БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

25. ПРИКЛАДНАЯ ГЕНЕТИКА

25.7. Генетика человека

25.7.11. Генная терапия

В настоящее время многие наследственные болезни можно предупредить с помощью генетического консультирования или пренатальной диагностики (или в случае фенилкетонурии — соблюдения диеты). Однако вылечить генетические заболевания пока невозможно. Но мы надеемся, что достижения генетики приближают нас к той точке, когда эта задача станет разрешимой. Кардинальное лечение наследственных болезней заключается в замене поврежденных генов на нормальные. Насколько это реально, мы рассмотрим в общих чертах в данном разделе и одновременно обсудим возникающие при этом социальные и этические проблемы.

Терапия половых и соматических клеток

Успешные эксперименты на мышах показали, что генная терапия возможна. С помощью микроинъекции гены вводили в оплодотворенные яйцеклетки, несущие известное генетическое повреждение, и исправленные яйцеклетки реимплантировали обратно в материнский организм. При таком методе все клетки будущей мыши оказываются нормальными, потому что все они произошли от исправленной яйцеклетки. Эту процедуру называют терапией половых клеток. Все потомки излеченного животного также будут нормальными. Еще один подход к лечению наследственных болезней подразумевает вмешательство на уровне соматических клеток. Этот метод так и называется терапия соматических клеток. Он предусматривает изменение некоторых (не всех) соматических клеток организма. Эти изменения не могут наследоваться. Люди, прошедшие такое лечение, будут здоровыми, но способность передавать дефектный ген своим потомкам у них остается.

Схема процедуры

Процедура заключается в выделении нормального гена и его клонировании с использованием методов, которые обсуждались раньше в этой главе. Чтобы ввести ген в соответствующие клетки человека, понадобится безопасный и эффективный вектор. Клетки, по-видимому, нужно сначала выделить из организма, исправить, а затем вернуть на место. Это довольно просто сделать в случае болезней крови, таких как серповидноклеточная анемия, поскольку кроветворные клетки легко удалить из костного мозга и вернуть в организм. Самая важная проблема — убедиться в том, что «исправленный» ген нормально экспрессируется. Если такой ген не способен нормально включаться и выключаться, это может привести к более тяжелым проблемам, чем те, которые имеются, например, в случае образования слишком большого количества продукта. Ситуация оказывается еще более сложной, если болезнь вызвана доминантным геном. В этом случае доминантный ген также должен быть удален или инактивирован, а методы для этого пока не разработаны.

В качестве векторов могут быть использованы:

1. Вирусы — они эффективно доставляют ДНК к ядру клетки. Чтобы удалить гены, ответственные за размножение вируса и инфекционность, вектор можно модифицировать методами генной инженерии. В случае мышей были успешно использованы ретровирусы, однако пока невозможно проконтролировать, куда встраивается ДНК, и поэтому не исключены хромосомные мутации.

2. Липосомы — их применение в случае лечения муковисцидоза описано ниже.

3. Микроинъекции и электропорация были описаны в разд. 25.5.1. Эти методы можно использовать, однако они, по-видимому, менее эффективны, чем доставка нужных генов в клетки с помощью вирусов и липосом.

Пример муковисцидоза

Муковисцидоз поражает эпителиальные клетки организма, причем угрозу для жизни представляет главным образом поражение легких. Мишенью для генной терапии служат эпителиальные клетки трахеи и легких. Задача состоит в том, чтобы ввести в клетку ген, который кодирует белок, регулирующий транспорт ионов хлора через о сточную мембрану (разд. 25.7.3). Для того чтобы добиться терапевтического эффекта, достаточно исправить около 10% клеток.

При клинических испытаниях для доставки гена в клетки был использован аэрозольный ингалятор, подобный тому, который применяют больные астмой. кДНК нужного гена была встроена в особую липосому (разд. 25.5.1). Липосомы сконструировали специально для того, чтобы они могли проникнуть в клетку и высвободить там ДНК. Метод был успешно опробован на мышах в 1993 г. Начались также испытания с использованием вирусного вектора. Был выбран аденовирус, который в норме атакует дыхательные пути. К сожалению, ДНК вируса не встраивается в хозяйскую ДНК. Если клетка делится, новая ДНК не реплицируется одновременно с ней, и со временем ее количество уменьшается.

Лечение оказывается эффективным только в течение нескольких недель, пока не погибнут эпителиальные клетки, однако его можно повторять через определенные промежутки времени. Есть надежда, что со временем мы научимся «исправлять» те клетки, которые дают начало эпителиальным клеткам. В этом случае терапевтический эффект будет постоянным.

Пример SCID (тяжелая форма комбинированного иммунодефицита)

Одна из форм этого заболевания определяется рецессивным геном, который кодирует фермент аденозиндезаминазу. Гетерозиготные дети здоровы, поскольку одного нормального гена, присутствующего в их клетках, достаточно, чтобы синтезировать необходимое количество фермента. Аденозиндезаминаза необходима лимфоцитам — клеткам крови, которые отвечают за иммунитет к инфекционным заболеваниям. В отсутствие этого фермента лимфоциты погибают, поэтому больные должны жить в абсолютно стерильных условиях, не имея непосредственного контакта с людьми; в противном случае, они умирают, не достигнув двухлетнего возраста (рис. 25.33).

Рис. 25.33. Няня кормит из бутылочки ребенка, больного тяжелой формой комбинированного иммунодефицита (SCID). Чтобы не заразить ребенка, няня одета в комбинезон, закрывающий все тело, а ее лицо и волосы закрыты маской. Генная терапия этого заболевания проводится путем введения гена, кодирующего фермент, в клетки костного мозга и последующей пересадки таких меток ребенку, в организме которого они смогут образовывать нормальные лимфоциты.

В 1990 г. в США двое детей в возрасте 4 и 9 лет были выбраны для генной терапии. В выделенные лимфоциты детей с помощью ретровирусного вектора был встроен нормальный ген аденозиндезаминазы и после этого лимфоциты вернули на место. Лечение нужно было повторять каждые 1—2 месяца. Через год было отмечено заметное улучшение: дети проявляли иммунный ответ и начали ходить в школу.

Этические проблемы

Пожалуй, не много найдется людей, которые считают, что терапия соматических клеток неприемлема с этической точки зрения, особенно, если при лечении используют такие простые приспособления, как, например, ингалятор. Это аналогично использованию любого другого фармацевтического продукта. Однако терапия половых клеток вызывает оживленные дискуссии. Она открывает целое направление евгеники, которая уже обсуждалась в предыдущем разделе при рассмотрении генетического скрининга. Для «улучшения нормального гена» можно использовать те же методы, которые применяют для исправления поврежденного гена, вызывающего наследственную болезнь. Под «улучшением гена» подразумевают добавление желаемых свойств. Американцы уже продемонстрировали желание увеличить рост своих детей. В Индии и Китае, где считается более престижным иметь сыновей, по данным статистики аборту чаще подвергаются плоды женского пола. Если люди уже сейчас готовы пойти по пути выбора пола своих детей, то почему бы им в будущем не использовать генную инженерию для отбора других наследуемых характеристик?

Терапия половых клеток опасна тем, что изменения, внесенные в геном пациента, передадутся всем последующим поколениям. Вряд ли мы имеем право воздействовать на будущие поколения. Кроме того, если есть хотя бы очень малая вероятность, что «вылеченный» ген в каких-то обстоятельствах может оказаться вредным, генная терапия проводиться не должна. Для любой формы генной терапии должны быть разработаны строгие регулирующие процедуры. Пока этого нет, в ряде стран терапия половых клеток временно признается незаконной.