Liječenje genetskih bolesti. Genska terapija: kako liječiti genetske bolesti Da li je moguće izliječiti genetske bolesti?

Ljudska genska terapija, u širem smislu, uključuje uvođenje funkcionalno aktivnih gena u ćelije kako bi se ispravio genetski defekt. Postoje dva moguća načina liječenja nasljednih bolesti. U prvom slučaju somatske ćelije (ćelije koje nisu zametne ćelije) su podvrgnute genetskoj transformaciji. U ovom slučaju, korekcija genetskog defekta je ograničena na određeni organ ili tkivo. U drugom slučaju, genotip ćelija zametne linije (spermatozoida ili jajašca) ili oplođenih jajašca (zigota) se menja tako da sve ćelije jedinke koje se iz njih razvijaju imaju „ispravljene“ gene. Kroz gensku terapiju pomoću ćelija zametne linije, genetske promjene se prenose s generacije na generaciju.

Politika genske terapije somatskih ćelija.

1980. godine predstavnici katoličke, protestantske i jevrejske zajednice u Sjedinjenim Državama napisali su otvoreno pismo predsjedniku u kojem su iznijeli svoje stavove o upotrebi genetskog inženjeringa u odnosu na ljude. Osnovane su Predsjednička komisija i Kongresna komisija za procjenu etičkih i društvenih aspekata ovog problema. Bili su veoma važne inicijative, budući da se u Sjedinjenim Državama donošenje programa koji utiču na javni interes često sprovodi na osnovu preporuka takvih komisija. Konačni zaključci obje komisije povukli su jasnu razliku između genske terapije somatskih stanica i genske terapije ćelija zametne linije. Genska terapija somatskih ćelija je klasifikovana kao standardne metode medicinska intervencija u organizam, slično transplantaciji organa. Nasuprot tome, genska terapija zametnih stanica smatra se tehnološki preteškom i etički previše izazovnom da bi se odmah implementirala. Zaključeno je da postoji potreba za razvojem jasnih pravila koja regulišu istraživanja u oblasti genske terapije somatskih ćelija; razvoj sličnih dokumenata u vezi sa genskom terapijom ćelija zametne linije smatran je preuranjenim. Kako bi se zaustavile sve nezakonite radnje, odlučeno je da se obustave svi eksperimenti u oblasti genske terapije zametnih stanica.

Do 1985. godine izradili su dokument pod nazivom „Pravilnik o pripremi i podnošenju prijava za eksperimente u oblasti genske terapije somatskih ćelija“. Sadržao je sve informacije o tome koje podatke je potrebno dostaviti u zahtjevu za dobijanje dozvole za testiranje genske terapije somatskih stanica kod ljudi. Osnova je uzeta iz pravila koja regulišu laboratorijska istraživanja sa rekombinantnom DNK; oni su samo prilagođeni za biomedicinske svrhe.

Biomedicinsko zakonodavstvo je revidirano i prošireno 1970-ih. kao odgovor na objavljivanje rezultata 40-godišnjeg eksperimenta koji je sprovela Nacionalna zdravstvena služba u Alabami iz 1972. na grupi od 400 nepismenih Afroamerikanaca sa sifilisom. Eksperiment je rađen u cilju proučavanja prirodnog razvoja ove polno prenosive bolesti, a liječenje nije provedeno. Vijest o tako užasnom iskustvu na neupućenim ljudima šokirala je mnoge u Sjedinjenim Državama. Kongres je odmah prekinuo eksperiment i usvojio zakon kojim se zabranjuje da se takva istraživanja ikada više sprovode.

Među pitanjima upućenim osobama koje su se prijavile za dobijanje dozvole za eksperimente u oblasti genske terapije somatskih ćelija bila su sledeća:

• 1. Koja je to bolest koju treba liječiti?
• 2. Koliko je ozbiljno?
• 3. Postoje li alternativni tretmani?
• 4. Koliko je predloženi tretman opasan za pacijente?
• 5. Kolika je vjerovatnoća uspjeha liječenja?
• 6. Kako će se pacijenti birati za kliničkim ispitivanjima?
• 7. Hoće li ovaj izbor biti nepristrasan i reprezentativan?
• 8. Kako će pacijenti biti informisani o testovima?
• 9. Koju vrstu informacija im treba dati?
• 10. Kako će se dobiti njihova saglasnost?
• 11. Kako će se garantovati povjerljivost informacija o pacijentima i istraživanjima?

Kada su eksperimenti genske terapije prvi put počeli, većinu prijava za klinička ispitivanja prvo je pregledao Etički komitet institucije u kojoj je istraživanje trebalo da se sprovede pre nego što je prosleđeno Podkomitetu za humanu gensku terapiju. Potonji je ocjenjivao prijave sa stanovišta njihovog naučnog i medicinskog značaja, usklađenosti sa važećim pravilima i uvjerljivosti argumenata. Ako je prijava odbijena, vraćena je sa potrebnim komentarima. Autori prijedloga bi mogli razmotriti prijedlog i preraditi ga. Ako je prijava odobrena, Potkomitet za gensku terapiju o tome je raspravljao u javnim raspravama po istim kriterijima. Nakon odobrenja prijave na ovom nivou, direktor Pododbora je odobrio i potpisao odobrenje za klinička ispitivanja, bez kojih ona ne mogu početi. U ovom poslednjem slučaju Posebna pažnja bavio se načinom dobijanja proizvoda, metodama kvalitativne kontrole njegove čistoće, kao i koja su pretklinička ispitivanja sprovedena da bi se osigurala bezbednost proizvoda.

Ali kako se broj prijava s vremenom povećavao, a genska terapija postala, prema riječima jednog komentatora, “pobjednički listić u medicini”, prvobitni proces odobravanja zahtjeva smatran je nepotrebno dugotrajnim i suvišnim. U skladu s tim, nakon 1997. godine, Podkomitet za gensku terapiju više nije bio jedna od agencija koje su nadgledale istraživanja ljudske genske terapije. Ako Podkomitet postoji, on će najvjerovatnije obezbijediti forume za diskusiju o etičkim pitanjima vezanim za humanu gensku terapiju. U međuvremenu, ukinut je zahtjev da se o svim primjenama genske terapije javno raspravlja. Agencija odgovorna za praćenje proizvodnje i upotrebe bioloških proizvoda povjerljivo provodi sve potrebne procjene kako bi osigurala poštovanje vlasničkih prava programera. Trenutno se ljudska genska terapija smatra sigurnom medicinskom procedurom, iako nije posebno efikasna. Ranije izražene zabrinutosti su se raspršile i postao je jedan od glavnih novih pristupa liječenju ljudskih bolesti.

Većina stručnjaka smatra da je proces odobravanja ispitivanja genske terapije ljudskim somatskim ćelijama u Sjedinjenim Državama sasvim adekvatan; garantuje nepristrasan odabir pacijenata i njihovu svijest, kao i propisno provođenje svih manipulacija, bez nanošenja štete kako pojedinim pacijentima, tako i ljudskoj populaciji u cjelini. Druge zemlje također trenutno razvijaju propise za ispitivanja genske terapije. U SAD-u je to učinjeno pažljivim vaganjem svakog prijedloga. Kao što je dr. Walters, jedan od učesnika saslušanja Potkomiteta za gensku terapiju u januaru 1989, rekao: "Ne znam ni za jednu drugu biomedicinsku nauku ili tehnologiju koja je bila podvrgnuta tako opsežnom ispitivanju kao što je genska terapija."

Akumulacija defektnih gena u budućim generacijama.

Postoji mišljenje da će liječenje genetskih bolesti genskom terapijom somatskih stanica neminovno dovesti do pogoršanja genskog fonda ljudske populacije. Zasniva se na ideji da će se učestalost defektnog gena u populaciji povećavati iz generacije u generaciju, budući da će genska terapija promovirati prijenos mutantnih gena na sljedeću generaciju od onih ljudi koji ranije nisu bili u stanju proizvesti potomstvo ili nisu mogli. preživeti do odraslog doba. Međutim, ispostavilo se da je ova hipoteza netačna. Prema populacionoj genetici, potrebne su hiljade godina da bi se štetni ili smrtonosni gen značajno povećao u učestalosti kao rezultat efikasnog lečenja. Dakle, ako se rijetka genetska bolest javlja kod 1 na 100.000 živorođenih, trebat će otprilike 2.000 godina nakon uvođenja učinkovite genske terapije prije nego što se incidenca bolesti udvostruči na 1 na 50.000.

Osim što se učestalost smrtonosnog gena jedva povećava iz generacije u generaciju, kao rezultat dugotrajnog liječenja svih kojima je potreban, genotip pojedinih jedinki također ostaje nepromijenjen. Ovo se može ilustrovati primjerom iz historije evolucije. Primati, uključujući ljude, nisu u stanju sintetizirati vitalni vitamin C; moraju ga dobiti iz vanjskih izvora. Dakle, možemo reći da smo svi genetski defektni u genu za ovu vitalnu supstancu. Nasuprot tome, vodozemci, gmizavci, ptice i sisari koji nisu primati sintetiziraju vitamin C. Ipak, genetski defekt koji uzrokuje nemogućnost biosintetiziranja vitamina C nije "spriječio" uspješnu evoluciju primata više od miliona godina. Isto tako, ispravljanje drugih genetskih defekata neće dovesti do značajne akumulacije "nezdravih" gena u budućim generacijama.

Genska terapija ćelija zametne linije.

Eksperimenti na polju genske terapije ljudskih zametnih ćelija sada su strogo zabranjeni, ali se mora priznati da se neke genetske bolesti mogu izliječiti samo na ovaj način. Metodologija genske terapije ljudskih zametnih ćelija još nije dovoljno razvijena. Međutim, nema sumnje da će se razvojem metoda genetske manipulacije na životinjama i dijagnostičkim testiranjem preimplantacijskih embrija ova praznina popuniti. Štaviše, kako genska terapija somatskih ćelija postaje rutinskija, to će uticati na stavove ljudi prema genskoj terapiji ljudske zametne linije, i vremenom će se pojaviti potreba da se testira. Ostaje nam samo nadati se da će do tog vremena svi problemi povezani s posljedicama praktične primjene genske terapije za ljudske zametne stanice, uključujući socijalne i biološke, biti riješeni.

Smatra se da ljudska genska terapija pomaže u liječenju ozbiljne bolesti. Zaista, može pružiti korekciju za niz fizičkih i mentalnih poremećaja, iako ostaje nejasno hoće li društvo smatrati da je takva upotreba genske terapije prihvatljiva. Kao i svako novo medicinsko područje, genska terapija ljudskih zametnih stanica postavlja brojna pitanja, uključujući:

• 1. Kolika je cijena razvoja i implementacije metoda genske terapije za ljudske ćelije zametne linije?
• 2. Da li vlada treba da odredi prioritete medicinskih istraživanja?
• 3. Hoće li prioritetni razvoj genske terapije za zametne ćelije dovesti do sužavanja napora da se pronađu druge metode liječenja?
• 4. Hoće li biti moguće doći do svih pacijenata kojima je to potrebno?
• 5. Hoće li pojedinac ili kompanija moći dobiti ekskluzivna prava za liječenje određenih bolesti pomoću genske terapije?

Kloniranje ljudi.

