Генна терапія - нова ера нової ери

Кордюм Віталій Арнольдович, член-кореспондент НАН і АМН України

Чим простіше ідея, тим важче вона для практичної реалізації. Скільки сперечаються, є Чи є життя на Марсі! Ідея рішення дивно проста - полетіти туди і подивитися на місці. До таких "простих" ідей до недавнього часу ставилася проблема радикального лікування хвороб. Оскільки хвороба виникає внаслідок того, що в організмі "щось не так", то зробити щоб було "так" і хвороби не стане. До жаль, що за всіх простих ідеях, вже з наступного кроку, відразу після їх викладу починалися невирішені проблеми. У даному випадку таким першим наступним кроком було з'ясування що ж це таке, "щось", що таке "так" і що таке "не так", яке треба повернути в "так".

Сьогодні відомо, що першоосновою, інформаційною базою всього організму є гени. Зміна їхньої структури або активності є першопричиною змін до організмі. А хвороба причинно-слідчо пов'язана з дефектом одного з них (або деякої їх частини), тобто ген і є те саме "щось". Тоді слід замінити дефектні гени на повноцінні і "не так" повернеться в "так" - хворий видужає радикально.

Спробуємо сформулювати що для цього треба. Треба знати, який же конкретно ген відповідає своїм дефектом за дану патологію. Цей ген треба отримати. Отримавши - ввести назад в клітку. Зробити так, щоб після введення було забезпечено його потрібного функціонування. У свою чергу кожне з цих "треба" складається з блоку найскладніших проблем, кожна з яких вимагає для свого рішення виконання багатьох завдань "ну дуже" високого ступеня труднощі. Якщо ж все це співвіднести у вигляді реальних технологій до людини, то ще недавно здавалося, що спокійно можна прогнозувати реалізацію цієї "простий" ідеї на яке-небудь п'ятий або, ще краще, шосте тисячоліття. Швидше за все, так було б дійсно краще. Але реальність виявилася іншою.

Предтечею прийдешнього стали дуже дивні на той час роботи Гріфітс, який в 1928 р. виявив, що непатогенних пневмокок можна перетворити на патогенний за допомогою якоїсь речовини, що міститься в клітинах, що можна з клітин витягти. Природно, це не могло сприйматися інакше ніж курйоз. Але він як скалка вимагав рішення. Адже речовина викликало не просто зміни, а абсолютно (і завжди!) конкретні. І навіть не дрібні зміни, а поява патогенності. Ну, добре, ще б втрату, а то ж поява! Рішення курйозу було знайдено через 15 років. У той час, коли на планеті вирувала друга світова війна і на полях битв її вирішувалися долі людської цивілізації, в тиші лабораторій Евері і Мак Карти вирішували долю самого людства. Природно, вони про це навіть не підозрювали. Але саме ними тоді було показано, що полімерними молекулами дезоксирибонуклеїнової кислоти, тобто хімічно очищеним речовиною, вперше отриманим ще наприкінці минулого століття Мішер, можна передавати спадкові ознаки. Речовина є матеріальним носієм спадковості !!!

Тоді це було зроблено на мікроорганізмах. Але ілюзій, що таке можливо тільки для них, вже не мав ніхто. І коли Уотсон і Крик вибрали для розшифровки просторової структури саме ДНК - вони знали що робили. Запропонована ними в 1953 р. модель будови речовини спадковості показала ту основу, з якою можна працювати. Працювати як з будь-якою молекулою, роблячи штучно спадковість. Технічно тоді ще це було неможливо. Але всі прекрасно розуміли, що це справа лише часу.

Усвідомлюючи те, що трапилося, у своєму сумному прогнозі Чаргаф попереджав, що оволодіння технікою виробництва спадковості в пробірці та реалізація її в живе "Щось", призведе до наслідків, у порівнянні з якими атомні бомби, стертий з лиця землі Хіросіму і Нагасакі, будуть сприймати як великодні яйця. Але джин вже був випущений з пляшки. Стрімко розвивалася база знань, розгортався гігантського фронт робіт, створювалося те, що пізніше отримало назву "молекулярна генетика" та "молекулярна біологія".

Кілька разів здавалося, що вирішальний крок вже зроблено, але це були лише зірниці. Грім грянув у 1972 р. Бергом була вперше отримана, а Бойєр створена універсальна технологія одержання генів і об'єднання їх в будь-яких комбінаціях - техніка рекомбінантних молекул. Практично стало можливим створення будь-яких генетичних конструкцій. Але на перших порах молекулярний арсенал нової технології був обмежений, а фантазія дослідників жорстко зашорений. Тому почали з реалізації нових можливостей на старій основі. Наприклад, гормон росту відоспеціфічен. Для того щоб його використовувати як ліки, з померлого людини витягували гіпофіз, з гіпофіза виділяли гормон росту, очищали, розливали по ампулах і в такому вигляді постачали пацієнтам. Очевидно, що джерело подібного препарату був, м'яко кажучи, обмежений. Але іншого-то не було.

Техніка рекомбінантних молекул дозволяла виділити ген людини, зробити необхідну конструкцію, ввести в клітини (прокаріатіческіе або еукаротіческіе) і з них, вже в необмеженій кількості, отримувати людські білки і пептиди. Залишався останній логічний крок. Навіщо вводити в ген бактерії (чи інші об'єкти), отримувати з них людський продукт, чистити, фасувати, а потім знову вводити людині? Адже той же ген можна прямо ввести людині в його клітини, і нехай вони собі синтезують що потрібно. Цей останній крок перекладав генні технології на рівень безпосередньо людини. Людина повинна був стати прямим і безпосереднім об'єктом генетичних маніпуляцій - маніпуляцій, змінюють його генетичний апарат. Спочатку на рівні соматичних клітин, а далі, як ясно було всім - і зародкових.

