Геном человека: Энциклопедия, написанная четырьмя буквами - Вячеслав Тарантул

Гены, вызывающие многочисленные тяжелые недуги и позволяющие вирусу размножаться, могут быть целенаправленно нейтрализованы с помощью механизма РНК-интерференции (мы уже упоминали о нем). В последнее время на модельных объектах установлено, что интерферирующая микроРНК (т. е. РНК, которая «выключает» действие строго определенного гена) может быть полезной при лечении ряда вирусных инфекций (например, при СПИДе и при полиомиелите), а также нейродегенеративных заболеваний, в частности, болезни Хангтингтона. Так, в результате использования специальных двунитевых микроРНК в экспериментах на мышах у них существенно замедлилось развитие заболевания, аналогичного болезни Хантингтона, а в ряде случаев наблюдалось даже полное восстановление нормального функционирования мозга.

С помощью генной терапии теперь осуществляют и иммунизацию (вакцинацию) организмов, что получило специальное название — ДНК-иммунизация. Процедура иммунизации против вирусных заболеваний с помощью их же собственных «нейтрализованных» белков (они называются антигенами) известна давно. При ДНК-иммунизации вместо белков-антигенов вводят определенные гены. Эти гены, работая в клетках, производят строго определенные белки-антигены, на которые в организме и вырабатывается иммунитет, т. е. образуются соответствующие антитела. Если после ДНК-иммунизации в организм попадет вирус, то имеющиеся антитела будут бороться с ним и уничтожать его. Метод ДНК-иммунизации был тщательно отработан опять же на животных и показал свою высокую эффективность, особенно в отношении таких вирусных инфекций, как клещевой энцефалит, ВИЧ, малярийный плазмодий. Констатируем лишь, что у ДНК-иммунизации имеется ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно используемыми приемами (однако детальное обсуждение этого вопроса есть назначение совсем другой книги).

В печати широко рекламируются первые успехи генной терапии в лечении людей. Отдельные успехи действительно позволяют с оптимизмом смотреть в будущее этого направления. В качестве примера приведем такой случай. У одного американца после операции шунтирования на сердце через некоторое время состояние снова ухудшилось. Новая операция шунтирования была уже бесполезна. И он решил рискнуть: принял участие в новом клиническом испытании на сердце. Прямо в сердце ему сделали укол раствора с геном, который вызывает рост кровеносных сосудов. Уже через 3 недели пациент почувствовал себя почти здоровым. Такой же эффект испытали на себе и 16 других больных, участвовавших в эксперименте. Это был успех!

Приведем другой пример. В 2000 году в США была предложена процедура введения гена, который кодирует образование одного из факторов свертывания крови. Внутримышечное введение такого гена больным гемофилией препятствовало возникновению кровотечений у пациентов. Результаты первых клинических исследований свидетельствуют о том, что после такого лечения пациенты с гемофилией более года не испытывают необходимости в дополнительных инъекциях фактора.

Сейчас уже ясно, что генная терапия может быть использована для лечения не только наследственных, но и для значительно более распространенных приобретенных болезней, таких как диабет, остеопороз, ревматоидный артрит, рак и вирусные инфекции (включая даже СПИД). В частности, нет сомнения, что генная терапия вирусных заболеваний позволит значительно сократить расходы на широко используемое в настоящее время противовирусное лечение, которое далеко не всегда эффективно и, кроме того, нередко сопровождается серьезными осложнениями.

Ученым и медикам предстоит еще решить массу непростых проблем, в частности, проблем, связанных с устойчивым переносом генов, со взаимодействием генетических препаратов с клетками, с опасностью аллергических реакций и т. д. В связи с этим, перспективным методом генотерапии сейчас считается уже упоминавшаяся технология ex vivo. Клеточный материал, взятый от пациента, подвергают in vitro, т. е. в пробирке, генетическим изменениям, а затем ретрансплантируют его снова в организм донора (рис. 35). И уже есть пример успешного лечения семейной формы гиперхолестеринемии с использованием такого подхода. Разработан генно-терапевтический подход, основанный на подсадке в кожу трансформированных in vitro клеток кожного эпителия (кератиноцитов).