Interes javnosti za mogućnost kloniranja ljudi pojavio se 1960-ih, nakon što su izvedeni odgovarajući eksperimenti na žabama i krastačama. Ove studije su pokazale da se jezgro oplođenog jajeta može zamijeniti jezgrom nediferencirane ćelije, a embrion će se normalno razvijati. Tako je, u principu, moguće izolovati jezgre iz nediferenciranih ćelija organizma, uvesti ih u oplođena jajašca istog organizma i proizvesti potomstvo sa istim genotipom kao i roditelj. Drugim riječima, svaki od organizama potomaka može se smatrati genetskim klonom izvornog donorskog organizma. Šezdesetih godina činilo se da, uprkos nedostatku tehničkih mogućnosti, nije bilo teško ekstrapolirati rezultate kloniranja žaba na ljude. U štampi su se pojavili mnogi članci na ovu temu, a čak su napisana i naučnofantastična djela. Jedna od priča bila je o kloniranju izdajničko ubijenog američkog predsjednika Johna F. Kennedyja, ali popularnija tema bilo je kloniranje zlikovaca. Radovi o kloniranju ljudi bili su ne samo nevjerojatni, već su promovirali pogrešnu i vrlo opasnu ideju da osobine ličnosti, karakter i druge kvalitete određuju isključivo njegov genotip. Naime, osoba kao ličnost se formira pod uticajem kako njegovih gena, tako i uslova sredine, posebno kulturnih tradicija. Na primjer, zlonamjerni rasizam koji je Hitler propovijedao je stečena kvaliteta ponašanja koja nije određena ni jednim genom ili njihovom kombinacijom. U drugoj sredini sa drugačijim kulturnim karakteristikama, “klonirani Hitler” ne bi se nužno formirao u osobu sličnu pravom Hitleru. Isto tako, “klon Majke Tereze” ne bi nužno “napravio” ženu koja je svoj život posvetila pomaganju siromašnih i bolesnih u Kalkuti.

Kako su se razvijale metode reproduktivne biologije sisara i stvarale različite transgene životinje, postajalo je sve jasnije da je kloniranje ljudi stvar ne tako daleke budućnosti. Nagađanja su postala stvarnost 1997. godine, kada je klonirana ovca po imenu Dolly. U tu svrhu korišteno je jezgro diferencirane ćelije ovce donora. Metodološki pristup koji je korišten za “kreiranje” Dolly je u principu pogodan za dobivanje klonova bilo kojeg sisara, uključujući i čovjeka. Čak i ako to ne funkcionira dobro kod drugih vrsta sisara, vjerojatno neće biti potrebno previše eksperimentiranja da se razvije prikladna metoda. Kao rezultat toga, kloniranje ljudi će odmah postati predmet svake rasprave koja uključuje etičke probleme genetike i biološke medicine.

Bez sumnje, kloniranje ljudi je složeno i kontroverzno pitanje. Za neke se sama ideja stvaranja kopije već postojećeg pojedinca eksperimentalnom manipulacijom čini neprihvatljivom. Drugi vjeruju da je klonirana jedinka isto što i identični blizanac, unatoč razlici u godinama, te stoga kloniranje nije inherentno zlonamjerno, iako možda nije u potpunosti neophodno. Kloniranje može imati pozitivne medicinske i socijalne efekte koji opravdavaju njegovu primjenu u izuzetnim slučajevima. Na primjer, može biti od vitalnog značaja za roditelje bolesnog djeteta. Odgovornost za eksperimente kloniranja ljudi je regulisana zakonom u mnogim zemljama, a sva istraživanja vezana za kloniranje ljudi su zabranjena. Takva ograničenja su dovoljna da isključe mogućnost kloniranja ljudi. Međutim, svakako će se postaviti pitanje neizbježnosti kloniranja ljudi.

Genska terapija u širem smislu riječi znači liječenje uvođenjem semantičkih DNK sekvenci u tkiva ili ćelije pacijenta. U početku se na gensku terapiju gledalo kao na način da se ispravi defekt u genu.

Dalja istraživanja su ispravila ove ideje. Pokazalo se da je mnogo lakše ispraviti ne defekt u samom genu, već izvršiti korekciju uvođenjem potpuno funkcionalnog gena u tijelo pacijenta. Pokazalo se da gensku terapiju treba provoditi isključivo na somatskim tkivima, genska terapija na nivou klica i zametnih stanica je vrlo problematična i nerealna. Razlog tome je realna opasnost od začepljenja genskog fonda neželjenim vještačkim genskim konstrukcijama ili uvođenja mutacija sa nepredvidivim posljedicama po budućnost čovječanstva (Fr. Anderson, T. Caskey, Fr. Collins, itd.). Konačno, praktična metodologija genske terapije pokazala se pogodnom za liječenje ne samo monogenih nasledne bolesti, ali i široko rasprostranjene bolesti poput malignih tumora, teški oblici virusne infekcije, AIDS, kardiovaskularne i druge bolesti.

Prva klinička ispitivanja genske terapije poduzeta su 22. maja 1989. godine, s ciljem genetskog obilježavanja tumor-infiltriranih limfocita u uznapredovalom melanomu. Prva monogena nasljedna bolest kod koje su primijenjene metode genske terapije bila je nasljedna imunodeficijencija uzrokovana mutacijom gena adenozin deaminaze. Kod ove bolesti, 2-deoksiadenozin se akumulira u krvi pacijenata u visokim koncentracijama, što ima toksični učinak na T i B limfocite, što rezultira razvojem teške kombinirane imunodeficijencije. 14. septembra 1990. godine u Bethesdi (SAD), 4-godišnjoj djevojčici koja boluje od ove prilično rijetke bolesti (1:100.000) transplantirani su vlastiti limfociti, prethodno transformirani ex vivo ADA genom (ADA gen + marker gen PEO + retrovirusni vektor). Terapeutski efekat je primećen nekoliko meseci, nakon čega je postupak ponavljan u intervalima od 3-5 meseci. Tokom 3 godine terapije urađene su ukupno 23 intravenske transfuzije ADA-transformisanih limfocita. Kao rezultat liječenja, stanje pacijenta se značajno poboljšalo.

Ostale monogene nasledne bolesti za koje već postoje zvanično odobreni protokoli i započeta klinička ispitivanja odnose se na porodičnu hiperholesterolemiju (1992), hemofiliju B (1992), cističnu fibrozu (1993), Gaucherovu bolest (1993). Do 1993. godine, samo u Sjedinjenim Državama odobrena su 53 projekta za klinička ispitivanja genetski modifikovanih dizajna. Do 1995. godine broj takvih projekata širom svijeta porastao je na 100, a više od 400 pacijenata je bilo direktno uključeno u ove studije. Istovremeno, čak i današnja istraživanja genske terapije uzimaju u obzir da posljedice manipuliranja genima ili rekombinantnom DNK in vivo nisu dovoljno proučene. Stoga je pri razvoju programa genske terapije od fundamentalnog značaja sigurnost režima liječenja kako za pacijenta tako i za populaciju u cjelini.

Program genske terapije za klinička ispitivanja uključuje sljedeće dijelove: opravdanost izbora nozologije za provođenje kursa genske terapije; određivanje vrste ćelija koje su podložne genetskoj modifikaciji; shema za konstruiranje egzogene DNK; potvrđivanje biološke sigurnosti unesenog genskog konstrukta, uključujući eksperimente na ćelijskim kulturama i modelnim životinjama; razvoj postupka za njegovo prenošenje u ćelije pacijenata; metode za analizu ekspresije uvedenih gena; procjena kliničkog (terapijskog) efekta; moguće nuspojave i načine za njihovo sprječavanje.

U Evropi se takvi protokoli sastavljaju i odobravaju u skladu sa preporukama Evrope radna grupa o transferu gena i genskoj terapiji. Najvažniji element u programu genske terapije je analiza posljedica izvedenih procedura. Odlučujući uslov za uspešnu gensku terapiju je da se obezbedi efikasna isporuka, odnosno transfekcija ili transdukcija (koristeći virusne vektore) stranog gena u ciljne ćelije, obezbeđivanje njegovog dugotrajnog opstanka u tim ćelijama i stvaranje uslova za pun rad, tj. , izraz. Ključ za dugotrajnu perzistentnost strane DNK u stanicama primaoca je njena integracija u genom, odnosno u DNK ćelije domaćina. Glavne metode isporuke stranih gena u ćelije dijele se na kemijske, fizičke i biološke. Konstrukcija vektora baziranih na virusima je najinteresantnija i najperspektivnija grana genske terapije.

Pojava fundamentalno novih tehnologija koje omogućavaju aktivnu manipulaciju genima i njihovim fragmentima, osiguravajući ciljanu isporuku novih blokova genetskih informacija određenim područjima genoma, revolucionirala je biologiju i medicinu. U tom slučaju sam gen sve više počinje djelovati kao lijek koji se koristi za liječenje raznih bolesti. Upotreba genske terapije u borbi protiv multifaktorskih bolesti nije daleko. Već sada, na sadašnjem nivou našeg znanja o ljudskom genomu, sasvim su moguće takve modifikacije transfekcijom gena, koje se mogu poduzeti u cilju poboljšanja brojnih fizičkih (npr. visina), mentalnih i intelektualnih parametara. Tako se moderna ljudska nauka, u svom novom krugu razvoja, vratila ideji „poboljšanja ljudske rase“, koju je postulirao istaknuti engleski genetičar Fr. Galton i njegovi učenici.

Genska terapija u 21. vijeku ne samo da nudi prave načine liječenja teških nasljednih i nenasljednih bolesti, već u svom brzom razvoju postavlja nove probleme društvu koje treba riješiti u bliskoj budućnosti.

Bilješka!

Ovaj rad je prijavljen na konkurs naučno-popularnih članaka u kategoriji „Najbolja recenzija“.

Smrtonosne kandže

Čovečanstvo je bilo suočeno sa ovom misterioznom bolešću i pre naše ere. Naučnici u različitim dijelovima svijeta pokušavali su to razumjeti i tretirati: u starom Egiptu - Ebers, u Indiji - Sushruta, u Grčkoj - Hipokrat. Svi oni i mnogi drugi doktori borili su se protiv opasnog i ozbiljnog neprijatelja - raka. I iako ova bitka traje do danas, teško je utvrditi postoje li šanse za potpunu i konačnu pobjedu. Uostalom, što više proučavamo bolest, češće se postavljaju pitanja: da li je moguće potpuno izliječiti rak? Kako izbjeći bolest? Da li je moguće liječenje učiniti brzim, pristupačnim i jeftinim?

Zahvaljujući Hipokratu i njegovoj moći zapažanja (on je vidio sličnost između tumora i pipaka raka), termin se pojavio u drevnim medicinskim raspravama karcinoma(grčki karcinos) ili rak(lat. rak). U medicinskoj praksi maligne neoplazme se različito klasifikuju: karcinomi (iz epitelnog tkiva), sarkomi (iz vezivnog, mišićnog tkiva), leukemije (u krvi i koštanoj srži), limfomi (u limfnom sistemu) i drugi (razvijaju se u drugim tipovima ćelija, na primjer, gliom - rak mozga). Ali u svakodnevnom životu popularniji je izraz "rak", što znači bilo koji maligni tumor.

Mutacije: umrijeti ili živjeti zauvijek?

