Artykuł: Historia terapii genowejRecenzja: Mikrobiom najmniejsze organizmy, które rządzą światem
Obietnica skutecznego leczenia - terapia genowa
2018-06-18
Ludzkie zaburzenia genetyczne powstają w wyniku mutacji w genomie DNA, która w wielu przypadkach znosi normalne funkcjonowanie genów. Aby poradzić sobie z tymi chorobami powodującymi utratę prawidłowej funkcji genu, niegdyś technologia rekombinacji DNA była nadzieją na dostarczenie pacjentowi prawidłowej kopii zmutowanego genu, co poskutkuje wyleczeniem choroby. To podejście polegające na "zamianie genów" w leczeniu zaburzeń pojedynczego genu reprezentuje prototyp terapii genowej. Jednakże wraz z rozwojem nauki opracowano również inne strategie manipulacji genami, aby móc leczyć wiele innych chorób. Obecnie terapia genowa jest prężnie rozwijającą się dziedziną, idącą z duchem czasu. Jakie technologie oferuje i co może wyleczyć?

1. Zamiana genu – leczenie chorób monogenicznych

Wiele chorób genetycznych człowieka jest jasno zdefiniowanych przez zmianę pojedynczego genu, a zastąpienie wadliwych genów jest dosyć prostym podejście, które ma na celu przywrócenie zdrowia i wprowadzenie do organizmu prawidłowej kopii złego genu. Wymiana genów może odbywać się bezpośrednio w warunkach in vivo lub w ramach terapii komórkowej ex vivo.
Jedną z tego typu chorób jest niedobór lipazy lipoproteinowej (LPL). Jest to enzym, który bierze udział w rozkładzie tłuszczy, a pacjenci, którzy cierpią na tę przypadłość, muszą się ograniczać do bardzo niskotłuszczowej diety, są też narażeni na zagrażające życiu zapalenie trzustki. Dzięki terapii genowej opracowano lek zwany Glybera – to zrekombinowany wektor wirusowy (rAAV, zrekombinowany wirus związany z adenowirusami), który niesie ze sobą prawidłową funkcję genu kodującego lipazę. Po jednorazowych wstrzyknięciach domięśniowych, jednakże w wielu miejscach, transdukowane komórki mięśniowe służą jako biofabryka do ciągłego wytwarzania i wydzielania LPL do krwi. Tam enzym zaczyna działać i rozkładać krążące w krwiobiegu frakcje tłuszczowe. Sukces Glybera można częściowo przypisać temu, że celuje się w łatwo dostępny organ, czyli mięsień szkieletowy, który wzbudził spore zainteresowanie w terapii genowej.
Inną chorobą jest wrodzona ślepota Webera. Oko jest jednym z najlepszych organów do wykorzystania w terapii genowej, bo ma po prostu mały rozmiar, uporządkowaną organizację, powolny cykl odnowy komórek i niskie ryzyko immunogenności. Jedna z form ślepoty Webera jest powiązana z mutacją utraty funkcji w genie RPE65. Koduje on białko będące enzymem zlokalizowanym w nabłonku barwnikowym siatkówki. Jako enzym katalizuje biochemiczną konwersję (przemianę) cząsteczek, które są zaangażowane w fototransdukcję (przekazywanie sygnału wzrokowego).Wprowadzenie prawidłowej funkcji genu za pomocą wektora wirusowego (rAAV) skutkuje przywróceniem odpowiedzi siatkówki i tym samym polepszonym widzeniem.

Znaczny problem stanowią choroby układu krążenia, a dokładniej zaburzenia związane z samą krwią. Jedną z chorób monogenicznych tego typu jest dobrze znana hemofilia B. Jest ona związana z niedoborem czynnika krzepnięcia krwi IX, kodowanego przez gen FIX. Podobnie jak w przypadku poprzednich chorób, do mięśni szkieletowych wprowadza się prawidłową wersję genu, a wektor trafia do krwiobiegu, gdzie zaczyna się synteza prawidłowego czynnika krzepnięcia, który następnie rozprowadza się po krwiobiegu.

Pierwotne niedobory odporności (PID) z kolei to grupa heterogenicznych chorób charakteryzujących się nieprawidłowo działającym układem odpornościowym. Wiele PID to choroby monogeniczne związane z mutacją utraty funkcji. W specyficzny sposób dochodzi do upośledzenia linii hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC), które dają początek różnym komórkom immunologicznym. Najpoważniejszą postacią PID są ciężkie, złożone niedobory odporności (SCID), które wpływają zarówno na komórki T (limfocyty T), jak i na komórki B (limfocyty B). Ponieważ szkodliwe efekty defektów genetycznych w PID są w obrębie linii HSC, zastępowanie genu HSC ex vivo wydaje się być racjonalnym podejściem terapeutycznym.


2. Wprowadzenie dodatkowego genu – leczenie chorób złożonych i infekcji

W porównaniu do chorób monogenicznych, związanych z mutacją w pojedynczym genie, istnieje szereg chorób, do których powstania przyczynia się wiele genów, a także czynniki środowiskowe. Są to złożone zaburzenia takie jak nowotwory czy choroby skóry, w których przypadku zamiana genu nie przyniesie dobrego efektu terapeutycznego. Terapia genowa znalazła jednak inne rozwiązanie – wprowadzenie dodatkowego genu, który ma za zadanie zwalczać chorobę.

