Пересадка генов

Большинство методов пересадки генов заключают­ся во введении ДНК в ткани-мишени с целью созда­ния условий для экспрессии экзогенного гена, ко­дирующего белок, который отсутствует у пациента в результате мутации гена, или с целью обеспечить синтез нового белка с желаемым фармакологиче­ским эффектом.

В этой ситуации экзогенный ген, называемый трансгеном, не занимает своего нор­мального положения на хромосоме в геноме чело­века. Но при введении соответствующих промоторов или регуляторных элементов транс­ген может экспрессироваться в клетках-мишенях. В процессе развития пересадки генов возникает ряд проблем, в том числе достижение терапевтического уровня экспрессии гена в соот­ветствующих клетках, контроль экспрессии гена, возможность иммунных реакций с вектором или продуктом гена и риск мутагенеза. При некоторых приобретенных заболеваниях (например, рак или инфекции) желательна кратковременная экспрес­сия трансгена, а для большинства наследственных заболеваний необходима пожизненная генетиче­ская модуляция.

Пересадка генов включает введение нуклеиновой кислоты в лекарственной форме, ко­торая вместо случайного распространения вклю­чается в ДНК клеток, что приводит к коррекции мутации хромосомной ДНК, превращая неактив­ный ген в активный или нормализуя активность аномально функционирующего гена. Несмотря на видимые преимущества генной коррекции (устра­нения мутации) по сравнению с введением экзоген­ной ДНК, что теоретически может привести к воз­никновению нежелательных побочных эффектов, применение технологий генной коррекции может быть очень сложно в случае заболеваний, обуслов­ленных сотней различных мутаций. Поэтому этот вид пересадки генов ограничен лечением моноген­ных заболеваний.

В связи с клинической эффективностью заме­стительной ферментной терапии при таких забо­леваниях, как болезнь Гоше, вызывают сомнения преимущества активации синтеза белка в организ­ме пациента по сравнению с экзогенным введением данного белка. В некоторых случаях невозможно направить экзогенный белок в ткань-мишень или обеспечить его внутриклеточную локализацию, что необходимо для его функционирования. При синтезе белка в тканях больного с терапевтической це­лью может быть достигнута его значительно более высокая местная концентрация, что помогает избе­жать системной токсичности при парентеральном введении экзогенного белка. Поддержание посто­янного терапевтического уровня для большинства экзогенно вводимых белков достаточно сложно.

Трансферные гены могут обеспечить постоянную равновесную концентрацию требуемого белка.

Пересадка генов может осуществляться ex vivo или in vivo. В случае генной терапии ex vivo проводится забор клеток-мишеней, их генетическая коррекция в лаборатории и повторное введение пациенту. Этот метод подобен пересадке органов (например, печени при гиперлипидемии) или кле­ток (например, пересадка костного мозга при лизосомных заболеваниях), за тем исключением, что в данном случае вводятся аутологичные клетки, что снижает вероятность иммунных реакций и гибели клеток в результате отторжения. Хотя такой под­ход легко применим к некоторым видам клеток, включая клетки костного мозга и фибробласты, его значительно сложнее осуществить по отношению к большинству других тканей. Целью пересадки генов in vivo служит введение вектора и гена внутри­венно, перорально или через верхние дыхательные пути. Вектор должен направить ген в соответству­ющие органы-мишени с минимальным его рассе­иванием в другие ткани. Дальнейшие защитные механизмы включают использование регулятор­ных последовательностей, присоединенных к гену, которые обеспечивают транскрипцию трансгена в тканях-мишенях.

Важно иметь в виду риск гуморального им­мунного ответа, направленного против соответ­ствующего продукта трансгена, или клеточного иммунного ответа, направленного против клеток, модифицированных данным геном. Эта проблема пересадки генов особенно значима у пациентов с наследственными заболеваниями, в организме которых никогда не вырабатывался данный нормальный белок (в ре­зультате делеции гена). Полиморфизм генетиче­ских вариаций у людей позволяет предположить, что ответ на попытку генной терапии будет варьи­ровать у людей значительно шире, чем в экспери­ментах на линейных животных. Перед проведени­ем исследований с участием людей необходимы доклинические испытания на животных, однако важно учитывать ограниченное значение этих ис­следований.