Brojne genetsko istraživanje otkrili da je pojava ćelija raka rezultat genetskih promjena. Greške u replikaciji (kopiranju) i popravljanju DNK (ispravljanje grešaka) dovode do promjena u genima, uključujući i one koji kontroliraju diobu stanica. Glavni faktori koji doprinose oštećenju genoma, a potom i sticanju mutacija, su endogeni (napad slobodnih radikala koji nastaju tokom metabolizma, hemijska nestabilnost nekih DNK baza) i egzogeni (jonizujuće i UV zračenje, hemijski karcinogeni). Kada se mutacije uspostave u genomu, one pospješuju transformaciju normalnih stanica u stanice raka. Takve mutacije se uglavnom javljaju u protoonkogenima, koji normalno stimuliraju diobu stanica. Kao rezultat toga, gen može biti stalno "uključen", a mitoza (podjela) ne prestaje, što, u stvari, znači malignu degeneraciju. Ako se inaktivirajuće mutacije jave u genima koji normalno inhibiraju proliferaciju (geni supresor tumora), gubi se kontrola nad diobom i stanica postaje „besmrtna“ (slika 1).

Slika 1. Genetski model raka: rak debelog crijeva. Prvi korak je gubitak ili inaktivacija dva alela APS gena na petom hromozomu. Kada porodični rak(poznata adenomatozna polipoza, FAP) jedna mutacija APC gena se nasljeđuje. Gubitak oba alela dovodi do stvaranja benignih adenoma. Naknadne mutacije gena na hromozomima 12, 17, 18 benignog adenoma mogu dovesti do transformacije u maligni tumor. Izvor: .

Jasno je da razvoj određenih vrsta raka uključuje promjene u većini ili čak svih ovih gena i može se pojaviti na različite načine. Iz ovoga proizilazi da svaki tumor treba smatrati biološki jedinstvenim objektom. Danas postoje posebne baze podataka genetskih informacija o raku koje sadrže podatke o 1,2 miliona mutacija iz 8207 uzoraka tkiva povezanih sa 20 vrsta tumora: Atlas genoma raka i katalog somatske mutacije kod raka (Katalog somatskih mutacija u raku (COSMIC)).

Rezultat kvara gena je nekontrolisana dioba stanica, au kasnijim fazama - metastaza u raznih organa i dijelova tijela kroz krvne i limfne sudove. Ovo je prilično složen i aktivan proces koji se sastoji od nekoliko faza. Pojedinačne ćelije raka se odvajaju od primarnog mesta i šire se krvlju po celom telu. Zatim se pomoću posebnih receptora vežu za endotelne ćelije i eksprimiraju proteinaze, koje razgrađuju matriksne proteine ​​i formiraju pore u bazalnoj membrani. Nakon što su uništili ekstracelularni matriks, ćelije raka migriraju dublje zdravo tkivo. Zbog autokrine stimulacije, dijele se u čvor (1-2 mm u promjeru). Uz nedostatak prehrane, neke od stanica u čvoru umiru, a takve "uspavane" mikrometastaze mogu ostati latentne u tkivima organa prilično dugo. Pod povoljnim uslovima čvor raste, u ćelijama se aktivira gen za faktor rasta vaskularnog endotela (VEGF) i faktor rasta fibroblasta (FGFb) i započinje angiogeneza (formiranje krvni sudovi) (Sl. 2).

Međutim, stanice su naoružane posebnim mehanizmima koji štite od razvoja tumora:

Tradicionalne metode i njihovi nedostaci

Ako odbrambeni sistem organizma zakaže, a tumor ipak počne da se razvija, samo ga medicinska intervencija može spasiti. Tokom dužeg perioda, lekari su koristili tri glavne „klasične“ terapije:

• hirurški ( potpuno uklanjanje tumori). Koristi se kada je tumor mali i dobro lokaliziran. Odstranjuje se i dio tkiva koji je u kontaktu sa malignim tumorom. Metoda se ne koristi u prisustvu metastaza;
• zračenje - zračenje tumora radioaktivnim česticama za zaustavljanje i sprječavanje diobe stanica raka. Zdrave ćelije su takođe osetljive na ovo zračenje i često umiru;
• kemoterapija - lijekovi se koriste za inhibiciju rasta stanica koje se brzo dijele. Lijekovi također negativno djeluju na normalne stanice.

Gore opisani pristupi ne mogu uvijek spasiti pacijenta od raka. Često kada hirurško lečenje ostaju pojedinačne ćelije raka, a tumor se može ponovo javiti, a uz kemoterapiju i terapiju zračenjem nastaju nuspojave (smanjenje imuniteta, anemija, opadanje kose i sl.), koje dovode do ozbiljnih posljedica, a često i smrti pacijenta. Međutim, svake godine se tradicionalni tretmani poboljšavaju i pojavljuju se novi tretmani koji mogu pobijediti rak, kao što su biološka terapija, hormonska terapija, korištenje matičnih stanica, transplantacija koštane srži i razne potporne terapije. Genska terapija se smatra najperspektivnijom, jer je usmjerena na korijenski uzrok raka - kompenzaciju za kvar određenih gena.

Genska terapija kao perspektiva

Prema PubMed-u, interesovanje za gensku terapiju (GT) za rak brzo raste, a danas GT kombinuje niz tehnika koje deluju na ćelije raka i u telu ( in vivo) i izvan njega ( ex vivo) (Sl. 3).

Slika 3. Dvije glavne strategije genske terapije. Ex vivo- genetski materijal se prenosi pomoću vektora u ćelije uzgojene u kulturi (transdukcija), a zatim se transgene ćelije unose u primaoca; in vivo- uvođenje vektora sa željenim genom u određeno tkivo ili organ. Slika iz.

Genska terapija in vivo uključuje transfer gena - uvođenje genetskih konstrukata u ćelije raka ili u tkiva koja okružuju tumor. Genska terapija ex vivo sastoji se od izolacije ćelija raka od pacijenta, umetanja terapeutskog "zdravog" gena u genom raka i uvođenja transduciranih ćelija natrag u tijelo pacijenta. U te svrhe koriste se posebni vektori stvoreni metodama genetskog inženjeringa. U pravilu se radi o virusima koji identificiraju i uništavaju stanice raka, a pritom ostaju bezopasni za zdrava tkiva tijela ili nevirusni vektori.

Virusni vektori

Kao virusni vektori koriste se retrovirusi, adenovirusi, adeno-asociirani virusi, lentivirusi, herpes virusi i drugi. Ovi virusi se razlikuju po efikasnosti transdukcije, interakciji sa ćelijama (prepoznavanje i infekcija) i DNK. Glavni kriterij je sigurnost i odsustvo rizika od nekontrolisanog širenja virusne DNK: ako se geni ubace na pogrešno mjesto u ljudski genom, mogu stvoriti štetne mutacije i pokrenuti razvoj tumora. Također je važno uzeti u obzir nivo ekspresije prenesenih gena kako bi se spriječile upalne ili imunološke reakcije u tijelu tokom hipersinteze ciljnih proteina (Tabela 1).

Tabela 1. Virusni vektori.

Vector	Kratki opis
Virus morbila	sadrži negativnu RNA sekvencu koja ne inducira zaštitni odgovor u ćelijama raka
Herpes simplex virus (HSV-1)	može nositi duge sekvence transgena
Lentivirus	potiče od HIV-a, može integrirati gene u ćelije koje se ne dijele
Retrovirus (RCR)	nesposoban za nezavisnu replikaciju, osigurava efikasnu integraciju strane DNK u genom i postojanost genetskih promjena
Simian pjenasti virus (SFV)	novi RNA vektor koji prenosi transgen na tumor i stimulira njegovu ekspresiju
Rekombinantni adenovirus (rAdv)	osigurava efikasnu transfekciju, ali je moguća jaka imunološka reakcija
Rekombinantni adeno-povezani virus (rAAV)	sposoban da transfekuje mnoge tipove ćelija

Nevirusni vektori

Nevirusni vektori se također koriste za prijenos transgene DNK. Polimerni nosači lijekova - strukture nanočestica - koriste se za isporuku lijekova niske molekularne težine, na primjer, oligonukleotida, peptida, siRNA. Zbog svoje male veličine, nanočestice apsorbiraju ćelije i mogu prodrijeti u kapilare, što je vrlo pogodno za dopremanje „ljekovitih“ molekula do najnepristupačnijih mjesta u tijelu. Ova tehnika se često koristi za inhibiciju tumorske angiogeneze. Ali postoji rizik od nakupljanja čestica u drugim organima, kao što je koštana srž, što može dovesti do nepredvidivih posljedica. Najpopularnije metode isporuke nevirusne DNK su liposomi i elektroporacija.

Sintetički kationskih liposoma su trenutno prepoznate kao obećavajuća metoda za isporuku funkcionalnih gena. Pozitivni naboj na površini čestica osigurava fuziju sa negativno nabijenim ćelijskim membranama. Kationski liposomi neutraliziraju negativni naboj DNK lanca, čine njegovu prostornu strukturu kompaktnijom i potiču efikasnu kondenzaciju. Kompleks plazmid-liposom ima niz važnih prednosti: može prihvatiti genetske konstrukte gotovo neograničene veličine, ne postoji rizik od replikacije ili rekombinacije i praktično ne uzrokuje imunološki odgovor u tijelu domaćina. Nedostatak ovog sistema je kratkotrajnost terapijskog efekta, a nuspojave se mogu pojaviti pri ponovljenoj primjeni.

Elektroporacija je popularna metoda dostave nevirusne DNK koja je prilično jednostavna i ne izaziva imunološki odgovor. Uz pomoć induciranih električnih impulsa na površini ćelija se formiraju pore, a plazmidna DNK lako prodire u unutarćelijski prostor. Genska terapija in vivo upotreba elektroporacije je dokazala svoju efikasnost u brojnim eksperimentima na tumorima miševa. U ovom slučaju se mogu prenijeti bilo koji geni, na primjer, geni citokina (IL-12) i citotoksični geni (TRAIL), što doprinosi razvoju širokog spektra terapijskih strategija. Dodatno, ovaj pristup može biti efikasan za liječenje i metastatskih i primarnih tumora.

Izbor opreme

Ovisno o vrsti tumora i njegovoj progresiji, odabire se najprikladniji tretman za pacijenta. efektivna tehnika tretman. Do danas su razvijene nove obećavajuće tehnike genske terapije protiv raka, uključujući onkolitički virusni HT, prolijek HT (terapija prolijekom), imunoterapiju, HT korištenjem matičnih stanica.

Onkolitička virusna genska terapija

Ova tehnika koristi viruse koji uz pomoć posebnih genetskih manipulacija postaju onkolitični - prestaju se razmnožavati u zdravim stanicama i zahvaćaju samo tumorske stanice. Dobar primjer Takva terapija je ONYX-015, modificirani adenovirus koji ne eksprimira protein E1B. U nedostatku ovog proteina, virus se ne može replicirati u stanicama s normalnim genom p53. Dva vektora zasnovana na virusu herpes simpleksa (HSV-1) - G207 i NV1020 - takođe nose mutacije u nekoliko gena da se repliciraju samo u ćelijama raka. Velika prednost tehnike je što se tokom intravenskih injekcija onkolitički virusi raznose krvlju kroz tijelo i mogu se boriti protiv metastaza. Glavni problemi koji nastaju pri radu sa virusima su mogući rizik pojava imunološkog odgovora u tijelu primatelja, kao i nekontrolisana integracija genetskih konstrukata u genom zdravih ćelija i, kao posljedica toga, pojava kancerogenog tumora.