Имеются хорошие заделы в плане использования технологии ex vivo для лечения заболеваний суставов (ревматоидных артритов). Ученые из Гарвардского университета в Бостоне предложили лечить пораженные суставы путем прямого введения в них генетически измененных клеток, способных вырабатывать белок, оказывающий противовоспалительное действие. Из пораженных суставов брали клетки и вносили в них ген, кодирующий антагонист рецепторов к белку интерлейкину–1. После нескольких недель выращивания in vitro клетки вводили в суставы. В результате у большей части испытуемых наблюдали значительное улучшение состояния.

Рис. 35. Две основные стратегии, используемые при генной терапии: in vivo и ex vivo

Другой пример, но опять же пока на животных как на моделях. У мышей удаляли надпочечники и затем им вводили не ген, а генетически измененные ex vivo клетки надпочечника с активно работающим геном теломеразы. Это привело к тому, что функции надпочечников были полностью восстановлены.

Однако для широкого читателя очень важно отметить, что на современном этапе еще существует множество нерешенных проблем и поэтому генная терапия пока не получила широкого распространения. Несмотря на очевидные преимущества перед другими способами лечения, это направление пока не стало ведущим. Хотя большая армия ученых работает в области генной терапии свыше 10 лет, реальные успехи этого направления еще не столь велики, как этого хотелось бы. Причин тому несколько. В первую очередь — это отторжение чужеродных генов, вызванное иммунной реакцией организма и быстрым разрушением вводимых генов в клетках. В новой для него клетке ген чувствует себя чужаком. И клетка, не понимая своей выгоды, всячески старается от него избавиться. В результате перенесенный ген существует там, как правило, очень короткий интервал времени, порой не успевая наработать необходимое количество лекарственного продукта. По этим причинам чаще всего излечение получается временное и только у части клеток. Второе — невысокая эффективность современных методов переноса генов в клетки больных. Весьма трудно искусственно внести тот или иной ген во все клетки. Лучше всего было бы встраивать нормальные гены вместо «больных» генов в геном пациентов еще на стадии половых клеток. Такие подходы сегодня разработаны на животных, но для человека по ряду причин это сейчас практически невозможно применять.

Потребуется еще время и большие усилия ученых, чтобы сделать гены лекарствами. Сейчас еще нельзя посоветовать ни одному человеку пойти в аптеку и купить рекомбинантную плазмиду с геном, который его спасет, например, от диабета. Но уже созданы солидные теоретические и методические предпосылки для этого, достигнуты заметные успехи в экспериментах на животных, начаты предклинические и клинические испытания многих новых разработок на человеке. Так что в недалекой перспективе все эти проблемы, без сомнения, будут решены.

На конец 2001 года в мире существовало около пятисот протоколов процедур генной терапии, ряд из которых уже был испытан на 3500 больных (в основном в США). Десятки процедур находятся сейчас на последних стадиях клинических испытаний. Огромный масштаб работ свидетельствует о том, что генная терапия приближается к своему совершеннолетию. По оценкам специалистов, уже через двадцать лет генная терапия совершенно изменит облик практической медицины. На базе генной терапии можно в скором времени ожидать появления новых способов защиты человеческого организма от старения. Вот цитата из интервью с директором Института молекулярной генетики РАН академиком Е. Д. Свердловым (газета «Доктор Фом» за февраль 1999 г.): «Генная инженерия уже сейчас умеет исправлять «испорченные» гены. За считанные годы это умение вырастет тысячекратно. Для биологов уже нет сомнений, что в XXI веке генный аппарат каждого новорожденного будет тщательно проверяться, чтобы избавить человека от многих неприятностей, скажем, от самых страшных заболеваний — генных. И есть немалая вероятность, что одновременно можно будет убирать многие негативные черты характера, которые тоже определяются генами, — такие, как трусость, жадность, эгоизм. И усилить задатки других черт — той же гениальности, ген которой был открыт в прошлом году. А может быть, удастся пойти еще дальше: определив уже в родильном доме поведенческие реакции человека, дать ему и соответствующее воспитание, подготовив его к той нише бытия, в которой ему будет наиболее комфортно. И тогда, возможно, не станет людей, считающих, что их жизнь не удалась, а на Землю придет тот самый Золотой век, о котором человечество мечтает с самого начала своей истории». Хочется надеятся, что после всего вышесказанного читатель вместе с автором разделит оптимизм этих строк.