Перспективи генної терапії

Протягом кількох років досягнемо певних успіхів у встановленні діагнозу спадкових захворювань та їхніх причин. Ці хвороби з’являються внаслідок пошкодження генів, що в закодованій формі містять всю інформацію, необхідну для росту й нормального функціонування нашого організму. Це — носії нашої спадковості: вони містяться у волокнах ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти), наявних в усіх клітинах живих організмів. Ми не знаємо точно, скільки генів є в тілі людини, проте їх має бути близько 100 000.

Кожна клітина містить у собі два зразки кожного гена: один — успадкований від батька, а другий — від матері. Інформація, яку вони містять, потрібна для виготовлення протеїнів, необхідних для росту й функціонування організму. Хвороба з’являється тоді, коли один із генів пошкоджений такою мірою, що не може виробляти протеїну, або коли цей останній не діє. Оскільки кожен протеїн виробляється парою генів, то для нормальної життєдіяльності досить, щоб функціонував навіть один із них. У випадку хвороби обидва гени перестають діяти. Йдеться, звичайно, про дітей, народжених хоч і здоровими батьками, але з ушкодженим геном тієї самої пари. Підраховано, що за таких умов на один щасливий випадок припадають чотири нещасливих.

На превелике щастя, не всі спадкові хвороби надто серйозні. Так, поява, фенілкетонурії, якщо її виявлено при народженні, може бути знешкоджена за допомогою спеціальної дієти. Фенілкетонурія не має нічого спільного з тяжким синдромом Леша-Ніхана, що вражає лише хлопчиків і викликає в них божевілля, яке примушує їх пожирати самих себе. Їх слід прив’язувати до ліжка, щоб вони не їли пальців — що не заважає їм накидатися на губи чи на язика. Не будучи всі такими тяжкими, спадкові генетичні хвороби неабияк ускладнюють життя, і для більшості з них ще немає ефективної терапії.

НОСІЇ ТА РЕЦЕПТОРИ

Впродовж останніх десяти років вченим вдалося встановити чимало генів, відповідальних за ці захворювання, що дозволяє застосувати нову форму лікування: генну терапію, її принцип у тому, щоб пошкоджений ген у клітинах пацієнта замінити його здоровим двійником таким чином, щоб відновити недостатню функцію. Ідея проста, проте її втілення в життя дуже складне, чим пояснюється те, що її здійснення ще дуже обмежене.

Насамперед слід визначити відповідальний ген та ізолювати його, щоб зібрати всю інформацію, необхідну для виготовлення відповідного протеїну. Крім того, потрібно мати максимум генів-замінників, щоб вилікувати якомога більшу кількість клітин. Здоровий генетичний матеріал взагалі вміщується в ушкоджені клітини за допомогою «носія», що часто походить від вірусу. Прикро, що численні віруси прагнуть вбивати клітини або робити їх раковими. Отже, слід попередньо «ампутувати» вірус генів, відповідальних за ці розладнані дії.

Перші носії, що почали використовуватися в генній терапії, походили від «ретровірусів»: на жаль, цей тип носіїв може проникати лише в деякі клітини, — ті, що не розмножуються, виключаються з цього числа, — і ген, який вони передають, діє дуже мляво. Ось чому віднедавна використовуються «аденовіруси» або інші типи вірусів, здатних проникати у клітини, що не розмножуються.

Вчені дослідили багато інших методів, щоб помістити гени у клітини, наприклад, використовуючи здатність окремих компонентів крові та інших органічних рідин входити у клітини шляхом взаємодії з рецепторами, присутніми на їхній поверхні. Потрібно також, щоб рецептор був «рецепторним», що властиве всім клітинам.

Отже, ми уявили собі метод, прийнятний для будь-якої клітини, який полягає в тому, щоб загорнути ген у мікроскопічого міхура або в «липосому», зроблену зі штучної мембрани, подібної до оболонки клітини. Обидві мембрани з’єднуються при зіткненні міхура та клітини, і фокус зроблено. Ця технологія, мабуть, нечітка, проте її ще не досить випробувано, щоб довести її оперативність. Зовсім нещодавно було помічено, що «оголена» ДНК легко проникає у клітини, а це може відкрити дорогу до ще простішої технології.

Однак приєднати ген до пристосованого носія — це лише перша стадія генної терапії: залишається ще ввести носій у клітину. Вибір клітини залежить від природи захворювання, викликаного цим генетичним недоліком. Найчастіше, коли віруси використовуються як носії, спочатку клітини вилучають з організму, щоб розвивати їх ізольовано на склі, а відтак знову ввести їх у тіло після введення гена. Проте таким чином можна лікувати лише безпосередньо доступні клітини, наприклад, клітини м’язів, шкіри та крові; з використанням зазначених вище методів труднощі значно менші, і вченим, між іншим, вдалося ввести гени у клітини печінки й легенів.

Першою пацієнткою генної терапії була дівчинка, яка лікувалася в 1990 році від недостатності дезаміназного аденозину (ДАД), імунодефіцитної хвороби, спричиненої браком у клітинах імунітарної системи основного розчинного ферменту для вироблення антитіл. Неспроможна захистити свій організм від інфекцій, дівчинка була приречена жити ізольовано у пластиковому контейнері, не маючи змоги ходити до школи чи гратися з іншими дітьми. На щастя, клітини, відповідальні за хворобу, легко піддаються вилученню, оскільки вони виробляються кістковим мозком і наявні у крові.

