|
нии более двух лет после аутологичной пересадки клеток кост-
ного мозга, трансдуцированных in vitro. Путем трансфекции
клеток крови соответствующими генами можно лечить не только
собственно заболевания крови, но и использовать их для лече-
ния многих других заболеваний как моногенной природы
(Табл. 9.2), так и различных опухолей и инфекций (см.ниже).
Другими достаточно универсальными реципиентами чужерод-
ных генов могут быть фибробласты и мышечные клетки (миоблас-
ты, миофибриллы). Они могут быть использованы для тех забо-
леваний, где необходима коррекция генов, белковые продукты
которых должны поступать в сыворотку крови или дифундировать
в соседние клетки. Особенно удобны для целей генной терапии
скелетные мышцы, в которых благодаря отсутствию эндонуклеаз-
ной активности (см.раздел 9.4.2) принципиально возможен пе-
ренос генов in vivo путем прямой иньекции экзогенной ДНК.
Инъецированная в мышцы ДНК способна экспрессироваться в мио-
фибриллах находясь в неинтегрированном, эксрахромосомном
состоянии. Белковые продукты экспрессии в течение длительно-
го времени после трансдукции будут поступать в кровь. Про-
должительность экспрессии значительно увеличивается, если
генетическую модификацию производят в аутологичных миоблас-
тах, которые после этого инъецируют в зрелую мышцу. Эти осо-
бенности уже позволили начать эксперименты по генной терапии
таких заболеваний как гемофилии А и В, дефицит антитрипсина,
диабет, врожденный дефицит гормона роста и даже болезнь Пар-
кинсона (Culver, 1994; Lowenstein, 1994). Достаточно удобны-
ми для генетических модификаций оказались и фибробласты ко-
жи, в первую очередь, благодаря легкости генноинженерных ма-
нипуляций ex vivo.
Раздел 9.6. Генотерапия ненаследственных заболеваний:
опухоли, инфекции.
Параллельно с развитием исследований в области генокор-
рекции наследственных дефектов успешными также оказались по-
иски методов терапевтического использования смысловых после-
довательностей ДНК для лечения ненаследственных заболеваний
и, главвным образом, злокачественных опухолей и вирусных ин-
фекций. Существенно, что именно в этих разделах патологии
поиски путей генокоррекции проводятся особенно интенсивно, а
число уже одобренных протоколов клинических испытаний во
много раз превышает число таковых для лечения моногенных бо-
лезней (см.Рис. 9.1). Такое положение дел, по-видимому,
прежде всего объясняется широкой распространенностью онколо-
гических заболеваний и отсутствием достаточно эффективной
терапии. В Табл. 9.3 перечислены основные методологические
подходы к генотерапии различных опухолей, разработанные и
широко используемые уже на современном этапе. Многие из этих
подходов вполне приложимы и для борьбы с наиболее серьезными
инфекционными заболеваниями, например, со спидом.
Таблица 9.3. Основные методологические подходы в генокоррек-
ции онкологических заболеваний.
---------------------------------T-----------------------------¬
¦ П Р И Н Ц И П ¦ ВВОДИМЫЕ ГЕНЫ ¦
+--------------------------------+-----------------------------+
¦1. Повышение иммунореактивности ¦ гены чужеродных ¦
¦ опухоли ¦ антигенов, цитокинов ¦
¦2. Генетическая модификация ¦ гены цитокинов, ¦
¦ иммунных клеток ¦ ко-стимуляторов ¦
¦3. Инсерция генов "чувствитель- ¦ гены тимидин-киназы HSV, ¦
¦ ности" либо генов "самоубийц"¦ цитозин дезаминазы ¦
¦4. Блок экспрессии онкогенов ¦ антисмысловые Ki-ras мРНК, ¦
¦ ¦ гены внутриклеточных антител¦
¦5. Инсерция генов-супрессоров ¦ р53 ¦
¦ опухолей ¦ ¦
¦6. Защита нормальных клеток от ¦ гены лекарственной ¦
¦ химеотерапии. ¦ устойчивости тип 1. ¦
¦7. Индукция синтеза противоопухо¦ гены интерлейкина-2, ¦
¦ левых в-в нормальными клеткам¦ интерферона ¦
¦8. Продукция противопухолевых ¦ вакцины типа БЦЖ, экспресси-¦
¦ рекомбинантных вакцин. ¦ рующей опухолевой антиген ¦
¦9. Локальная радиопротекция нор-¦ гены трансферазы, ¦
¦ мальных тканей с помощью ¦ глутатион синтетазы ¦
¦ антиоксидантов. ¦ ¦
L--------------------------------+------------------------------
Подробный анализ используемых при этом подходов и ре-
зультаты первых клинических испытаний выходит за рамки наше-
го изложения. Однако, материал этот настолько интересный и
многообещающий, что мы позволим себе на нескольких примерах
охарактеризовать основные принципы построения таких геноте-
рапевтических программ.
