«Генетика — главное подспорье медицины в будущем. Редкие врожденные пороки, рак и даже инфекции мы будем лечить, используя геномную терапию»,- уверен профессор Джереми Фаррер, глава WellcomeTrustSangerInstitute (Институт Сенгера—геномный исследовательский центр в Кембриджшире, Великобритания).
Генная терапия — это специализированная, высокотехнологичная медицинская помощь, представляющая собой совокупность генно-инженерных и медицинских методов, направленных на внесение изменений в генетический аппарат соматических клеток человека в целях лечения заболеваний. К основным направлениям современной генной терапии относятся редактирование генома insitu (invivo), редактирование генома соматических клеток invitro с последующей трансплантацией и редактирование генома эмбриона (рис.А), которое порождает серьезную дискуссию, обусловленную законодательным запретом на вмешательство в зародышевую линию человека.
Изменение генома живых организмов происходит постоянно, определяя ход их эволюции. Человек стал вмешиваться в этот процесс тысячи лет назад, отбирая успешно культивируемые растения, улучшая существующие породы животных.
Мы живем в удивительное время, в эру геномики. Сегодня существуют эффективные подходы к генной терапии свыше 50 генетически детерминированных заболеваний человека: первичных комбинированных иммунодефицитов, гемофилии, гемоглобинопатий, эпилепсии.
Основные направления применения геномной терапии:
- Лечение наследственных (моногенных) заболеваний;
- Лечение заболеваний, вызванных соматическими мутациями (в основном онкологических);
- Попытки лечения ВИЧ-инфекции путем уничтожения встроившихся в геном копий вируса или генов-рецепторов, позволяющих вирусу проникнуть в клетку.
Терапевтические методы, основанные на добавлении генетического материала в клетку, используют с начала 1990-х гг. Однако изменение или удаление участков ДНК долгое время оставалось крайне сложным и не воспроизводимым.
Сегодня наиболее перспективные подходы редактирования генома основаны на использовании искусственных «дизайнерских» сайт-специфичных нуклеаз: ZFNs, TALENs и CRISPR/Cas9.С их появлением стали бурно развиваться методы направленного изменения участков ДНК непосредственно в структуре хромосомы.
Инструменты редактирования генома включает в себя три компонента:
- «Наводчик», специфичный к последовательности ДНК, «указывает, где резать»;
- «Ножницы»(эндонуклеаза), разрезающие ДНК;
- Привносимая последовательность ДНК (нужна не всегда, т.к. в ряде случаев достаточно просто удалить часть последовательности).
Терапевтические направления использования систем редактирования генома:
1) Изменение генома гамет, зиготы, бластомеров с целью получения целого организма из одной измененной клетки (фетальная генотерапия);
2) Изменение генома отдельных соматических клеток,отобранных из организма, с целью последующего возврата в организм измененных клеток (клеточная соматическая генотерапия);
Эти методы предполагают манипуляции с культурами клеток в лабораторных условиях.
3) Изменение генома отдельных групп соматических клеток непосредственно в многоклеточном организме (тканевая соматическая генотерапия).
Необходимы механизмы ткане-специфичной доставки генно-инженерных конструкций в клетки организма.Для этого разработаны вирусные и не вирусные системы, которые распознают потенциальные ткани-мишени (кожа, клетки крови, печень, легкие и др.).Не вирусные системы представляют собой прямое введение ДНК-конструкций в клетки и ткани. А среди вирусных систем наиболее распространено использование ретровирусов, лентивирусов, аденовирусов, вируса простого герпеса. На поверхности вирусных частиц находятся липосомы специальных молекул, узнаваемые рецепторами клеток-мишеней, что обеспечивает «адресную доставку» материала.
Технологические прорывы XXI века, такие как усовершенствование технологий клеточной дифференцировки, обыденное применение геномных секвенаторов, создание систем редактирования генома, неизбежно приведут в ближайшее время к появлению персонализированной геномной медицины нового качества. Технологии изменения генома станут рутинным инструментом врача-клинициста.
Корреспондент студенческого пресс-центра: Гаранина Ирина
Источники:
1).Ребриков Д. В. Редактирование генома человека / Вестник Российского государственного медицинского университета.2016. № 3. С. 4-15.
2).Замятин А.А. Специальный выпуск: редактирование геномов и генная терапия / Биохимия. 2016. Т. 81. № 7. С. 867-869.
