Na czym polega terapia genowa?

Pojęcie terapii genowej coraz częściej pojawia się w kontekście próby leczenia chorób o podłożu genetycznym zarówno o charakterze endogennym (a więc związanych bezpośrednio ze zmianami materiału genetycznego pacjenta), jak również wywołanymi czynnikami zewnętrznymi (głównie biologicznymi np. wirusami).

Terapia genowa - co to jest?

W chwili obecnej nie istnieje jednorodna definicja pojęcia terapii genowej. Głównym kryterium stosowanym przy określaniu terapii, jako terapii genowej jest zastosowanie wektora genetycznego (czyli cząstki naprawczej, o prawidłowej lub wskazanej sekwencji) jako terapeutyka (głównie cząsteczki kwasu deoksyrybonukleinowego - DNA - lub rybonukleinowego - RNA) lub modyfikacja ekspresji genów obecnych w genomie pacjenta. W zależności od efektu końcowego, jaki jest przewidziany w konkretnym postępowaniu klinicznym, stosowane są różne wektory genetyczne lub preparaty farmakologiczne.

• Czy wiesz, że: Terapia genowa przywraca wzrok?

Reklama

Terapia genowa - jak wygląda?

Jak wspomniano wcześniej terapia genowa może dotyczyć zarówno modyfikacji ekspresji genów (a więc bezpośrednio siły i jakości ich „pracy”), jak również wprowadzenia nowych genów do komórki gospodarza. Najstarsze metody terapii genowej liczą sobie kilkadziesiąt lat i są z powodzeniem stosowane w wielu dziedzinach medycyny. Pierwsze terapie genowe dotyczyły głównie terapii farmakologicznych mających na celu modyfikację ekspresji wybranych genów.

Przykładem może być:

• stosowanie steroidów hamujących transkrypcję (powodujących wyłączenie) genów prozapalnych,
• podawanie hormonów tarczycy w przypadku jej niedoczynności (egzogenne hormony wpływały stymulująco na ekspresję genów),
• stosowanie niektórych leków przeciwwirusowych ma na celu nie bezpośrednie zniszczenie wirusa, a jedynie wyłączenie jego genów.

Zaawansowane techniki biologii molekularnej pozwalają na bezpośrednią modyfikację genomu komórki, a co za tym idzie bezpośrednią regulację pracy wybranych genów. Wykorzystując techniki in vivo czy ex vivo możliwe jest w chwili obecnej wprowadzanie całych sekwencji genów do komórek.

• Czytaj: Farmakogenetyka, czyli nowa metoda leczenia

Reklama

Terapia genowa - wektory genetyczne

W zależności od leczonej jednostki klinicznej i stanu pacjenta (terapia genowa jest silnie zindywidualizowanym leczeniem – praktycznie nie istnieją dwa identyczne schematy u dwóch pacjentów cierpiących na podobne schorzenie) stosuje się różne wektory genetyczne. Do najczęściej stosowanych należą:

1. DNA genomowe zawierające prawidłową sekwencje genu. W założeniu terapii taki fragment DNA powinien wbudować się w struktury DNA chorego, a następnie wbudowany już gen powinien rozpocząć „właściwą pracę”.
2. cDNA – DNA zawierające informację o samym produkcie transkrypcji genu. W tym przypadku pacjenci najczęściej posiadają prawidłowe geny, jednakże w niewystarczającej ilości (np. nie w każdej komórce ciała). Dostarczenie dodatkowych kopii przetworzonego DNA ma na celu wyrównanie poziomu brakujących białek kodowanych przez gen.
3. isRNA - antysensowne RNA stosowane przy próbie blokowania ekspresji wadliwych genów. Nie zawsze istnieje możliwość „naprawienia” nieprawidłowego genu, dlatego też w niektórych przypadkach łatwiejszym jest wprowadzenie czynników blokujących nie tyle same geny, co cząsteczki przez nie kodowane.

Wektory najczęściej dostarczane są w formie fragmentów materiału genetycznego „zamkniętych” w plazmidach (strukturach komórkowych pochodzących z komórek bakterii; ich struktura ogranicza się do bańki zbudowanej z mieszaniny białek i tłuszczy, w środku której znajduje się materiał genetyczny). Mogą być opłaszczone również fosfolipidami. W niektórych terapiach stosuje się również struktury otoczki wirusowej (najczęściej dotyczy to otoczki białkowej, dzięki której w normalnych warunkach wirusy są w stanie wniknąć do komórek gospodarza).

Reklama

Terapia genowa - jak wprowadzić wektor genetyczny?

Jednym z głównych problemów technicznych, przed jakimi stoją zarówno eksperymentator, lekarz i pacjent jest prawidłowe wprowadzenie wektora genetycznego do organizmu chorego. Istnieją dwa sposoby na wprowadzenie wektora genetycznego do organizmu pacjenta.

Pierwszy z nich oparty na metodach in vivo polega na bezpośrednim wprowadzeniu wektorów do organizmu pacjenta – może to być iniekcja (wstrzyknięcie) bezpośrednia do chorej tkanki lub organu. W takich przypadkach najczęściej stosuje się wektory wirusowe.

Drugą możliwością są techniki ex vivo. W tym przypadku od pacjenta pobiera się komórki chorej tkanki i hoduje w warunkach laboratoryjnych. Następnie metodami biologii molekularnej wprowadza się odpowiedni wektor. Po kolejnych etapach hodowli komórek, z całej populacji wybiera się tylko te, w których stwierdza się obecność wektora (najczęściej określa się również jego aktywność w komórkach). Wyselekcjonowane komórki są następnie „podawane” pacjentowi – najczęściej poprzez iniekcję do wybranego narządu lub tkanki.

