Риски генной терапии

Штурм и натиск генной терапии старения

Риски генной терапии

Концепция генной терапии существует на протяжении последних двадцати-тридцати лет. Она заключатся в том, что наиболее радикальный способ борьбы с заболеваниями — это уничтожение самой генетической причины болезни, а не его следствий. Способ борьбы с этими изменениями заключается во введении в клетку новой генетической информации, призванной исправить ту, с которой связана болезнь.

Экспрессия генов и генная терапия

Концепция генной терапии существует на протяжении последних двадцати-тридцати лет. Она заключатся в том, что наиболее радикальный способ борьбы с заболеваниями — это уничтожение самой генетической причины болезни, а не его следствий.

Причиной может быть нарушение определенного гена (мутация), которое передалось от родителей при наследственных заболеваниях, или мутация гена уже во взрослом организме, вызывающая, например, рак.

Кроме того, причиной может являться просто слишком высокая (или, наоборот, низкая) активность нормального гена, которая увеличивает риск хронического заболевания, такого как диабет или атеросклероз.

Способ борьбы с этими изменениями заключается во введении в клетку новой генетической информации, призванной исправить ту, с которой связана болезнь.

Вначале немного углубимся в теорию. Молекула ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота — является носителем кода, который управляет развитием и функционированием всего живого. В ДНК содержится программа, которая обеспечивает превращение одной единственной исходной клетки в слаженно работающий организм, состоящий из многочисленных клеток, объединенных в разнообразные ткани и органы.

Расшифровка структуры ДНК в 1953 году стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За это открытие ученым

Джеймсу Уотсону, Фрэнсису Крику и Морису Уилкинсу

была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года.

ДНК — огромная молекула, которая состоит из тысяч маленьких молекул — нуклеотидов, четырех разных типов: гуанин (G), цитозин (С), тимин (T) и аденин (A). Нуклеотиды соединяются друг с другом, образуя цепочку; молекула ДНК состоит из 2х таких цепочек, закрученных в двойную спираль.

При соединении 2х цепей выполняются следующие правила: аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. Таким образом, напротив тимина из одной нити всегда будет находиться аденин из другой.

Такое расположение позволило объяснить механизмы копирования ДНК при делении клетки. Две нити спирали расходятся, а затем к каждой из них достраивается точная копия ее бывшей “партнерши” по спирали. По такому же принципу, как с негатива в фотографии печатают позитив.

Следующая революция в изучении ДНК произошла спустя 50 лет, в 2003 году, когда был завершен огромный проект «Геном человека». Он позволил расшифровать все 19 000 генов нашего организма и открыл небывалые возможности для медицины.

Ген — это участок молекулы ДНК, в котором закодирован полипептид (часть молекулы белка) или функциональная РНК. Длиной он, как правило, в несколько сотен нуклеотидов, но бывают и исключения. Самые маленькие гены человеческого генома — гены транспортных РНК — составляют всего 76 пар нуклеотидов, а самый большой ген — ген белка дистрофина — 2,4 млн.

У наиболее развитых организмов, в том числе и человека, гены часто бывают разделены фрагментами «бессмысленной», некодирующей ДНК. ДНК человека обвернута вокруг молекулярного остова из белков, вместе с которым она образует хромосому. Вся ДНК человека помещается в 46 хромосомах.

Если сравнить клетку с заводом, то ДНК будет чем-то вроде информации с жесткого диска, хранящейся в канцелярии завода. Чтобы завод начал работать, эту информацию необходимо транслировать на все устройства в цехах завода — эту роль в клетке выполняют рибонуклеиновые кислоты — РНК. И, наконец, продукция, которая начинает собираться в цехах завода по этой программе — это клеточные белки.

Процесс считывания информации с ДНК получил название «экспрессия генов».

Если ДНК — это закодированная информация обо всех процессах организма, то белки — основные исполнители и контроллеры этих процессов. Существует огромное количество разных классов белков, принимающих участие во всех важных для организма процессах.

Существуют белки, которые укоряют протекание химических реакций в организме; выполняют строительную функцию — как своего рода арматура придают форму клеткам и их частям; защищают организм, обезвреживая токсины, патогенных бактерий и вирусов; регулируют считывание информации с ДНК и синтез соответствующих белков.

Также есть белки, которые передают сигналы между клетками, тканями и о́рганами, транспортируют различные молекулы по клеткам и разным системам; в белках запасается энергия; белки являются рецепторами — запускают каскад клеточных событий в ответ на определенные сигналы из внешней среды или из внутренних систем организма; они могут выполнять моторную функцию — обеспечивают движения организма, например, сокращение мышц.

Генная терапия — это вмешательство в работу клеточного «завода» по производству белков. Она позволяет, как активировать работу нужных генов, так и «выключать» вредные. В первом случае в клетку доставляют ген, с которого начинает считываться белок, необходимый для терапии заболевания. А во втором — в клетку вводятся регуляторные РНК, которые блокируют экспрессию «вредного» гена.

