Императрица Александра Федоровна знала: её брат Фридрих умер от гемофилии, как и её дядя Леопольд, и четырехлетний племянник Генрих. Когда придворные медики подтвердили её опасения, поставив диагноз «гемофилия» маленькому Алеше, царская семья погрузилась в печаль. По свидетельству коменданта императорского дворца В. Н. Воейкова, Николай II , страстно любивший сына-наследника, , узнав, что малышу грозит преждевременная смерть или, в лучшем случае, жизнь инвалида.
Скоро не придется ждать чуда, обещает генная терапия, — достаточно будет ввести больному гемофилией ген, отвечающий за синтез недостающего фактора свертывания крови.
Можно ли «обмануть» гены?
8 октября были объявлены имена первых лауреатов этого года — в области физиологии и медицины . Согласно решению Шведской королевской академии наук, лауреатами стали Марио Капекки (), Оливер Смитис () и сэр Мартин Эванс (). Они удостоены награды за «изучение принципов введения специфических генетических модификаций в организмы мышей с использованием стволовых клеток». Разработанная методика позволяет создавать мышь с мутацией в любом выбранном изучаемом гене. «Фантастичность» методики заключается в том, что ученый сам может выбрать, какой ген видоизменить и как именно видоизменить.
Одним из способов видоизменения гена является его замена на бессмысленную последовательность ДНК — тогда ген «выключается» . Исследователи систематически «выключают» гены и наблюдают, к каким последствиям на уровне организма приводит это «выключение». Такая методика называется «генетический нокаут» (). Она позволяет подробно изучить функцию конкретного гена во время эмбрионального развития и после рождения животного. Можно проследить, как каждый ген влияет на развитие организма и возникновение той или иной патологии. В связи с этим, метод ещё получил название «генетическое планирование». К настоящему моменту уже проведены опыты по «выключению» десяти тысяч генов мыши, это половина всего мышиного генома.
Три лауреата никогда не работали вместе, но их исследования слились воедино. Капекки является пионером в области введения генов в стволовые клетки животных. Смитис создал методику «нокаута». А Эванс применил разработки двух других исследователей, но научился выращивать «целых» живых мышей с заданными генетическими изменениями, а не какие-нибудь колонии однотипных клеток с измененной ДНК. Этот метод открывает новые перспективы для генной терапии. Только зная, какие изменения и в каком гене способствуют возникновению той или иной болезни, есть шанс применить геннотерапевтический подход для устранения недуга.
- Источник:
- Tim Kelly/University of Utah
предполагает, что наиболее действенный способ излечиться от заболевания, связанного с изменением генетического содержания клеток, — устранение генетической причины болезни, а не её следствий. Речь идет не только о лечении наследственных болезней — раковая клетка, например, возникает в результате мутации здоровой соматической клетки. Различные вирусные инфекции также могут вносить изменения в наш геном, поскольку вирус вносит в наши клетки свой собственный генетический материал. Способ борьбы с этими генетическими изменениями заключается в искусственном , призванной поправить ту, с которой связана болезнь.
Эта теория появилась после того, как были изучены механизмы внедрения вирусов в клетки. Некоторые вирусы очень стабильно внедряют свой генетический материал в геном клетки хозяина. А значит, вирусные частички можно использовать для доставки нужных генов в клетки.
Днем рождения генной терапии считают 14 сентября 1990 года — день, когда в клинике Национального института здоровья США () была проведена первая операция для лечения довольно редкого , то есть заболевания, связанного с дефектом в одном-единственном гене. Это заболевание, один из вариантов наследственного иммунодефицита, обусловлено мутацией в гене аденозиндезаминазы (). Больной ребенок из-за плохой работы иммунитета подвергается атаке любых инфекций, с которыми он сталкивается. Четырёхлетняя девочка до операции не могла выходить на улицу, общаться с кем-либо, кроме членов семьи, и регулярно принимала огромное количество лекарств. Её родственники были вынуждены принимать чрезвычайные меры для соблюдения стерильности в доме.
У пациентки взяли лимфоциты, ввели в них нормальный ген ADA и . Лечебный эффект не был постоянным, а наблюдался в течение нескольких месяцев, после чего процедуру необходимо было повторять (каждые 3–5 месяцев). Но в результате лечения состояние пациентки настолько улучшилось, что она смогла вести нормальный образ жизни, не бояться случайных инфекций и посещать школу.
- Источник:
- Cardiff University
Технические трудности
Кажется, ничего сложного: взяли клетки, «вложили ген», запустили клетки обратно, и все заработало. На самом деле это дело трудоемкое и кропотливое.
Есть несколько условий, которые необходимо выполнить для успешной терапии: ген надо доставить до места назначения (в определенные клетки, а не просто впрыснуть куда-нибудь), он должен заработать в этих клетках и, что важно, работать правильно.
Вводить гены в клетки можно двумя способами. Либо брать клетки у пациента, трансформировать их и возвращать «на родину», как было сделано в случае с наследственным иммунодефицитом. Либо вводить вирусную частичку, содержащую нужный ген, прямо в организм. Во втором случае, например, создают конструкцию, содержащую, кроме нужного гена, некий рецепторный белок — это может быть антиген, специфичный для определенной ткани организма. Рецепторный белок выполняет функцию адреса, указанного на конверте с письмом-геном.
С контролем уровня и времени «работы» нового гена пока дело обстоит хуже, хотя больше .
Ещё одна большая проблема — безвредность терапии, ведь заповедь «не навреди» остается главной во врачебном деле. Существует резонный аргумент, что новый ген может изменить всю программу клетки и не вылечить её, а, к примеру, .