Terapija enzimskim prolijekovima posredovana genima

Zasnovan je na uvođenju gena "samoubojice" u tumorsko tkivo, uslijed čega ćelije raka umiru. Ovi transgeni kodiraju enzime koji aktiviraju intracelularne citostatike, TNF receptore i druge važne komponente za aktivaciju apoptoze. Kombinacija gena za samoubilački prolijek bi u idealnom slučaju trebala ispuniti sljedeće zahtjeve: kontrolirana ekspresija gena; ispravna konverzija odabranog prolijeka u aktivni agens protiv raka; potpuna aktivacija prolijeka bez dodatnih endogenih enzima.

Nedostatak terapije je što tumori sadrže sve odbrambeni mehanizmi, karakterističan za zdrave ćelije, te se postepeno prilagođavaju štetnim faktorima i prolijekovima. Proces adaptacije je olakšan ekspresijom citokina (autokrina regulacija), faktora regulacije ćelijskog ciklusa (izbor najotpornijih klonova raka) i MDR gena (odgovornog za osjetljivost na određene lijekove).

Imunoterapija

Zahvaljujući genskoj terapiji, imunoterapija se nedavno počela aktivno razvijati - novi pristup za liječenje raka primjenom antitumorskih vakcina. Glavna strategija metode je aktivna imunizacija organizma protiv antigena raka (TAA) korištenjem tehnologije prijenosa gena [?18].

Glavna razlika između rekombinantnih vakcina i drugih lijekova je u tome što one pomažu imunološkom sistemu pacijenta da prepozna ćelije raka i uništi ih. U prvoj fazi, ćelije raka se dobijaju iz tela primaoca (autologne ćelije) ili iz posebnih ćelijskih linija (alogene ćelije), a zatim se uzgajaju in vitro. Da bi imunološki sistem prepoznao ove ćelije, uvodi se jedan ili više gena koji proizvode imunostimulirajuće molekule (citokine) ili proteine ​​sa povećanim brojem antigena. Nakon ovih modifikacija, ćelije se nastavljaju uzgajati, zatim lizirati i dobiva se gotova vakcina.

Veliki izbor virusnih i nevirusnih vektora za transgene omogućava eksperimentisanje na različitim tipovima imunih ćelija (npr. citotoksične T ćelije i dendritske ćelije) da inhibiraju imuni odgovor i regresiju ćelija raka. Devedesetih je predloženo da su limfociti koji infiltriraju tumor (TIL) izvor citotoksičnih T limfocita (CTL) i prirodnih ćelija ubica (NK) za ćelije raka. Pošto se TIL-om može lako manipulisati ex vivo, postali su prvi genetski modifikovani imune ćelije, koji se koriste za imunoterapiju protiv raka. U T ćelijama uklonjenim iz krvi oboljelog od raka, mijenjaju se geni koji su odgovorni za ekspresiju receptora za antigene raka. Geni se takođe mogu dodati kako bi modifikovane T ćelije bile veće šanse da prežive i efikasnije uđu u tumor. Uz pomoć takvih manipulacija stvaraju se visoko aktivni "ubice" stanica raka.

Kada je dokazano da većina karcinoma ima specifične antigene i da je u stanju da indukuje sopstvene odbrambene mehanizme, postavljena je hipoteza da bi blokiranje imunološkog sistema ćelija raka olakšalo odbacivanje tumora. Stoga se za proizvodnju većine antitumorskih vakcina kao izvor antigena koriste tumorske ćelije pacijenata ili posebne alogene ćelije. Glavni problemi imunoterapije tumora su vjerovatnoća autoimunih reakcija u tijelu pacijenta, izostanak antitumorskog odgovora, imunostimulacija rasta tumora i dr.

Matične ćelije

Snažan alat za gensku terapiju je korištenje matičnih stanica kao vektora za prijenos terapeutskih agenasa - imunostimulirajućih citokina, gena samoubistva, nanočestica i antiangiogenih proteina. Matične ćelije (SC), pored sposobnosti samoobnavljanja i diferencijacije, imaju ogromnu prednost u odnosu na druge transportne sisteme (nanopolimere, viruse): aktivacija prolijeka se dešava direktno u tumorskim tkivima, čime se izbegava sistemska toksičnost (ekspresija transgena doprinosi uništavanju samo ćelija raka). Dodatna pozitivna kvaliteta je “privilegirano” stanje autolognih SC-a - korištene vlastite ćelije garantuju 100% kompatibilnost i povećavaju nivo sigurnosti postupka. Ali ipak, učinkovitost terapije ovisi o ispravnosti ex vivo prijenos modificiranog gena u SC i naknadni prijenos transduciranih stanica u tijelo pacijenta. Osim toga, prije primjene terapije u većim razmjerima, potrebno je detaljno proučiti sve moguće načine transformacije SC u ćelije raka i razviti sigurnosne mjere za sprječavanje kancerogene transformacije SC.

Zaključak

Da rezimiramo, sa sigurnošću možemo reći da dolazi era personalizirane medicine, kada će se odabrati specifična efikasna terapija za liječenje svakog oboljelog od raka. Već se razvijaju individualni programi liječenja koji pružaju pravovremenu i pravilnu njegu i dovode do značajnog poboljšanja stanja pacijenta. Evolucijski pristupi personaliziranoj onkologiji, kao što su genomska analiza, ciljana proizvodnja lijekova, genska terapija raka i molekularna dijagnostika korištenjem biomarkera, već donose plodove.

Posebno obećavajuća metoda liječenja raka je genska terapija. On ovog trenutka Aktivno se provode klinička ispitivanja koja često potvrđuju djelotvornost HT u slučajevima kada standardno liječenje protiv raka - operacija, zračenje i kemoterapija - ne pomaže. Razvoj inovativne tehnike GT (imunoterapija, onkolitička viroterapija, “suicidna” terapija itd.) će moći riješiti problem visoke smrtnosti od raka, a možda u budućnosti dijagnoza raka neće zvučati kao smrtna presuda.

Rak: prepoznati, spriječiti i ukloniti bolest.

Književnost

1. Williams S. Klug, Michael R. Cummingm. Svijet biologije i medicine. Osnove genetike. Moskva: Tehnosfera, 2007. - 726 str.;
2. Bioinformatika: velike baze podataka vs. Big P;
3. Cui H., Cruz-Correa M. et al. (2003).

Uvod

Svake godine u naučni časopisi Sve je više članaka o medicinskim kliničkim studijama u kojima se, na ovaj ili onaj način, koristilo liječenje uvođenjem različitih gena – genska terapija. Ovaj pravac je izrastao iz tako dobro razvijenih grana biologije kao što su molekularna genetika i biotehnologija.

Često, kada su konvencionalne (konzervativne) metode već isprobane, genska terapija može pomoći pacijentima da prežive, pa čak i da se potpuno oporave. Na primjer, ovo se odnosi na nasljedne monogene bolesti, odnosno one koje su uzrokovane defektom jednog gena, kao i mnoge druge. Ili, na primjer, genska terapija može pomoći i spasiti ud onim pacijentima koji su suzili lumen krvnih žila u donjih udova i kao rezultat toga, razvila se trajna ishemija okolnih tkiva, odnosno ta tkiva doživljavaju ozbiljan nedostatak nutrijenata i kiseonika, koji se normalno prenose krvlju kroz tijelo. Takve pacijente je često nemoguće liječiti hirurškim manipulacijama i lijekovima, ali ako bi stanice bile lokalno prisiljene da oslobađaju više proteinskih faktora koji bi utjecali na proces formiranja i klijanja novih žila, tada bi ishemija postala mnogo manje izražena i život bi postao mnogo manje izražen. mnogo lakše za pacijente.

Genska terapija danas se može definirati kao liječenje bolesti uvođenjem gena u ćelije pacijenata kako bi se specifično promijenili genski defekti ili dali ćelijama nove funkcije. Prva klinička ispitivanja metoda genske terapije poduzeta su sasvim nedavno - 22. maja 1989. godine, u svrhu dijagnosticiranja raka. Prva nasljedna bolest kod koje su primijenjene metode genske terapije bila je nasljedna imunodeficijencija.

Svake godine raste broj uspješno provedenih kliničkih ispitivanja za liječenje različitih bolesti genskom terapijom, te je do januara 2014. dostigao 2 hiljade.

Istovremeno, u savremena istraživanja kod genske terapije potrebno je uzeti u obzir da su posljedice manipuliranja genima ili “promiješane” (rekombinantne) DNK in vivo(latinski doslovno “u živom”) nisu dovoljno proučavani. U zemljama sa najnaprednijim nivoom istraživanja u ovoj oblasti, posebno u Sjedinjenim Državama, medicinski protokoli koji koriste čulne DNK sekvence podležu obaveznoj reviziji od strane relevantnih komiteta i komisija. U SAD-u su to Savjetodavni komitet za rekombinantnu DNK (RAC) i Uprava za lijekove. prehrambeni proizvodi(Food and Drug Administration, FDA) uz naknadno obavezno odobrenje projekta od strane direktora Nacionalni instituti zdravlje (Nacionalni instituti za zdravlje).

Dakle, odlučili smo da se ovaj tretman zasniva na činjenici da ako nekim tkivima tijela nedostaju određeni pojedinačni proteinski faktori, onda se to može ispraviti uvođenjem odgovarajućih gena koji kodiraju proteine ​​u ta tkiva i sve će postati više ili manje divno. Same bjelančevine neće biti moguće uvesti, jer će naše tijelo odmah reagirati snažnom imunološkom reakcijom, a trajanje djelovanja bi bilo nedovoljno. Sada morate odlučiti o načinu isporuke gena u ćelije.

Transfekcija ćelije

Prvo, vrijedi uvesti definicije nekih pojmova.

Transport gena se vrši zahvaljujući vektor je molekula DNK koja se koristi kao "vozilo" za umjetni prijenos genetskih informacija u ćeliju. Postoji mnogo tipova vektora: plazmidni, virusni, kao i kozmidi, fazmidi, veštački hromozomi, itd. Osnovno je važno da vektori (posebno plazmidni) imaju svojstva karakteristična za njih:

1. Porijeklo replikacije (ori)- sekvenca nukleotida od koje počinje umnožavanje DNK. Ako vektorska DNK ne može da se udvostruči (replicira), onda je neophodno lekovito dejstvo neće biti postignut, jer će se jednostavno brzo razgraditi od intracelularnih nukleaznih enzima, a zbog nedostatka matrica u konačnici će se formirati mnogo manje proteinskih molekula. Treba napomenuti da su ove tačke specifične za svaku biološku vrstu, odnosno ako se vektorska DNK treba dobiti razmnožavanjem u bakterijskoj kulturi (a ne samo hemijskom sintezom, koja je obično mnogo skuplja), onda dva biće potrebno odvojeno porijeklo replikacije - za ljude i za bakterije;

2. Mjesta ograničenja- specifične kratke sekvence (obično palindromne), koje prepoznaju posebni enzimi (restrikcione endonukleaze) i od njih seku na određeni način - sa formiranjem „lepljivih krajeva“ (slika 1).

Slika 1. Formiranje “ljepljivih krajeva” uz učešće restrikcijskih enzima

Ova mjesta su neophodna kako bi se vektorska DNK (koja je, u suštini, "prazna") spojila sa željenim terapeutskim genima u jedan molekul. Takav molekul umrežen iz dva ili više dijelova naziva se “rekombinantnim”;

3. Jasno je da bismo željeli dobiti milione kopija rekombinantnog molekula DNK. Opet, ako imamo posla s bakterijskom staničnom kulturom, onda ovu DNK treba izolirati. Problem je što neće sve bakterije progutati molekule koje su nam potrebne; neke to neće učiniti. Da bi se razlikovale ove dvije grupe, umeću se selektivni markeri- područja otpornosti na određene hemikalije; Sada, ako dodate baš te supstance u okolinu, tada će preživjeti samo one koje su otporne na njih, a ostale će umrijeti.

