Цель генотерапии — улучшить здоровье пациента путем коррекции мутантного фенотипа. Для этого необходимо введение в соматические клетки нормального гена. Помимо этических и технических трудностей, не нужно и нежелательно изменять половые клетки пациента, получающего лечение по поводу генетической болезни.
Одно из опасений — то, что любая попытка внедрить нормальную копию гена в половые клетки (или в оплодотворенное яйцо) несет высокий риск ввести новую мутацию.
Введение генов в соматические клетки может служить одной из трех целей. Во-первых, генотерапия может скорректировать мутации с утратой функции. При этом объем введения нормальных функциональных копий гена должен быть достаточным, чтобы исправить обратимую фенотипическую симптоматику, например повышенный уровень фенилаланина при ФКУ (в этом случае мутантный ген или гены остаются на месте).
В таких случаях обычно не важно, в какой участок генома клетки включается пересаженный ген. В некоторых долгоживущих типах клеток стабильная продолжительная экспрессия может не требовать интеграции введенного гена в основной геном. Например, если переданная ДНК стабилизируется в клетке в форме эписомы (стабильная ядерная, но не хромосомная, молекула ДНК, формируемая, например, аденовирусным вектором, обсуждаемым далее) и если целевая клетка долгоживущая (например, нейрон, миоцит, гепатоцит), то продолжительная экспрессия может происходить без интеграции ДНК в геном.
Чтобы функционировать в клетке, продукт перенесенного гена должен иметь возможность усваивать кофакторы или другие молекулы, необходимые для его функции. Например, если ген ФАГ внести в клетки костного мозга или мышечные клетки, в норме не синтезирующие кофактор фермента ВН4, этот кофактор следует давать дополнительно перорально.
Во-вторых, генотерапия может использоваться для замены или инактивации доминантного мутантного аллеля, аномальный продукт которого вызывает болезнь. При болезни Гентингтона, например, необходимо заменить ген болезни, содержащий экспансию повторов тринуклеотида CAG или, по крайней мере, сам участок экспансии. Кроме того, можно попытаться разрушить мутантную РНК, не удаляя кодирующий ее ген.
Например, избирательное разложение мутантной мРНК, кодирующей доминантный коллаген pro-альфа-11(I), вызывающий несовершенный остеогенез, в принципе должно уменьшать костные аномалии при этом заболевании. Как уже упоминалось, в лабораторных исследованиях показано, что для избирательного разрушения мутантной мРНК может использоваться синтетический ген, кодирующий небольшую интерферирующую РНК.
Наконец, в-третьих, генотерапия может быть наиболее широко использована для получения фармакологических эффектов. От этого метода, вероятно, получат пользу пациенты с опухолями.
Стратегии передачи генов в генотерапии
Для передачи соответствующего искусственного гена в целевые клетки используют одну из двух основных стратегий. Во-первых, используют введение гена в полученные от пациента клетки ex vivo (т.е. за пределами организма), а затем вновь вводят их в организм. При втором методе ген вводят непосредственно в ткань или внеклеточную жидкость (из которых он выборочно усваивается целевыми клетками).
«Нацеливание» при этом типе передачи обычно достигают модификацией оболочки вирусного вектора, так чтобы вирусные частицы связывались только определенными клетками.