К тому же, человек это не большая мышь — накопились данные о том, что люди и экспериментальные животные нередко по-разному реагируют на одно и то же вмешательство.
К сожалению, были в истории генной терапии и случаи неудачного вмешательства со смертельным исходом. Семнадцатилетнего — недостаточности орнитинтранскарбомилазы (OTCD). В печень Джесса вводили аденовирус, содержащий ген ОТСD. Естественно, прежде чем приступить к лечению пациентов, метод прошел все положенные испытания — и на грызунах, и на обезьянах. До Гелзингера подобную операцию перенесли семнадцать человек.
Но Гелзингер умер. Умер вследствие гиперреакции иммунной системы на ввод генноинженерного аденовируса. Позднее выяснилось, что обезьяны тоже умирали, однако ученые, проводившие операции, видимо, очень хотели продолжать работу и «забыли» предупредить о таком «незначительном» факте Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными препаратами США (), которое наверняка не допустило бы применения опасного метода для лечения людей. Выяснилось также, что у пациентов, получивших ранее более низкую дозу аденовируса, наблюдалась сильная интоксикация печени. И об этом тоже умалчивалось. Справедливости ради надо отметить, что данный случай, скорее, относится к разряду исключений и связан, в большей степени, с недопустимым поведением исследователей, чем с опасностью самой терапии.
- Источник:
- Institute of Medicine/The University of North Carolina at Chapel Hill
Последние достижения
За последние два года ученые, проводящие эксперименты в области генной терапии, порадовали нас рядом новых достижений.
В журнал Science в 2006 году были опубликованы результаты работы ученых Национального института Здоровья США (), которые () начали успешно лечить метастатическую меланому - самое агрессивное опухолевое заболевание. При этом они не вводили в раковые клетки какой-нибудьген-камикадзе, уничтожающий их и себя. Примененный метод был изощреннее — клетки иммунной системы больных генетически модифицировали таким образом, что те начинали эффективно уничтожать опухоли. Операции подверглись семнадцать человек, из них двое полностью излечились, несмотря на наличие метастазов в печени, лимфатических узлах и легких. У остальных меланомы остались.
1 мая 2007 года Институт офтальмологии Университетского колледжа Лондона () объявил о том, что на их базе в начале 2007 года была впервые в мире проведена . Пациент успешно перенес операцию, но пока рано говорить о том, насколько успешным оказалось вмешательство.
Под руководством доктора Пауля Така (Paul P. Tak) из Амстердамского университета () были проведены успешные эксперименты на животных, в которых геннотерапевтический подход использовали для лечения ревматоидного артрита. . В экспериментах, о которых идет речь, животным вводили ген, кодирующий ингибитор белка TNF, и наблюдали значительное уменьшение воспалительного процесса. Теперь ученые планируют использовать разработанный подход для лечения пациентов.
В этом году стало известно . Группа биологов и нейрохирургов из Нью-Йорка (/Weill Cornell Medical Center) использовала непатогенный вирус, так называемый аденоассоциированный вирус, для доставки в нейроны гена, кодирующего фермент декарбоксилазу глутаминовой кислоты. Ген «заставляет» нервные клетки производить гамма-аминобутировую кислоту (GABA), что приводит к восстановлению биохимического баланса в нейронах, и, как следствие, к нормализации моторной функции больных. Исследователи наблюдают 12 пациентов и отмечают улучшение моторной функции по разным показателям у 25–65% больных.
Подавляющее большинство экспериментов в области генной терапии направлены на попытки лечения онкологических заболеваний (более 66% всех исследований). На втором месте —сердечно-сосудистые (9%) и моногенные (8%) заболевания. 6,5% исследователей занимаются инфекционными болезнями, особое внимание среди которых уделяется ВИЧ-инфекции.
Слово предоставляется этике
Вокруг проблем такого рода (как и вокруг банков стволовых клеток, и регенерационной медицины) ведутся жаркие дискуссии на тему этичности вмешательства. Ведь можно и в половые клетки вводить нужные гены, чтобы избавить все будущее потомство от наследственного недуга. В самой идее нет ничего крамольного. Но в истории уже был подобный прецедент — . Евгенические идеи были очень популярны не только среди политиков, но и среди ученых разных стран. 60 тысяч человек в США и 350 тысяч в Германии подверглись принудительной стерилизации «по евгеническим соображениям» — они были евреями, цветными, инвалидами, бедняками, сиротами… Одним словом, .
- Источник:
- Oregon Health & Science University
Где гарантия, что, если в половые клетки начнут вводить гены для коррекции разных недостатков, люди, развившиеся из таких исправленных клеток (которые будут безупречно здоровыми) не соберутся в избранное общество и не решат, что остальные — «неполноценные»?
Общественность принимает во внимание такую возможность, однако генная терапия настолько перспективна, что «прикрыть» её невозможно, да и нет в этом необходимости. Большинство стран (без участия России) в 1997 году подписало , вступившую в действие в 1999-м. Статья 11 этой конвенции запрещает любую форму дискриминации по признаку генетического наследия того или иного лица. Статья 13 гласит: вмешательство в геном человека, направленное на его модификацию, может быть осуществлено только в профилактических, терапевтических или диагностических целях и только при условии, что подобное вмешательство не направлено на изменение генома наследников данного человека.
Технические и этические затруднения несколько тормозят развитие практической генной терапии. Большинство исследований в этой области пока не доходят до клинического применения. Тем не менее, в очень короткий срок генная терапия перестала быть фантастической идеей и стала реальностью.
Читайте также в журнале «Вокруг Света»:
Природные каверзы на уровне клетки
