Неврологические расстройства, влияющие на центральную нервную систему (ЦНС), до сих пор до конца не изучены. Многие из этих расстройств не поддаются лечению и ищут более конкретные и эффективные методы лечения.
На самом деле, несмотря на прогресс в знании функции ЦНС, лечение неврологических расстройств современными медицинскими и хирургическими методами остается трудным по многим причинам, таким как сложность ЦНС, ограниченная регенеративная способность тканей, а также трудности с передачей в орган обычных лекарственных препаратов из-за гематоэнцефалического барьера.
Генная терапия, позволяющая доставлять генетические материалы, кодирующие потенциальные терапевтические молекулы, представляет собой привлекательный вариант. Генная терапия может привести к стабильной или индуцибельной экспрессии трансгена (трансгенов) и может обеспечить почти специфическую экспрессию в клетках-мишенях. В этом обзоре мы обсудим наиболее часто используемые средства доставки генетического материала в ЦНС, включая вирусные и невирусные векторы; их основное применение; их преимущества и недостатки.
Мы обсудим механизмы генетической регуляции с помощью клеточных специфических и индуцибельных промоторов, которые позволяют экспрессировать генные продукты только в определенных клетках и контролировать их транскрипционную активацию. Кроме того, мы расскажем о применении к заболеваниям ЦНС систем посттранскрипционной регуляции (РНК-интерференция); систем, позволяющих осуществлять пространственный или временный контроль экспрессии [оптогенетика и конструкторные рецепторы, эксклюзивно активируемые конструкторскими препаратами]; а также о технологиях генного редактирования.
Особое внимание будет уделено вирусным векторам, полученным из симплекса герпеса 1 типа, потенциального инструмента для доставки и экспрессии нескольких кассет трансгена одновременно.
Введение
Даже если за последнее десятилетие в научных исследованиях достигнут большой прогресс в определении патогенных механизмов и стратегий лечения, неврологические расстройства, влияющие на центральную нервную систему (ЦНС), до сих пор не изучены в полной мере. Большинство этих расстройств не поддаются лечению или, по крайней мере, достаточно эффективному лечению. Причины, безусловно, многогранны и включают в себя сложность ЦНС, ограниченные регенеративные способности тканей, и трудности в передаче обычных препаратов в орган через гематоэнцефалический барьер (BBB). Нейроны, основные клетки нервной ткани, не только морфологически и физиологически неоднородны, но и строго организованы для формирования сложных схем.
Нейронные стволовые клетки обеспечивают лишь ограниченную замену только определенных типов нейронов. BBB выражает избирательную проницаемость для молекул, обладающих ограниченным диапазоном молекулярной массы и липофильностью, препятствуя проникновению высокомолекулярных препаратов и большинства низкомолекулярных препаратов.
- В этом контексте генная терапия становится привлекательным терапевтическим вариантом, поскольку она может привести к стабильной или индуцибельной экспрессии терапевтического гена (генов), а также может допускать почти специфическую экспрессию в клетках-мишенях. Хотя многое еще предстоит сделать, прежде чем это станет рутинной практикой, потенциал генной терапии для лечения заболеваний ЦНС достаточно хорошо продемонстрирован многочисленными доклиническими и клиническими исследованиями.
Большая часть работы, необходимой для окончательного достижения стадии клинического применения, состоит в доработке инструментов, необходимых для безопасной, целенаправленной и регулируемой доставки генов. В этом обзоре мы обсудим наиболее часто используемые инструменты генной терапии для доставки в ЦНС и стратегии, которые могут быть использованы для регулирования терапевтической экспрессии генов.
Генная терапия
Идея генной терапии проистекает из предположения о большой простоте: введя в клетки "правильную" копию дефектного гена, неисправность которого вызывает болезнь, его продукт - функциональный белок - сможет вернуть патологический фенотип.
Это предположение может быть верным для моногенных заболеваний, вызванных изменениями в последовательности кодирования или в регуляторных областях одного гена, и если эти изменения приводят к потере функции без производства патогенного белка. Тем не менее, многие заболевания имеют закономерность существования множественных измененных генов. Более того, регуляция экспрессии генов часто бывает сложной и трудно реконструируемой. Согласно новому, более широкому определению, все препараты, которые содержат активное вещество, включающее или состоящее из рекомбинантной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), вводимые человеку с целью корректировки, восстановления, замены, добавления или удаления последовательности генов, могут быть определены как генная терапия.
Продолжение...