• Dowiedz się: Terapia hormonalna w menopauzie - na czym polega?

Reklama

Terapia genowa - cel leczenia

W chwili obecnej można wyróżnić pięć podstawowych celów terapii z zastosowaniem wektorów genetycznych:

1. Kompensacja defektu genetycznego (kompensacja braku genu). W tym przypadku do komórki wprowadza się całą prawidłową kopię genu.
2. Korekta mutacji punktowych lub genowych. W tym przypadku do komórki wprowadza się prawidłowy fragment genu lub wybrane oligonukleotydy (pojedyncze cząsteczki z jakich zbudwany jest łańcuch DNA).
3. Inaktywacja wybranych genów. W tym przypadku celem „ataku” są geny, których nieprawidłowa forma (sekwencja) prowadzi do powstawania wadliwie funkcjonujących białek, jak również mRNA powstający na bazie wadliwego DNA.
4. Eliminacja nieprawidłowych komórek np. nowotworowych. W tym przypadku celem terapii jest wprowadzenie do wybranych komórek markerów umożliwiających ich degenerację np. śmierć apoptotyczną (czyli samozniszczenie komórki, poprzez „aktywację” procesów prowadzących do samodestrukcji komórki).
5. Wprowadzenie zmian w fenotypie i fizjologii komórek. W tym przypadku wprowadzenie wektora ma na celu nadanie komórkom nowych właściwości np. produkcji nowych białek czy zaangażowanie ich w nowe procesy biologiczne. W chwili obecnej prowadzone są badania, które umożliwiłyby zmiany komórek jednej tkanki w drugą np. komórek skóry właściwej w komórki wyścielające jelito grube).

Reklama

Eksperymentalna terapia genowa - na jakie choroby?

Eksperymentalna terapia genowa stosowana jest w leczeniu takich chorób jak:

• mukowiscydoza,
• pląsawica Huntingtona,
• anemia sierpowata,
• hemofilia,
• choroby nowotworowe,
• wrodzona łamliwość kości – osteogenesis imperfecta,
• choroby infekcyjne.

Reklama

 Terapia genowa - skuteczność

Terapia genowa należy do metod leczenia eksperymentalnego. W chwili obecnej w wielu ośrodkach badawczych na świecie prowadzi się badania nad wieloma chorobami, których leczenie przy użyciu wektorów genetycznych dałoby szansę pacjentom na częściowe wyleczenie. Ograniczeniem terapii genowej są jej wysokie koszty i niestety niska efektywność kliniczna (ocenia się, iż tylko 1 na 10 podjętych prób leczenia przynosi wymierne efekty terapeutyczne).

Niepowodzenia spowodowane są najczęściej takimi czynnikami jak:

1. Odrzucenie przez organizm zmodyfikowanych komórek (komórki ze zmienionym genomem traktowane są przez organizm jak intruzi). W przypadku terapii genowej lepsze efekty osiąga się u pacjentów, u których stwierdza się chociaż minimalną ekspresję danego genu, co może stanowić podstawę do braku reakcji odrzucenia. Należy pamiętać, iż podanie pacjentowi jego własnych komórek (chociaż zmienionych) nie różni się niczym od transplantacji narządu lub tkani od spokrewnionego dawcy.
2. Nieprawidłowe rozmieszczenie się komórek w organizmie. Nawet iniekcja frakcji komórkowej w konkretny narząd czy tkankę nie zagwarantuje braku migracji nowych komórek.
3. Nieprawidłowe umieszczenie wektora w DNA genomowym komórki. Niestety do chwili obecnej nie dysponujemy metodami umożliwiającymi precyzyjne umieszczenie wektora w długiej nici DNA genomowego. Losowość insercji (a więc punktu zaczepienia) wektora może prowadzić nie tylko do niepowodzenia samej terapii, ale również wywołać niebezpieczne dla organizmu zmiany w komórce np. doprowadzić do indukcji procesów nowotworowych.
4. Ciągle nie są znane długofalowe skutki terapii genowej. Najprawdopodobniej pacjenci raz poddani zabiegowi będą zmuszeni powtarzać proces wielokrotnie w swoim życiu. Niestety komórki o zmienionym DNA genomowym wykazują krótszy okres trwania w organizmie.

Terapia genowa - kto powinien jej unikać?

Terapii genowej nie można również stosować do leczenia chorób wywołanych dużymi zmianami genetycznymi np. aneuploidii lub częściowych delecji. Na przeszkodzie podjęcia próby leczenia stoją w tej chwili zarówno brak wiedzy klinicznej, jak również genetycznej na temat poszczególnych jednostek klinicznych i problemy natury technologicznej (skoro zmiany pojedynczych genów są dla nas wyzwaniem, to jak to można przełożyć na próbę leczenia zespołu wywołanego zaburzeniami obejmującymi np. 2000 genów).

Terapia genowa a przyszłość

Metody terapii genowej mogą w przyszłości stać się podstawowym narzędziem w walce i leczeniu chorób o podłożu genetycznym. W chwili obecnej największe nadzieje wiąże się z leczeniem chorób nowotworowych oraz chorób cywilizacyjnych układu krążenia. Dotychczasowe wyniki badań zdają się przemawiać za słusznością opracowania takich metod terapeutycznych, a o ich wykorzystaniu zdecydują już sami lekarze i pacjenci.