Генетика Лекции ИД Равновесие
|
|
|
|
Лекция 33. Генная терапия
1. Суть генной терапии Суть генной терапии в доставке нового генетического материала в клетки-мишени индивида, обеспечивающей терапевтический эффект. Еще в конце 60-х годов выяснилось, что клетки животных и человека способны поглощать экзогенную ДНК и встраивать ее в свой геном, после чего проявляются экспрессия введенных генов, в частности, в виде синтеза отсутствовавших ранее белков и ферментов. Перенос фрагмента ДНК (гена) в клетку - самая сложная проблема. Для введения ДНК в клетки используются несколько способов: химические (микроприципитаты, липосомы), вирусные (ретровирусы, аденовирусы, аденоассоциированные вирусы), физические (ультразвук, микроинъекции, электропорация). Системы, переносящие терапевтический генетический материал, называются векторами. В большинстве случаев для этих целей используются генетически модифицированные вирусы или вирусные векторы, и чаще всего мышиные ретровирусы. Они способны инфицировать любую клетку и вместе с желаемым фрагментом ДНК легко включаются в геном клетки хозяина. Для того чтобы превратить ретровирусы в векторы, из них с помощью генно-инженерных методов удаляются нуклеотиды, ответственные за их размножение. Введенный же с вирусом-вектором ген передается дочерним клеткам при клеточном делении. Однако эти векторы не годятся для введения ДНК-фрагментов в неделящиеся клетки человека, например, в нейроны. Они мало пригодны для переноса генов в клетки, отличающиеся низкой митотической активностью (клетки эпителия дыхательных путей). Эти обстоятельства обусловили поиск других вирусных векторов, среди которых внимание привлекли аденовирусы. Из них также удаляются нуклеотиды, ответственные за репликацию. Аденовирусы могут переносить ДНК в неделящиеся клетки, чем отличаются от ретровирусов. Но в этом случае переносимая аденовирусом ДНК не встраивается в геном клетки хозяина, она остается вне хромосом, хотя и проявляет генную активность. В силу такой (эписомальной) локализации она не передается дочерним клеткам. Но с другой стороны, аденовирусные векторы позволяют вводить гены в клетки нервной системы и эпителий дыхательных путей. В качестве вектора генов используется также вирус простого герпеса. Этот вектор легко встраивает экзогенную ДНК в нейроны и клетки печени. Как и другие вирусы-векторы, герпес-вирус подвергается генно-инженерной обработке, ведущей к утрате его способности к размножению (деления части вирусной ДНК). Испытываются в качестве векторов ДНК парвовирусы.
Наряду с биологическими применяют физико-химические методы введения экзогенной ДНК в клетки хозяина. Для таких целей используется конъюгаты ДНК с трансферрином или асиалогликопротеином, для которых на многих клетках имеются рецепторы (лиганд-рецепторный принцип). После связывания с рецептором конъюгаты ДНК поглощаются клеткой. Хотя вероятность встраивания введенной ДНК в геном хозяина очень невелика, все же такой ген может временно выполнять свои функции. Разработана технология микроинъекций ДНК в клетки (миоциты), а также введение генов с помощью липосом.
2. Принципиальные вопросы генной терапии Несмотря на указанныесложности, в целом принципиальные вопросы генной терапии человека уже решены. Во-первых, гены можно изолировать вместе с пограничными областями, содержащими в себе важные регуляторные последовательности. Во-вторых, изолированные гены могут быть встроены в клетки. Генная терапия возможна двумя путями: через трансгеноз (перенос генетического материала) изолированных из организма соматических клеток in vitro или через прямой трансгеноз клеток в организме. В первом случае перенос генетического материала осуществляется в клетки-мишени, заранее выделенные из организма (например, культура лимфоцитов, клетки костного мозга, клетки печени), с последующей реимплантацией трансгенных клеток-мишеней. В случае прямого трансгенеза рекомбинантный генетический вектор с необходимым для лечения геном вводят непосредственно в организм в достаточном количестве. Вводимый вектор может быть тканеспецифичным или неспецифичным и вызывать трансгенез в клетках-мишенях или любых клетках организма.