Активні дослідження, які проводяться гемофілічного спільнотою в областях, що стосуються препаратів крові і їх безпеки, дають повну інформацію з даних питань. Але проблеми, пов'язані з генною терапією були досліджені настільки досконально. Генна терапія не проста для розуміння, але, в кінцевому рахунку, вона значно впливає на наше життя. І, як у випадках з іншими питаннями, що стосуються лікування гемофілія, думки щодо її переваг і недоліків неминуче різняться, особливо на ранніх стадіях генної терапії.
Якщо дослідження продовжаться в поточному темпі, ми, ймовірно, зможемо робити вибір щодо генної терапії в найближчому майбутньому. Ми зможемо вирішити безліч складних питань, і тоді розглядати генну терапію для нас і наших дітей. Для прийняття оптимального рішення ми потребуємо, по крайней мере, в основному розумінні генної терапії.
Крім основного розуміння, ми повинні бути в курсі різних програм генної терапії, що знаходяться на стадії розробки, і головних перешкод на шляху їх здійснення. Нарешті, ми повинні дивитися в майбутнє досліджень в області генної терапії і їх впливу на гемофілію, і навчитися дивитися на розвиток терапії з критичної точки зору.
Основні принципи генної терапії
Лікування гемофілія шляхом генної терапії має на увазі виправлення генетичних дефектів хворого шляхом розміщення нормально функціонуючих генів в його клітини. Нормальні гени, що відповідають за вироблення факторів VIII і IX, повинні бути впроваджені в достатню кількість клітин, щоб дозволити організму пацієнта підтримувати необхідний рівень фактора, т. Е. Вилікувати його від гемофілії.
Генна терапія - не нове рішення, вчені міркували щодо можливостей генної терапії ще 30 років тому, але в той час виникало безліч технічних перешкод на шляху серйозного вивчення даного питання. Деякі з цих перешкод були подолані, інші залишаються поряд з виниклими новими проблемами.
Спочатку, вчені були повинні з'ясувати, яким чином краще відокремити ген від однієї клітини і помістити його в іншу. Ця проблема була вирішена багатьма компаніями і дослідницькими лабораторіями, які розробляють рекомбінантні препарати, наприклад інсулін, гормони росту, інтерферон і фактор VIII; і вченими, які здійснюють фундаментальні дослідження в галузі генної інженерії. За минулі 30 років, методи вилучення гена і розміщення його в клітці отримали розвиток до такої міри, що тепер ця операція може проводитися в університетських лабораторіях і навіть деяких середніх школах.
У той час як основи техніки по переносу генів легко здійснимі, успішне застосування генної терапії вимагає набагато більшого, ніж позначено в таблиці 1, і має деякі певні необхідні умови:
1) передається ген повинен бути поміщений в клітці, де ефективно функціонуватиме. Деякі хвороби, наприклад, кістозний фіброз, вимагають, щоб ген був поміщений в тканини легенів. При гемофілії, ген повинен бути поміщений в клітини, які доставлять фактори VIII або IX в систему кровообігу.
2) Одного разу перенесений ген повинен функціонувати в клітці протягом тривалого часу, в ідеалі, постійно. Або клітини з новим геном, названим прийомними клітинами, повинні самостійно виживати протягом тривалого часу, або вони повинні передати ген майбутнім поколінням клітин. Переслідувана мета не виконана, якщо ген, трансплантований в клітку, гине протягом короткого проміжку часу.
3) Нещодавно переданий ген, званий трансгенних, повинен бути належним чином виражений, тобто він повинен виробляти достатню кількість фактора для адекватного згортання крові.
4) Передача гена не повинна пошкоджувати нормальної ДНК. Якщо ген неправильно введений в ДНК, інші гени можуть бути порушені, або зазвичай "тихі" гени можуть бути порушені, що потенційно може призводити до розвитку раку і інших аномальним змінам клітини. Мета полягає в тому, щоб додати нову здатність (виробляти фактор) без зміни будь-яких інших функцій клітини.
5) Передача гена не повинна призводити до імунної реакції, що обмежує ефективність гена, запобігаючи лікування в майбутньому, або викликати серйозні побічні впливу.