Как упоминалось ранее (см. 9.1), перенос гена в орга-
низм человека был осуществлен в 1989 году в большей степени
в исследовательских, а не в терапевтических целях. Это был
маркерный прокариотический ген neo, сообщающий клеткам ус-
тойчивость к неомицину. Он был введен пациенту, страдающему
злокачественной меланомой, в составе трансдуцированных
TIL-клеток (Т -лимфоцитов, полученных из опухолевых тканей
больного). В 1986г. вскоре после идентификации этого нового
класса иммунных клеток, была предпринята попытка лечения ме-
ланомы путем аутологичной внутривенной инфузии TIL-клеток,
предварительно выделенных из опухолей пациентов и интенсивно
наращиваемых in vitro в присутствии ростового фактора IL-2.
Примерно у трети пациентов лечение оказалось эффективным,
хотя в последующем наблюдали значительное число рецидивов
заболевания. Для анализа причин терапевтического эффекта TIL
-клеток и совершенствования методики лечения меланомы необ-
ходимо было исследовать устойчивость вводимых T-лимфоцитов и
их миграцию в организме больного. С этой целью была произве-
дена маркировка используемых для лечения TIL-клеток путем их
трансдукции в культуре ретровирусным вектором, несущим ген
neo, с последующим отбором неомицин-устойчивых клонов и вы-
ращиванием их на среде G418. Результаты исследований показа-
ли, что реинфузированные G418-устойчивые TIL-клетки действи-
тельно проникают в опухоль и могут быть обнаружены там в не-
большом количестве даже спустя 9 недель после введения. Най-
дены отличия субпопуляции T-лимфоцитов в опухоли от общей
популяции инфузированных TIL-клеток.
После успешного испытания переноса маркерного гена neo
в опухолевые ткани путем аутологичной реинфузии трансфециро-
ванных T-лимфоцитов лечение меланомы было дополнена введени-
ем в вектор мышиного гена, контролирующего продукцию, так
называемого фактора некроза опухоли - TNF. Предолагалось,
что локальная секреция этого токсичного для клеток белка в
опухолевых тканях будет способствовать формированию иммунно-
го ответа. Опасность данной терапевтической процедуры обус-
ловлена возможностью разрушения TIL-клеток в печени, мозге и
легких. Поэтому экспрессия TNF-гена под гетерологичным про-
мотором может оказать сильный токсический эффект в этих ор-
ганах. Первые клинические испытания описанной схемы лечения
начаты в январе 1991 года в Национальном Институте Здоровья
(NIH) США.
Другая программа генной терапии, предложенная для лече-
ния меланом, основана на стимуляции противоопухолевого имму-
нитета, опосредованного T-лимфоцитами. Для этого в изолиро-
ванные опухолевые клетки пациента вводят TNF- или IL2-ген
или какие-либо другие гены, секретирующие цитокины, и затем
проводят иммунизацию пациента путем подкожного введения
трансдуцированных клеток. Эта процедура сама по себе может
привести к рассасыванию первичной опухоли или может быть ис-
пользована для изоляции более эффективных TIL-клеток из лим-
фоузлов, вблизи от места инъекции. Подобная иммунизация мо-
жет быть рекомендована для предотвращения рецедивов у паци-
ентов, подвергавшихся другим курсам противоопухолевой тера-
пии. Первая попытка прямого переноса гена в опухолевые клет-
ки пациента без их предварительной изоляции также была
предпринята с целью формирования иммунного ответа против
злокачественной меланомы. Процедура включала прямую иньекцию
в опухоль липосом-плазмидного комплекса с геном, контролиру-
ющим отсутствующий у пациента антиген гистосовместимости
HLA-B7. Другой тип модификации опухолевых клеток основан на
введении в них гена тимидинкиназы Герпеса. Использованный в
работе ретровирусный вектор обеспечивал включение генной
конструкции только в активно пролифирирующие клетки, каковы-
ми и являются клетки опухоли. Впервые эта схема была апроби-
рована при лечении карциномы яичника. После интраперитоне-
альной аутологичной иньекции трансдуцированных клеток злока-
чественной карциномы пациентам назначали противогерпесный
препарат - ганцикловир, избирательно убивающий клетки, экс-
прессирующие ген вирусной тимидин-киназы. Противоопухолевый
эффект был обусловлен летальным действием токсина, образую-
щегося в модифицированных клетках и последующей иммунной ре-
акцией организма на опухолевые клетки.