Sve ove tri komponente se mogu uočiti u prvom veštački sintetizovanom plazmidu (slika 2).

Fig.2

Proces uvođenja plazmidnog vektora u određene ćelije naziva se transfekcija. Plazmid je prilično kratka i obično kružna molekula DNK koja se nalazi u citoplazmi bakterijske ćelije. Plazmidi nisu povezani s bakterijskim hromozomom, mogu se replicirati neovisno o njemu, bakterija ih može otpustiti u okolinu ili, obrnuto, apsorbirati (proces apsorpcije je transformacija). Uz pomoć plazmida, bakterije mogu razmjenjivati ​​genetske informacije, na primjer, prenoseći otpornost na određene antibiotike.

Plazmidi postoje prirodno u bakterijama. Ali niko ne može spriječiti istraživača da umjetno sintetizira plazmid koji će imati svojstva koja su mu potrebna, da u njega ubaci genski umetak i unese ga u ćeliju. U isti plazmid mogu se umetnuti različiti umetci .

Metode genske terapije

Postoje dva glavna pristupa, koji se razlikuju po prirodi ciljnih ćelija:

1. Fetalni, kod kojeg se strana DNK unosi u zigotu (oplođeno jaje) ili embrion u ranoj fazi razvoja; u ovom slučaju se očekuje da će uneseni materijal ući u sve ćelije primaoca (pa čak i u zametne ćelije, čime se osigurava prijenos na sljedeću generaciju). Kod nas je to zapravo zabranjeno;

2. Somatski, u kojem se genetski materijal unosi u nereproduktivne ćelije već rođene osobe i ne prenosi se na zametne ćelije.

Genska terapija in vivo zasniva se na direktnom uvođenju kloniranih (umnoženih) i upakovanih DNK sekvenci na određeni način u određena tkiva pacijenta. Posebno obećavajuće za liječenje genskih bolesti in vivo je uvođenje gena pomoću aerosola ili ubrizganih vakcina. Aerosolizirana genska terapija se razvija, tipično za liječenje plućne bolesti(cistična fibroza, rak pluća).

Mnogo je koraka uključenih u razvoj programa genske terapije. Ovo uključuje detaljnu analizu tkivno specifične ekspresije odgovarajućeg gena (tj. sintezu na matriksu gena nekog proteina u određenom tkivu), i identifikaciju primarnog biohemijskog defekta, te proučavanje strukture, funkcije i intracelularnu distribuciju njegovog proteinskog proizvoda, kao i biohemijsku analizu patološkog procesa. Svi ovi podaci se uzimaju u obzir pri izradi odgovarajućeg medicinskog protokola.

Važno je da se prilikom izrade šema korekcije gena procijeni efikasnost transfekcije i stepen korekcije primarnog biohemijskog defekta u uslovima kulture ćelija ( in vitro,"in vitro") i, što je najvažnije, in vivo na životinjskim biološkim modelima. Tek nakon toga može započeti program kliničkih ispitivanja .

Direktna isporuka i ćelijski nosioci terapijskih gena

Postoji mnogo metoda za uvođenje strane DNK u eukariotsku ćeliju: neke ovise o fizičkoj obradi (elektroporacija, magnetofekcija, itd.), druge o korištenju kemijskih materijala ili bioloških čestica (na primjer, virusa) koje se koriste kao nosioci. Vrijedi odmah spomenuti da hemikalija i fizičke metode(npr. elektroporacija + omotavanje DNK liposomima)

Direktne metode

1. Transfekcija zasnovana na hemikalijama može se klasifikovati u nekoliko tipova: korišćenjem ciklodekstrinske supstance, polimera, liposoma ili nanočestica (sa ili bez hemijske ili virusne funkcionalizacije, tj. modifikacije površine).
a) Jedna od najjeftinijih metoda je korištenje kalcijum fosfata. Povećava efikasnost ugradnje DNK u ćelije za 10-100 puta. DNK formira jak kompleks sa kalcijumom, koji obezbeđuje njegovu efektivnu apsorpciju. Nedostatak - samo oko 1 - 10% DNK dospijeva u jezgro. Korištena metoda in vitro za transfer DNK u ljudske ćelije (slika 3);

Fig.3

b) Upotreba visoko razgranatih organskih molekula - dendrimera, da vežu DNK i prenesu je u ćeliju (slika 4);

Fig.4

c) Veoma efikasan metod Za transfekciju DNK, ona se uvodi kroz liposome - mala tijela okružena membranom koja se mogu spojiti sa ćelijskom citoplazmatskom membranom (CPM), koja je dvostruki sloj lipida. Za eukariotske stanice, transfekcija je efikasnija korištenjem kationskih liposoma jer su stanice osjetljivije na njih. Proces ima svoje ime - lipofekcija. Ova metoda se danas smatra jednom od najsigurnijih. Liposomi su netoksični i neimunogeni. Međutim, efikasnost prijenosa gena korištenjem liposoma je ograničena, budući da se DNK koju unose u stanice obično odmah hvataju lizozomi i uništavaju. Uvođenje DNK u ljudske ćelije pomoću liposoma je danas glavni oslonac terapije. in vivo(Sl. 5);

Fig.5

d) Druga metoda je upotreba katjonskih polimera kao što su dietilaminoetil dekstran ili polietilenimin. Negativno nabijeni molekuli DNK vezuju se za pozitivno nabijene polikatione, a ovaj kompleks endocitozom dalje ulazi u ćeliju. DEAE-dekstran mijenja fizička svojstva plazma membrana i stimuliše uzimanje ovog kompleksa od strane ćelije. Glavni nedostatak metode je što je DEAE-dekstran toksičan u visokim koncentracijama. Metoda nije postala široko rasprostranjena u genskoj terapiji;

e) Uz pomoć histona i drugih nuklearnih proteina. Ovi proteini, koji sadrže mnogo pozitivno nabijenih aminokiselina (Lys, Arg), u prirodnim uvjetima pomažu kompaktnom pakovanju dugog lanca DNK u relativno malo jezgro ćelije.

2. Fizičke metode:

a) Elektroporacija je veoma popularna metoda; neposredno povećanje propusnosti membrane postiže se zbog činjenice da su ćelije izložene kratkotrajnom izlaganju intenzivnim električno polje. Pokazalo se da pod optimalnim uslovima broj transformanata može dostići 80% preživelih ćelija. Trenutno se ne koristi kod ljudi (slika 6).

Fig.6

b) “Cell squeezing” je metoda izumljena 2013. godine. Omogućava vam da molekule isporučite u ćelije “nježnim stiskanjem” ćelijske membrane. Metoda eliminira mogućnost toksičnosti ili pogrešnog ciljanja jer se ne oslanja na vanjske materijale ili električna polja;

c) Sonoporacija je metoda vještačkog prenošenja strane DNK u ćelije izlaganjem ultrazvuku, uzrokujući otvaranje pora na ćelijskoj membrani;
d) Optička transfekcija - metoda u kojoj se u membrani napravi sićušna rupa (oko 1 μm u prečniku) pomoću visoko fokusiranog lasera;
e) Hidrodinamička transfekcija - metoda isporuke genetskih konstrukata, proteina itd. kontroliranim povećanjem tlaka u kapilarima i međućelijskoj tekućini, što uzrokuje kratkotrajno povećanje permeabilnosti ćelijskih membrana i stvaranje privremenih pora u njima. Izvodi se brzom injekcijom u tkivo, a isporuka je nespecifična. Efikasnost isporuke za skeletne mišiće - od 22 do 60% ;

f) Mikroinjekcija DNK - uvođenje u jezgro životinjske ćelije pomoću tankih staklenih mikrotubula (d=0,1-0,5 µm). Nedostatak je složenost metode, postoji velika vjerovatnoća uništenja jezgra ili DNK; ograničen broj ćelija se može transformisati. Nije za ljudsku upotrebu.

3. Metode zasnovane na česticama.

a) Direktan pristup transfekciji je genski pištolj, u kojem se DNK spaja u nanočesticu s inertnim čvrstim tvarima (obično zlato, volfram), koja se zatim "puca" usmjerava u jezgra ciljnih stanica. Ova metoda se primjenjuje in vitro I in vivo za uvođenje gena, posebno u ćelije mišićnog tkiva, na primjer, kod bolesti kao što je Duchenneova mišićna distrofija. Veličina čestica zlata je 1-3 mikrona (slika 7).

Fig.7

b) Magnetofekcija je metoda koja koristi sile magnetizma za isporuku DNK do ciljnih stanica. Prvo se nukleinske kiseline (NA) povezuju sa magnetnim nanočesticama, a zatim pod uticajem magnetsko polje, čestice se potiskuju u ćeliju. Učinkovitost je gotovo 100%, zabilježena je očigledna netoksičnost. U roku od 10-15 minuta, čestice se registruju u ćeliji - to je mnogo brže od drugih metoda.
c) Probijanje na kolac; "nabijanje", bukvalno "nabijanje" + "infekcija") - metoda isporuke koja koristi nanomaterijale kao što su ugljične nanocijevi i nanovlakna. U ovom slučaju ćelije su doslovno probijene slojem nanofibrila. Prefiks „nano“ koristi se za označavanje njihovih vrlo malih veličina (unutar milijarditih delova metra) (slika 8).

Fig.8

Zasebno, vrijedi istaknuti metodu kao što je RNA transfekcija: u ćeliju se ne isporučuje DNK, već molekule RNK - njihovi "nasljednici" u lancu biosinteze proteina; u ovom slučaju se aktiviraju posebni proteini koji režu RNK na kratke fragmente - tzv. mala interferirajuća RNK (siRNA). Ovi fragmenti se vezuju za druge proteine ​​i, na kraju, to dovodi do inhibicije ćelijske ekspresije odgovarajućih gena. Na taj način moguće je blokirati djelovanje onih gena u ćeliji koji u ovom trenutku potencijalno više štete nego koriste. RNA transfekcija je našla široku primjenu, posebno u onkologiji.

Prikazani su osnovni principi isporuke gena pomoću plazmidnih vektora. Sada možemo preći na razmatranje virusnih metoda. Virusi su nećelijske formeživota, najčešće predstavljajući molekul nukleinske kiseline (DNK ili RNK) umotan u proteinsku ljusku. Ako iz genetskog materijala virusa izrežete sve one sekvence koje uzrokuju bolesti, onda se i cijeli virus može uspješno pretvoriti u „vozilo“ za naš gen.

Proces uvođenja DNK u ćeliju, posredovan virusom, naziva se transdukcija.
U praksi se najčešće koriste retrovirusi, adenovirusi i adeno-asociirani virusi (AAV). Prvo, vrijedi shvatiti koji bi trebao biti idealan kandidat za transdukciju među virusima. Kriterijumi su da mora biti:

Stabilan;
. kapacitet, odnosno da primi dovoljnu količinu DNK;
. inertan u odnosu na metaboličke puteve ćelije;
. precizno - idealno bi trebalo da integriše svoj genom u određeni lokus genoma jezgra domaćina, itd.

U stvarnom životu, vrlo je teško kombinovati barem nekoliko tačaka, pa se obično bira kada se razmatra svaki pojedinačni slučaj posebno (slika 9).

Fig.9

Od sva tri navedena najčešće korišćena virusa, najsigurniji i ujedno najprecizniji su AAV. Gotovo jedini nedostatak im je relativno mali kapacitet (oko 4800 bp), što se, međutim, pokazalo dovoljnim za mnoge gene .

