Этот сайт создан компанией BioMarin исключительно для просветительских целей. В настоящее время ни один из предложенных методов генной терапии гемофилии A или B не был одобрен к применению в клинической практике или признан в достаточной мере эффективным и безопасным.
01
Что такое ген?

Давайте внимательнее посмотрим на сборник инструкций для человеческого организма.

Возможно, вы слышали о генах и знаете, почему вы унаследовали цвет волос от одного биологического родителя, а цвет глаз — от другого. Однако генетика и то, как гены работают в организме, включает не только это. Все намного сложнее.

ГЕНЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ УЧАСТКИ ДНК

Chapter5_1

Основная роль генов состоит в том, что в них содержатся «инструкции» для синтеза белков. Белки служат «строительными кирпичиками» для организма и выполняют важные функции, например они необходимы для процессов восстановления (регенерации) поврежденных тканей, а также для формирования кровяных сгустков (тромбов).

ГЕНЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ УЧАСТКИ ДНК

Chapter1_2

ДНК можно рассматривать как язык или код, на котором написаны генетические инструкции для человеческого организма. ДНК состоит из последовательно соединенных нуклеотидных оснований которые похожи на буквы, из которых складываются слова. Ген может выполнять свое предназначение — служить инструкцией для синтеза нормально функционирующего белка — только при условии, что в нем не нарушен состав и порядок нуклеотидных оснований.

ДНК — это дезоксирибонуклеиновая кислота. Для строительства генов используются всего 4 нуклеотидных основания: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Эти нуклеотиды образуют пары друг с другом — A с T и C с G.

Chapter1_3

Хромосома

Они находятся в наших хромосомах, которые содержат десятки тысяч известных генов. Хромосомы расположены глубоко в клетке в структуре, которая называется «ядро»; ядро служит «командным центром» клеток из которых состоит человеческое тело.

В клетках человека в норме содержится 23 пары хромосом. У женщин и мужчин 22 пары хромосом выглядят одинаково. Хромосомы 23-й пары различны у женщин и мужчин, и их называют половыми хромосомами. У женщин две X-хромосомы, а у мужчин одна X-хромосома и одна Y-хромосома.

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?

02
Что вызывает генетические
заболевания?

Мутация или вариация только в одном гене может привести к генетическому заболеванию.

Знаете ли вы, что в человеческом геноме примерно 20 000 геновМутация или постоянная вариация только в одном гене может привести к генетическому заболеванию. Знание причины генетического заболевания — первый шаг к пониманию, каким образом с помощью текущих исследований в области генной терапии врачи смогут найти новые подходы к лечению таких болезней.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ВОЗНИКАЮТ В РЕЗУЛЬТАТЕ МУТАЦИЙ ГЕНОВ

Chapter2_1

Генетические заболевания возникают в результате мутаций или вариаций в структуре гена. Эти мутации чаще всего передаются от биологических родителей, но иногда могут возникать спонтанно. Примерами генетических заболеваний являются  муковисцидоз и гемофилия.

Гемофилия A возникает вследствие мутации гена, отвечающего за продукцию фактора VIII. Этот ген расположен в X– хромосоме. У мужчин есть только одна Х-хромосома, поэтому достаточно только одной копии мутировавшего гена, чтобы вызвать гемофилию. По этой причине гемофилией чаще болеют мужчины.

Симптомы гемофилии иногда проявляются у женщин, у которых мутировавший ген содержится только в одной хромосоме, хотя это случается крайне редко. Поскольку у женщин две X-хромосомы, то для развития болезни у женщины необходимо, чтобы мутировавшие гены были в обеих X-хромосомах. Тем не менее женщин, у которых нет клинических проявлений гемофилии, часто называют «носителями гемофилии», поскольку они способны передать мутировавший ген своим детям, даже если у них самих нет симптомов этого заболевания.

МУТАЦИИ МЕНЯЮТ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД («ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИНСТРУКЦИИ») ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ БЕЛКОВ

Мутация способна изменить генетический код («генетическую инструкцию») по строительству белковой молекулы. Таким образом, «инструкция» по строительству (синтезу) конкретного белка может исчезнуть или измениться, что приведет к нарушению синтеза белковых молекул. Белок, синтезированный на основе измененного гена, может функционировать неправильно, а в некоторых случаях и вовсе не вырабатывается.

