Генная терапия – это направление медицины, которое занимается разработкой методов направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых функций путём внесения в клетки пациента генетического материала – ДНК или РНК. Одна из задач, которую приходится решать на этом пути, – обеспечение эффективной (столько, сколько надо) и адресной (именно туда, куда нужно) доставки этого генетического материала. Известные к настоящему времени способы доставки имеют те или иные недостатки, и ученые продолжают поиски в этом направлении
На изображении: кровь. Эритроциты (красные), T-лимфоциты (оранжевые) и тромбоциты (зеленые)
Часто для доставки в клетку генетического материала используют вирусы – структуры, именно для этого действия предназначенные природой. Жизненный цикл вируса, собственно, и состоит из того, что он переносит свою ДНК или РНК в клетку, затем, используя собственную машинерию клетки, размножает ее, в результате синтезируются необходимые белки, из которых собираются новые вирусные частицы. Вирус можно обезвредить, а в его ДНК или РНК встроить ген, который нужен не вирусу, а нам, и этот ген будет переноситься вместе с вирусным геномом, с него будут синтезироваться нужные нам белки.
Но использование вирусов имеет ряд ограничений, зачастую конструкция оказывается неэффективной, кроме того, остаются вопросы о долгосрочной безопасности вирусных векторов. Ведь генетический материал вируса, пусть видоизмененного и обезвреженного, встраивается в человеческий геном, и никто не отменял возможность возвращения вируса к исходному болезнетворному состоянию в результате процессов рекомбинации при заболевании однотипной инфекцией. Поэтому альтернативные варианты носителей нуклеиновых структур активно разрабатываются, например, это самособирающиеся за счёт электростатических взаимодействий комплексы из ДНК и катионных липидов или полимеров.
Ученые Университета Британской Колумбии (Канада) пошли немного нестандартным путем. Они разрабатывают двухэтапный способ доставки генетического материала в организм. Сначала берутся липосомы, фосфолипидные пузырьки, в которые инкапсулируется «оборудование» для синтеза РНК и белков, получается «протоклетка», в которой может происходить транскрипция генов. А затем липосомы вводятся в тромбоциты пациента.
Тромбоциты – это клетки крови, отвечающие, грубо говоря, за то, насколько наша кровь густая или жидкая, в частности, они обеспечивают образование тромбов при кровотечениях. При этом тромбоциты – клетки, не имеющие ядра, и, соответственно, не имеющие ДНК. Поэтому система для транскрипции генов, подсаженная с липосомой в тромбоцит, не будет встраиваться в геном, а будет просто производить нужные белки.
Пока ученые только показали принципиальную возможность функционирования подобной системы, но они считают, что потенциально тромбоциты – отличный способ доставки компонентов генной терапии. Можно сделать «усиленный вариант» тромбоцитов, которые будут высвобождать больше ферментов коагуляции, и справляться с сильными кровотечениями. Возможны и другие варианты, с наделением тромбоцитов полномочиями, которых они в норме не имеют, например, они могли бы выделять противовоспалительные агенты или даже, белки, которые будут не способствовать образованию тромбов, а, напротив, разрушать их.
Фото: ZEISS Microscopy https://www.flickr.com; авторские права: https://creativecommons.org