Pored navedenih metoda, genska terapija se često koristi u kombinaciji sa staničnom terapijom: prvo se u hranljivi medij sadi kultura određenih ljudskih ćelija, nakon čega se potrebni geni na ovaj ili onaj način unose u ćelije, uzgajaju. neko vrijeme iznova transplantirana u tijelo domaćina. Kao rezultat, ćelije se mogu vratiti u svoja normalna svojstva. Tako su, na primjer, ljudska bijela krvna zrnca (leukociti) modificirana za leukemiju (slika 10).

Fig.10

Sudbina gena nakon što uđe u ćeliju

Pošto je sa virusnim vektorima sve manje-više jasno zbog njihove sposobnosti da efikasnije isporuče gene do konačnog cilja - jezgre, zadržaćemo se na sudbini plazmidnog vektora.

U ovoj fazi smo postigli da je DNK prošla prvu veliku barijeru – citoplazmatsku membranu ćelije.

Nadalje, u kombinaciji s drugim supstancama, ljuska ili ne, to treba postići ćelijsko jezgro tako da poseban enzim - RNA polimeraza - sintetiše molekulu RNK (mRNA) na DNK šablonu (ovaj proces se naziva transkripcija). Tek nakon toga mRNA će se otpustiti u citoplazmu, formirati kompleks sa ribosomima i, prema genetskom kodu, sintetizira se polipeptid - na primjer, vaskularni faktor rasta (VEGF), koji će početi obavljati određenu terapijsku funkciju ( u tom slučaju će započeti proces formiranja grananja krvnih žila u tkivu podložnom ishemiji).

Što se tiče ekspresije uvedenih gena u traženi tip ćelije, ovaj problem se rešava uz pomoć regulatornih elemenata transkripcije. Tkivo u kojem dolazi do ekspresije često je određeno kombinacijom tkivno specifičnog pojačivača (sekvenca za poboljšanje) sa specifičnim promotorom (sekvenca nukleotida iz koje počinje sinteza RNA polimeraze), koji može biti inducibilan. . Poznato je da se aktivnost gena može modulirati in vivo vanjskim signalima, a budući da pojačivači mogu raditi sa bilo kojim genom, u vektore se mogu uvesti izolatori, koji pomažu pojačivaču da radi bez obzira na njegovu poziciju i može djelovati kao funkcionalna barijera između gena. Svaki pojačivač sadrži skup vezivnih mjesta za aktivaciju ili supresiju proteinskih faktora. Promotori se takođe mogu koristiti za regulaciju nivoa ekspresije gena. Na primjer, postoje metalotionein ili temperaturno osjetljivi promoteri; promotori koje kontrolišu hormoni.

Ekspresija gena zavisi od njegove pozicije u genomu. U većini slučajeva, postojeće virusne metode rezultiraju samo slučajnim ubacivanjem gena u genom. Da bi se eliminisala ovakva zavisnost, prilikom konstruisanja vektora, gen se snabdeva poznatim nukleotidnim sekvencama, koje omogućavaju ekspresiju gena bez obzira na to gde je umetnut u genom.

Najjednostavniji način da se reguliše ekspresija transgena je da mu se obezbedi indikatorski promotor koji je osetljiv na fiziološki signal, kao što je oslobađanje glukoze ili hipoksija. Takvi "endogeni" kontrolni sistemi mogu biti korisni u nekim situacijama, kao što je kontrola proizvodnje insulina zavisna od glukoze. “Egzogeni” kontrolni sistemi su pouzdaniji i univerzalniji, kada se ekspresija gena kontrolira farmakološki uvođenjem male molekule lijeka. Trenutno su poznata 4 glavna kontrolna sistema - regulisana tetraciklinom (Tet), steroidom za insekte, ekdizonom ili njegovim analozima, antiprogestinskim lijekom mayfpristone (RU486) i hemijskim dimerizatorima poput rapamicina i njegovih analoga. Svi oni uključuju privlačenje domene aktivacije transkripcije zavisnu od lijeka na glavni promotor koji vodi željeni gen, ali se razlikuju po mehanizmima te privlačnosti. .

Zaključak

Pregledom podataka možemo doći do zaključka da je, uprkos naporima mnogih laboratorija širom svijeta, sve već poznato i ispitano in vivo I in vitro vektorski sistemi su daleko od savršenih . Ako postoji problem sa isporukom stranog DNK in vitro praktično riješen, i njegova isporuka do ciljnih stanica različitih tkiva in vivo uspješno riješene (uglavnom stvaranjem konstrukta koji nose receptorske proteine, uključujući antigene specifične za određena tkiva), onda druge karakteristike postojećih vektorskih sistema - stabilnost integracije, regulirana ekspresija, sigurnost - i dalje zahtijevaju ozbiljna poboljšanja.

Prije svega, to se tiče stabilnosti integracije. Do sada je integracija u genom bila postignuta samo korištenjem retrovirusnih ili adeno-asociranih vektora. Efikasnost stabilne integracije može se povećati poboljšanjem genskih konstrukata kao što su sistemi posredovani receptorima ili stvaranjem dovoljno stabilnih epizomalnih vektora (tj. struktura DNK sposobne za dugotrajan boravak unutar jezgara). U posljednje vrijeme posebna pažnja se posvećuje stvaranju vektora na bazi umjetnih hromozoma sisara. Zbog prisutnosti osnovnih strukturnih elemenata običnih hromozoma, takvi se mini kromosomi dugo zadržavaju u stanicama i mogu nositi gene pune veličine (genomske) i njihove prirodne regulatorne elemente, koji su neophodni za pravilno funkcioniranje. gena, u pravom tkivu iu pravo vrijeme.

Genska i ćelijska terapija otvara blistave izglede za obnavljanje izgubljenih stanica i tkiva i genetski inženjering dizajn organa, što će nesumnjivo značajno proširiti arsenal metoda za biomedicinska istraživanja i stvoriti nove mogućnosti za očuvanje i produženje ljudskog života.

Osim toga, možete saznati o mogućnostima moderne medicinske nauke u liječenju hromozomskih abnormalnosti upoznajući se sa dostignućima genske terapije. Ovaj pravac se zasniva na transferu genetskog materijala u ljudski organizam, podložan isporuci gena u tzv. ciljne ćelije različitim metodama.

Indikacije za upotrebu

Liječenje nasljednih bolesti provodi se samo ako je bolest točno identificirana. Istovremeno, prije propisivanja terapijskih mjera, provodi se niz testova kako bi se utvrdilo koji se hormoni i druge tvari u tijelu proizvode u prekomjernoj količini, a koje se proizvode u nedovoljnim količinama kako bi se odabrala najefikasnija doza lijekova.

Tokom uzimanja lijekova, stanje pacijenta se stalno prati i po potrebi se mijenja tok liječenja.

Takvi pacijenti u pravilu trebaju uzimati lijekove doživotno ili duže vrijeme (na primjer, do kraja procesa rasta tijela), a preporuke za ishranu treba se strogo i stalno pridržavati.

Kontraindikacije

Prilikom izrade tijeka terapije uzimaju se u obzir moguće individualne kontraindikacije za upotrebu i, ako je potrebno, neke lijekove zamijenite drugima.

Prilikom odlučivanja o transplantaciji organa ili tkiva zbog određenih nasljednih bolesti, mora se uzeti u obzir rizik od negativnih posljedica nakon operacije.

Genska terapija je jedna od oblasti medicine koja se brzo razvija, koja uključuje liječenje osobe unošenjem zdravih gena u tijelo. Štoviše, prema znanstvenicima, uz pomoć genske terapije moguće je dodati gen koji nedostaje, ispraviti ga ili zamijeniti, čime se poboljšava funkcionisanje tijela na ćelijskom nivou i normalizira stanje pacijenta.

Prema naučnicima, 200 miliona ljudi na planeti trenutno su potencijalni kandidati za gensku terapiju, a ta brojka stalno raste. I veoma je zahvalno što je nekoliko hiljada pacijenata već primilo terapiju od neizlječivih bolesti u sklopu tekućih ispitivanja.

U ovom članku ćemo govoriti o tome koje zadatke postavlja genska terapija, koje se bolesti mogu liječiti ovom metodom i s kojim problemima se naučnici suočavaju.

Gdje se koristi genska terapija?

Genska terapija je prvobitno zamišljena za borbu protiv teških nasljednih bolesti kao što su Huntingtonova bolest, cistična fibroza i neke zarazne bolesti. Međutim, 1990. godina, kada su naučnici uspjeli ispraviti defektni gen i, unošenjem u tijelo pacijenta, pobijediti cističnu fibrozu, postala je zaista revolucionarna na polju genske terapije. Milioni ljudi širom svijeta dobili su nadu za liječenje bolesti koje su se ranije smatrale neizlječivim. I iako je takva terapija na samom početku svog razvoja, njen potencijal je iznenađujući čak iu naučnom svijetu.

Na primjer, pored cistične fibroze, moderni znanstvenici su napredovali u borbi protiv nasljednih patologija kao što su hemofilija, enzimopatija i imunodeficijencija. Štoviše, gensko liječenje omogućuje borbu protiv nekih onkoloških bolesti, kao i srčanih patologija, bolesti nervnog sistema, pa čak i povreda, na primjer, oštećenja živaca. Dakle, genska terapija se bavi ekstremno teškim bolestima koje dovode do rane smrtnosti i često nemaju drugog liječenja osim genske terapije.

Princip genskog tretmana

As aktivna supstanca liječnici koriste genetske informacije, ili, tačnije, molekule koji su nosioci takvih informacija. Rjeđe se za to koriste RNA nukleinske kiseline, a češće se koriste DNK ćelije.

Svaka takva ćelija ima takozvani "kopirni uređaj" - mehanizam kojim prevodi genetske informacije u proteine. Ćelija koja ima ispravan gen i fotokopirna mašina radi bez greške je zdrava ćelija sa stanovišta genske terapije. Svaka zdrava ćelija ima čitavu biblioteku originalnih gena koje koristi za pravilno i harmonično funkcionisanje celog organizma. Međutim, ako se iz nekog razloga izgubi važan gen, takav gubitak nije moguće obnoviti.

To postaje uzrok razvoja ozbiljnih genetskih bolesti, poput Duchenneove mišićne distrofije (kod nje se kod pacijenta javlja paraliza mišića, a u većini slučajeva ne doživi 30 godina, umire od zastoja disanja). Ili manje fatalna situacija. Na primjer, "slom" određenog gena dovodi do činjenice da protein prestaje obavljati svoje funkcije. I to postaje uzrok razvoja hemofilije.

U bilo kom od navedenih slučajeva u pomoć priskače genska terapija, čiji je zadatak da obolelu ćeliju dostavi normalnu kopiju gena i stavi je u ćelijski „kopirni aparat“. U tom slučaju će se poboljšati funkcioniranje ćelije, a možda će se obnoviti i funkcioniranje cijelog tijela, zahvaljujući čemu će se osoba riješiti ozbiljne bolesti i moći će produžiti svoj život.

Koje bolesti može liječiti genska terapija?

Koliko genska terapija zaista pomaže osobi? Prema naučnicima, u svijetu postoji oko 4.200 bolesti koje nastaju kao posljedica neispravnosti gena. U tom smislu, potencijal ove oblasti medicine je jednostavno nevjerovatan. Međutim, mnogo je važnije šta su doktori postigli do sada. Naravno, na ovom putu ima puno poteškoća, ali danas se može identifikovati niz lokalnih pobeda.

