Технология рекомбинантной ДНК предоставила замечательные возможности лечения генетических болезней на наиболее фундаментальном уровне — уровне непосредственно гена. Принцип генотерапии достаточно прост: ввести в клетку ген для достижения терапевтического эффекта.
При наследственных болезнях наиболее частое применение генотерапии — введение функциональных копий важного гена в соответствующие клетки пациента с мутацией, приводящей к утрате функции (поскольку такими мутациями вызвано большинство генетических болезней). Таким образом, возможна коррекция обратимых признаков для многих генетических заболеваний.
В действительности эта простая, предложенная уже десятилетия назад концепция оказалась неожиданно сложной в практическом применении. Однако первые успехи генотерапии у человека показаны на примере продолжительного (более 5 лет) эффекта коррекции двух форм тяжелого комбинированного иммунодефицита у детей (обсуждаемого позже) и на больших исследованиях животных моделей нескольких других болезней.
Минимальные требования, необходимые для использования переноса генов при лечении генетических заболеваний, представлены ниже.
Требования, необходимые для генотерапии наследованных заболеваний
• Сущность молекулярного дефекта. Должна быть известна сущность патологического гена или, по крайней мере, биохимическая природа заболевания.
• Функциональная копия гена. Должна быть доступны кДНК клона гена или сам ген. Если ген или к ДНК слишком велики для текущего поколения векторов, может оказаться достаточной функциональная версия гена с удаленными несущественными компонентами для уменьшения его размера.
• Знание патофизиологического механизма. Знание патофизиологического механизма болезни должно быть достаточным, чтобы понимать, как передача гена будет улучшать или корректировать патологический процесс и предохранять, замедлять или восстанавливать важные фенотипические отклонения. Мутации с потерей функции требуют введения функционального гена; для болезней с доминантным аллелем может потребоваться инактивации мутантного гена или его продуктов.
• Благоприятное соотношение риск/польза. Должны быть реальная тяжесть болезни и благоприятное соотношение потенциальных риска и пользы по сравнению с альтернативными методами лечения.
• Подходящие регулирующие компоненты для переносимого гена. Точное регулирование уровня экспрессии гена сравнительно неважно при некоторых болезнях и критично при других. Например, при талассемии избыточная экспрессия переданного гена будет вызывать новый дисбаланс цепей глобина в эритроцитах, а низкий уровень экспрессии окажется нерезультативным.
При некоторых энзимопатиях даже несколько процентов нормальной экспрессии могут вызвать терапевтический эффект, а аномально высокие уровни экспрессии могут не обладать вредными последствиями.
• Подходящая целевая клетка. Считают, что целевая клетка должна иметь длинный период жизни или хороший репликативный потенциал in vivo. Она также должна быть доступной для прямого введения гена или иметь возможность доставлять к ней (например, через кровоток) число копий гена, достаточное для достижения терапевтического эффекта.
Возможности для генотерапии часто увеличиваются, если целевые клетки могут культивироваться in vitro, что облегчает перенос гена; в этом случае необходима возможность введения достаточного количества клеток пациенту и их функционально интегрировать в соответствующем органе.
• Надежное подтверждение эффективности и безопасности. Необходимы доказательства как эффективности, так и безопасности используемых векторов и генов исследованиями на животных и культурах клеток. В идеале должно быть показано, что генотерапия эффективна, безопасна и имеет длительный эффект в генетических исследованиях на модели болезни у крупных животных.
В настоящее время многочисленные животные модели существуют только для нескольких моногенных болезней. Более широко используются искусственно созданные или спонтанные мутации у мышей.
• Разрешение регулирующих органов. Важно наличие одобрения протокола лечения соответствующими государственными организациями. В большинстве стран исследования по генотерапии человека требуют разрешения правительства.