Мутации могут приводить к замене отдельных нуклеотидных оснований, встраиванию участков  ДНК туда, где их быть не должно, выпадению участков ДНК, а также появлению повторов ДНК.

У людей с гемофилией A или B генетическая мутация нарушает способность организма вырабатывать белок, называемый фактором VIII или фактором IX соответственно. Без этих белков невозможно формирование кровяного сгустка (тромба), то есть кровь не способна сворачиваться.

ТРИ ТИПА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Выделяют 3 типа генетических заболеваний: моногенные заболевания, полигенные заболевания и хромосомные заболевания.

  • Моногенные заболевания— такие как гемофилия — обусловлены мутацией, которая нарушает работу одного гена. Другими примерами служат муковисцидоз и болезнь Гентингтона (Хантингтона)
  • Мультифакториальные или полигенные наследственные заболевания обусловлены множественными мелкими генетическими мутациями, которые могут привести к возникновению некоторых более распространенных болезней, которые у всех на слуху, в том числе сахарного диабета и болезней сердца
  • Хромосомные болезни вызваны изменениями в количестве или структуре хромосом. Синдром Дауна — наиболее распространенное заболевание, обусловленное изменением количества хромосом

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?

03
Что такое генная
терапия?

Возможный метод лечения генетических заболеваний, польза и риски которого сейчас изучаются в ходе множества клинических исследований разных генетических нарушений.

Для лечения генетического заболевания, по-видимому, следует устранить его основную причину — неправильно функционирующий ген, ведь так? Это логическое умозаключение побудило начать первые исследования в области генной терапии более 50 лет назад. В настоящее время возможности применения генной терапии при разных генетических болезнях изучаются в ходе множества клинических исследований, в которых оцениваются ее потенциальные риски и преимущества. Генная терапия способна стать инновационным методом лечения некоторых генетических болезней и дать надежду людям, ухаживающим за такими пациентами.

ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ НАЦЕЛЕНА НА УСТРАНЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ МУТАЦИЙ

chapter_1

Внутри клетки

Простыми словами, генная терапия в настоящее время изучается в клинических исследованиях как новый метод, заключающийся в использовании генов для лечения или профилактики болезней.

ИССЛЕДУЕМЫЕ МЕТОДЫ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ

Chapter3_2

Генная терапия на основе переноса генов

В настоящее время изучается несколько методов генной терапии. Генная терапия может заключаться в попытке «починить» или заменить мутировавший ген, отключить мутировавший ген, вызывающий проблему, либо встроить в клетки нормально функционирующую копию гена, что поможет организму вырабатывать полноценный белок.

chapter_3

Генная терапия ex vivo

  • С помощью метода генной терапии, который называется переносом генов, нормально функционирующий ген встраивается в клетку в расчете на то, что он будет работать взамен мутировавшего гена. Сейчас изучаются разные методы переноса генов — с помощью вирусов, а также химических и физических факторов. Новый ген доставляется внутрь организма (in vivo) с помощью системного метода введения, обычно путем внутривенной инфузии. При этом исходный генетический материал, который находится в хромосомах, не меняется. Это означает, что мутировавший ген сохраняется в генетическом материале клетки и может передаваться потомству.
  • При генной терапии ex vivo процедура переноса генов происходит вне организма и представляет собой разновидность клеточной терапии. Сначала неправильно функционирующие клетки извлекаются из организма с помощью биопсии. В лабораторных условиях в эти клетки встраивается нормально функционирующий генетический материал, после чего «исправленные» клетки возвращают в организм пациента.
Chapter3_4

Редактирование генов

  • При редактировании генов в исходную ДНК пациента вносятся изменения. Эта технология открывает возможность коррекции исходной ДНК либо встраивания нового гена в конкретное место ДНК. Сейчас изучаются методы редактирования ДНК с помощью цинковопальцевых нуклеаз и CRISPR (коротких палиндромных кластерных повторов).

