Bevezetés a génterápiához - hemofília Oroszországban
A hemofil közösség által végzett, a vérkészítményekkel és azok biztonságával kapcsolatos kutatások átfogó tájékoztatást nyújtanak ezekről a kérdésekről. De a génterápiával kapcsolatos problémákat nem vizsgálták olyan alaposan. A génterápia nem könnyű megérteni, de végső soron jelentős hatással van életünkre. És mint a hemofília kezelésével kapcsolatos egyéb kérdések esetében, az előnyeiről és hátrányairól szóló vélemények elkerülhetetlenül eltérőek, különösen a génterápia korai szakaszában.
Ha a kutatás folytatódik a jelenlegi ütemben, akkor valószínűleg képesek leszünk a génterápiára vonatkozó döntéseket a közeljövőben. Számtalan összetett kérdést tudunk megoldani, majd megfontoljuk a génterápiát számunkra és gyermekeink számára. Az optimális döntéshozatalhoz legalább a génterápia alapvető megértéséhez szükségünk van.
Az alapvető megértés mellett tudatában kell lennünk a fejlesztés alatt álló különböző génterápiás programok és a megvalósítás legfőbb akadályainak. Végezetül meg kell vizsgálnunk a génterápia kutatásának jövőjét és a hemofíliára gyakorolt hatásukat, és meg kell tanulnunk a terápia kritikus szempontból történő fejlődését.
A génterápia alapelvei
A hemofília génterápiával történő kezelése magában foglalja a páciens genetikai hibáinak kijavítását azzal, hogy normálisan működő géneket helyeznek a sejtjeibe. A VIII. És IX. Faktorok előállításáért felelős normál géneket elegendő számú sejtbe kell beiktatni ahhoz, hogy a páciens testének megőrizhető legyen a faktor szükséges szintje, vagyis a hemofília gyógyítására.
A génterápia nem új megoldás, a tudósok 30 évvel ezelőtt gondolkodtak a génterápia lehetőségeiről, de ebben az időben számos technikai akadálya volt a kérdés komoly tanulmányozásának. Ezen akadályok közül néhányat felülkerekedett, mások pedig új problémákkal küzdenek.
Kezdetben a tudósoknak meg kellett találniuk, hogyan lehet jobban elválasztani a gént egy sejtből és elhelyezni egy másikba. Ezt a problémát számos vállalat és kutatólaboratórium rekombináns gyógyszerek, például inzulin, növekedési hormonok, interferon és VIII-as faktorok fejlesztésével megoldotta; és olyan tudósok, akik alapvető kutatásokat végeznek a géntechnológia területén. Az elmúlt 30 év során a gén kivonásának és cellába való behelyezésének módszere olyan mértékben fejlődött ki, hogy most ez a művelet az egyetemi laboratóriumokban, sőt néhány középiskolában is elvégezhető.
Miközben a génátviteli technikák alapjai könnyen elérhetők, a génterápia sikeres alkalmazása sokkal többet követel az 1. táblázatban feltüntetettnél, és rendelkezik bizonyos előfeltételekkel:
1) az átvitt gént egy olyan sejtbe kell helyezni, ahol hatékonyan működik. Egyes betegségek, például cisztás fibrózis, megkövetelik, hogy a gént a tüdőszövetbe helyezzük. A hemofíliában a gént olyan sejtekbe kell helyezni, amelyek a VIII. Vagy IX. Faktort a keringési rendszerbe szállítják.
2) Amint az átadott génnek hosszú ideje, ideális esetben, folyamatosan kell működnie. Vagy a receptív sejtekhez tartozó új génnel rendelkező sejteknek hosszú ideig fenn kell tartaniuk magukat, vagy továbbadják a gént a sejtek jövőbeli generációihoz. A követett cél nem teljesül, ha a sejtbe átültetett gén rövid időn belül meghal.
3) Egy újonnan átvitt gént, amelyet transzgénnek neveznek, megfelelően ki kell fejezni, azaz elegendő mennyiségű tényezőt kell biztosítania a megfelelő véralvadáshoz.
4) A genetikai transzfer nem károsíthatja a normál DNS-t. Ha a gént helytelenül behelyezzük a DNS-be, akkor más géneket is megsérthetnek, vagy általában "csendes" géneket lehet izgatni, ami potenciálisan rákhoz és egyéb rendellenes sejtváltozáshoz vezethet. A cél az, hogy új képességet adjon (tényezőt termeljen) anélkül, hogy a sejt más funkcióit megváltoztatná.