Чаще всего блокировка генов достигается за счет того, что в клетку доставляют малые интерферирующие РНК (миРНК), которые связываются с РНК гена, который нужно «выключить». Связывание миРНК и РНК блокирует синтез белка и в конечном итоге приводит к деградации РНК.

Этот процесс носит название интерференции РНК. Он был открыт в 1998 году американскими учеными

Эндрю Файер и Крейг Мелло

и был признан настолько важным, что уже в 2006 году была вручена Нобелевская премия в области физиологии и медицины за его открытие.

Генная терапия: успехи и тенденции

Генная терапия возникла более 25 лет назад. Первое успешное клиническое исследование (на людях) было проведено в 1989 по генной терапии тяжелого комбинированного иммунодефицита. В настоящий момент генная терапия бурно развивается.

По данным журнала Gene Medicine, в 2015 году было проведено 2210 клинических испытаний по генной терапии различных болезней. Это, преимущественно рак (64%), моногенные заболевания, вызванные мутацией в одном гене (9,5%), сердечно-сосудистые (7,9%) и инфекционные (7,9%).

По генной терапии старения не проведено ни одного клинического испытания, что неудивительно, поскольку старение до сих пор не признано болезнью. Кроме того, генная терапия старения пока еще очень молодая и развивающаяся область.

Для ряда заболеваний генная терапия оказалась вполне успешной. Среди них наследственные заболевания иммунной системы — тяжелый комбинированный иммунодефицит, синдром Вискотта-Олдрича и хроническая гранулематозная болезнь; наследственная болезнь, связанная с нарушением обмена веществ — адренолейкодистрофия; наследственное заболевание сетчатки — амавроз Лебера и некоторые формы рака.

К настоящему времени уже 4 генотерапевтических лекарства допущены к продаже. В Китае в 2003 году выпущен «Гендицин» (Gendicine) — препарат для лечения плоскоклеточного рака головы и шеи на основе гена p53, а в 2006 — «Онкорин» (Oncorine) — онколитический вирус для лечения назофарингеальной карциномы.

В Европе в 2012 году запущено производство препарата «Глибера» (Glybera), предназначенного для терапии наследственного дефицита липопротеинлипазы (ЛПЛ) путем доставки одноименного гена. А в России допущен к продаже препарат «Неоваскулген» для лечения заболеваний периферических артерий.

Он представляет собой ген VEGF (фактора роста эндотелия сосудов).

Основная проблема генной терапии — как доставить терапевтический ген (или РНК) в клетки-мишени. Обычно для этого используют векторы для доставки — переносчики генетических конструкций. Они не позволяют ДНК разрушиться в крови, обеспечивают выход ДНК из капилляров (мелких кровеносных сосудов) в ткани и проникновение внутрь клеток и в клеточное ядро.

Чаще всего в качестве векторов используют вирусы, поскольку они обладают очень эффективными — отточенными эволюцией — механизмами проникновения в клетки животных. Инфицируя клетку в природе, вирус доставляет свой генетический материал в ядро этой клетки и начинает воспроизводиться и нарабатывать свои белки, используя механизмы экспрессии генов клетки хозяина.

Ученые упростили вирусы, убрав из них гены, вовлеченные в патогенез и вызывающие иммунный ответ организма, и превратили в векторы для доставки генетического материала.

Наиболее популярными вирусами, используемыми в генной терапии, являются аденовирусы (их применяют в 22,2% клинических исследований), а также — ретровирусы (на их долю приходится 18,4% работ). Только набирают популярность более новые векторы — аденоассоциированные вирусы (6% клинических испытаний) и лентивирусы (5% исследований).

Самыми перспективными для генной терапии представляются аденоассоциированные (AAV) и лентивирусные векторы. Первые позволят доставить генетическую конструкцию в организм системно (то есть в ряд тканей и органов) без побочных эффектов. Правда, они не встраивают генетический материал в геном, так что доставленный ген со временем может теряться.

Если же необходимо обеспечить высокую эффективность доставки и встраивание доставляемой конструкции в геном, следует применять лентивирусные векторы.

Однако они не подходят для системной доставки и применяются для локального введения в небольшой участок ткани или — в клетки в пробирке.

Кроме того, они могут вызывать побочные эффекты из-за встраивания в нежелательные места генома (например, в протоонкогены и вызывать рак).

Использование технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 открывает новые возможности в генной терапии. CRISPR/Cas9 позволяет очень точно и безопасно изменять ДНК клеток.

И если совместить технологию CRISPR/Cas9 с доставкой при помощи аденоассоциированных вирусов, то это, по-видимому, позволит системно воздействовать на организм и совершенно безопасно изменять геном очень большого числа клеток.

То есть ее использование позволяет совместить достоинства, как аденоассоциированных, так и лентивирусных векторов.

