Генная терапия, виды, основные проблемы и перспективы

Министерство  образовании РФ

Пензенский  государственный университет

Медицинский институт

Кафедра

<<Микробиологии, эпидемиологии и инфекционных болезней>> 
 
 

Курсовая  работа

на тему :

<<Генная терапия, виды, основные проблемы и перспективы>> 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент Мохаммад Раед

                                                               Группа : 08лф2                      

                                                  Принимала: СТ. преподаватель

                                                      Митрофанова Н.Н.

                                     

                                     

                                    

                                          

Пенза.2011 

Содержание

1. Введение.....................................................................................3
2. Генная терапия............................................................................4
3. Историческая справка................................................................6
4. методы генотической трансфекции в генной терапии...............8
1. РЕТРОВИРУСЫ....................................................................10
2. АДЕНОВИРУСЫ...................................................................11
5. Искусственные транспортнные средства...................................12
1. ПОЛИМЕРЫ..........................................................................12
2. ЛИПОСОМЫ.........................................................................12
6. Механизмы липофекции.............................................................14
1. ДОСТАВКА ДНК К ПОВЕРХНОСТИ КЛЕТОК.................14
2. Взаимодействие комплексов с клеточной поверхностью и проникнование в цитоплазму.................................................14
3. Освобождение ДНК в цитоплазу и транспорт в ядро...........15
7. Моральные проблемы генной терапии.......................................20
8. Заключение..................................................................................22
9. Список литературы.....................................................................25

 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение 

    За последние десятилетия появился совершенно новый подход к лечению заболеваний – генная терапия. Принципиальное отличие нового способа лечения от традиционных состоит в том, что он направлен на устранение первопричины заболевания, а не ее следствий. В данной статье рассмотрены основные аспекты терапии на уровне генов, приведены примеры успехов и неудач, сопутствующих становлению этого направления науки.

   На современном этапе генную терапию можно определить как лечение наследственных и ненаследственных заболеваний путем введения генов в клетки пациентов с целью направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых функций.

Лечение заболеваний на генном уровне представляет собой весьма заманчивую перспективу. Но, как и любое вмешательство в организм человека, оно может привести к абсолютно непредсказуемым результатам.

   За полувековой период развития данной области медицины был накоплен как положительный, так и отрицательный опыт использования генотерапии. Тем не менее нельзя однозначно сказать, является ли вмешательство на уровне генов благом или непоправимой ошибкой.

    С момента своего зарождения концепция генной терапии вызывала множество споров. Сторонники преобразования организма на уровне генов утверждали, что данный вид лечения – медицина будущего.

силой. 
 

2. ГЕННАЯ  ТЕРАПИЯ.

 

    Существует тяжёлое заболевание – гиперхолестеринемия. Причиной его является недостаток или дефект генов ЛПНП-рецептора – мелких структур на поверхности клеток печени, "вытягивающих" липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), вредные для здоровья человека, из крови и ответственных за их разрушение и ответственных за их разрушение в печени. Джеймс Вильсон, бывший исследователь из Медицинской школы Мичиганского университета в Энн-Арбор, сделал попытку внедрить копии нормального гена ЛПНП-рецептора пациенту.  Сначала он отделил у женщины 15% печени (6 млрд. клеток), которые были выращены в 800 чашках с питательными средствами. В них был введён искусственно выведенный безвредный вирус, содержащий нужный ген. Восприняли ген около 20% растущих клеток печени. Модифицированные клетки были введены в тело пациентки с помощью катетера в вену, ведущую непосредственно к печени, где, как рассчитывал исследователь, они присоединятся к остальным клеткам и начнут делиться. Через несколько месяцев малая печёночная биопсия показала, что новый ген функционирует в некоторых из введённых клетках печени. Более того, содержание ЛПНП в крови пациентки упало на 15-30%. Вильсон сказал, что улучшение стало достаточным для того, чтобы далее обходиться только лекарствами для дальнейшего снижения уровня ЛПНП. Решающие достижения молекулярной биологии и генетики в изучении тонкой структуры генов эукариот, их картирования на хромосомах млекопитающих, и, прежде всего человека, бурный рост в области биотехнологии и генной инженерии привели к тому, что уже в 1989 году были предприняты первые попытки лечения моногенных болезней.

    Генную терапию на современном этапе можно определить как лечение наследственных, мультифакториальных и ненаследственных (инфекционных) заболеваний путём введения генов в клетки пациентов с целью направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых функций.

   Первоначально полагали, что генная терапия позволит исправить дефекты в гене, которые вызывают моногенные заболевания. Теоретически считали, что коррекция генного дефекта возможна как на уровне соматических, так и зародышевых (половых) клеток. Но многочисленные опыты и эксперименты внесли поправки в эти представления.

   Значительно проще исправить не сам дефект в гене, то есть заменить весь мутантный ген или его повреждённый фрагмент на нормальный, а вводить в организм пациента полноценно работающий ген.

Работы  по генной терапии у человека ограничены в основном соматическими тканями, поскольку манипуляции на половых или зародышевых клетках могут привести к серьёзным и непредсказуемым последствиям.

   Уже разработанная и применяемая на практике методика генной терапии эффективна не только при лечении моногенных заболеваний, но и таких широко распространённых патологий мультифакториальной природы (то есть вызванными генетическими и экзогенными факторами), как злокачественные опухоли, многие виды тяжёлых вирусных, сердечно-сосудистых и др. заболеваний. 

3. Историческая  справка.

   Первые клинические испытания в генной терапии прошли в мае 1989 года. Т-лимфоциты, взятые из опухоли у больного меланомой, были помечены прокариотическим геном neo, устойчивым к неомицину. Это позволило легко отделить эти клетки в культуре, а затем детально проследить их судьбу в кровотоке и избирательное накопление в опухолях.

   Первым моногенным наследственным заболеванием, к которому применили методы генной терапии, стал наследственный иммунодефицит, обусловленный мутацией в гене фермента аденозиндезаминазы. 14-го сентября 1990 года в Бетесде (США) четырёхлетней девочке, страдающей этой достаточно редкой патологией (1:100000) пересадили её собственные лимфоциты, которые предварительно трансформировали in vitro геном АДА (ген АДА + ген neo + ретровирусный вектор). Лечебный эффект наблюдался в течение нескольких месяцев, после чего процедуру повторяли с интервалом в 3-5 месяцев. В результате лечения состояние пациентки настолько улучшилось, что она смогла вести нормальный образ жизни и не бояться случайных инфекций.

   Большинство проектов в генной терапии (около 80%) касаются лечения онкологических заболеваний, а также ВИЧ-инфекции. Начаты клинические испытания моногенных наследственных болезней и таких как:

- Семейная гиперхолестеринемия (1992)

- Гемофилия В (1992)

- Муковисцидоз (1993)

- Болезнь Гоше (1993)

  Программы генной терапии для клинических испытаний должны включать:

1. Обоснование выбора заболевания для проведения такой терапии
2. Определение типа клеток, подлежащих генетической модификации
3. Схему конструирования экзогенной ДНК
4. Обоснование биологической безопасности вводимой генной конструкции, включая опыты на культурах клеток и на модельных (трансгенных) животных.
5. Разработку её переноса в клетки пациента
6. Методы анализа работы введённых генов
7. Оценки клинического (терапевтического) эффекта
8. Возможные побочные последствия и методы их предупреждения.

    В зависимости от способа введения экзогенной ДНК в геном пациента генная терапия может проводиться либо в культуре клеток (ex vivo), либо непосредственно в организме (in vivo). Клеточная генная терапия или терапия ex vivo предполагает:

1. Выделение и культивирование специфических типов клеток пациента.
2. Введение в них чужеродных генов.
3. Отбор трансфецированных клеток.
4. Реинфузию их тому же пациенту.

   Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных и определённым образом упакованных последовательностей ДНК в специфические ткани больного. Особенно перспективным для лечения генных болезней in vivo представляется введение генов с помощью аэрозольных или инъецируемых вакцин. Аэрозольная генотерапия разрабатывается, как правило, для лечения пульмонологических заболеваний (муковисцидоз, рак лёгких).

4. Методы генетической трансфекции в генной терапии.

    Решающим условием успешной генотерапии является обеспечение эффективной доставки, то есть трансфекции (в широком смысле) или трансдукции (при использовании вирусных векторов) чужеродного гена в клетки-мишени, обеспечение длительного функционирования его в этих клетках и создание условий для полноценной работы гена (его экспрессии).

    Трансфекция может проводиться с использованием чистой ("голой"-naked) ДНК, легированной (встроенной) в соответствующую плазмиду, или комплексированной ДНК. Комплексированная – плазмидная ДНК, соединённая с солями, белками (трансферрин), органическими полимерами, или ДНК в составе вирусных частиц, предварительно лишённых способности к репликации.

    Обнажённая ДНК при внутримышечном введении способна экспрессироваться в количествах, достаточных для развития иммунного ответа на появление новых белков. Этот эффект потенциально может быть использован в целях вакцинации против определённых патогенных вирусов, однако не достаточен для большинства терапевтических целей.

   Для доставки генетического материала идеальной представляется "молекулярная машина", обладающая такими качествами как:

- высокая степень безопасности и надёжности в сочетании с достаточной дешевизной и возможностью широкого применения;

- способность сохранять активность при движении в русле крови в течение длительного и контролируемого времени, и при этом не распознаваться иммунной системой, не вызывать воспалительных процессов;

- высокая избирательность взаимодействия только с клетками-мишенями;

- достаточный объём генетической информации и высокая эффективность, при которой достигается экспрессия каждой доставляемой молекулы ДНК;

- возможность трансформировать заданное количество клеток от нескольких процентов до заведомо гарантированной 100%-й трансформации, что особенно важно при лечении онкологических заболеваний и некоторых вирусных инфекций;

- возможность контролировать как интенсивность, так и время экспрессии на основе данных клинического наблюдения.

   Основные методы доставки чужеродных генов в клетки разделяются на физические, химические и биологические.

  ФИЗИЧЕСКИЕ: микроинъекция, инъекция струёй, электропорация, замораживание-оттаивание, биобаллистика (бомбардирование клеток каплями жидкости или суспензией частичек золота с адсорбированной плазмидой).

  ХИМИЧЕСКИЕ: соли некоторых катионов, например, кальция, ДЕАЕ декстран, полилизин, липосомы.

  БИОЛОГИЧЕСКИЕ: вирусные векторы.