последние годы появились реальные предпосылки для ее практического
применения. Значительно раньше появились эффективные методы консервативной
терапии – они не изменяют генотип, но направлены на коррекцию
метаболических или иммунологических дефектов, возникающих под влиянием
мутантных генов. При раннем распознавании болезни с помощью этих методов
удается моделирование нормального фенотипа путем целенаправленной
диетотерапии, введения витаминов, гормонов, недостающих белков,
микроэлементов.
Генная терапия – это метод введения фрагмента ДНК в клетки больного
человека с целью замещения функции мутантного гена и лечения наследственных
болезней.
Еще в конце 60-х годов выяснилось, что клетки животных и человека
способны поглощать экзогенную ДНК, встраивать ее в свой геном, после чего
проявляются экспрессия введенных генов, в частности, в виде синтеза
отсутствовавших ранее белков и ферментов. Были разработаны методы доставки
ДНК в клетки с помощью вирусов и других носителей.
Впервые попытка генной терапии в клинике была предпринята М.Клайном в
1983 году., когда им было осуществлено введения нормального бета-
глобинового гена больным бета-талассемией. Позднее была разработана
методика генной терапии наследственной недостаточности аденозин-деаминазы
(тяжелый иммунодефицит): нормальный ген был введен в клетки костного мозга
больного и после их ретрансплантации восстановилась активность фермента,
состояние больного улучшилось. Проведены клинические эксперименты по
генотерапии рака. В лейкоциты больных злокачественной меланомой и поздними
стадиями рака были введены гены, маркирующие злокачественные клетки (чтобы
их могла узнавать имунная система). У половины больных размеры опухолей
уменьшились в два раза и более.
В настоящее время насчитывается более 40 заболеваний, при которых
испытывается генная терапия – от редких форм (недостаточность аденозин-
деманиазы) до распространенных, таких как рак, болезни сердечно-сосудистой
системы и иммунодефициты. Весьма важно, что фрагменты ДНК и соответствующие
гены были введены в клетки-мишени, которые были бы способны к последующему
делению (клетки печени, стволовые клетки костного мозга и т.п.).
Самая сложная проблема – перенос фрагмента ДНК (гена) в клетку. В
большинстве случаев для этих целей используются генетически
модифицированные вирусы или вирусные векторы, и чаще всего мышиные
ретровирусы. Они способны инфицировать любую и вместе с желаемым фрагментом
ДНК легко включаются в геном клетки-хозяина ДНК для того, чтобы превратить
ретровирусы-векторы, из них с помощью генно-инженерных методов удаляются
нуклеотиды, ответственные за их размножение, однако введенный с вирусом-
вектором ген передается дочерним клеткам при клеточном делении. Однако, эти
векторы не годятся для введения ДНК-фрагментов в неделящиеся клетки
человека, например, в нейроны. Они мало пригодны для переноса генов в
клетки, отличающиеся низкой митотической активностью в клетки эпителия
дыхательных путей. Эти обстоятельства обусловили поиск других вирусных
векторов, среди которых внимание привлекли аденовирусы. Из них также
удаляются нуклеотиды, ответственные за репликацию. Аденовирусы могут
переносить ДНК в неделящиеся клетки, чем отличаются от ретровирусов. Но в
этом случае переносимая аденовирусом ДНК не встраивается в геном клетки
хозяина, она остается вне хромосом, хотя и проявляет генную активность. В
силу эписомальной локализации она не передается дочерним клеткам. Но с
другой стороны, аденовирусные векторы позволяют вводить гены в клетки
нервной системы, аденовирусные векторы позволяют вводить гены в клетки
нервной системы и эпителий дыхательных путей.
В качестве вектора генов используется также вирус простого герпеса -
тип 1. Этот вектор легко встраивает экзогенную ДНК в нейроны, клетки
печени. Как и другие вирусы-векторы, герпес-вирус подвергается генно-
инженерной обработке, ведущей у утрате его способности к размножению
(деления части вирусной ДНК). Испытываются в качестве векторов ДНК
парвовирусы.
Наряду с биологическими применяют физико-химические методы введения
экзогенной ДНК в клетки хозяина. Для таких целей используется конъюганты
ДНК с трансферрином или асиалогликопротеином, для которых на многих клетках
имеются рецепторы (лиганд-рецепторный принцип). После связывания с
рецептором конъюганты ДНК поглощаются клеткой, хотя вероятность встраивания
введенной ДНК в геном хозяина очень невелика. Все же такой ген может
временно выполнять свои функции.
Разработана технология микроинъекций ДНК в клетки (миоциты), а также
введение генов с помощью липосом.
Методы генной терапии постепенно входят в арсенал современных
эффективных методов лечения наследственных заболеванийчеловека, что
особенно важно в тех случаях, когда других возможностей просто не
существует.