5. A génátvitel nem vezethet olyan immunreakcióhoz, amely korlátozza a gén hatékonyságát, megelőzi a kezelést a jövőben, vagy súlyos mellékhatásokat okoz.
6) Az átviteli folyamatot minden hemofília beteg számára egységesíteni kell, viszonylag könnyen használható és mindenki számára hatékony.
1. táblázat.
A sikeres génterápiához
A gént a megfelelő sejtbe helyezzük
Normál tényezőszint
A vektorok vírusfertőzések eredményei
A sikeres hemofília génterápia ezen előfeltételei két kulcsfontosságú orvosi rendelkezésen alapulnak: a biztonság és a hatásosság. A biztonság nem jelenti a beteg egészségének károsodását; a hatékonyság azt jelenti, hogy a páciens vérje hatékonyan koagulálódik. A gyakorlatban a siker is függ a megvalósíthatóságtól és a hozzáférhetőségtől. Megengedheti-e a génterápia használatát, és mindenki számára elérhető lesz-e?
Rendszeres injekcióval történő kezelés?
Kétféle génterápia
Az összes génterápiás program kétféleképpen osztható meg: azokban, ahol a génátvitel a betegen belül történik (in vivo), és ahol a génátvitel a betegen kívül (ex vivo) történik.
Az in vivo terápia a sejtek DNS-abszorpciós képességén alapul. A kutatók remélik, hogy egy normálisan működő gént csomagolnak, hogy a sejt könnyen el tudja fogadni, lehetővé téve a gén átadását, talán rutin injekcióval.
Ha ex vivo átvitelre kerül, egy normálisan működő gént először a laboratóriumba helyeznek. Ezután az újonnan átvitt génnel rendelkező sejtek beültethetők a betegbe. Így lehetséges a páciens saját sejtjeinek használata.
Melyik megközelítés jobb? Mindkettőnek vannak előnyei és hátrányai. Az in vivo módszer előnye, hogy viszonylag kis laboratóriumi manipulációra van szüksége, és széles körben használható. Ha sikeres módszerről van szó, hogy a gént a kívánt pácienssejthez szállítja, az in vivo transzfer valószínűleg egy egyszerűt jelentene. Ezzel szemben az Ex vivo transzmisszió több "sebészeti" munkát igényel, különösen a sejt eltávolítását és újbóli beültetését. Ez további laboratóriumi munkát is igényel: a géntranszplantáció elvégzése érdekében először nyomon kell követni a transzfektálásnak alávetett sejt növekedését és fejlődését, valamint elemezni kell az átültetés előtt nyert adatokat. Az ex vivo terápia sokkal személyre szabottabb megközelítést igényel, míg az "in vivio" -ot "tömegtermelés" -ként lehet elvégezni. Üzleti szempontból általában kívánatos olyan program vagy folyamat kifejlesztése, amely nem igényel hibakeresést minden egyes alkalommal; sok vállalat inkább az in vivo megközelítést részesíti előnyben.
De az ex vivo módszer potenciális előnyökkel jár. A gének bevezetése a laboratóriumban egyszerű fizikai módszerekkel végezhető el, szemben az "in vivo" -val. Az egyik ilyen módszer, az elektroporáció lehetővé teszi a villamos áramot a sejteken keresztül, megnyitja a külső falakat, és lehetővé teszi a DNS bevezetését. Az egyes sejteket vagy klónokat, amelyek a leginkább kívánatos jellemzőkkel rendelkeznek, ezután elkülöníthetők, a laboratóriumban szaporíthatók; és újra beültetik a betegbe. Bár ez a technika sokkal munkaigényesebb, mint az "in vivo" továbbítás, sokkal biztonságosabb és könnyebben irányítható.
Számos szakértő azonban aggódik amiatt, hogy az ex vivo módszerek túlságosan nehézkesek vagy nem képesek elegendő sejtet létrehozni ahhoz, hogy normális szintet biztosítsanak a vérben. Igen, és a közelmúltban végzett tanulmányok támogatják az in vivo továbbítást. Ha a beteg az "in vivo" átvitelt a jövőben használja, hogyan fog működni? Milyen injektálható az új gén?
A vírusok hasznosak lehetnek: átvitel "in vivo"
Egy új gén bevezetése bizonyos nehézségeket jelent; A DNS-t, az anyagot, ahonnan a géneket készítik, egyszerűen nem lehet lenyelni, mint egy pirulát, vagy akár a vérbe beilleszteni. A szervezetben a védelem nélküli DNS valószínűleg egyszerűen összeomlik, és a fennmaradó DNS-mennyiség nem képes hatékonyan felismerni és felszívódni a sejtben. A védelem nélküli DNS, amely a normál véralvadási utasításokat tartalmazza, vektorra, vektorra van szüksége a beteg testének szükséges sejtjeiben. A génátvitel legáltalánosabb vektorai vírusok.