В природе эта система имеется у бактерий и архей. Она используется для защиты от бактериофагов (вирусов бактерий) или других чужеродных генетических элементов. В случае заражения клетки система CRISPR/Cas узнает последовательности чужеродной ДНК и разрезает ее. Впервые система CRISPR/Cas была обнаружена еще в 1987 году, однако ее функции стали активно изучаться, только начиная с 2005 года.

Поскольку CRISPR/Cas сверхточно узнает и разрезает ДНК, ученые решили приспособить ее для редактирования генома млекопитающих. Использование CRISPR/Cas превзошло все ожидания. Она позволила с минимальным числом ошибок как «выключать» нужные гены, так и встраивать новые гены в строго определенные участки генома.

Система CRISPR/Cas9 состоит из эндонуклеазы Cas9 — фермента, разрезающего ДНК, и направляющей РНК, связывающаяся только со строго определенной геномной последовательностью. Такая система позволяет найти и разрезать участки генома в нужном месте, нацеливаясь на них направляющей РНК.

Направляющая РНК подбирается исследователями самостоятельно, так что можно нацелить систему CRISPR/Cas9 на любой нужный участок генома.

А совсем недавно, в декабре 2015 года научная группа Фенга Джанга видоизменила данную систему так, что она стала и вовсе безошибочной, что было опубликовано в ведущем научном журнале Science. Ученые заменили 3 аминокислоты («кирпичика», из которых состоит белок) в эндонуклеазе Cas9, после чего число ошибок такой системы свелось практически к нулю.

Использование CRISP/Cas9 особенно актуально для генной терапии старения, где требуется воздействовать на пути долголетия, общие для большинства клеток организма.

Типы векторов для доставки и их свойства

Аденовирусы (AV) и аденоассоциированные вирусы (AAV) могут использоваться как для узконаправленной доставки генетического материала в определенные ткани, так и для системной доставки в организм (то есть — в большое число органов и тканей). Они доставляет генетический материал очень эффективно, проникая в ядра как делящихся, так и неделящихся клеток.

Важной особенностью этих вирусов является то, что они не встраивают доставляемые гены в геном. Правда, в случае аденоассоциированных векторов все же показано, что

Источник: http://www.NanoNewsNet.ru/articles/2017/shturm-natisk-gennoi-terapii-stareniya

Генная Терапия – Как Работает, Что Лечит, Плюсы и Минусы Проблемы

Риски генной терапии

Генная терапия – одна из стремительно развивающихся областей медицины, которая предполагает лечение человека посредством введения в организм здоровых генов. Причем, как утверждают ученые, с помощью генной терапии можно добавить недостающий ген, исправить или заменить его, улучшив тем самым работу организма на клеточном уровне и нормализовав состояние больного.

По словам ученых, потенциальными кандидатами для генной терапии на сегодняшний день являются 200 млн. жителей планеты, причем эта цифра неуклонно растет. И очень отрадно, что несколько тысяч пациентов уже получили лечение от неизлечимых недугов в рамках проводимых испытаний.

В данной статье расскажем о том, какие задачи ставит перед собой генная терапия, какие заболевания можно лечить этим методом и с какими проблемами приходится сталкиваться ученым.

Где применяется генотерапия

Изначально генная терапия была задумана для борьбы с тяжелыми наследственными заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона, муковисцидоз (кистозный фиброз) и некоторыми инфекционными заражениями.

Однако 1990-й год, когда ученым удалось скорректировать дефектный ген, и, введя его в организм больного, победить муковисцидоз, стал поистине революционным в области генной терапии. Миллионы людей во всем мире получили надежду на лечение заболеваний, которые прежде считались неизлечимыми.

И пусть такая терапия находится у самых истоков развития, ее потенциал вызывает удивление даже в научном мире.

Так, например, кроме кистозного фиброза, современные ученые добились успехов борьбе с такими наследственными патологиями, как гемофилия, энзимопатия и иммунодефицит.

Более того, лечение генами позволяет бороться с некоторыми онкологическими заболеваниями, а также с патологиями сердца, болезнями нервной системы и даже травмами, к примеру, с повреждениями нервов.

Таким образом, генная терапия занимается заболеваниями с крайне тяжелым протеканием, которые приводят к ранней смертности и, зачастую, не имеют другого лечения, кроме терапии генами.

Принцип лечения генами

В качестве действующего вещества врачи используют генетическую информацию, а если быть точным, молекулы, которые являются носителями такой информации. Реже для этого применяют нуклеиновые кислоты РНК, а чаще – клетки ДНК.

Каждая такая клетка обладает так называемым «ксероксом» – механизмом, при помощи которого она переводит генетическую информацию в белки.

Клетка, у которой имеется правильный ген и без сбоев работает «ксерокс», с точки зрения генной терапии является здоровой клеткой.

