CC BY
58
ВЕСТНИК КАЗНМУ, №2-2012
264
ГЕНД1К ТЕРАПИЯ ЖЭНЕ МЕДИЦИНА ЖЕТ1СТ1КТЕР1 НЫГАЮ ЖОЛЫНДА
Б.г.д., профессор З.Г. Айташева З.С. Оразымбетова Эл-Фараби атындагы ^аз¥У, М.Ж.Жумагул, А.^.^ыдырбаева С.Ж. Асфендияров атындагы ^аз¥МУ молекулалы% биология жэне генетика кафедрасы
Гендт емдеу- 1^ше немесе жYйе кызмет бузылуыныц калпына кел^руте багытталган (толык немесе толымсыз) тукым куалайтын ауруларды Ka3ipri заманга сай емдеу Эдiсi. Макалада бузылган мYшелердiц кызметтерт калпына келтiретiн механизмдер мен гендерд^ ец жаца технологияларын енгiзу жЭне кейбiр ауруларды емдеу мысалдары келтiрiлген. Кiлттiк сездер: баганалы жасушалар, акуыз, гендiк терапия, моногендi аурулар, Полигендi аурулар, мутация, аллель, ДН^ молекуласы, гендер белсендiлiгi
Gene therapy and its prospects in medicine
D.b.s. Aytasheva Z.G., Orazymbetova Z.S., Zhumagul M.Zh., Kydyrbaeva A.K.
Gene therapy is modern treatment method of hereditary diseases, purposeful on restoration (complete or in complete) disturbans functions of organs (cells) by introducing normal allele of mutant gene and its expression. In the future, this technique may allow doctors to treat a disorder by inserting a gene into a patient's cells instead of using drugs or surgery.
Gene therapy is the insertion of genes into an individual's cells and tissues to treat a disease, such as a hereditary disease in which a deleterious mutant allele is replaced with a functional one. Although the technology is still in its infancy, it has been used with some success. Scientific breakthroughs continue to move gene therapy toward mainstream medicine.
Gene therapy may ameliorate some human genetic diseases in the future. For this reason, we believe that research directed at the development of techniques for gene therapy should continue. For the foreseeable future, however, we oppose any further attempts at gene therapy in human patients because (1) our understanding of such basic processes as gene regulation and genetic recombination in human cells is inadequate; (2) our understanding of the details of the relation between the molecular defect and the disease state is rudimentary for essentially all genetic diseases; and (3) we have no information on the short-range and long-term side effects of gene therapy. We therefore propose that a sustained effort be made to formulate a complete set of ethicoscientific criteria to guide the development and clinical application of gene therapy techniques. There are bring examples treatment of some hereditary diseases. Keywords: stem, cells protein, Gene therapy, Monogenic diseases, polygenic diseases, mutation, allele DNA-molecule, Gene expression
Генная терапия и ее перспективы в медицине
Резюме Генная терапия или генотерапия- современный метод лечения наследственных болезней направленный на восстановление (полное или частичное)нарушенной функции органа или системы путем введения нормального аллеля и его экспрессии.
В статье приведены новейшие технологии доставки, генов в пораженные органы (клетки), механизмы нормализации нарушенных функции, а также примеры лечения некоторых заболеваний методом генотерапии.
Ключевые слова стволовые клетки, белок, генная терапия, моногенные болезни, полигенные болезни, мутация,
аллель- молекула ДНК, экспрессия генов Гендт
терапия — бул тукым Куалайтын ауруларды емдеу максатымен адамныц сомалык жасушаларындагы генетикалык материалды езгертуге багытталган гендт инженериялык (биотехнологиялык) жЭне медициналык Эд^терд^ жиынтыГы. Бул мутациялар (езгер^тер) Эсертен ДН^ молекуласындагы езгерiстердi жендеуге немесе жасушага жаца кызмет бере алатын каркынды дамып келе жаткан жаца багыт. Медицинадагы геномика бул-гендт терапия (ГТ). Оныц кемепмен кептеген тукым куалайтын ауруларды емдеуге мYмкiндiктер пайда болуда.
XXI гасыр медицинасы ГТ-ныЦ непзшде наномедицина децгейн жетп. 1^атерл! iciк, атеросклероз бен жукпалы аурулардыц арасындагы ЖИТС (жYре пайда болган иммундык тапшылык синдромы) ауруыныц емделуi ГТ-ныЦ кемепмен шештмек. 1^аз!рп заманауи ГТ жыныс (урыктык) жасушаларына емес тек сомалык жасушаларга багытталган. ГТ-ныЦ негiзгi стратегиялары:
1) жасушаныц кызметт бурынГы калпына келтiру. Емделуге жататын улпаларда бiр «езгерген» геныц кызмет жогалса, бул геныц кызметiн алгашкы децгешне келтiру кажет. Бул Yшiн закымдалган улпага немесе жасушага же^спейтт, кызметтi толыктыратын ген енгiзiледi. Мысалы, рецеccивтi тукым куалайтын ауруларга колдану.