Miért vírus? A vírusok károsak lehetnek, akár halálosak is. A vírusok azonban jó jelöltek a vektor szerepére, mert szerkezetileg egyszerűek, általában a DNS, az RNS és számos fehérje kis részeiből állnak. Ők is meglehetősen egyszerűek a tanuláshoz, örökölhetően megváltoztathatók, és természetes hajlamuk arra, hogy bizonyos típusú sejtekhez csatlakozzanak, és átadják DNS-jüket ezeknek a sejteknek.
Azonban, mielőtt a vírusvektor elkezdődik, alaposan meg kell vizsgálni a nemkívánatos mellékhatások elkerülése érdekében. Néhány törzsből izolált vektor biztonságosnak tekinthető. De mások potenciálisan veszélyes vírusokból származnak, beleértve a HIV-t is. A kutatóknak egyértelműen meg kell felelniük egy olyan változékony vírus jelenléte között, amely képes egy gént hatékonyan eljuttatni egy szükséges sejthez, elkerülve a vírusvektor által okozott károkat. De a biztonságnak mindenek felett kell lennie; a vektorként tekintett potenciálisan káros vírusokat általában módosították és biztonságos állapotba hozták, miközben megtartották a DNS átvitelét a kívánt sejtre.
Különböző vírusvektorok vannak előnyeivel és hátrányaival. Míg a tudósok között nincs egyetértés arról, hogy a vektor melyik típusa a legjobb a hemofília génterápiájában. Ha az in vivo génterápiás módszer a hemofília kezelésének módszereivé válik, az egyik fő feladat az ideális vektor kialakítása.
Más in vivo módszerek is alkalmaznak, amelyek nem használnak vírusvektorokat. Egyes kutatók megpróbálják a DNS-t a lipidhéj belsejébe helyezni, hogy megvédjék a pusztulástól, amíg a sejtet nem érzékelik. Ez a megközelítés kevésbé veszélyes, mint a vírusvektorok, de valószínűleg kevésbé hatékony, és egy új DNS elveszhet egy idő után. Egy másik megközelítés a gén összekapcsolása egy másik komponenssel, például egy fehérjével, amely képes bizonyos sejtekre is kötődni. Ezek a nemvirális vektorok talán kevésbé veszélyesek, mint a vírusok, de jelenleg nem működnek hatékonyan.
Vírusos vagy nem vírusos vektor, hogy használni tudja, mennyi ideig fog újonnan létrehozott gén élni a szervezetben? Meddig tart ez a kezelés?
Mikor tudod "gyógyítani" a hemofíliás betegeket?
Míg a génterápiás programok sikere továbbra is rövid életű; a kutyát, a páciens hemofília "gyógyulását" 30 napig tartja, majd a tünetek visszatérnek. Olyan emberrel, aki gyógyulni fog "évekig" vagy örökké, két dolgot kell elkerülni:
1) az átvitt génnek stabilnak és a sejten belül kell működnie;
2) maguknak a sejteknek kell működniük.
Hogy a gén túl fogja-e maradni a sejtben az átvitel után, attól függ, hogy az alkalmazott vektor milyen; egyes vektorok beépíthetik DNS-jüket, ami azt jelenti, hogy az átvitt DNS fizikailag a pácienssejt DNS-hez kapcsolódik. Ez hozzájárulhat a hosszú távú stabilitáshoz, mivel az átvitt gént át kell másolni, amikor a sejt DNS-je másolódik. Más vektorok nem csatolják az átvitt DNS-t a páciens sejtjének DNS-éhez.
Ezért, amikor a sejtek rendszerint eloszlanak, az átvitt DNS a véralvadás helyesbített funkcióival nem reprodukálható. Ebben az esetben a hemofíliás betegek sejtjei végül elveszítik a vér vérének koagulációját. Azonban még ezzel a nem illesztett vektorral is, a DNS a hónapokig vagy évekig megakadályozhatja a betegséget, ami rövid távú gyógyításnak tekinthető. Az ilyen rövid távú hatások még előnyösebbek lehetnek, ugyanakkor a negatív mellékhatások is ideiglenesek.