Отже, досить було відібрати ці клітини у крові, ввести в них здоровий ген імунного захисту і знову ввести їх у кров дівчинки, що й було зроблено з чудовими наслідками: маючи тепер діючу імунну систему, маленька пацієнтка нарешті змогла покинути свій контейнер і піти до школи. Прикре у цьому різновиді терапії те, що тривалість життя змінених клітин відносно коротка і, отже, потрібно часто поновлювати лікування, яке полягає в тому, щоб лікувати безпосередньо величезні «материнські клітини» спинного мозку, які живуть значно довше. На жаль, їх важко розмножувати на склі, що виключає використання ретровірусів як носіїв, і, крім того, їх нелегко ізолювати. Хоч би яка ефективна була ця терапія, вона все ще потребує багато праці, щоб її остаточно розробити.

НАДІЯ ДЛЯ ГЕМОФІЛІВ

Завдяки генній терапії медики сподіваються подолати хворобу гемофілію, що відзначається схильністю до кровотеч, спричиненою відсутністю чинника зсідання крові, що виробляється печінкою. Залежно від дефектного чинника зсідання розрізняють дві форми хвороби: А і Б. Вчені особливо досліджували форму Б, оскільки ген, відповідальний за чинник зсідання IX, порівняно невеликого розміру, в той час як ген, відповідальний за форму А, значно більший для наявних носіїв.

Отже, спочатку вчені почали лікувати собак, які також потерпали від цієї форми гемофілії, застосовуючи ретровірусний носій інфекції. Було випробувано дві стратегії для лікування
крові тварин. Перша стратегія полягала у культивуванні у шкірі, дермі чи м’язах тварини клітин, вирощених на склі, які їй знову внесли після введення носія, щоб вони виробили там чинник зсідання протягом багатьох місяців, навіть впродовж необмеженого часу.

Друга стратегія полягала у введенні того самого носія безпосередньо в печінку. Оскільки клітини печінки не відтворюються в нормальних умовах, спочатку потрібно було зробити хірургічну ампутацію третини органу, щоб розпочати відновний процес, а отже, розмноження клітин. Було також налагоджено повільне, але регулярне й тривале виробництво чинника зсідання, що дозволили ліквідувати найнебезпечніші вияви хвороби. В усякому разі, ці досягнення дозволяють сподіватися, що колись медики навчаться лікувати гемофілію людей генною терапією.

Іншою хворобою, яку сподіваються лікувати тим самим методом, є муковісцитоз, який вражає клітини, що виділяють слиз, а особливо клітини легенів, що створює ризик померти від задухи. Перші результати показують, що можна навчитися лікувати цю хворобу і, можливо, таким простим методом, як генне випаровування через носове розпилення.

ПОДОЛАТИ РАК

Ось вже впродовж багатьох років досліджують різні форми генної терапії, щоб лікувати рак, що кінець кінцем є спадковою хворобою навіть тоді, коли він взагалі не передається спадковим шляхом. Пошуки спрямовано у двох напрямках. Перший метод, що застосовується до пухлин мозку, полягає у введенні в ракові клітини носія гена, що має властивість перетворювати прості складники антигерпесних ліків у речовину, що вбиває клітини. Цей ген упорскується в ракову масу за допомогою ретровірусного носія: що означає, що він діє на злоякісні клітини, які розмножуються, а не на здорові клітини мозку. Пухлини мозку, пересаджені на мишей, змогли вилікуватись за допомогою цього методу. Перешкодою є те, що носій гена проникає лише в окремі клітини, інші швидко розмножуються (навіть якщо отрута, яку виділяє ген, може рухатись від однієї клітини до іншої). В усякому разі, конче потрібно побачити плоди клінічних дослідів, щоб визначити, чи цей метод ефективний для організму Людини.

Інша форма генної терапії, що використовується проти раку, полягає в посиленні захисту організму проти пухлини. Головна ідея ґрунтується на тому, що організм спроможний, принаймні в окремих випадках, розпізнати пухлину як чужорідне тіло, проти якого він виділяє антитіла, щоб його знищити. У хворого цього не відбувається, бо імунологічний механізм нейтралізований. Отже, йдеться про те, щоб реактивувати його, що намагаються зробити двома способами: при першому способі на склі вирощують клітини, відповідальні за наявність чинників реактивації, потім у них вводиться ген, здатний виділяти речовину, що вбиває хворі клітини, перед тим, як їх знову впорскують в організм. Попередні досліди на пацієнтах, вражених меланомою — раком шкіри — дозволили зменшити пухлину шкіри та їхні легеневі метастази.

Інший метод полягає в тому, щоб ввести безпосередньо у хворі клітини ген, який спричинюється до реактивації клітин, відповідальних за імунітарний механізм і в такий спосіб пов’язаних із хворими клітинами, що своєю чергою вражають ракові пухлини. Іншими словами, ракові пухлини перетворюють на щось подібне до антиракової вакцини. Перші досліди на тваринах, здається, обіцяють успіх.

Загалом генна терапія зможе дозволити лікувати ряд таких випадкових хвороб, як недостатність дезамінозного адонезину (ДАА), гемофілію, муковісцидоз і обіцяє певні успіхи в лікуванні міопатії, а також ряду інших ракових захворювань. Ще слід досягти певного прогресу, зокрема щодо введення генів, ізолювання та вирощування на склі клітин-носіїв. Проте є всі підстави вважати, що ця форма терапії відтепер є добірною зброєю в лікуванні хвороб, спричинених генетичними аномаліями.

Автор: Ренато Дюльбеччо.