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕДУТСЯ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВОТ УЖЕ БОЛЕЕ 50 ЛЕТ

Chapter3_5

Исследования в области генной терапии как потенциального метода лечения ведутся вот уже более 50 лет. В прошедшем десятилетии FDA и EMA (Европейское агентство по лекарственным средствам) одобрили методы генной терапии для лечения генетических заболеваний. В настоящее время проводится множество клинических исследований по изучению возможностей применения генной терапии при разных генетических заболеваниях, включая гемофилию A и B, однако на сегодняшний день не получено убедительных доказательств ее безопасности или эффективности.

Чтобы узнать о планируемых, текущих и уже завершившихся исследованиях генной терапии, посетите сайт ClinicalTrials.gov

ОСНОВНЫЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ НА ПУТИ РАЗРАБОТКИ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ

1972 — В журнале Science предложена концепция генной терапии как метода лечения
1984 — Д-р Гордон Вехар (Gordon Vehar) опубликовал статью, в которой сообщил об успешном клонировании  фактора VIII
1990 — Первое клиническое исследование генной терапии с участием людей
1999 — В ходе раннего испытания генной терапии с применением вирусного вектора, созданного не на основе аденоассоциированного вируса  (ААВ) , установлен риск возникновения тяжелой иммунной реакции на введение вектора; сделаны соответствующие выводы
2003 — Завершен проект расшифровки человеческого генома (Human Genome Project)
2003 — В Китае впервые одобрена генная терапия для лечения раковых опухолей головы и шеи
2005 — Первое исследование генной терапии при гемофилии B с применением технологии переноса генов с помощью ААВ-вектора
2015 — Первое исследование генной терапии при гемофилии A с применением технологии переноса генов с помощью ААВ-вектора
2017 — В США впервые одобрена генная терапия для лечения генетического заболевания, вызывающего слепоту
Перспективы — В настоящее время проводятся исследования разных методов генной терапии для лечения различных генетических заболеваний

ТЕКУЩИЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящее время проводятся клинические исследования генной терапии для оценки потенциальных рисков и преимуществ такого лечения.

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?

04
Как работает генная
терапия?

В ходе текущих исследований изучаются возможности принципиально нового подхода к лечению генетических заболеваний

Это не магия — это развивающаяся наука. В настоящее время в клинических исследованиях оцениваются возможности применения разных методов генной терапии, и некоторые из них уже одобрены для лечения генетических заболеваний, но не для гемофилии A или B. Риск и польза каждого метода генной терапии оценивается в индивидуальном порядке, и если результаты клинического исследования конкретного метода генной терапии будут успешными, он будет представлять собой революционный подход к лечению генетических заболеваний, в корне отличающийся от подхода, который сложился исторически. Давайте разберем конкретный пример…

ПЕРЕНОС ГЕНОВ

Chapter4_1

Генная терапия на основе переноса генов

В настоящее время проводятся клинические испытания генной терапии для лечения многих генетических болезней, включая гемофилию A и B; этот метод генной терапии состоит во встраивании в клетки нормально функционирующего гена, кодирующего недостающий белок. чтобы он вырабатывался в организме в необходимом количестве.

СОЗДАНИЕ НОРМАЛЬНО ФУНКЦИОНИРУЮЩЕГО ГЕНА

chapter_4

Процедура переноса гена проводится только после того, как в лаборатории будет создана нормально функционирующая копия мутировавшего гена. Нормально функционирующий ген содержит инструкцию по синтезу необходимого белка.

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ («ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА»)

Chapter3_2

ДНК помещается в вирусный вектор

Нормально функционирующий ген необходимо доставить в организм пациента. Для защиты гена от разрушения и для его встраивания в организм создается система доставки гена («транспортное средство») из нейтрализованного вируса.

Такое «транспортное средство», созданное на основе нейтрализованного вируса, называется терапевтическим вектором. Нейтрализованный вирус создается в лабораторных условиях путем удаления внутреннего содержимого вирусной частицы с получением пустой белковой оболочки.

Для переноса генов используются следующие вирусы после их нейтрализации: аденовирусыаденоассоциированные вирусы (ААВ) и лентивирусы. В ходе текущих исследований изучается иммунный ответ организма на генную терапию.