2) Жасушаныц кызметiн толык тежеу. Керiciнше, жеке жасуша немесе улпа калыпты кYйiнен айырылып, аса каркынды кызметке ие болуы мYмкiн. Мысалы, инфекция мен iciктен езгер^тердН пайда болуы. Бул жагдайда ГТ-маманы жасушаныц арткан функциясын тежеуге мЭжбYр. Аталган екi стратегиялык жол бiрегей ГТ-га жатады, япни олар гендiк модификациялардыц кемегiмен жасушалык бузылыстарды тYзейдi.
3) Инфекциямен немесе ici к пайда болуымен байланысты клетка эртYрлi жагымсыз кYйлерге ушырауы мYмкiн. Мундай колайсыз жагдайга карсы клетканыц иммундык жауабын кYшейту стратегиясы жYзеге асырылады. Сонымен катар, иммундык жауапты тудыратын нысана-жасушаныц немесе иммундык эcердi ныгайтатын антидене тYзейтiн клеткалардыц езгерicтерi жаца ген енпзу аркылы icке асады. Бул кейшп стратегия классикалык гендiк терапия тYciнiгiне толыгымен жатпайды.
ГТ ею тYрлi жолмен жYргiзiлуi мYмкiн:
1) ГТ ех vivo (агзадан тыс) бул жагдайда геныц калыпты кешiрмеci наукастан белiнiп алынган сомалык жасушага енгiзiледi. ТYзетiлген жасушалар еciрiлiп, наукаска трансфузия немесе трансплантация жолымен енпзшедк Наукастыц ез^ц жасушасы алынгандыктан иммундык жYйе бундай жасушаларды белмей, ыдыратпай кабылдайды. Жасушага енгiзiлген калыпты ген же^спеген енiмдi (акуыз, фермент) синтездейдк Бул Эдic бойынша жеке жасушаныц орнына, узак мерзiм тiршiлiк ететт жасушалар жиынтыгы бYкiл агзамен бiрiгiп, нысана ретiнде пайдаланылады. Мысалы, баганалы жаушалар.
2) ГТ in vivo калыпты ген ттелей адамныц улпасына (арнайы улпа жасушаларына) енгiзiледi.
ГТ-ныЦ эcерiмен емделетiн аурулардыц тYрлерiн карастырсак, олардыц арасында генетикалык аурулардыц саны 4500-ден астам. H¡азiргi уакытта олардыц кебi хромосомдык картада белгiленбеген. Бул аурулардыц ете шагын белiгi карталанган жэне биохимиялык жагынан зерттелген тYPде тiркелген. ГТ аркылы емдеу жумыстарыныц кепшiлiгi (шамамен 80%) онкологиялык жЭне ЖИТС ауруын емдеу багытында журпзтуде. Сонымен катар бiркатар моногендi ауруларды Гоше (сфинголипидоз) ауруы, Хантер ауруы, Гурлер синдромы, жануялык гиперхолестеринемия, гемофилия А, гемофилия В, талассемия, орак тэрiздi жасушалык анемия, екпе эмфиземасы, муковисцидоз, фенилкетонурия, гипераммониемия;
цитрулинемия, Дюшеныц миодистрофиясы, респираторлык дистресс-синдромы, Леш-Нихан синдромы т.б. ауруларын емдеу максатында клиникалык зерттеулер жYргiзiлуде. Аталган ауруларга жауапты гендерд^ кызметi де аныкталган. Гендт терапия моногендi, япни бiр геныц мутациясынан коздырылатын, полигендi бiрнеше геныц мутациясынан коздырылатын жэне кейбiр инфекциялык ауруларды емдеуде колданылуда.
H¡азiргi когамда аурулардыц кебi, мэселен катерлi ici к, атеросклероз, нейропсихиатриялык аурулар непзп генетикалык компоненттерге ие болгандыктан, классикалык гендт терапияныц зерттеу нысаны болып еcептелiнедi. Эрине, бул соцгы жагдай ец кYPделi болгандыктан, осындай аурулардыц генетикасы накты карастырылуы кажет.