Na primjer, savremeni naučnici razvijaju pristupe liječenju koronarne bolesti srca putem gena. Ali ovo je nevjerovatno česta bolest koja pogađa mnoge više ljudi nego kongenitalne patologije. Na kraju, osoba sa kojom se suočava koronarna bolest, nalazi se u stanju u kojem mu genska terapija može biti jedini spas.

Štaviše, danas se patologije povezane s oštećenjem centralnog nervnog sistema liječe uz pomoć gena. To su bolesti kao što su amiotrofična lateralna skleroza, Alchajmerova bolest ili Parkinsonova bolest. Zanimljivo je da se za liječenje ovih bolesti koriste virusi koji imaju tendenciju da napadaju nervni sistem. Tako se uz pomoć virusa herpesa citokini i faktori rasta dostavljaju u nervni sistem, usporavajući razvoj bolesti. Ovo je upečatljiv primjer kako se patogeni virus koji obično uzrokuje bolest obrađuje u laboratoriji, uklanja proteine ​​koji prenose bolest i koristi se kao kaseta koja isporučuje ljekovite tvari u živce i na taj način djeluje za dobrobit zdravlja, produžavajući život čovjeka. život.

Još jedna ozbiljna nasljedna bolest je kolesterolemija, zbog koje ljudsko tijelo ne može regulisati holesterol, usled čega se masnoće nakupljaju u telu, a povećava se rizik od srčanog i moždanog udara. Kako bi se izborili s ovim problemom, stručnjaci uklanjaju dio jetre pacijenta i ispravljaju oštećeni gen, zaustavljajući dalje nakupljanje kolesterola u tijelu. Ispravljeni gen se zatim stavlja u neutralizirani virus hepatitisa i šalje natrag u jetru.

Pročitajte također:

Postoje pozitivni pomaci u borbi protiv AIDS-a. Nije tajna da je AIDS uzrokovan virusom ljudske imunodeficijencije, koji uništava imuni sistem i otvara vrata smrtonosnim bolestima u tijelu. Savremeni naučnici već znaju kako da promene gene tako da prestanu da slabe imuni sistem, i počnu da ga jačaju da bi se suprotstavili virusu. Takvi geni se unose krvlju, transfuzijom krvi.

Genska terapija djeluje i protiv raka, posebno protiv raka kože (melanoma). Liječenje takvih pacijenata podrazumijeva uvođenje gena sa faktorima tumorske nekroze, tj. geni koji sadrže antitumorske proteine. Štoviše, danas se provode ispitivanja za liječenje raka mozga, gdje se bolesnim pacijentima ubrizgava gen koji sadrži informacije za povećanje osjetljivosti malignih stanica na korištene lijekove.

Gaucherova bolest je teška nasljedna bolest koja je uzrokovana mutacijom gena koji potiskuje proizvodnju posebnog enzima, glukocerebrozidaze. Kod osoba koje boluju od ove neizlječive bolesti, slezina i jetra su uvećane, a kako bolest napreduje, kosti počinju da propadaju. Naučnici su već uspjeli u eksperimentima da se u organizam takvih pacijenata unese gen koji sadrži informacije o proizvodnji ovog enzima.

Evo još jednog primjera. Nije tajna da je slijepa osoba do kraja života lišena sposobnosti da percipira vizualne slike. Jedan od uzroka kongenitalne sljepoće smatra se tzv. Leberova atrofija, koja je u suštini mutacija gena. Do danas, naučnici su vratili vidne sposobnosti 80 slijepih ljudi koristeći modificirani adenovirus koji je isporučio "radni" gen u tkivo oka. Inače, prije nekoliko godina naučnici su uspjeli izliječiti daltonizam kod eksperimentalnih majmuna uvođenjem zdravog ljudskog gena u mrežnicu oka životinje. A nedavno je takva operacija omogućila prvim pacijentima da izliječe sljepoću za boje.

Tipično, metoda dostavljanja genetskih informacija pomoću virusa je najoptimalnija, jer sami virusi nalaze svoje mete u tijelu (herpes virus će definitivno pronaći neurone, a virus hepatitisa jetru). Međutim, ovaj način isporuke gena ima značajan nedostatak - virusi su imunogeni, što znači da kada uđu u tijelo, imunološki sistem ih može uništiti prije nego što imaju vremena za rad, ili čak izazvati snažne imunološke reakcije organizma, samo pogoršava zdravstveno stanje.

Postoji još jedan način isporuke genskog materijala. To je kružni DNK molekul ili plazmid. Savršeno se spiralno vrti, postajući veoma kompaktan, što omogućava naučnicima da ga "upakuju" u hemijski polimer i uvedu u ćeliju. Za razliku od virusa, plazmid ne uzrokuje imunološka reakcija tijelo. Međutim, ova metoda je manje prikladna, jer nakon 14 dana, plazmid se uklanja iz ćelije i proizvodnja proteina prestaje. Odnosno, na ovaj način gen mora biti uveden tokom dužeg vremenskog perioda dok se ćelija ne “oporavi”.

Dakle, savremeni naučnici imaju dve moćne metode za isporuku gena u „bolesne“ ćelije, a upotreba virusa se čini poželjnijom. U svakom slučaju, konačnu odluku o izboru jedne ili druge metode donosi liječnik, na osnovu reakcije tijela pacijenta.

Izazovi sa kojima se suočava genska terapija

Možemo izvući određeni zaključak da je genska terapija slabo proučavana oblast medicine, koja je povezana s velikim brojem neuspjeha i nuspojave, a to je njegov veliki nedostatak. Međutim, postoji i etičko pitanje, jer su mnogi naučnici kategorički protiv uplitanja u genetsku strukturu ljudskog tijela. Zato danas postoji međunarodna zabrana upotrebe zametnih ćelija, kao i preimplantacionih zametnih ćelija, u genskoj terapiji. To je učinjeno kako bi se spriječile neželjene promjene gena i mutacije kod naših potomaka.

Inače, genska terapija ne krši nikakve etičke standarde, jer je osmišljena za borbu protiv ozbiljnih i neizlječivih bolesti kod kojih službene medicine jednostavno nemoćan. A to je najvažnija prednost genskog tretmana.
Čuvaj se!

“Vaše dijete ima genetsku bolest” zvuči kao rečenica. Ali vrlo često genetičari mogu značajno pomoći bolesnom djetetu, pa čak i potpuno nadoknaditi neke bolesti. Maria Alekseevna Bulatnikova, neurolog-genetičar u medicinskom centru Pokrovski, PBSK, govori o savremenim mogućnostima lečenja.

Koliko su česte genetske bolesti?

Kako je molekularna dijagnostika postala sve raširenija, otkriveno je da je broj genetskih bolesti mnogo veći nego što se mislilo. Čini se da mnoge srčane bolesti, defekti u razvoju i neurološke abnormalnosti imaju genetski uzrok. U ovom slučaju govorim konkretno o genetskim bolestima (a ne o predispozicijama), odnosno stanjima uzrokovanim mutacijom (kvarom) jednog ili više gena. Prema statistikama, u Sjedinjenim Državama do trećine neuroloških pacijenata je hospitalizirano kao posljedica genetskih poremećaja. Ovakvi zaključci nisu bili vođeni samo brzim razvojem molekularne genetike i mogućnosti genetičke analize, već i pojavom novih neuroimaging metoda, kao što je MRI. Pomoću magnetne rezonance moguće je utvrditi oštećenje u kojem dijelu mozga dolazi do poremećaja koji se javlja kod djeteta, a često kada posumnjamo na porođajnu ozljedu otkrijemo promjene na strukturama koje nisu mogle biti oštećene tokom porođaja, i tada se nameće pretpostavka o genetskoj prirodi bolesti, o nepravilnom formiranju organa. Prema rezultatima nedavnih studija, uticaj čak i teških porođaja sa netaknutom genetikom može se nadoknaditi tokom prvih godina života.

Šta daju saznanja o genetskoj prirodi bolesti?

Poznavanje genetskih uzroka bolesti daleko je od beskorisnog – to nije smrtna kazna, već način da se pronađe pravi put za liječenje i korekciju poremećaja. Mnoge bolesti danas se uspješno liječe; za druge genetičari mogu ponuditi više efikasne načine terapije koje značajno poboljšavaju kvalitet života djeteta. Naravno, postoje i poremećaji koje doktori još ne mogu savladati, ali nauka ne miruje, a svakim danom se pojavljuju nove metode liječenja.

U mojoj praksi bio je jedan vrlo tipičan slučaj. Dete od 11 godina obratilo se neurologu zbog cerebralne paralize. Pregledom i ispitivanjem rođaka pojavile su se sumnje o genetskoj prirodi bolesti, što je i potvrđeno. Na sreću ovog djeteta, identifikovana bolest se može liječiti i u ovom uzrastu, a promjenom taktike liječenja bilo je moguće postići značajno poboljšanje stanja djeteta.

Trenutno, broj genetskih bolesti, čije se manifestacije mogu nadoknaditi, stalno raste. Najpoznatiji primjer je fenilketonurija. Manifestira se kao zaostajanje u razvoju, mentalna retardacija. Ako se pravovremeno prepiše dijeta bez fenilalanina, dijete će odrasti potpuno zdravo, a nakon 20 godina može se smanjiti težina dijete. (Ako se porodite u porodilištu ili medicinskom centru, vaša beba će biti testirana na fenilketonuriju u prvim danima života).

Broj ovakvih bolesti se značajno povećao. Leucinoza takođe spada u grupu metaboličkih bolesti. Kod ove bolesti liječenje treba propisati u prvim mjesecima života (veoma je važno ne kasniti), jer toksični produkti poremećenog metabolizma dovode do bržeg oštećenja nervnog tkiva nego kod fenilketonurije. Nažalost, ako se bolest otkrije u dobi od tri mjeseca, nemoguće je u potpunosti nadoknaditi njene manifestacije, ali će biti moguće poboljšati kvalitetu života djeteta. Naravno, volio bih da ova bolest bude uključena u program skrininga.

Uzrok neuroloških poremećaja često su prilično heterogene genetske lezije, upravo zato što ih ima toliko, toliko je teško napraviti skrining program za pravovremeno otkrivanje svih poznatih bolesti.

To uključuje bolesti kao što su Pompeova bolest, Groverova bolest, Felidbacherova bolest, Rettov sindrom, itd. Mnogo je slučajeva blažeg toka bolesti.

Razumijevanje genetske prirode bolesti omogućava vam da liječenje usmjerite na uzrok poremećaja, a ne samo da ih nadoknadite, što vam u mnogim slučajevima omogućava da postignete ozbiljan uspjeh, pa čak i izliječite bebu.

Koji simptomi mogu ukazivati ​​na genetsku prirodu bolesti?

Prije svega, to je zaostajanje u razvoju djeteta, uključujući intrauterino (od 50 do 70% prema nekim procjenama), miopatije, autizam, koji se ne može liječiti epileptički napadi, bilo kakve malformacije unutrašnjih organa. Uzrok cerebralne paralize mogu biti i genetski poremećaji; obično u takvim slučajevima doktori govore o atipičnom toku bolesti. Ako vam ljekar preporuči genetsko testiranje, nemojte odlagati, u ovom slučaju vrijeme je vrlo dragocjeno. Propuštene trudnoće i ponavljani pobačaji, uključujući i među rođacima, također mogu ukazivati ​​na mogućnost genetskih abnormalnosti. Veoma je razočaravajuće kada se bolest otkrije prekasno i više se ne može ispraviti.