ДОСТАВКА НОРМАЛЬНО ФУНКЦИОНИРУЮЩЕГО ГЕНА

Chapter5_2

Нормально функционирующий ген помещается внутрь «транспортного средства», и большое количество «транспортных средств» вводится в организм путем внутривенной инфузии. «Транспортное средство» с помещенным в него функционирующим геном называется терапевтическим вектором. Терапевтический вектор целенаправленно доставляет нормально функционирующий ген в клетки ткани, для которых он предназначен. При гемофилиях A и B нормально функционирующий ген должен быть доставлен в клетки печени, поскольку именно они вырабатывают белки, необходимые для свертывания крови. При других заболеваниях, например болезни Гентингтона (Хантингтона), целью являются клетки головного мозга (нейроны).

Когда в ААВ-вектор помещается функционирующий ген, это значит, что в него встраивается дополнительный участок  ДНК , который этот вектор должен доставить в клетки-мишени с тем, чтобы они вырабатывали нужный организму белок. В настоящее время проводятся исследования, в которых оценивается способность ААВ-векторов встраивать функционирующий ген в клетки других тканей организма.

СИНТЕЗ БЕЛКОВ

chapter_5

Белки человеческого организма

Ожидается, что новый ген после его доставки в организм человека будет работать вместо неправильно функционирующего гена. Если процедура пройдет успешно, то в организме будет вырабатываться белок, кодируемый новым геном. Если говорить о гемофилии, то белки свертывания крови вырабатываются клетками печени.

Новый функционирующий ген попадает в ядро клеток-мишеней. Предполагается, что в ядре клетки он будет находиться в виде эписомы (кольцевого участка ДНК), вне хромосом. При этом исходный генетический материал, который находится в хромосомах, не меняется. Это означает, что мутировавший ген сохраняется и может передаваться потомству. В некоторых случаях ген встраивается непосредственно в ДНК клетки. В настоящее время проводятся научные исследования, в которых изучается частота встраивания нового гена в ДНК клетки-хозяина и последствия данного явления.

Сейчас проводятся клинические исследования, в ходе которых изучается влияние генной терапии на организм человека. Обязательно прочитайте раздел «КАКОВЫ РИСКИ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ?»

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?

05
Каковы цели клинических исследований
генной терапии?

В клинических исследованиях оценивается безопасность такой терапии и возможность уменьшения бремени болезней

Обычно мы принимаем лекарства, чтобы улучшить свое самочувствие и устранить физические или психические симптомы болезни. С помощью текущих клинических исследований ученые пытаются оценить риски применения генной терапии и ее способность устранить или уменьшить потребность в постоянном лечении некоторых хронических генетических заболеваний, а также бремя хронических болезней. Очень важно понимать, что в настоящее время также изучаются долгосрочные последствия проведения генной терапии, включая продолжительность лечебного эффекта, которые пока не установлены.

ИТАК, КАКИЕ НАДЕЖДЫ МЫ ВОЗЛАГАЕМ НА НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ?

Chapter5_1

Гены представляют собой инструкции для организма

Генная терапия воздействует на первопричину заболевания — поврежденные мутациями гены. Цель генной терапии состоит в том, чтобы ввести в клетки-мишени нормально функционирующую копию гена, чтобы организм смог вырабатывать необходимые белки в нужном количестве.

ВСТРАИВАНИЕ НОРМАЛЬНО ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ ГЕНОВ

Chapter5_2

Одна из целей исследуемой генной терапии состоит в том, чтобы встроить нормально функционирующие гены в клетки организма, что должно компенсировать нарушение функции мутировавших генов, вызывающее генетические заболевания.

СИНТЕЗ БЕЛКА

Chapter5_3

Кроме того, изучаются способы создания нового нормально функционирующего гена, помогающего организму вырабатывать белок, необходимый для его жизнедеятельности. Например, при гемофилии A или B цель генной терапии состоит в том, чтобы организм с помощью новых генов смог самостоятельно вырабатывать недостающие факторы свертывания крови — фактор VIII или фактор IX соответственно.

ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ УМЕНЬШЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В МЕДИКАМЕНТОЗНОМ ЛЕЧЕНИИ

Chapter5_4

В настоящее время изучаются возможности генной терапии обеспечить выработку необходимого организму белка в нужном количестве. Ожидается, что это приведет к снижению потребности в медикаментозном лечении.

