Генная терапия

Генная терапия — это введение нуклеиновых кис­лот в ткань для предотвращения, подавления или обратного развития патологического процесса.

Первоначально целью для разработки генной те­рапии служило лечение моногенных заболеваний; рассматривались возможности введения ДНК для лечения как генетических, так и приобретенных заболеваний. Генная терапия обычно ограничива­ется воздействием на соматические клетки. Гене­тическая модификация половых клеток человека в настоящее время невозможна. Большинство кли­нических исследований в этой области проводят на взрослых пациентах, способных дать инфор­мированное согласие на участие в экспериментах. Исключение могут составлять представляющие угрозу для жизни заболевания в детском возрас­те, при которых отсутствуют альтернативные ме­тоды лечения. Однако, как только безопасность и эффективность генной терапии будет доказана, этот вид терапии, вероятно, внесет большой вклад в профилактику наследственных заболеваний. В настоящее время достоверный положительный эффект генной терапии доказан в лечении пациен­тов с Х-сцепленным тяжелым комбинированным иммунодефицитом.

Направления генной терапии

Хотя изначально целью генной терапии считалось лечение моногенных заболеваний, из более чем 500 клинических исследований в области генной тера­пии, проведенных к настоящему времени, только около 10% посвящено непосредственно лечению наследственных заболеваний. Боль­шинство клинических исследований направлено на лечение онкологических заболеваний.

Выделяют четыре основных подхода к лечению рака:

• Иммунный ответ. Так как активация иммун­ного ответа может приводить к быстрой гибели опухолевых клеток, перспективно применение таких генных переносчиков, которые способ­ствуют экспрессии потенциальных опухоль-специфических антигенов, что приведет к повыше­нию иммуногенности опухоли, и/или введение генов, синтезирующих цитокины, которые сти­мулируют ответ иммунокомпетентных клеток, направленный против опухолевых клеток.
• Введение генов — супрессоров опухолевых клеток. Введение генов, инактивирующих опухолевые клетки или, по крайней мере, отчасти ответ­ственных за клеточную трансформацию, может способствовать трансформации злокачествен­ных опухолевых клеток в доброкачественные. Трудно представить реальное применение этого подхода в клинической практике, так как мало­вероятно, чтобы какой-либо вектор мог вклю­читься во все 100% злокачественных клеток.
• Индуцированная геном токсичность. Другим подходом является перенос токсических генов непосредственно в опухоль или соседние клет­ки. Может быть эффективен перенос генов в окружающие опухоль ткани, которые влияют на васкуляризацию опухоли. Рассматриваются воз­можности направленного поражения клеток опу­холи токсическими генами или генами, активи­рующими токсическое действие лекарственных препаратов. Наилучшим примером служит ген тимидинкиназы (полученный из вируса простого герпеса — ВПГ), который превращает ганцикловир в аналог ДНК, прерывающий репликацию клеточной ДНК и приводящий к гибели клетки.
• Репликация литических вирусов. Некоторые литические вирусы были реконструированы с це­лью их избирательной репликации и размноже­ния в опухолевых клетках, что приведет к гибели инфицированных клеток.

Оценка клинической эффективности (которая соответствует частоте выживания пациентов) ген­ной терапии при онкологических заболеваниях за­труднена, так как большинство клинических испы­таний проводили на конечных стадиях рака, когда другие методы лечения не помогали. Применение методов генной терапии на ранних стадиях развития опухоли значительно повышает вероятность гибели опухолевых клеток. Поэтому клинические испытания следует проводить именно на ранних стадиях заболевания.

Первое испытание, подтвердившее эффектив­ность генной терапии, проводилось у пациентов, страдающих Х-сцепленным тяжелым комбиниро­ванным иммунодефицитом, обусловленным де­фицитом гена у-цеп и рецептора ИЛ-2. Отсутствие антигенспецифического иммунитета у этих паци­ентов было обусловлено отсутствием Т-клеток.

Проводился забор клеток костного мозга (ство­ловых клеток или самообновляющихся предше­ственниц стволовых клеток) у пациента и их трансдукция ретровирусным вектором, который синте­зировал отсутствующий белок. Генетически изме­ненные клетки имели селективное преимущество и могли замещать популяции отсутствующих Т- клеток, что приводило к восстановлению функции иммунной системы у пациентов. У одного пациента развилась Т-клеточная лейкемия, что, возможно, было обусловлено инсерционным мутагенезом, но это не доказано. Сходные положительные резуль­таты были получены при трансдукции клеток кост­ного мозга или стволовых клеток крови для лече­ния тяжелого комбинированного иммунодефицита, обусловленного дефицитом аденозиндезаминазы. Анемия Фанкони — другое заболевание, при ко­тором отмечено селективное преимущество, и те­рапевтическая эффективность может наблюдаться при низкой концентрации генного переносчика. Однако существует не менее 8 различных генов, вызывающих это заболевание, и для каждого из них требуется создание отдельного переносчика. Хотя трансдукция клеток костного мозга откры­вает перспективы в лечении многих заболеваний, но при заболеваниях, при которых селективное преимущество отсутствует, необходимо введение генов в стволовые клетки. Скорость-определяющая стадия введения векторов в эти клетки пока окон­чательно не установлена.