У каждой здоровой клетки имеется целая библиотека оригинальных генов, которые она использует для правильной и слаженной работы всего организма. Однако если по какой-либо причине важный ген утерян, восстановить такую потерю не представляется возможным.

Это становится причиной развития серьезных генетических заболеваний, таких как миодистрофия Дюшена (при ней у больного прогрессирует мышечный паралич, и он в большинстве случаев не доживает до 30 лет, умирая от остановки дыхания). Или менее фатальная ситуация. К примеру, «поломка» определенного гена приводит к тому, что белок перестает выполнять свои функции. И это становится причиной развития гемофилии.

В любом из перечисленных случаев на помощь приходит генная терапия, задачей которой является доставить нормальную копию гена в больную клетку и подложить в её в клеточный «ксерокс». В этом случае наладится работа клетки, а может быть, восстановится функционирование всего организма, благодаря чему человек избавится от тяжелого недуга и сможет продлить свою жизнь.

Какие болезни лечит генная терапия

Насколько реально помогает человеку генная терапия? По подсчетам ученых, в мире насчитывается около 4200 заболеваний, которые возникают в результате неправильной работы генов.

В этом плане потенциал у данного направления медицины просто невероятный. Однако гораздо важнее то, чего на сегодняшний день удалось добиться медикам.

Безусловно, на этом пути хватает трудностей, однако уже сегодня можно выделить ряд локальных побед.

К примеру, современные ученые разрабатывают подходы к лечению ишемической болезни сердца посредством генов. А ведь это невероятно распространенное заболевание, которое поражает гораздо больше людей, чем врожденные патологии. В конечном итоге, человек, столкнувшийся с ишемической болезнью, оказывается в таком состоянии, когда единственным спасением для него может стать генная терапия.

Более того, на сегодняшний день при помощи генов лечатся патологии, связанные с поражением центральной нервной системы. Это такие заболевания, как боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона. Что интересно, для лечения перечисленных недугов используются вирусы, которые имеют свойство атаковать нервную систему.

Так, при помощи вируса герпеса в нервную систему доставляют цитокины и факторы роста, замедляющие развитие заболевания.

Это яркий пример того, как патогенный вирус, который обычно вызывает болезнь, обрабатывается в лабораторных условиях, лишаясь белков, несущих заболевание, и используется как кассета, которая доставляет в нервы целебные вещества и тем самым действует во благо здоровья, продлевая жизнь человека.

Еще одним тяжелым наследственным заболеванием является холестеринемия, которая приводит организм человека к неспособности регулировать холестерин, вследствие чего в его организме скапливаются жиры, и возрастает риск инфарктов и инсультов.

Чтобы справиться с этой проблемой, специалисты удаляют больному часть печени и исправляют поврежденный ген, останавливая дальнейшее накопление холестерина организмом.

После этого исправленный ген помещают в обезвреженный вирус гепатита, и с его помощью отправляют обратно в печень.

Источник: https://www.ja-zdorov.ru/blog/gennaya-terapiya-kak-rabotaet-chto-lechit-plyusy-i-minusy-problemy/

Генная терапия: настоящее и будущее

Риски генной терапии

Генная терапия — быстро развивающаяся области медицины, предполагающая введение генов в организм человека для лечения болезней. Гены управляют наследственностью и обеспечивают основной биологический код, определяющий специфику клетки. Генная терапия направлена на добавления гена, исправление или замену, что предполагает улучшение работы клеток.

Например, исправление генов в зародышевых клеток может стать исправить генетические дефекты для будущих поколений. Первоначально ее задумывали для лечения наследственных заболеваний, таких как кистозного фиброза, болезни Хантингтона, рака, артрита, а также инфекционных заболеваний.

Основы генной терапии

Люди состоят из триллионов клеток, каждая из которых выполняет определенную функцию. В ядре клетки находятся пары хромосом. Эти нитевидные структуры состоят из молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая является носителем генов.

Молекула ДНК выглядит как две лестницы, ее ступени называются парами оснований. Они состоят молекул азота и расположены в конкретной последовательности.

Миллионы или последовательности складываются сегмент хромосомы и ДНК, который содержит определенную наследственную информацию.

Ген или комбинация генов, образованных этими парами оснований, влияет организм за счет производства некоторых химических веществ, в первую очередь белков.

Изменения в генах могут вызвать наследственные заболевания, а ошибки в числе хромосом — болезни, такие как синдром Дауна или синдром Тернера.

Люди с измененной генетической последовательностью более восприимчивыми к атеросклерозу, рак и даже шизофрении.

Потому цель генной терапии — лечение болезней путем введения функциональных генов в организм для изменения клетки, вовлеченной в патологический процесс, либо добавление отсутствующих генов.

Удаление фрагмента ДНК, содержащего специфические генетические последовательности, и добавление ДНК другого гена создает рекомбинантную ДНК. Это и является сутью генной инженерии.