Ako bolest nema lijeka, trebaju li roditelji znati za nju?

Znanje o genetskoj prirodi bolesti kod djeteta omogućava vam da izbjegnete pojavu druge bolesne djece u ovoj porodici. Ovo je vjerovatno glavni razlog zašto se isplati proći genetsko savjetovanje u fazi planiranja trudnoće, ako neko od djece ima smetnje u razvoju ili ozbiljne bolesti. Moderna znanost omogućava provođenje i prenatalne i preimplantacijske genetske dijagnostike, ako postoje podaci o bolesti za koju postoji rizik od pojave. U ovoj fazi nije moguće odmah testirati sve moguće genetske bolesti. Čak ni zdrave porodice, u kojima oba roditelja nikada nisu čuli ni za kakvu bolest, nisu imune na pojavu djece sa genetskim abnormalnostima. Recesivni geni se mogu prenositi kroz desetine generacija i upravo u vašem paru ćete upoznati svoju drugu polovinu (vidi sliku).

Treba li uvijek konsultovati genetičara?

Morate se podvrgnuti genetskom testiranju na osnovu prisustva problema ako vi ili vaš ljekar sumnjate. Nema potrebe za ispitivanjem zdravo dete samo u slučaju. Mnogi ljudi kažu da su prošli sve skrininge tokom trudnoće i da je sve bilo u redu, ali eto... U ovom slučaju, morate shvatiti da skrining pregledi imaju za cilj da identifikuju (i vrlo efikasno) najčešće genetske bolesti - Down, Patauove i Edwardsove bolesti, mutacije u pojedinačnim genima o kojima je bilo riječi gore, ne otkrivaju se tokom takvog pregleda.

Koja je prednost vašeg centra?

Svaki genetski centar ima svoju specijalizaciju, odnosno specijalizaciju ljekara koji u njemu rade. Na primjer, ja sam po obrazovanju dječji neurolog. Vidimo i genetičara koji je specijalizovan za probleme u trudnoći. Prednost plaćenog centra je mogućnost doktora da posveti više vremena svom pacijentu (pregled traje dva sata, a potraga za rješenjem problema obično se nastavlja i nakon toga). Ne treba se bojati genetičara, on je jednostavno specijalista koji može postaviti dijagnozu koja mu omogućava da izliječi naizgled beznadežnu bolest.

“Zdravstveni časopis za buduće roditelje”, br. 3 (7), 2014

Genetika u Izraelu se ubrzano razvija, a pojavljuju se i progresivne metode za dijagnosticiranje i liječenje nasljednih bolesti. Spektar specijalizovanih istraživanja se stalno širi, laboratorijska baza se povećava, a medicinsko osoblje usavršava svoje kvalifikacije. Mogućnost da se što ranije postavi dijagnoza i započne sveobuhvatno liječenje nasljednih poremećaja čini liječenje djece u Izraelu najpopularnijim i najefikasnijim.

Dijagnoza genetskih bolesti

Liječenje nasljednih bolesti može biti radikalno i palijativno, ali prvo se mora postaviti tačna dijagnoza. Zahvaljujući upotrebi najnovijih tehnika, specijalisti iz Tel Aviva medicinski centar imena Sourasky (klinika Ichilov) uspješno provode dijagnostiku, postavljaju tačnu dijagnozu i daju sveobuhvatne preporuke o daljem planu liječenja.

Treba shvatiti da ako radikalna intervencija nije moguća, napori liječnika usmjereni su na poboljšanje kvalitete života malog pacijenta: socijalna adaptacija, obnavljanje vitalnih funkcija, ispravljanje vanjskih nedostataka itd. Ublažavanje simptoma, planiranje daljnjih radnji i predviđanje naknadnih promjena u zdravlju - sve je to moguće nakon dijagnoze tačna dijagnoza. U klinici Ichilov možete odmah proći pregled i potvrditi prisustvo genetskog poremećaja, nakon čega će pacijentu biti propisan sveobuhvatan tretman za identificiranu bolest.

Centar Sourasky nudi testiranje i preglede ne samo za djecu, već i za buduće roditelje i trudnice. Ovakva studija je posebno indicirana za osobe sa komplikovanom ličnom ili porodičnom anamnezom. Studija će pokazati vjerovatnoću rođenja zdravog potomstva, nakon čega će liječnik odrediti daljnje mjere liječenja. Opasnost od prenošenja nasljednih abnormalnosti na dijete utvrđuje se što je preciznije moguće, koristeći najnovije tehnologije.

Djeci s genetskom patologijom i parovima koji čekaju bebu s nasljednim poremećajima propisuje se kompleksno liječenje već u fazi prikupljanja anamneze i postavljanja dijagnoze.

Pedijatrijska genetska dijagnostika kod Ichilova

Do 6% novorođenčadi ima nasljedne poremećaje u razvoju, a kod neke djece znaci genetskih poremećaja se otkrivaju kasnije. Ponekad je dovoljno da roditelji znaju za postojeću opasnost kako bi izbjegli situacije koje su opasne za dijete. Genetske konsultacije s vodećim izraelskim stručnjacima pomažu da se u ranoj fazi identificira prisutnost abnormalnosti i da se pravovremeno započne liječenje.

To uključuje sljedeće bolesti djece:

• malformacije ili višestruke malformacije i anomalije (defekti neuralne cijevi, rascjep usne, srčane mane);
• mentalna retardacija, kao što je autizam, druge smetnje u razvoju nepoznate etimologije, retardacija djeteta u učenju;
• strukturalni kongenitalne anomalije mozak;
• senzorne i metaboličke abnormalnosti;
• genetske abnormalnosti, dijagnosticirane i nepoznate;
• hromozomske abnormalnosti.

Među kongenitalne bolesti Oni identificiraju mutacije u određenom genu koje se prenose s generacije na generaciju. To uključuje talasemiju, cističnu fibrozu i neke oblike miopatija. U drugim slučajevima, nasljedne abnormalnosti su uzrokovane promjenama u broju ili strukturi hromozoma. Takvu mutaciju dijete može naslijediti od jednog roditelja ili može nastati spontano u fazi intrauterini razvoj. Upečatljiv primjer hromozomskog poremećaja je Downova bolest ili retinoblastom.

Za ranu dijagnostiku nasljednih mana kod djece koriste se u Ichilov Medical Center razne metode laboratorijska istraživanja:

• molekularni, što omogućava utvrđivanje odstupanja u DNK u fazi intrauterinog razvoja fetusa;
• citogenetski, u kojem se hromozomi ispituju u različitim tkivima;
• biohemijski, koji određuje metaboličke abnormalnosti u tijelu;
• klinički, pomaže u utvrđivanju uzroka nastanka, provođenju liječenja i prevencije.

Pored propisivanja kompleksnog liječenja i praćenja toka genetske bolesti, zadatak ljekara je i predviđanje pojave bolesti u budućnosti.

Liječenje genetskih bolesti kod djece

Liječenje djece u Izraelu sastoji se od čitavog niza aktivnosti. Prije svega, provode se laboratorijske pretrage kako bi se potvrdila ili postavila primarna dijagnoza. Roditeljima će biti ponuđene najinovativnije metode tehnološkog razvoja za određivanje genetskih mutacija.

Ukupno, nauka trenutno poznaje 600 genetskih abnormalnosti, tako da će pravovremeni skrining djeteta omogućiti identifikaciju bolesti i početak pravilnog liječenja. Genetsko testiranje novorođenče je jedan od razloga zašto žene radije rađaju na klinici Ichilov (Suraski).

U novije vrijeme, liječenje nasljednih bolesti smatrano je uzaludnim zadatkom, pa se genetska bolest smatrala smrtnom kaznom. Trenutno je primjetan značajan napredak, nauka ne miruje, a izraelski genetičari nude najnovije režime liječenja ovakvih odstupanja u razvoju djeteta.

Genetske bolesti imaju vrlo heterogene karakteristike, pa se liječenje propisuje uzimajući u obzir kliničke manifestacije i individualne parametre pacijenta. U mnogim slučajevima preferira se bolničko liječenje. Liječnici bi trebali imati mogućnost da izvrše najopsežnije preglede malog pacijenta, odabranog režim lijekova, ako je indicirano, izvršite operaciju.

Da biste pravilno odabrali hormonsku i imunološku terapiju, potreban vam je sveobuhvatan pregled i pažljivo praćenje pacijenta. Vrijeme terapijskih termina je također individualno i ovisi o stanju i dobi djeteta. U nekim slučajevima roditelji dobijaju detaljan plan za dalje procedure i praćenje pacijenta. Dijete je odabrano lijekovi za ublažavanje simptoma bolesti, dijeta i fizioterapija.

Glavni pravci procesa liječenja u Centru Sourasky

Liječenje genetskih poremećaja kod djece je složen i dugotrajan proces. Ponekad je nemoguće potpuno izliječiti takve bolesti, ali liječenje se provodi u tri glavna područja.

• Etiološka metoda je najefikasnija, usmjerena na uzroke zdravstvenih problema. Najnovija metoda korekcije gena uključuje izolaciju oštećenog dijela DNK, njegovo kloniranje i uvođenje zdrave komponente na izvorno mjesto. Ovo je najperspektivnija i najinovativnija metoda borbe protiv nasljednih zdravstvenih problema. Danas se zadatak smatra izuzetno teškim, ali se već koristi za brojne indikacije.
• Patogenetska metoda utiče interni procesi koji se javljaju u organizmu. U ovom slučaju, patološki genom je pogođen, fiziološko i biohemijsko stanje pacijenta se prilagođava svim raspoloživim sredstvima.
• Simptomatska metoda utjecaja usmjerena je na ublažavanje boli, negativnih stanja i stvaranje prepreka za dalji razvoj bolesti. Ovaj smjer se koristi samostalno ili u kombinaciji s drugim vidovima liječenja, ali se u slučaju identifikovanih genskih poremećaja uvijek propisuje. Farmakologija nudi širok spektar medicinskih lijekova za ublažavanje manifestacija bolesti. Riječ je o antikonvulzivima, lijekovima protiv bolova, sedativima i drugim lijekovima koje djetetu treba davati samo nakon ljekarskog recepta.
• Ponekad je neophodna hirurška metoda za ispravljanje vanjskih nedostataka i unutrašnjih anomalija djetetovog tijela. Indikacije za hiruršku intervenciju propisuju se izuzetno pažljivo. Ponekad je potreban dugi preliminarni pregled i liječenje kako bi se mali pacijent pripremio za operaciju.

Kao pozitivan primjer liječenja djece u Izraelu možemo navesti statistiku o uobičajenoj genetskoj bolesti – autizmu. U bolnici Ichilov-Suraski rano otkrivanje anomalije (od šest meseci života) omogućile su da se 47% takve dece normalno razvija u budućnosti. Doktori su uočene poremećaje kod preostale pregledane djece ocijenili beznačajnim i ne zahtijevaju terapijsku intervenciju.

Roditeljima se savjetuje da ne paničare ako se pojave alarmantni simptomi ili postoje očigledna odstupanja u zdravlju njihove djece. Pokušajte što prije kontaktirati kliniku, dobiti preporuke i sveobuhvatne savjete o daljnjim radnjama.

Dom " Postporođajni period » Liječenje genetskih bolesti. Genska terapija: kako liječiti genetske bolesti Da li je moguće izliječiti genetske bolesti?