За аналогією з наявними, таку технологію тоді називали своїм справжнім ім'ям -- генна інженерія людини. І перший досвід генної інженерії на людях (спочатку по найпримітивнішою, у прямому розумінні цього терміна, методикою) був поставлений в середині 70-х років. Обуренню світової громадськості не було меж. Всі розуміли, що, почавши за здоров'я, скінчать обов'язково інакше. Майже 15 років громадську думку тримало оборону. Але закони людського розуму невблаганні -- все що можливо технічно, на що немає непереборних принципових заборон, обов'язково буде втілено в життя. Можливості виправлення генетичних дефектів, радикального позбавлення від будь-яких хвороб, мали таке очевидне для кожного значення (особисте, для близьких, для дітей), що заперечення падали одне за одним. Для того щоб остаточно заспокоїти тих, хто сумнівається, змінили термінологію. Тепер це стало називатися "генна терапія". Ну є лікування травами, мікроелементами, вітамінами, антибіотиками і т. д. Додамо ще лікування генами. І в кінці 80-х років, спочатку в США, а потім і в ряді інших країн суто демократично, з загальної згоди почалися санкціоновані випробування на людях, тепер вже під назвою "генної терапії".

Сьогодні на різних стадіях розробки знаходиться більше двохсот клінічних протоколів генної терапії. Як це реалізується практично? У генної терапії достатньо чітко можна виділити три принципових підходи: лікування класичних спадкових хвороб, "хірургічна" генна терапія і лікування масових патологій. Вони розрізняються особливостями участі в них спадкового апарату людини.

Класичні спадкові хвороби (в основному моногенні) характеризуються дефектом гена, який є у всіх клітинах організму. Цей дефект і веде до патології. Одна (але конкретна) нуклеотидних заміна в гені глобіну призводить до серповидноклітинної анемії; випадання фрагмента гена глобіну - до таласемії і т. д. Порушений лише один ген. Все інше в організмі не порушено. І, теоретично, якщо ввести в клітини повноцінний ген, то він забезпечить синтез повноцінного продукту, настане радикальне лікування. Звичайно, тут є дуже багато особливостей. Але у випадках найбільш простих (і найбільш поширених) спадкових дефектів - це так. За своїми функціями гени діляться на общеклеточние (вони працюють у всіх клітинах, підтримуючи їх існування) і тканеспеціфіческіе. Так, гемоглобін потрібен і, відповідно, виробляється тільки в еритроїдних клітинах. У всіх інших він не функціонує, і для клітини не має значення дефекті він чи ні. Тому досить повноцінний ген глобіну ввести тільки в клітини еритроїдної ряду. Оскільки ж вони, в свою чергу, утворюються з стовбурових, то досить ввести повноцінний ген (звичайно, у складі адекватної молекулярної конструкції) в відносно невелика і, головне, доступне для такої процедури кількість стовбурових клітин. Через деякий час "не те", стане "тим".

"Хірургічна" генна терапія використовується при таких хворобах, які характеризуються тим, що і гени та їх регуляція в організмі повноцінні. Але виникла патологія в генетичному апараті локальної групи (або груп) клітин. Наприклад, при злоякісних пухлинах. Прибрати б ці клітини з організму, усі до єдиної, і хвороба б пішла. Для досягнення такої мети в генній терапії використовують своєрідний тимчасово-локальний підхід. У разі онкологічних хвороб з біопсійного матеріалу відокремлюють і переводять у культуру опухольпронікающіе лімфоцити. Їх розмножують, вводять в них ген, що кодує відповідний іммунноактівний продукт (інтерлейкін 2, фактор некрозу пухлини і т. д.), і повертають в організм хворого. Такі генетично трансформовані лімфоцити знищують пухлинні клітини. Але час життя лімфоцитів - приблизно місяць. Якщо за цей час вони руйнують все пухлинні клітини - завдання виконане, і самі змінені лімфоцити зникають. Якщо пухлина зруйнована за цей час тільки частково, процедуру повторюють. Вводяться гени можна раз від разу варіювати. І так - до перемоги. Гени призводять до загибелі пухлини можна вводити і в самі пухлинні клітини. Але загальним принципом тут є те, що після лікування (повного) в організмі не залишається і тих генетично змінених клітин, які таке лікування забезпечили.

При масових патологіях самі гени не порушені. Але в результаті якихось, у різних випадках різних, багаторівневих і множинних подій порушена регуляція функціонування одного або декількох генів. Просте введення в клітини ще одного (або кількох) таких же генів нічого не дає. Адже і власний ген не порушено. А регулювання на те й регуляція, щоб тримати активність на заданому рівні. Почни всі гени функціонувати по максимуму своїх можливостей -- організм миттєво піде в рознос. До такої страшної патології навіть природа не додумалась. Тут і хвороби ніякої додаткової не треба. Саме тому більшість генів у людини тканини-і стадіоспеціфіческіе. Вони функціонують на певній стадії індивідуального розвитку і тільки в певних тканинах, часто взагалі в обмеженій кількості клітин.

Наприклад, діабет. Пошкодження гена інсуліну, що приводять до діабету, описані як унікальні спадкові хвороби. А при інших (практично всіх) випадках цієї хвороби ген інсуліну не порушений. Але функціонує він тільки в