6) Процес передачі повинен бути єдиний для будь-яких хворих на гемофілію, відносно простий в застосуванні і ефективний для всіх.
Таблиця 1.
Для успішної генної терапії
Перенесення гена в потрібну клітину
Нормального рівня фактора
Результатів вірусних інфекцій від використання векторів
Ці необхідні умови для успішної генної терапії при гемофілії грунтуються на двох ключових медичних положеннях: безпека і ефективність. Безпека має на увазі відсутність шкоди для здоров'я пацієнта; ефективність означає, що кров хворого ефективно згортається. Практично, успіх також залежить від можливості бути реалізованим і доступності. Чи зможете ви дозволити собі застосування генної терапії, і чи буде вона доступна всім, хто її потребує?
Лікування звичайної ін'єкцією?
Два типу генної терапії
Всі програми генної терапії можуть бути розділені на два види: ті, де передача гена відбувається всередині хворого (in vivo) і де генна передача відбувається поза хворого (ex vivo).
Терапія in vivo грунтується на здатності клітин абсорбувати ДНК. Дослідники сподіваються упаковувати нормально функціонуючий ген так, щоб дозволить клітці без праці прийняти його, дозволяючи передачу гена, можливо звичайній ін'єкцією.
При перенесенні ex vivo, нормально функціонуючий ген буде спочатку перенесений в клітину в лабораторії. Потім клітини з недавно переданим геном можуть бути впроваджені в хворого. Таким чином, буде можливо використовувати власні клітини пацієнта.
Який підхід краще? В обох є свої переваги і недоліки. Перевага методу in vivo - то, що це вимагає відносно невеликих лабораторних маніпуляцій, і може використовуватися в широкому діапазоні. Якщо буде знайдений успішний метод, доставки гена в необхідну клітку хворого, перенесення in vivo, ймовірно мав на увазі б, просту. Навпаки, Ex vivo передача вимагає більше "хірургічної" роботи, зокрема, видалення і зворотного імплантації клітини. Це також вимагає більшої кількості лабораторної роботи: щоб провести пересадку гена, необхідно спочатку простежити за ростом і розвитком клітини, підданої трансфекції, і проаналізувати отримані дані перед пересадкою. Ex vivo терапія вимагає більш персоніфікованого підходу, в той час як "in vivio" може проводитися в "масовим виробництвом". З ділової точки зору, звичайно бажано розробити програму або процес, який не вимагає налагодження кожен раз заново; багато компаній вважали за краще б підхід "in vivo".
Але в методі ex vivo є потенційні переваги. Введення генів в лабораторії може бути виконано при використанні простих фізичних методів, на відміну від "in vivo". Один з таких методів, електропорація, пропускає електричний струм крізь клітини, відкриваючи їх зовнішні стінки, і дозволяє ввести ДНК. Індивідуальні клітини, або клони, з найбільш бажаними характеристиками можуть тоді бути ізольовані, розмножені в лабораторії; і повторно впроваджені в хворого. Хоча ця методика більш трудомістка, ніж передача "in vivo", вона значно безпечніша і легше піддається контролю.
Однак багатьох експертів хвилює той факт, що методи ex vivo занадто громіздкі, або не можуть генерувати достатню кількість клітин, необхідних, щоб забезпечити нормальний рівень фактора в крові. Та й останні дослідження свідчать на користь передачі in vivo. Якщо хворий буде використовувати "in vivo" передачу в майбутньому, як це буде працювати? Який вид ін'єкції може розмістити новий ген?
Віруси можуть бути корисні: передача "in vivo"
Впровадження нового гена представляє певні труднощі; ДНК, матеріал, з якого зроблені гени, не можна просто проковтнути подібно пігулці або навіть ввести в кров. Незахищена ДНК в організмі, ймовірно, просто зруйнується, а час, що залишився кількість ДНК не зможе бути ефективно розпізнано і поглинена кліткою. Незахищена ДНК, що несе набір інструкцій по нормальному згортанню крові, потребує векторі, переносника в потрібні клітини організму хворого. Найбільш поширені вектори для передачі гена - віруси.