Подходы, используемые для лечения вирусных инфекций пу-
тем введения в организм человека специфических нуклеиновых
кислот, очень разнообразны и основаны на детальном исследо-
вании молекулярных механизмов взаимодействия инфецирующих
агентов с клетками-хозяина. Мы лишь коротко перечислим ос-
новные принципы, используемые при разработке соответствующих
медицинских протоколов. Наибольшее количество противовирус-
ных программ генной терапии предложено в рамках борьбы со
спидом, хотя аналогичные методы разрабатываются для лечения
гепатита, цитомегаловирусных, герпесных и иных вирусных ин-
фекций. Одна из первых таких программ была направлена на
разрушение регуляторных механизмов репликации вируса иммуно-
дефицита - HIV, путем введения в T-лимфоциты от 20 до 50 ко-
пий TAR-гена, кодирующего активирующий элемент, критический
для переключения генетической программы клетки на вирусную
репликацию. Другая программа включала введение в T-лимфоциты
гена CD4 вирусного антигена для специфического связывания
HIV и выведения его в русло крови. Ряд программ основаны на
введении в T-клетки условно летальных генов, таких как ген
вирусной тимидинкиназы, с тем, чтобы предотвратить нежела-
тельные побочные эффекты в случае неконтролируемого размно-
жения этих клеток или слишком сильного их действия на
HIV-инфецированные клетки. Одним из направлений повышения
эффективности терапевтического использования T-лимфоцитов
для лечения спида является направленная модификация ex vivo
генов главного комплекса гистосовместимости и конструирова-
ние на этой основе "универсальных донорских" клеток. Так,
лишенные HLA-маркеров гетерологичные модифицированные
T-клетки могут быть трансплантированы пациентам без опасения
иммунологической несовместимости. Подобный подход может ока-
заться эффективным при необходимости гетерологичной транс-
плантации в терапевтических целях любых типов клеток. Прин-
ципиально иным способом борьбы с вирусными инфекциями явля-
ется введение в пораженные ткани антисмысловых последова-
тельностей, способных гибридизоваться с вирусами и, таким
образом, их нейтрализовывать (Cohen, Hogan, 1994; Wagner,
1994). Адресность доставки таких последовательностей может
быть достигнута путем их комплексирования с соответствующими
белковыми лигандами (см. 9.4.2).
Раздел 9.7. Некоторые этические и социальные проблемы
генной терапии.
Появление принципиально новых технологий, позволяющих
активно манипулировать с генами и их фрагментами, обеспечи-
вающими адресную доставку новых блоков генетической информа-
ции в заданные участки генома, совершило революцию в биоло-
гии и медицине. Как следует из вышеизложенного, сам ген все
чаще начинает выступать в качестве лекарства, применяемого
для лечения не только моногенных, но и многих других, в том
числе и значительно более распространенных недугов (опухоли,
инфекции). Не за горами применение генотерапии и для борьбы
с мультифакториальными заболеваниями (сердечно-сосудистые,
психические, эндокринологические и многие другие). Уже сей-
час, на современном уровне наших знаний о геноме человека
теоретически вполне возмножны такие его модификации путем
генной трансфекции, которые могут быть предприняты с целью
улучшения ряда физических (например, рост), психических и
интеллекуальных параметров. Таким образом, современная наука
о человека на своем новом витке развития вернулась к идее
"улучшения человеческой породы", когда-то постулированной
выдающимся английским генетиком Фрэнсисом Гальтоном и разви-
той его учениками и последователями (Карл Пирсон, Лионель
Пенроуз, Дж.Халдэйн и мн.др.). Дальнейший ход истории, как
известно, полностью дискредитировал саму идею "улучшения"
человеческой породы. Однако, грядущее "всевластие" человека
над собственным геномом заставляет вновь и вновь возвращать-
ся к этой теме, делают ее предметом постоянных оживленных
дискуссий в широкой и научной печати (Ledley, 1987; Ander-
son, 1992; Wivel, Walters, 1993; Culver,1994). Развернувшая-
ся в этой связи дискуссия позволяет подвести некоторые итоги
и сделать определенные прогнозы.