В настоящее время проводятся клинические исследования эффективности генной терапии при многих других заболеваниях. Ген­ная терапия муковисцидоза осложняется тем, что неизвестно, какой тип клеток наиболее подходит для введения генов, генетическая модификация какого количества клеток необходима для дости­жения клинического эффекта и какова долговеч­ность генетической коррекции клеток-мишеней. Существует множество клинических параметров, которые возможно оценить, однако наиболее до­стоверный критерий для оценки результата (эф­фективности лечения) неясен. Более того, в легких существуют барьеры, препятствующие проникно­вению вирусов в респираторный эпителий. Хотя все клинические испытания связаны с направле­нием заместительной генной терапии, так как 75 % всех мутантных аллелей представлены одиночной мутацией (AF508), тем не менее возможной альтер­нативой являются методы генной коррекции.

Перспективы для развития генного переноса представляет такое заболевание, как гемофилия. В отличие от муковисцидоза, при этом заболева­нии клинические задачи не вызывают сомнения. При достижении уровня факторов коагуляции VIII или IX, составляющего по крайней мере 1 % от их нормального уровня в плазме, гемофилия А и В соответственно могут перейти из тяжелой формы заболевания в более легкую. Хотя фактор IX вы­рабатывается исключительно в печени, так же как фактор VIII, генная терапия не всегда направлена на изменение продукции этих факторов в печени. Разработано множество других подходов, таких как внутривенное или внутримышечное введение рекомбинантного ретровирусного, аденовирусного или аденоассоциированного вирусного векторов, трансплантация генетически модифицированных ex vivo фибробластов, имплантация биологических систем, содержащих генетически модифицирован­ные клетки, и генетическая модификация эндоте­лиальных или стволовых клеток.

Векторы, полученные на основе аденовирусов и аденоассоциированных вирусов, эффективны для переноса генов в клетки ЦНС и скелетных мышц. Большой интерес представляют попытки лечения нервно-мышечных и нейродегенеративных заболе­ваний с помощью генной терапии. Лечение нейродегенеративных заболеваний, характеризующихся генерализованным поражением вещества мозга, особенно с дебютом в пренатальном периоде, в ближайшем будущем не представляется возмож­ным. Напротив, в последнее время достигнут успех в лечении таких локализованных поражений, как пигментный ретинит.

Экспрессия чужеродного белка в результате вве­дения генного переносчика может привести к выра­женному гуморальному или клеточному иммунно­му ответу, поэтому, возможно, генные векторы могут применяться для разработки вакцин. Задача заклю­чается в экспрессии небольших количеств чужерод­ного антигена или в активации синтеза цитокинов ангиотензин-превращающим ферментом (АПФ), что приведет к более выраженному иммунному от­вету, чем при введении белковых вакцин. Посколь­ку при создании вакцин требуется транзиторный синтез небольшого количества белка, проведены первые клинические исследования, в которых для этого применялась невирусная ДНК плазмид. Не ис­ключено, что это терапевтическое направление ока­жется перспективным в разработке белковых вак­цин, отличающихся невысокой иммуногенностью.

Изучаются возможности генной терапии для лечения приобретенных инфекций. Целью тера­пии служит изменение жизненного цикла вируса на разных стадиях инфицирования, репликации и синтеза (вирусной сборки). Экспрессия антиви­русных белков (например, интерферона, цитоки­нов) или белков, которые препятствуют действию вирусных белков, необходимых для репликации вируса, лежит в основе современных методов тера­пии. Введение с лечебной целью нуклеотидов, ко­торые не кодируют белки, но нарушают жизненный цикл вируса, также является перспективным на­правлением. Молекулы, известные как рибозимы, ДНКзимы и мелкие молекулы РНК, представляют собой короткие нуклеотидные последовательности, которые могут вводиться прямо или в результате экспрессии генов-переносчиков. В лабораторных условиях эти методы приводят к ингибированию синтеза белков вируса или к усилению деградации патогенного вирусного генома.

Метод пересадки генов в лечении ювенильного диабета, возникающего в результате аутоиммунной деструкции ß-клеток, требует дополнительных под­ходов, так как клетки были разрушены в процессе развития заболевания. Стратегия терапии включа­ет введение генов в клетки-предшественницы под­желудочной железы или печени, которые могут дифференцироваться в инсулинпродуцирующие ß-клетки, или введение гена инсулина в гепатоциты, содержащие реагирующий на глюкозу эле­мент, который регулирует генную транскрипцию.