Семейная гиперхолестеринемия – еще одно заболевание – кандидат для
генной терапии. Как известно, это заболевание представляет высокий риск для
жизни молодых людей, т.к. отличается ранним инфарктом миокарда и ранним
атеросклерозом. Оно связано с отсутствием на мембранах клеток рецепторов
для липопротеинов низкой плотности, что обуславливает очень высокий уровень
холестерина в крови. Так как рецепторы отсутствуют на клетках печени, то
пока для введения генов прибегают к частичной гепатоэктомии. С помощью
ретровирусного вектора в клетки печени вводится ген рецептора липопротеинов
низкой плотности, после чего гепатоциты инъецируются в полую вену. В
результате содержание холестерина в крови снижается на 35-50%. Конечно,
пока данная технология слишком сложна, чтобы получить широкое практическое
применение.
Наследственный дефицит гормона роста, проявляющийся выраженной
низкорослостью также может быть устранен с помощью генной терапии. Ген
гормона роста удалось ввести в миоциты, которые начинали продуцировать этот
гормон. В ближайшее время будут проведены клинические испытания данного
метода.
Ведутся интенсивные разработки методов генной терапии рака. Одна из
возможностей состоит в том, чтобы ввести в опухолевые клетки гены,
продуцирующие такие белки, которые позволяют иммунной системе организма
распознавать и уничтожать эти клетки (например, ген интерферона). Другой
путь заключается во введении в опухолевые клетки вирусных генов, которые
позволяют использовать с лечебными целями противовирусные препараты
(например, ганцикловир при введении гена тимидиин-киназы вируса герпеса).
Еще один путь – введение в клетки антионкогенов (генов-супрессоров
опухолевого роста). Однако, все эти методы пока находятся на стадии
доклинических испытаний.
Ген муковисцидоза был введен трем больным в дыхательные пути с
помощью аденовирусного вектора, за больными ведется наблюдение.
Уже в ближайшем будущем генная терапия займет ведущее место в лечении
многих болезней, считавшихся ранее неизлечимыми.
Методы трансплантации тканей также могут быть отнесены к категории
генной терапии, в частности, трансплантация костного мозга. Гены вводимых
стволовых клеток могут активизировать дифференцировку многих клеточных
линий – лимфоцитов, моноцитов, полинуклеаров, этитробластов. Это позволяет
применять данный метод при лечении некоторых первичных иммунодефицитов
гемоглобинопатий, болезни Гоше.
Пересадка гепатоцитов открывает другую возможность лечения
фенилкетонурии, гиперхолестеринемии, нодостаточности альфа-I-антитрипсина.
Пересадка клеток островкового аппарата поджелудочной железы предложена для
лечения ювенильной формы сахарного диабета.
Сочетание возможностей генетики и клинической педиатрии позволит уже
в недалеком будущем решать сложнейшие вопросы лечения и профилактики
наследственных моногенных болезней. Современная медицинская и клиническая
генетика представляет собой ярчайших пример единения науки и практики.
Исследования, еще недавно представляющиеся сугубо теоретическими, в
считанные годы получают реальный практический выход на благо здоровья
настоящего и будущих поколений.
§8. Методы исследования наследственности человека.
Основные генетические законы и закономерности имеют универсальное
значение и в полной мере приложимы к человеку. Человек как объект
генетических исследований имеет ряд особенностей. Как у объекта
исследования у него есть свои достоинства и свои трудности. Трудности:
большое число хромосом в кариотипе человека; продолжительность цикла
развития до наступления половозрелости, человека – одноплодная особь (за
одну беременность как правило рождается один ребенок), исключение –
рождение близнецов; малое количество детей в браке (обычно, один ребенок);
невозможно формировать необходимую схему брака, так как люди свободно
скрещиваются (в основе браков лежат любые мотивы, кроме научно-
исследовательских целей).
Однако исчерпывающие знания по анатомии и физиологии человека (т.к.
начиная со времен Галена и Гарвея по настоящее время велись эти
исследования), большое число мутаций, пополняемых и в настоящее время,
многочисленность человеческой популяции в целом позволяют всегда выбрать
нужную схему брака.
Для человека характерны все известные в генетике типы наследования
признаков: доминантный, кодоминантный, рецессивный, аутосомный и сцепленный
с половыми хромосомами, ограниченный полом и др.
§8.1. Генеалогический метод.
Сущность генеалогического метода состоит в изучении родословных в тех
семьях, в которых есть наследственные заболевания. Этот метод помог
установить закономерности наследования очень большого числа самых
различных признаков у человека, как нормальных, подобных цвету глаз, цвету
и форме волос и т.п., так и сопутствующих наследственным болезням.
Благодаря хорошо известной родословной удалось проследить
наследование гена гемофилии от английской королевы Виктории. Виктория и ее
муж были здоровы. Известно также, что никто из ее предков не страдал
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9