Először is, magának a sejtnek meg kell maradnia egészségesnek. Az emberi test számos sejtje nem él hosszú, folyamatosan haldoklik, mivel új sejteket hoznak létre. Míg a gyorsan osztódó sejtek egy része könnyen kapcsolódik egy új génhez, nem alkalmas hosszú távú génterápiára, ha a génátvitel nem jelentkezik új sejtkultúrában. Az egyik módja egy normálisan működő gén létrehozása a sejtekben, hosszú élettartammal, például az izomsejtekkel vagy a májjal. De ezek a sejtek végül elveszíthetik a bevezetett gént, ami fokozatosan csökkenti a vér koagulációs kapacitását.
Hosszú távú gyógyítás érhető el, ha megtalálja a "helyes" sejtet, de számos veszélyt el kell kerülni.
A génterápia veszélyei
A génterápia legnyilvánvalóbb veszélye, hogy a vírusvektorok vírusként hatnak, megtartják vagy visszaállítják fertőzésük képességeit. Szerencsére a vizsgált vírusvektorok többsége vagy nem okoz embereket, vagy géntechnológiával ártalmatlan.
A második, összetettebb veszély annak a kockázata, hogy a génterápia serkenti az emberi immunrendszert a terápia hatékonyságának csökkentése irányában, vagy megnehezíti a terápia jövőbeli kezelését. Immunrendszerünk hatékonyabb lesz az idegen fehérjék és a DNS ellen, amikor ütközik velük második vagy harmadik alkalommal. Képzeld el, hogy a vakcinák működik: az elsődleges kiteszi bennünket, hogy a polio vírus, például, és beállítja az immunrendszerünket, hogy megtámadják a vírus, ha ez lesz a mi vér a jövőben. Hasonlóképpen egyes hemofíliás betegek immunrendszere tényezőket gátló tényezőket képez. A kezelés után, olyan tényező, amely idegen a sok súlyos hemofília „A”, a test van beállítva, hogy elutasítja tényező, amikor úgy tűnik ismét a vérben.
Ha génterápiát használnak a hemofíliában, akkor minden virális vektor valószínűleg bizonyos immunválaszt eredményez. De egyes vektorok aktívabbak lehetnek, mint mások. Valójában az immunrendszerünk már hajlamos arra, hogy specifikus vírusokkal dolgozzon. Például az egyik kapcsolatos problémák származó vektorok adenovírus (közönséges nátha vírusa), hogy a legtöbben már többször, és készen áll, hogy megakadályozza ezt; Ennek eredményeképpen immunrendszerünk képes az adenovirális vektorok semlegesítésére. De még ha a vektorok nem támadták meg az immunrendszer első terápia folyamán, akkor serkentik az immunrendszert, hogy ellenanyagokat termelnek már a következő kúrát.
És ha a hemofília génterme nem garantálja a tartós helyreállítást, az eljárást rendszeresen meg kell ismételni. Így a tudósoknak meg kell találniuk a módját, hogy leküzdjék az immunrendszer reakcióját az implantátumgénekre.
A harmadik jelentős kockázata génterápia hemofília lehetőségét a beültetés egy új gént, hogy a beteg a csapatok összecsukható megtörve a kötések más gének abban a cellában, következményeként a véletlen aktiválás vagy aktiváló rák gének. Ez különösen akkor lehet hasznos, ha integrált vírusvektorokat alkalmazunk.
A kirekesztés ilyen önkényes beilleszkedése hosszú évekig láthatatlan, ezért lehetetlen megítélni, hogy a genetikai "kapcsolás" bizonyos ideig függ a génterápiában. Ez komoly fenyegetés? Még mindig nem tudjuk, hogy mikor és mikor fognak megoldani az új technológiák ezt a problémát.
A jelenlegi génterápiás programok
Transkaryotic Therapy, Inc. Cambridge, Massachusetts
in vivo / retrovirális vektor / intravénás injekció
A génterápia jövője
A génterápia elérhető lesz a gyermekeink számára? Igen, de talán amikor már nem gyerekek. A génterápia nem olyan gyorsan fejlődik ki, mint sok tudós előre jelezte, de folyamatosan fejlődik, és még mindig nincsen elnyomhatatlan akadály. A génterápia komplexitása és specifitása azonban az, hogy meg kell tenni, és csak egy egyedi változást kell elérni a beteg genetikai és anyagcsere struktúrájában. A hibák helyzete rendkívül kicsi.
Nehéz megjósolni, hogy a génterápia elérhető-e, de az egyik dolog nyilvánvaló: annál többet olvasol és megért, annál jobb lesz felkészülni. A kutatás hirtelen áttörése mindannyiunk számára lehetővé teszi, hogy olyan döntést hozzunk, amely örökre megváltoztatja az életünket.