Częstą wadą komórkową, która przyczynia się do niewydolności mięśnia sercowego (co skutkuje jego słabszą pracą i zmniejszonym przepływem krwi), jest zmieniony proces transportu wapnia w komórkach mięśnia sercowego. Jest to związane ze zmniejszoną ekspresją i aktywnością białka transportowego Ca2+-ATPazy (SERCA), co czasami nie jest nawet związane z wadą w konkretnych genach. Badania wykazały jednak, że wprowadzenie wektora niosącego gen SERCA2a i tym samym jego nadekspresja w komórkach, prowadzą do znacznej poprawy czynności mięśnia sercowego i jego pracy.

Heterogeniczność (różnorodność) i krnąbrność chorób nowotworowych jest znacznym utrudnieniem dla naukowców zajmujących się terapią genową, jednak stały się też inspiracją do opracowania nowych, innowacyjnych podejść terapeutycznych. Pierwsza strategia polega na wprowadzaniu do organizmu pacjenta wektora powstającego w oparciu o wirusa HSV (wirus opryszczki pospolitej), z którego jednak pozbywa się większości genów wirulentnych, aby uniknąć infekcji. Doprowadza się do tego, że replikuje się on tylko w komórkach nowotworowych i doprowadza do onkolizy, czyli ich rozpadu. Wprowadza się dodatkowy gen kodujący cytokinę znaną jako czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów – pomaga on organizmowi zwalczać komórki nowotworowe. Druga strategia polega na transferze ex vivo do komórek T genu kodującego chimeryczny receptor antygenu (CAR) rozpoznającego marker powierzchniowy komórki B, CD19. Następnie tak zmodyfikowane komórki T są na nowo wprowadzane do organizmu pacjenta, aby zwalczać nowotwory komórek B, czyli białaczkę.

Z pomocą takiego podejścia można również leczyć różnego rodzaju infekcje. W niektórych badaniach stosowano wektory AAV, aby dostarczyć do organizmu genu kodujące przeciwciała skierowane przeciwko konkretnemu patogenowi. Gdy przeciwciała dostawały się do krwiobiegu zaczynały zwalczać chorobę.


3. Zmiana ekspresji genów z wykorzystaniem RNA

RNA w naszym organizmie może przybierać różne formy. Może to być forma pośrednia (mRNA) lub forma finalna, np. microRNA. Każdy typ RNA odgrywa konkretną funkcję w komórce, często są one związane z kontrolowaniem ekspresji genów. Z tego powodu zwrócono na nie uwagę w terapii genowej.

Jedną z najczęściej stosowanych metod jest wyciszanie genu (ang. gene knockdown) poprzez zjawisko interferencji RNA (RNAi). Metodę tę wykorzystuje się w przypadkach mutacji, które doprowadzają do takich zmian, że rozpoczyna się produkcja toksycznego produktu genu. Jedną z takich chorób jest stwardnienie zanikowe boczne, gdzie często dochodzi do zmiany w genie kodującym dysmutazę ponadtlenkową. Aby wyciszyć gen za pomocą tej metody, do komórek wprowadza się małe cząsteczki RNA, które swoją budową i sekwencją przypominają sekwencję DNA wyłączanego genu. W odpowiednim procesie łączą si one z mRNA powstałym z wadliwego genu, a następnie dochodzi do degradacji owego mRNA, więc tym samym nie powstaje wadliwe białko.


PODSUMOWANIE

Obecnie najlepiej przebadaną strategią w terapii genowej jest podejście wymiany genów w leczeniu chorób monogenowych. Jednakże wprowadzanie do komórek nowych genów jest bardzo obiecującym podejściem w leczeni innych, bardziej skomplikowanych zaburzeń, które nie są wywoływane tylko przez mutację w pojedynczym genie. Z pewnością wraz z dalszym rozwojem nauki będzie się też rozwijać terapia genowa, stanowiąca ogromną nadzieję na leczenie „nieuleczalnych” dotąd chorób.

 

Czytaj więcej >>> Historia terapii genowej
Czytaj więcej >>> Terapia genowa

Bibliografia:

1. "New hopes for gene therapy" Current Biology Bol 24 No 20

2. Wang D. i Gao G. 2014. State of the human gene therapy: part 1. Gene delivery technologies. Discovery Medicine 18(97): 67-77

3. Wang D. i Gao G. 2014. State of the human gene therapy: part 2. Gene therapy strategies and applications. Discovery Medicine 18(98): 151-161

KIM JESTEŚMY?

Fundacja Wspieramy.org
41-400 Mysłowice, ul. Hutnicza 10
KRS: 0000581489, NIP: 6342848742

Dane kontaktowe:
e-mail: fundacja@wspieramy.org

Informacje o fundacji
Fundacja powstała z inicjatywy firmy Polfendo,

CELE STATUTOWE FUNDACJI
1) Celem podstawowym jest działalność popularnonaukowa, wspieranie zdrowego stylu życia i popularyzacja profilaktyki prozdrowotnej.
2) Obok celu podstawowego działalnść Fundacji obejmuje również wspieranie swoich członków w trudnych chwilach związanych z leczeniem i rekonwalescencją.

Dziękujemy za pomoc i wsparcie przy realizacji projektów fundacji. Dziekujemy zarówno za pomoc finansową, materialną jak i pomoc bezpośrednią

DANE KONTAKTOWE

Genweb.pl - genetyka, zdrowie, styl życia
41-409 Mysłowice, ul. Hutnicza 10
tel: 601 602 100
e-mail: info@genweb.pl

FORMULARZ KONTAKTOWY
Jeżeli mają Państwo jakiekolwiek pytania dotyczące naszej oferty, zapraszamy do kontaktu telefonicznego, poprzez adres e-mail lub wypełniając poniższy formularz. Odpowiemy w możliwie krótkim czasie.