Существуют два основных типа генной терапии. Терапия зародышевых клеток или половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) будет исправлять когда-нибудь генетические врожденные аномалии. Соматическая генная терапия направлена на введение терапевтического гена, вырабатывающего молекулы, которые неправильно работают у пациента.

Что такое введение нового (измененного) гена?

Чтобы ввести ген или рекомбинантную ДНК в ядро клетки, используются векторные вирусы. Они вторгаются в клетки в процессе инфицирования. Векторы выбираются в зависимости от применения их к определенным клеткам и областям тела.

Одним из первых векторов стал ретровирус, поскольку его легко клонировать в лаборатории. Он работает в активно делящихся клетках, потому чаще всего его применяют вне организма для размножения изъятых клеток со включенным в них вирусом.

Также для генной инженерии применяют аденовирусы. К невирусным векторам относятся липосомы – жировые молекулы, вырабатываемые в организме, а также дендримеры – полимерные молекулы для транспортировки генетического материала в ядро клеток.

Какие заболевания лечит генная инженерия?

Более 4200 заболеваний являются результатом аномальной работы генов, а многие другие частично зависят от генетики человека.

Примеры генной терапии:

1.Люди страдают от муковисцидоза из-за отсутствие гена, необходимого для производства белка, регулирующего соль.

Он влияет поток хлоридов в эпителиальных клетках (клетках, которые выстилают внутренние и внешние слои кожи) дыхательных путей и легких. Без него у пациентов с кистозным фиброзом накапливается густая слизь, что повышает риск легочных инфекций.

Генная инженерия применяет аденовирус для передачи нормальной копией гена CTRF для обеспечения проводимости клеточных мембран.

2.

Семейная гиперхолестеринемия также является наследственным заболеванием, приводящим к неспособности правильно регулировать холестерин, что приводит к накоплению жиров в крови, и это повышает риск инфарктов и инсультов. Перед тем, как ввести исправленные копии гена, хирурги удаляют часть печени пациентов, исправляют гены, которые помогают снижать уровни холестерина наращивание и вводят их в печень обратно.

3. Генная терапия также была проверена на больных СПИДом. СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), который ослабляет иммунную и повышает риск смертельных заболеваний.

Гены, вырабатывающие специфические белки, могут быть изменены для стимулирования иммунной системы, чтобы избавить клетки от воздействия вируса. Эти гены вводят в кровь пациента.

Также ученые могут вводить белые кровяные тельца, имеющие рецептор для вируса, привлекающий ВИЧ и снижающий его популяцию.

4. Генная терапия работает против рака, например, меланомы или рака кожи. Оно предполагает введение генов с противоопухолевыми белками или факторами некроза опухоли. Против рака мозга ученые вводят определенный ген, который увеличивает чувствительность раковых клеток к применяемому препарату.

5. Болезнь Гоше является наследственным заболеванием, вызываемым мутацией гена, который подавляет производство фермента глюкоцереброзидазы. У пациентов с болезнью Гоше увеличена печень и селезенка, разрушаются кости. Клинические испытания генной терапии направлены на введение гена для выработки этого фермента.

Генная терапия также рассматривается в качестве подхода к баллонной ангиопластике. Она предусматривает очистку стентом заблокированных артерий. Генная терапия помогает избежать воспаления и рестеноза артерий, используя растворимый гель, содержащий векторы для генов, которые уменьшают этот гиперактивный ответ исцеление.
 

Источник: http://medstream.ru/diseases/gennaya-terapiya-nastoyaschee-i-buduschee/

Генная инженерия в медицине — уникальные технологии лечения

Риски генной терапии

Трансплантация органов и тканей — сложный, но весьма эффективный инструмент в борьбе со смертельно опасными заболеваниями.

Многочисленные пересадки сердца, печени, почек, продлившие жизни тысяч безнадежных, казалось бы, пациентов, стали вполне штатными операциями.

Сегодня хирурги и физиологи стремятся расширить сферу возможностей медицины и вывести трансплантологию на принципиально новый уровень. Так сказать, освоить те области, о которых раньше могли помыслить только писатели-фантасты.

О чем речь?

Что же реально дала человечеству модификация живых организмов на генетическом уровне? По сути, биотехнология или генетическая инженерия (ГИ) — это совокупность методик, позволяющих вычленять отдельные гены из клеток, вводить их в генотип других организмов и получать рекомбинантные (т. е. расщепленные и собранные заново) ДНК и РНК. Более того, расшифровка последовательности аминокислот в белках позволяет искусственно синтезировать необходимые гены из базовых нуклеотидов.

Практическая сложность работы биотехнологов укладывается в обманчиво простой алгоритм. Если внедрить ранее выделенный или «собранный вручную» ген в ДНК живой клетки, она начнет воспроизводить требуемый белок. Это открывает поистине неограниченные возможности.