Чому віруси? Віруси можуть бути шкідливі, навіть смертельні. Але віруси - хороші кандидати на роль вектора, тому що вони структурно прості, зазвичай складаються з малих частин ДНК, РНК і декількох білків. Вони також досить прості у вивченні, можуть бути спадково змінені, і мати природну схильність приєднуватися до певних типів клітин і передавати свою ДНК в ці клітини.
Однак перш, ніж вірусний вектор почне використовуватися, він повинен бути повністю випробуваний, щоб уникнути небажаних побічних ефектів. Деякі вектори, виділені з штамів, вважаються безпечними. Але інші, отримані з потенційно небезпечних вірусів, включаючи ВІЛ. Дослідники повинні дотримуватися чіткого курсу між наявністю змінюваного вірусу, який може ефективно доставляти ген, яка потребує клітці уникаючи будь-якої шкоди, принесеного самим вірусним вектором. Але безпека повинна бути понад усе; потенційно шкідливі віруси, що розглядаються в ролі вектора, зазвичай піддаються модифікації і наводяться в безпечний стан, при цьому, зберігаючи здатність переносити ДНК в потрібну клітину.
Різні типи вірусних векторів мають свої переваги і недоліки. Поки серед учених не досягнуто єдиної думки щодо того, який тип вектора є найкращим для генної терапії при гемофілії. Якщо метод генної терапії "in vivo" стане методом лікування гемофілії, розробка ідеального вектора буде однією з основних задач.
Вивчаються і інші методи in vivo, які не використовують вірусні вектори. Деякі дослідники намагаються укласти ДНК всередину ліпідної оболонки, щоб уберегти його від руйнування до тих пір, поки вона не буде сприйнята клітиною. Цей підхід, містить менший ризик, ніж вірусні вектори, але ймовірно є також менш ефективним, і нова ДНК може бути втрачена через якийсь час. Інший досліджуваний підхід має на увазі з'єднання гена з іншим компонентом, типу білка, який також має здатність зв'язувати себе з деякими клітинами. Ці невірусні вектори, можливо менш небезпечні, ніж віруси, але в даний час не працюють так само ефективно.
Вірусний або невірусні вектор використовувати, як довго недавно створений ген проживе в організмі? Як довго це лікування триватиме?
На який час можна "вилікувати" хворого на гемофілію?
Поки "успіх" програм генної терапії залишається короткочасним; собака, хвора гемофілія була "вилікувана" на період 30 днів, а потім симптоми захворювання повернулися. З людиною, яка буде вилікуваний "на роки" або назавжди, неминуче повинні відбутися 2 речі:
1) переданий ген повинен залишатися стійким і функціонувати всередині клітини;
2) самі клітини повинні продовжувати функціонувати.
Чи приживеться ген в клітці після передачі, буде залежати від використовуваного вектора; деякі вектори можуть вбудовувати свою ДНК, це означає, що передана ДНК стає фізично з'єднаної з ДНК клітини пацієнта. Це може сприяти довготривалої стабільності, так як перенесений ген буде копіюватися щоразу, коли ДНК клітини копіюється. Інші вектори приєднують, перенесену ДНК до ДНК клітини пацієнта.
Тому, коли клітини зазвичай діляться, перенесена ДНК з виправленими функціями згортання крові може не відтворюватися. В цьому випадку клітини хворого на гемофілію, в кінцевому рахунку, втрачають здатність до згортання крові. Однак, навіть з цим Не вбудована вектором, ДНК може перешкоджати хвороби протягом багатьох місяців або навіть років, що можна розцінювати як короткочасне лікування. Такі короткочасні ефекти можуть бути навіть більш кращі, тому що при цьому і будь-які негативні побічні ефекти також тимчасові.
