Генная терапия

Генотерапия – это целенаправленное внесение изменений в генетический аппарат клеток с целью обретения организмом новых свойств или лечения заболеваний.

К нынешнему моменту у генотерапии уже есть основательная история развития. На протяжении двух десятков лет в лабораториях создаются генетически модифицированные животные, в том числе способные прожить гораздо дольше своих предков. Генетическая модификация осуществляется либо при помощи направленных мутаций имеющихся генов, либо путем встройки в геном половых клеток родителей дополнительных копий определенных генов, активностью которых можно управлять в потомстве. Например, с помощью мутаций в каком-либо конкретном гене удается многократно продлить жизнь лабораторным линиям червей, мух, мышей.

В существующем виде упомянутая выше технология генетической модификации неприменима к человеку. Генная терапия человека подразделяется на две большие технологии: внесение напрямую в организм молекул ДНК и РНК, изменяющих свойства клеток нашего тела, и генетическая модификация клеток вне организма с последующим их внесением в тело человека. Последнюю технологию мы рассмотрим в разделе про клеточную терапию.

В настоящее время активно используется внесение новых генов в геном клеток человека с помощью специально сконструированных вирусных частиц, лентивирусных или аденовирусных. Таким образом, ученые используют способность вирусов проникать внутрь клетки и ее ядра, где хранится ДНК. Замещая гены вируса на требуемые, удается с их помощью доставить нужную генетическую информацию прямо в ДНК ядра клетки.

В 2012 году исследователи из испанского Национального онкологического научного центра под руководством Марии Бласко увеличили продолжительность жизни уже взрослых мышей однократным введением геннотерапевтического препарата. Они встроили в вирус ген теломеразы, того самого фермента, удлиняющего концы хромосом, и заразили им клетки тела подопытных животных. Если воздействию подвергали мышей в возрасте одного года, мыши жили дольше на 24 %. Продолжительность жизни двухлетних мышей удавалось увеличить на 13 %. С большой вероятностью мы можем догадаться, чем обусловлена прибавка срока жизни: благодаря активной теломеразе, клетки мышей могли делиться большее число раз, поэтому ткани их организма регенерировали лучше и дольше.

Совсем недавно центр Марии Бласко провел генную терапию сердца мышей, пострадавших от инфаркта миокарда, внеся в него с помощью вирусного вектора дополнительную копию гена теломеразы Tert. Тем самым им удалось повысить выживаемость мышей на 17 % и наблюдать серьезные изменения, свидетельствующие о регенерации поврежденной сердечной мышцы.

Еще один пример генной терапии для достижения долголетия реализовали в 2013 году ученые из Колледжа Альберта Эйнштейна. Генная терапия гипоталамуса мышей, подавляющая противовоспалительный ген, отвечающий за врожденный иммунитет, позволила увеличить их продолжительность жизни на 12 %. Это достижение уникально не только как результат успешного применения генной терапии, но и как возможность повлиять на здоровье и долголетие организма, прицельно «омолодив» всего лишь одну структуру тела, отвечающую за нейроэндокринную регуляцию – гипоталамус.

Специалистам из Эдинбургского университета в 2014 году при помощи генной терапии удалось омолодить мышей, активировав у старых животных всего один ген, который позволил полностью восстановить тимус – вилочковую железу, которая играет ключевую роль в иммунной системе. В ней проходят созревание, отбор и обучение Т-лимфоциты. С возрастом тимус практически исчезает, и его важная функция вместе с ним. Активация определенного гена у генетически измененных животных в очень старом возрасте тем не менее позволила восстановить как структуру, так и функцию вилочковой железы.

Генная терапия, основанная на вирусах, до сих пор редка при лечении возрастзависимых патологий у человека. Однако на поздних стадиях клинических испытаний уже имеются геннотерапевтические препараты для лечения других, так называемых моногенных, болезней, в частности муковисцидоза, наследственной слепоты и глухоты. Следует ожидать появления новых средств и против старческих болезней.

Препараты для генной терапии возрастассоциированных заболеваний на рынке

Первой страной, разрешившей применение препаратов для генной терапии, стал Китай, где с 2003 года разрешены и официально применяются в клинической практике два геннотерапевтических препарата – Gendicine и Oncorine, разработанные SiBiono GeneTech Co и предназначенные для лечения тяжелых форм рака шеи и головы.

На российском рынке есть геннотерапевтический препарат неоваскулген, разработанный в Институте стволовых клеток человека и применяемый при ишемии нижних конечностей атеросклеротического происхождения. Препарат, представляющий собой ген фактора роста эндотелия сосудов, заключенный в липосомы, прошел все необходимые доклинические и клинические исследования и на основании их результатов 28 сентября 2011 года был включен в государственный реестр лекарственных средств для медицинского применения РФ. В 2013 году препарат был зарегистрирован в Украине, планируется выход на рынки СНГ, США, Китая.

В конце 2012 года на территории Европейского союза впервые был одобрен препарат, предназначенный для генной терапии. Препарат Alipogene tiparvovec (Glybera) генетически регулирует уровень жиров в крови, излечивая панкреатиты и предотвращая ранние инфаркты и инсульты.

Препарат изменяет ген, кодирующий фермент липопротеинлипазу, при недостаточности которого в крови резко повышается уровень частиц, участвующих в транспортировке жиров в крови. По сути, препарат представляет собой нормальный ген липопротеинлипазы, «упакованный» в ДНК вирусного вектора (частица, которая используется для доставки генетического материала в клетки-мишени). В данном случае вирусный вектор представляет собой аденоассоциированный вирус, практически безвредный для организма.

К сожалению, использование некоторых вирусных носителей увеличивает вероятность опухолевого процесса и лейкемии. Революционные результаты обещает новый подход к генной терапии, называемый «CRISPR». В отличие от прежних методов, конструкция «CRISPR» редактирует нужный участок хромосомы очень точно, не повреждая ее. Данная методика позволяет не только редактировать отдельные буквы в ДНК, но и добавлять в хромосому новые гены, удалять вредные старые варианты, ставить метильные метки. В апреле 2014 года ученые из Массачусетского технологического института «исцелили» взрослую мышь от наследственной болезни печени при помощи метода «CRISPR». В ближайшее время стоит ожидать использования этого метода для борьбы с возрастзависимыми заболеваниями и раком. Возможно, нам удастся продлить молодость каждого конкретного человека, если мы прочитаем его геном и отредактируем все известные нам на сегодняшний день ошибки в ДНК, предрасполагающие к хроническим заболеваниям.