Жалпы тукым куалайтын ауруларды сау гендердi урык жасушаларыныц линиясына енгiзген кезде емдеуге болады. Осы тактикалык шешiм транcгендiк жануарлармен араласканда езЫЩ жогары пэрмендiгiн дэлелдеген. Бул Эдicтi урык клеткаларыныц ГТ-сы деп атау жен. Дегенмен жануарлардыц жасушаларын пайдалану аркылы жYргiзiлетiн урык технологиялары казiргi тацда кептеген техникалык жэне этикалык кедерплер тудыруда. Осыган орай гендерi енпзу жолында нысана ретiнде сомалык жасушалар пайдаланылады.
ВЕСТНИК КАЗНМУ, №2-2012
265
Сонымен, непзп гендт терапия соматикалык гендiк терапия тYрiнде дамуда.
Нормадан ауыткыган, «бузылган» гендi немесе оныц «бYлiнген» белтн калыпты, ез кызметiн толык аткаратын генге ауыстыруга болады. Мысалы, таргетинг немесе гендт коррекция аркылы. Бул эд^тН укыпты орындалганына карамастан, нактылыгы жеткiлiксiз. Ауру ген ез кызметт жалгастыра берсе де, бул геныц акуыз енiмi темен болса, косымша сау ген енгiзiледi. Сол себептен же^спеген еымыц мелшерi кетерiледi. Бул тэсiл косымша ГТ деп аталады. Осындай кездейсок енгiзуi трансгеноздыц эсерiмен уксас. Инсерциялык (енгiзiлетiн) мутагенезд^ араласуымен орындалатын трансгендiк экпрессиясы дурыс реттелмеуi де мYмкiн. Рецессивтi ауруларды алынган эктопикалык трансген атты трансгендiк организмыц кемегiмен емдеуге болады. Керiсiнше, доминантты аурулар, Калыпты, кызметi сакталган геныц енгiзiлгенiне карамастан ез эсерiн типзедк Осындай киын жагдайда калыпты гендi орнатпай, ауру гендi элсiздендiруге немесе белсендттнен толыгымен айыруга болады.
Закымдалган геныц кызметiн тежеуге болады. Мысалы, вирус шабуыл жасаганда немесе онкоген ез жумысын арттырганда, бул эд^т жасушаныц iшiнде жагымсыз, унамсыз Yдерiстер кебейгенде колданылады Тиiмсiз гендерд^ немесе ттт кауiптi гендерд^ экспрессиясын тежеу керек. Бул Yшiн жасушага косымша гендiк курылымдар енгiзiледi. Олардыц ерекшелт бул гендiк кешендер экспрессияланган кезде унамсыз геныц енiмдерiмен эрекеттесетiн туындыларды бере алады. Мунда унамсыз гендт еым^ц залалды (зиянды) эсерi жойылады. Мысалы, жасуша курамындагы кажетсiз акуызга карсы антиденелердi реттейтiн гендерiн енпзуге болады (Richardson e.a., 1995). Синтезделген антиденелер бул жагдайда орынсыз, унамсыз акуызбен байланысып, бул акуызды залалсыздандырады. Бул Yдерiстi баскаша жасушаiшiлiк иммунизация деп атайды. Жеке акуыз децгеынде нормадан ауыткыган геныц залалды эсерi жойылады. Жасуша iшiлiк антиденелер интраденелер деп аталады.
Залалды геныц эсерт баскаша да жоюга болады. Бул Yшiн жасушаныц курамына гендi м-РН^ децгеынде тежейтiн темен-молекулалык куралын енгiзедi. Ец соцгы ГТ нэтижелерн назар аударсак:
Эпилепсияныц гендiк терапиясы эдiстемесiн курастырып жаткан бiр топ галымдар алгашкы нэтижеге кол жетмздк Егеукуйрыктарга жYргiзген эксперименттер жаца эд^ эпилептикалык устамалар каркындыгы мен узактыгын айтарлыктай темендеткенiн керсеттi.
Эпилепсиямен ауыратын наукастардыц миы, сау адамдарга караганда соматостатин гормонын аз синтездейтiнi бурыннан белгiлi. Зерттеу жетекшiсi Рабиа Зафар (Rabia Zafar) бул нейропептид^ц ете темен децгей устама кезiнде байкалатындыгын ерекше атап еттi.
Зерттеушiлер курамында соматостатин синтезiн косатын ген бар препарат ойлап шыгарды. ^азiргi уакытта мамандар егеукуйрыктарда самай эпилепсиясы (аурудыц ец кец тараган тYрi) эдiсiне сынак жYргiзуде.