Хотим мы того или нет, генетическая модификация ненавязчиво, но прочно закрепилась в современной медицине. Ее достаточно широкое распространение объясняется бесценной возможностью перекраивания реалий под свои нужды.

Первый успех ГМО

Последствия такого тяжелого заболевания, как диабет, известны во всем мире. В первую очередь оно поражает сердечно-сосудистую и нервную системы, что влечет за собой угнетение всех функций организма. Ежегодно миллионы людей пополняют печальную статистику заболевших, и единственное, по сути, на что могут положиться диабетики, — это инсулин.

Вплоть до 80-х годов прошлого века препарат производился по технологии 1925 года — путем извлечения гормона из коровьей или свиной поджелудочной железы. Такой способ производства едва покрывал 10% потребностей.

Учитывая же современные темпы распространения болезни, он не справился бы со столь массовым спросом на инсулин даже с применением полусинтетических методик.

Широкодоступный сейчас препарат стал бы критически дефицитным, если бы не прорыв, совершенный совместными усилиями ученых из НИИ Бекмана и биотехнологической корпорации Genentech.

В 1978 году Артур Риггс и Кэйити Итакура при участии Герберта Бойера успешно использовали технологию рекомбинантной ДНК для внедрения гена синтеза человеческого инсулина в геном бактерий — пекарских дрожжей и кишечной палочки. Клетки полученных в результате эксперимента генетически модифицированных бактерий успешно росли, делились и в результате своей незатейливой жизнедеятельности вырабатывали инсулин, идентичный человеческому.

Синтетический человеческий инсулин стал первым одобренным для использования лекарством, полученным путем генной инженерии.

По сей день он считается одним из лучших препаратов, поддерживающих жизнь диабетиков по всему миру, а испытанная при его создании технология прочно вошла в обиход фармацевтических предприятий.

Уже в 2000 году количество лекарств, полученных аналогичным путем, перевалило за сотню и продолжает расти.

Генные вакцины

В последние десятилетия правительства многих стран дали добро на разработку инновационных вакцин.

Причины развязывания рук исследователей на государственном уровне вполне понятны: катастрофическое распространение устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, рост числа заболевших теми инфекциями, с которыми раньше удавалось успешно справляться, банальное отсутствие эффективных вакцин против туберкулеза, СПИДа и малярии…

Для борьбы с этой напастью из невидимого невооруженным глазом мира создаются рекомбинантные вакцины. Таким способом уже удалось получить эффективные вакцины против гепатита В и вируса папилломы человека.

Для создания прививок методами генной инженерии из ДНК патогенного организма выделяется ген, кодирующий продукцию вызывающего иммунную реакцию белка, после чего ген встраивается в плазмиду, стабильную молекулу ДНК нейтрального микроорганизма, например дрожжевой бактерии.

Готовый антиген вводят в культуру для последующего самокопирования путем клеточного деления, после чего молекулу вновь выделяют, очищают и используют в качестве вакцины. Проще говоря, все эти высокоточные манипуляции позволяют получить белки, безопасные для человека, но при этом вызывающие такой же иммунный ответ, как и болезнетворный гость.

Попадая в организм, модифицированная молекула запускает в клетках самого тела синтез чужеродных протеинов, которые могут быть распознаны иммунной системой и нейтрализованы.

К сожалению, большинство подобных препаратов пока еще обладают недостаточной иммуногенностью, но работы по исправлению этого недостатка ведутся неустанно.

Исцеление на генетическом уровне

Следующей ступенью эволюции биотехнологий в медицине стала генотерапия, хоть ее методы пока находятся на стадии экспериментальных разработок. В ее основе лежит будоражащая воображение идея о коррекции наследственных и приобретенных генетических недостатков живого организма.

Важнейшая проблема, препятствующая внедрению генной терапии в медицинскую практику уже сейчас, — обеспечение эффективной трансфекции, доставки генов к клеткам-«мишеням». Наиболее перспективными считаются методики транспортировки встроенной в плазмиду модифицированной ДНК или молекулы в составе неонкогенных вирусных частиц.

Согласитесь, подобные замыслы привычнее видеть на страницах научно-фантастических романов. Тем не менее будущее планирует наступить раньше, чем может показаться.

30 августа 2017 года свершилось историческое событие, которое в ближайшие годы полностью изменит процесс лечения онкологии.

Экспертный совет американского Управления по контролю продуктов питания и лекарств (FDA) единогласно одобрил генную терапию острого лимфобластного лейкоза детей и взрослых до 25 лет, разработанную группой ученых из Университета Пенсильвании и компании Novartis.

С помощью модифицированного вируса иммунодефицита в собственные Т-лимфоциты пациента внедряется ген, помогающий распознавать и уничтожать злокачественные клетки. Звучит невероятно, но ВИЧ в буквальном смысле «учит» клетки организма бороться с раком!

