaw na ang gene therapy ay maaaring may ilang mga hindi inaasahang aplikasyon. Ayon sa mga pagtataya ng mga siyentipiko, sa 2012 magkakaroon Mga Larong Olimpiko, kung saan magpe-perform ang mga transgenic super athletes. Ang "DNA doping" ay magbibigay ng walang alinlangan na mga pakinabang
sa pagbuo ng lakas, tibay at bilis. Walang alinlangan na sa mga kondisyon ng mabangis na kumpetisyon sa palakasan ay magkakaroon ng mga atleta na handa para sa pagbabago ng genetic, kahit na isinasaalang-alang posibleng panganib nauugnay sa paggamit ng bagong teknolohiya.