Препарат егеукуйрыктардыц миында соматостатин мелшерiн тиiмдi тYPде жогарлатып, устамалардыц узактыгы мен каркындылыгын темендеткендт аныкталды. Сонымен катар, егеукуйрыктар устаманыц ауыр дэрежесiнен арылган. Эпилепсияныц агымына эсер етуден баска, гендiк терапияныц косалкы эсерi жок жэне ол жануарлардын Yйрену кабiлетiн жогарлатады. ^укыктык рэсiмдерден еткен соц препаратты адамдарда тесплеу басталады. Галымдар препарат сатылымга тYскеннен кейiн эпелепсияны емдеу, тумауды емдегендей жецiлдей тYседi деген Yмiтте.
Аяк-кол ишимиясын емдеуге арналган жаца дэршш препаратты ойлап тапкан Адамныц баганалы жасушалары институтыныц мамандары гендт терапия «диабеттi табаны» бар наукастарды ампутациядан куткара алады дейдi.
Сонымен, тукым куалайтын ауруларды емдеу ете киын жэне эркезде тиiмдi шешiмi табыла бермейтiн мэселе. Адамныц тукым куалайтын ауруларын емдеуде ГТ же^стектерж колдану -генотерапия эрасы басталып кеттi. ГТ принциптерi мен эд^тер^ осы эдiспен емдеуде тиiмдi нэтиже бере алатын аурулар да тацдалып алынуда. Бул багыттагы жумыстар тYрлi елдерде, тYрлi багытта жYргiзiлуде. Гендт терапия тек кана тукым куалайтын моногендi ауруларды емдеуде Гана емес сонымен катар полигендi ауруларды мысалы, катерлi iсiктердi жэне созылмалы вирустык аурулардыда емдеуде колданылатыны анык.
Литература
1) Арчаков А.И. Нанобиотехнологии в медицине. rsmu.ru/fileadmin/rsmu/documents/science/uchenii_sovet/aktovyi _d en/Act_rech_13_04_2009_Archa kov.pdf
2) С.Л. Киселев. Гены и генная терапия.
http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/01_06/G-THER.HTM немесе
http://neovasculgen.ru/index.php?option=com_content&view=artic le&id=85
3) Мясников А.Д., Артюшкова Е.Б., Пашков Д.В. и др. Комбинированная фармакологическая и хирургическая коррекция хронической ишемии конечности в эксперименте. Курский научно-практический вестник "Человек и его здоровье", 2007, № 4, с. 17-21
(http://neovasculgen.ru/index.php?option=com_content&view=arti cle&id=82)
4) Aguirre G.K., Komaromy A.M., Cideciyan A.V. e.a. Canine and Human Visual Cortex Intact and Responsive Despite Early Retinal Blindness from RPE65 Mutation. PLoS Med. 2007, v. 4, No. 6, e230. (Published online 2007 June 26).
5) Escors D., Breckpot R. Lentiviral vectors in gene therapy: their current status and future potential. Arch Immunol Ther Exp (Warsz), 2010, v. 58, No. 2? P. 107-119.
6) Marangoni F., Bosticardo M., Charrier S. e.a. Evidence for Long-term Efficacy and Safety of Gene Therapy for Wiskott-Aldrich Syndrome in Preclinical Models. Mol. Ther. 2009, v. 17, No. 6, p 1073-1082.
7) Pluta K, Kacprzak MM. Use of HIV as a gene transfer vector. Acta Biochim Pol. 2009, v. 56, No. 4, p. 531-95.
8) Templeton N., Lasic D. (2000) Gene Therapy: Therapeutic Mechanisms and Strategies. 584 pp.
9) Shiguo Zhu, Dean Anthony Lee, Shulin Li. IL12 and IL27 sequential gene therapy via intramuscular electroporation delivery for eliminating distal aggressive tumors. J. Immunol., 2010, v. 184, No. 5, p. 2348-2354.
10) Zafar R., King M.A., Carney P.R. Adeno associated viral vector-mediated expression of somatostatin in rat hippocampus suppresses seizure development.
Neurosci Lett., 2012, v. 509, No. 2, p. 87-91.
11) http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy
12) ru.wikipedia.org>wiki/Генотерапия
13) http://mshealthy.com.ua/med-pom-gennaya-terapia.htm
14)
httpV/www.nedug.ru/news/популярно о здоровье 2011 5 23
15) http://humbio.ru/humbio/transgenesis/0002f8df.htm
16) http://www.asgct.org/
17) http://www.esgct.eu/index.php/en/ http://www.esgct.eu/index.php/en/
18) http://www.ceb.cam.ac.uk/people.php?action=view&id=92
19) http://www.ceb.cam.ac.uk/people.php?action=view&id=164
20) http://www.consert.eu/