Уже сейчас не вызывает сомнения, что первоначальные
опасения, связанные с генной инженерией вообще и генной ин-
женерией человека в частности были неоправданны. После мно-
голетней дискуссии и всестороннего рассмотрения на разных
уровнях было признанным целесообразным применение генной те-
рапии для лечения многих заболеваний. Единственным и непре-
менным ограничением, сохраняющим свою силу и в современных
условиях, является то, что все генотерапевтические мероприя-
тия должны быть направлены только на конкретного больного и
касаться исключительно его соматических клеток.
По глубокому убеждению основных авторитетов генной те-
рапии (Фр.Андерсон, Т.Каски, Фр.Коллинс, Дж.Вильсон и
мн.др.), а также согласно существующим регламентациям соот-
ветствующих "разрешительных" комитетов по генно-инженерным
исследованиям (см. 9.1) современный уровень наших знаний не
позволяет проводить коррекцию генных дефектов на уровне по-
ловых клеток и клеток ранних доимплантационных зародышей че-
ловека. Причина этого - реальная опасность засорения гено-
фонда нежелательными искусственными генными конструкциями
или внесение мутаций с непредсказуемыми последствиями для
будущего человечества.
Вместе с тем, по мере совершенствования методов генной
терапии, появления новых технологий, связанных с созданием
более эффективных и безопасных векторных систем и более со-
вершенных генетических конструкций, стремительным ростом объ-
ема информации о структуре генома, картировании новых генов в
научной литературе все чаще и все настойчивее раздаются при-
зывы к возобновлению дискуссии о целесообразности генокоррек-
ции зародышевых и половых клеток человека (Wivel, Walters,
1993; Latchman, 1994).
Основным аргументом в пользу таких вмешательств являет-
ся тот вполне очевидный факт, что по мере того как все боль-
шее число наследственных заболеваний будет доступно эффек-
тивной генной терапии, все большее число особей, гомозигот-
ных по летальным мутантным генам, будет накапливаться в по-
пуляции. Соответственно, тем реальней будут ситуации, когда
оба супруга окажутся гомозиготными носителями мутантного ге-
на. В этом случае получение здорового потомства потребует
генетического вмешательства уже на ранних стадиях и, возмож-
но, будет вполне безопасной и реальной трансфекция гамет или
ранних зародышей.
Эксперименты на животных по созданию искусственных био-
логических моделей наследственных болезней (см.Главу VIII ),
а также первые клинические испытания по доимплантационной
диагностике генных болезней (Verlinsky, Kuliev, 1993; см.
Главу VI) убеждают в том, что такой генно-терапевтический
подход может быть реальным уже в ближайшем будущем. Вполне
естественно, что целесообразность его применения должна оп-
ределяться не только генно-инженерными возможностями, но и
его социальной значимостью и необходимостью. Вот только не-
которые вопросы, которые должны быть решены в рамках предла-
гаемой генетиками широкой дискуссии:
Сможет ли в будущем генная терапия обеспечить столь
полноценную генокоррекцию, которая не представит угрозы для
потомства?
В какой мере полезность и необходимость генотерапевти-
ческой процедуры для одной супружеской четы перевесят риск
такого вмешательства для всего человечества?
Сколь оправданы будут эти процедуры на фоне грядущего
перенаселения планеты ?
Как будут соотноситься генно-инженерные мероприятия на
человеке с проблемами гомеостаза общества и биосферы?
Таким образом, генетическая революция апофиозом которой
явилась генотерапия не только предлагает реальные пути лече-
ния тяжелых наследственных и ненаследственных недугов, но и
в своем стремительном развитии ставит перед обществом новые
проблемы, решение которых необходимо уже в ближайшем обозри-
мом будущем.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57
|