Перш за все, для самої клітини необхідно залишатися здоровою. Багато клітини в тілі людини живуть недовго, постійно отмирая, оскільки створюються нові клітини. У той час як деякі з швидко діляться клітин легко з'єднуються з новим геном, вони не підходять для тривалої генної терапії, якщо передачі гена новому поколінню клітин не відбувається. Один шлях полягає в тому, щоб помістити нормально функціонуючий ген в клітки, з тривалим терміном життя, наприклад, клітини м'язів або печінки. Але навіть ці клітини можуть, в кінцевому рахунку, втрачати введений ген, приводячи до поступового зниження здатності згортання крові.
Довготривалого лікування можна досягти, якщо знайти «правильну» клітку, однак при цьому потрібно подолати ряд небезпек.
Небезпеку генної терапії
Найбільш очевидна небезпека генної терапії полягає в тому, що вірусні вектори будуть діяти як віруси, зберігаючи або відновлюючи їх здатність викликати інфекції. На щастя, більшість досліджуваних вірусних векторів або не викликають захворювань у людини, або були знешкоджені за допомогою генної інженерії.
Друга, більш комплексна небезпека - ризик того, що генна терапія стимулює імунну систему людини в напрямку зменшення ефективності терапії, або ускладнить проведення терапії в майбутньому. Наша імунна система стає більш ефективною проти чужорідних білків і ДНК, при зіткненні з ними в другій або третій раз. Уявіть, як працюють щеплення: первинне введення піддає нас впливу вірусу поліомієліту, наприклад, і налаштовує нашу імунну систему на протидію цьому вірусу, якщо той потрапляє в нашу кров в майбутньому. Точно так же імунна система деяких людей, хворих на гемофілію, утворює інгібітори до чинників. Після лікування фактором, який є чужорідним багатьом хворим, важкою формою гемофілії "A", організм налаштовується на відторгнення фактора щоразу, коли він знову потрапляє в кров.
Якщо при гемофілії використовується генна терапія, все вірусні вектори, ймовірно, викличуть деяку імунну реакцію. Але деякі вектори можуть бути більш активні, ніж інші. Дійсно, наша імунна система може бути вже схильна, щоб впливати на певні специфічні віруси. Наприклад, одна з проблем, пов'язана з векторами, отриманими з аденовірусу (вірус застуди) то, що більшість з нас неодноразово простигає, і вже готові протистояти цьому; в результаті наша імунна система в змозі знешкодити аденовірусні вектори. Але навіть якщо вектори були атаковані імунною системою при першому курсі терапії, це може стимулювати імунну систему на вироблення антитіл вже під час наступного курсу лікування.
І, якщо генна терапія гемофілії не гарантує постійного одужання, процедура періодично повинна повторюватися. Таким чином, вченим необхідно знайти спосіб подолати реакцію імунної системи на гени-імплантанти.
Третій суттєвий ризик генної терапії гемофілії можливість при імплантації хворому нового гена з командами згортання розриву зв'язків інших генів в тій клітці, наслідок довільно включала або формування генів раку. Це може бути особливо актуальним при використанні інтегрованих вірусних векторів.
Таке довільне Включенієвиключеніє може бути латентно протягом багатьох років, так що неможливо оцінити, чи є генетичні "перемикання" залежними протягом якогось часу від генної терапії. Наскільки це серйозна загроза? Ми ще не знаємо, як і коли нові технології вирішать цю проблему.
Поточні програми в генній терапії
Транскаріотік терапи, інк.Кембрідж, штат Массачусетс
in vivo / ретровірусний вектор / внутрішньовенні ін'єкції
Майбутнє генної терапії
Чи буде доступна генна терапія для наших дітей? Так, але можливо коли вони вже не будуть дітьми. Генна терапія не розвивається так швидко, як передбачали багато вчених, але все ж є постійний прогрес, і поки немає ніяких нездоланних перешкод. Однак складність і специфіка генної терапії полягає в тому, що треба зробити одне, і тільки одне унікальне зміна в генетичної та метаболічної структурі пацієнта. Місця для похибки надзвичайно мало.
Важко передбачити, коли генна терапія буде доступна, але одна річ очевидна: чим більше ви читаєте і розумієте, тим краще ви будете підготовлені. Раптовий прорив в дослідженнях може дозволити нам усім прийняти рішення, яке назавжди змінить наше життя.