Правда, успевший снискать славу революционного препарат, выпущенный на рынок под названием Kymriah, еще далеко не совершенен.

Из-за ряда опасных побочных действий его можно применять только в клиниках под надзором прошедших специальную подготовку докторов.

Хотя тот факт, что во время испытаний у 83% пациентов с острым лейкозом наступила ремиссия, позволяет решиться на этот рискованный шаг с оптимизмом.

В дальнейшем генная терапия сможет применяться для исправления дефектов центральной нервной системы, заболеваний сердца и сосудов, гемофилии, коррекции иммунного ответа (в т. ч. ВИЧ) и даже мутаций генома.

Значение ГИ для медицины

Некоторым гематологическим, кардиологическим, эндокринологическим и противовирусным лекарствам жизненно необходимо максимально соответствовать естественным аналогам в человеческом организме. В этом плане синтетические препараты имеют ряд неоспоримых преимуществ.

Во-первых, в отличие от лекарств, получаемых из секреции животных, они аналогичны человеческим по структуре. Во-вторых, генная модификация в фармацевтике позволила отказаться от неподдающегося полной очистке специфического сырья, как, например, гипофизы трупов или моча женщин в менопаузе.

И в-третьих, решающим фактором нередко оказывается дешевизна и рациональность производства.

Для производства 200 граммов очищенного порошка инсулина необходима 1000 литров питательной среды, населенной генетически модифицированными бактериями, или 6000 коров, из чьих поджелудочных желез посмертно будет извлечен ценный гормон.

Когда вопрос встает таким «ребром», тысячи подопытных животных, принесенных в жертву прогрессу, кажутся меньшим из зол.

Несмотря на заметные, почти что футуристические успехи, медицинская генная инженерия остается областью, которую ученые только начинают осваивать.

По-прежнему остается масса чисто технологических трудностей, не говоря уже о несовершенстве способов преодоления иммунной реакции организма и риска заражения при использовании модифицированных вирусов. Тем не менее маячащие на горизонте светлого будущего перспективы заставляют упорных исследователей без сожаления поступаться принципами и страхами.

    2543      

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Источник: http://mir-znaniy.com/gennaya-inzheneriya-v-meditsine-unikalnyie-tehnologii-lecheniya/

Генная терапия и генетические тесты: плюсы и минусы

Риски генной терапии

Но даже привычные и распространенные генетические технологии и процедуры имеют как свои минусы, так и плюсы.

Плюсы генной терапии

На сегодня генная терапия – это самый перспективный и безопасный способ лечения онкологических болезней. Рак возникает в организме, когда клетка «ломается» и начинает бесконтрольно делится, уничтожая все на своем пути.

В таких условиях нашим защитникам – лимфоцитам не всегда удается выявить врага там, где раньше были «свои», поэтому иммунитет не срабатывает и не уничтожает опасные клетки. Американские ученые смогли извлечь лимфоциты из организма больного, немного «подкорректировать» их и поместить обратно.

Таким образом, удалось вылечить сотни , казалось бы, безнадежных больных.

Исследователи утверждают, что за генной терапией будущее и, возможно, именно она позволит нам отсрочить или вовсе победить старость.

Минусы генной терапии

Объективно говоря, у методов генной терапии нет минусов, все они лежат в плоскости только лишь этических соображений. Одни вопрошают, как можно трогать созданное Богом, другие убеждены, что вмешательство в гены сделает человека полностью зависимым, но это все пока лишь антиутопия. А вот польза от генной терапии – реальна.

Плюсы ДНК-тестов

ДНК-тесты сегодня помогают предотвратить развитие опасных заболеваний. Вспомним широко известную историю актрисы Анджелины Джоли, которая удалила у себя молочные железы и яичники. А сделала она это, потому как ДНК-тест показал у нее 87% вероятность развития рака груди и 50% — рака яичников.

Сегодня медицина дает возможность диагностировать около 6 тысяч заболеваний с помощью генетических тестов. Однако пока еще не все из них ученые в силах предотвратить. К примеру, с белком аполипопротеином Е, который принимает участие в развитии болезни Альцгеймера, пока ничего сделать не удалось.

Минусы ДНК-тестов

К сожалению, не всегда вероятность развития того или иного заболевания можно увидеть в генах.

К примеру, за формирование диабета ответственны сразу несколько генов, поэтому точно определить его по ДНК пока не удается.

Когда не удается определить риск точно, в заключении звучит фраза вроде «риск возникновения выше среднего». В любом случае с результатами генетических тестов нужно обращаться к специалистам.

Бывает и так, что ДНК-тесты рассказывают о том, чего им знать не стоило. Например, в медицине были описаны случаи, когда люди, сдавая те или иные генетические тесты, выясняли, что их родители им не родные.

Лауреатов очередной Шнобелевской премии недавно объявили в Гарварде. Напомним, что это пародийная юмористическая премия, которая выдается за научные открытия и исследования, которые сложно воспринимать всерьез.