УСТРАНЕНИЕ ИЛИ УМЕНЬШЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СИМПТОМОВ БОЛЕЗНИ

Chapter5_5

С помощью клинических исследований оценивают, способна ли генная терапия устранить или уменьшить потребности в регулярном лечении. Это, в свою очередь, может уменьшить физическое, психическое и эмоциональное бремя болезни. Хотя генная терапия, возможно, не будет способна повлиять на вред, уже нанесенный организму, она может замедлить прогрессирование любого уже возникшего повреждения.

Все эти цели, а также риски в настоящее время изучаются в ходе клинических исследований с участием людей.

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?

06
Каковы риски
генной терапии?

Выявление потенциальных рисков — одна из целей текущих клинических исследований генной терапии

Клинические исследования многих методов генной терапии проводились только с участием взрослых пациентов, по крайней мере на начальных этапах, при этом некоторые методы генной терапии не работают у пациентов с конкретными сопутствующими заболеваниями или состояниями либо при наличии определенных антител  в крови. Применение генной терапии также сопровождается риском. В ходе текущих клинических исследований, в которых участвуют пациенты разных групп и категорий, ученые пытаются выявить все потенциальные риски проведения генной терапии.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЯВЛЯЕТСЯ ВЫСШИМ ПРИОРИТЕТОМ

Важно понимать, что во время клинических исследований методов генной терапии принимаются комплексные меры по обеспечению безопасности участников таких исследований. Клинические испытания в США проводятся под тщательным наблюдением Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (Food and Drug Administration), а также Национальных институтов охраны здоровья (National Institutes of Health). По оценкам Управления США по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA), в настоящее время более 800 экспериментальных новых препаратов, относящихся к активной генной терапии, находятся на рассмотрении FDA. Обеспечение безопасности пациентов является высшим приоритетом. В ходе текущих научных и клинических исследований уже были выявлены некоторые риски, связанные с применением генной терапии, а в ходе дальнейших исследований и по мере накопления практического опыта, возможно, будут обнаружены дополнительные риски, пока неизвестные ученым.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ

Перенос генов с помощью аденоассоциированного вируса (ААВ- вектора) может сопровождаться следующими рисками:

  • Иммунная система человека может среагировать на введение в организм терапевтического вектора как на вторжение любого другого вируса — возбудителя инфекций. Иммунный ответ на вектор может привести к развитию воспалительных процессов и другим серьезным последствиям.
  • Кроме того, на фоне иммунной реакции эффект генной терапии может снизиться или вообще не проявиться. Вот почему пациентов, которым планируется проведение генной терапии, обычно проверяют на наличие антител к определенному вирусу.
  • Задача генной терапии состоит в том, чтобы доставить новый ген в конкретные ткани человеческого организма с помощью определенного вектора, однако вирусные векторы могут доставить ген также в другие  клетки, которые не являются мишенями, что потенциально способно нанести вред или стать причиной другого заболевания.
  • После доставки генетического материала векторы высвобождаются из организма реципиента в окружающую среду. Это называется выделением вектора в окружающую среду; вирусные векторы могут выделяться из организма пациента с калом, мочой, слюной и другими экскретируемыми биологическими жидкостями. Выделение вектора, несущего генетический материал, в окружающую среду повышает возможность его передачи другим людям при близком контакте. Значимость этого явления в настоящее время изучается в клинических исследованиях генной терапии.
  • В настоящее время с помощью долгосрочных исследований изучается способность генной терапии ухудшать состояние органов или тканей-мишеней.
  • Генная терапия может привести к избыточной выработке белка. Последствия чрезмерной продукции белка (или чрезмерной экспрессии гена) могут быть разными и зависят от разновидности синтезируемого белка.
  • У некоторых пациентов генная терапия вообще не работает. Кроме того, пока неясно, в течение какого времени сохраняется эффект генной терапии.

МЫ НАДЕЕМСЯ, ЧТО ТЕПЕРЬ ВЫ ЛУЧШЕ ПОНИМАЕТЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ

Сейчас наука движется вперед семимильными шагами, и каждый день богат новостями. Подпишитесь на новостную электронную рассылку, чтобы поддерживать с нами связь.

У ВАС ЕСТЬ ВОПРОС? КАК МЫ МОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ?