НОВА ЕРА ҐЕННОЇ ТЕРАПІЇ

Редаґування ґеному відкриває фантастичні можливості перед людством. Джерело ілюстрації: http://www.sciencedaily.com

Андрій М. ЗАМОРОКА

Амбіційні ідеї, про можливість перемогти невиліковні недуги ґенною терапією, займали найясніші голови світових вчених ще із кінця 1960-х років. Одначе, технології і знання не встигали за летом передової думки науковців – дослідницькі проби і помилки часто-густо заводили у глухий кут дослідження, але на те вона й наука, що б шукати вихід із безвихідних ситуацій. Основна проблема, з якою стикались вчені – яким чином виправити ґенетичні дефекти якщо не у всіх клітинах орґанізму, то принаймні, конкретного орґану? Те, що залишалось фантастикою донедавна, сьогодні стало реальністю, ознаменувавши прихід нової ери у медицині!

Відколи вченим став відомий ґенетичний код, відтоді вони намагаються винайти метод редагувати ґеном з метою надання орґанізмам нових якостей або ж лікування спадкодкових захворювань. В цьому керунку досягнуто не аби яких результатів – чого варті лиш ґенетично модифіковані орґанізми, продуктивність та стійкість яких у рази, а то й на порядки вищі за дикі і традиційні сорти і породи… У 2010-му році навіть було створено перший ґеном-синтетичний орґанізм… Але усе це здійснюється шляхом трансплантації окремих ґенів чи їх груп в ґеном конкретної клітини, тоді її клонують, виводячи цілу лінію клітин з новою ознакою, а відтак вирощують новий орґанізм. Такими методами вилікувати цукровий діабет, гемофілію чи хворобу Альцґеймера у хворого неможливо, оскільки основна проблема – як доставити потрібні ґени в усі клітини орґанізму – залишається не вирішеною. Точніше залишалася…

"Ґенетичні ножиці", у першому наближені, можна зобразити як на цій світлині. Джерело ілюстрації: http://hdbuzz.net

Як варіант, вчені використовують, так звані, “ґенетичні ножиці” – особливий фермент цинково-пальцева нуклеаза (названа так, через пальцеподібні повтори на графіках транскрипційного фактора IIIA у Xenopus laevisавт.), який здійснює пошук та вирізання заданої ділянки ДНК, а відтак спеціально сконструйований вірус доставляє в утворену “дірку” ґен, яким потрібно замінити вирізаний фрагмент. Це тривала і дорога процедура, яку порівнюють із ефективністю середньовічного друкарського пресу винайденого Йоганном Ґутенберґом у 1440-му році – складний і тривалий підготовчий період з ручного набору букв та шрифтів, однак, відносно продуктивний на виході при друці необмеженої кількості копій набраного тексту.

Саме за допомогою ґенетичних ножиць вченим вперше вдалось успішно застосувати ґенну терапію до живих тварин і вилікувати гемофілію (спадкова хвороба не згортання крові – авт.) у лабораторних мишей! Результати цього дослідження були опубліковані філадельфійськими та ричмондськими вченими близько місяця тому у престижному науковому журналі “Природа” (“Nature”).

Раніше, застосування цинково-пальцевої нуклеази було можливим лише у культурах клітн за межами орґанізму – у лабораторному посуді. Тканини забирались із орґанізму, модифікувались у лабораторії, і повертались на своє попереднє місце. Зрозуміло, що це делікатний і складний процес, адже то не піґулки ковтати… цей метод був дієвим при лікуванні декотрих імунних та кров’яних захворювань, наприклад, серповидної анемії, тривають розробки щодо лікування ВІЛ СНІД та діабетичної невропатії. Одначе, цей метод не застосовувався до цілісних орґанізмів.

Вченим вдалось вилікувати гемофілію у мишей за допомогою ґенної терапії. Джерело ілюстрації: http://wwwtopnews.in

Згадані вище, вчені проводили дослідження на ґенетично модифікованих мишах, які несли у своєму ґеномі мутований людський ґен F9, що спричинює гемофілію. Як відомо, відповідальною за вироблення факторів зсідання крові є печінка, то ж усунення мутованих ґенів у цьому орґані повинно вилікувати від хвороби. Науковці сконструювали вірус націлений на гепатоцити (клітини печінки – авт.), який ніс ґен F9 без хвороботворної мутації, і ввели його піддослідним мишам разом із цинково-пальцевою нуклеазою. Результати перевершили усі очікування. У мишей, котрі пройшли курс лікування, кров згорталась за 44 секунди, тоді як у хворих – більш, ніж за хвилину. При аналізі крові виявлено, що фактори її згортання у лікованих мишей складають 3-7%, це, звичайно, мало у порівнянні із здоровими, але проґрес у порівнянні із хворими. Більше того, ґенна терапія не спричинила жодного токсичного ефекту чи порушення функціонування печінки, а синтез факторів зсідання крові та їх передача до дочірніх клітин спостерігалися впродовж усіх восьми місяців експерименту.

Ще не встигли стихнути переможні реляції за цим дослідженням, як через два тижні – уже в липні, – з’явилось дослідження гарвардських вчених, які представили світу кардинально новий метод редаґування ДНК, що настільки відрізняється від “ґенетичних ножиць”, наскільки друк на лазерному принтері від друкарського пресу… Цей метод отримав назву “кон’югаційна інженерія складання ґеному” (conjugative assembly genome engineering). Його було розроблено і апробовано, наразі, на бактерії Кишковій паличці (Escherichia coli (Migula 1895) Castellani and Chalmers 1919) – вчені за допомогою вірусних ферментів (нагадаю, ферменти – це складні білкові каталізатори у живих клітинах – авт.) та запланованих до імплантації ділянок ДНК, домоглися заміни на них існуючих фраґментів ДНК у бактеріальному ґеномі.

Приблизно такою виглядає схема кон’югаційної інженерії складання ґеному. Джерело люстрації: http://www.science20.com

У експерименті було заплановано заміну одного стоп-кодону ТАГ (послідовності ДНК із трьох нуклеотидів, яка зупиняє синтез білка – авт.) на інший – ТАА, – аналогічний йому. Електропортацією (більше читайте тут), вірусні ферменти та фраґменти ДНК проникли у клітини бактерій, де вони імплантувались у, так звані, статеві плазміни – F-фактори. Завдяки нестатевому процесу обміну ДНК у бактерій – кон’югації (звідси і назва “кон’югаційна інженерія…” – авт.), F-фактори розмножувались, обмінювались із іншими бактеріями, поступово – крок за кроком, замінюючи кодони ТАГ на ТАА.

Цей метод редаґування ґеному, на сьогодні, є найбільш швидким – займає близько 5-ти тижнів – та найбільш дешевший з усіх відомих. Однак, його можливо застосувати лише на прокаріотах, як от бактерії та археї, тоді як на більш складніших евкаріотах – ні. Це пов’язано із принципово іншими механізмами передачі спадкової інформації та фізіології останніх.

Так чи інакше, але ґенна терапія в останні роки здійснила потужний прорив вперед. Є надія, що до кінця ще цього десятиліття (а воно лише розпочалось – авт.), біотехнології настільки удосконаляться, що більшість зі спадкових і вірусних захворювань так само відійдуть у історію, як віспа або ж чума…

admin Written by:

One Comment

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

− 1 = 5