Первая Шнобелевская премия была проведена в 1991 году и с тех пор ее организаторы каждый год выбирают своих новых лауреатов. Причем это традиционно происходит за 2 недели до проведения Нобелевской премии. Помимо почетного звания, все призеры Шнобелевской премии получают и денежное вознаграждение в размере 10 триллионов зимбабвийских долларов.

В номинации «Медицина» победа досталась ученым из США – Дэвиду Уортингеру и Марку Митчелу за открытие, что езда на американских горках помогает серьезно ускорить процесс выведения камней из почек. Один из их пациентов смог полностью избавиться от своих камней всего за 2 сеанса катания на этом экстремальном аттракционе.

Премия в номинации «Биология» была присуждена группе ученых, которые выяснили, что феромоны одной лишь мушки дрозофилы могут серьезно повлиять на вкус вина, налитого в бокал, и люди смогут это почувствовать. В области химии победило исследование, которое проверило, можно ли использовать слюну человека вместо моющего средства.

В области медицинского образования победа досталась Акиру Хориучи, который смог сам себе провести колоноскопию в положении сидя. Ученый из Британии Джеймс Коул победил в номинации «Питание», поскольку смог доказать, что калорийность рациона каннибалов значительно ниже, чем у людей, предпочитающих другие, более традиционные, виды мяса.

Победу в номинации «Репродуктивная медицина» присудили команде сразу из трех ученых, которые доказали пользу применения почтовых марок в деле определения ночной эрекции.

Пивной животик, который часто появляется у мужчин в среднем возрасте, способен испортить не только фигуру. Американские ученые выяснили, что он понижает работу иммунитета и сказывается на качестве спермы. Подробности исследования опубликовал журнал Frontiers in Immunology.

Специалисты из Школы медицины Калифорнийского университета провели исследование на специальной породе мышей, склонной к набору лишнего веса при условии неправильного питания. Выяснилось, что самки и самцы совсем по-разному реагируют на жирные продукты в рационе.

Ожирение в результате подобного питания чаще развивается у особей мужского пола и именно у них жир стремительнее откладывается в области живота (такое ожирение называют абдоминальным). А вот у самок жир скапливался лишь в нижней части живота, но ожирение так и не возникло.

Но после удаления у подопытных самок яичников (тем самым они лишились источников гормона эстрогена), они все же набрали лишний вес. Это подтвердило гипотезу о том, что именно эстроген способен защитить женщин от ожирения.

Кроме того, исследователи установили, что абдоминальное ожирение у грызунов мужского пола неминуемо сопровождалось избыточной активностью иммунитета в головном мозге, в результате чего серьезно нарушались функции гипоталамуса, который регулирует деятельность эндокринной и репродуктивной систем. Именно по этой причине у самцов резко падал уровень тестостерона в крови и ухудшались показатели спермы. Аналогичные побочные эффекты ожирения наблюдаются сегодня и у большинства мужчин.

А вот у самок, даже при условии удаления яичников, подобных изменений не происходило. Это дает повод предполагать, что от опасных осложнений лишнего веса женщин защищает не только эстроген, но и другие предусмотренные природой механизмы. Но все же их уровень серьезно снижается по мере роста количества жира на животе и талии.

Оказывается, пищевые волокна нужны нам не только для правильной работы кишечника. Американские ученые установили, что это невероятно полезный продукт для пожилых людей, поскольку он играет важную роль в профилактике старческого слабоумия. Подробности исследования сообщает Medical Teacher.

Всем известно, что клетчатка полезна для кишечника. Когда бактерии заняты ее переработкой, они выделяют короткоцепочечные жирные кислоты, в частности масляную кислоту (бутират). А именно эта кислота в ходе экспериментов над мышами показала прекрасные свойства в деле укрепления памяти.

Ученые из Иллинойса решили выяснить, как же именно эта кислота влияет на мозг. Оказалось, что у грызунов престарелого возраста она подавляет активность веществ, которые повреждают иммунные клетки головного мозга. Одним из этих химических веществ как раз и является интерлейкин-1, который связан с развитием болезни Альцгеймера.

Люди не станут принимать масляную кислоту в чистом виде, поскольку у нее очень неприятный вкус и запах, а вот клетчатка – идеальный вариант.

Чтобы подтвердить свои догадки, ученые кормили клетчаткой две группы мышей – молодых и старых. На подобной диете уровень масляной кислоты естественно повышался в крови у мышей всех возрастов, однако на диете с довольно низким содержанием клетчатки изменения в мозге и воспалительные процессы в кишечнике возникали лишь у старых мышей. Это подтверждает большую уязвимость пожилого организма.

Исследователи уверены, что подобный механизм сработает и в отношении людей.

Источник: https://doc.by/novosti/gennaya-terapiya-i-geneticheskie-testy-plyusy-i-minusy/

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.