Презентація "генотерапія: методи, досягнення, перспективи"

Генотерапія:методи, досягнення, перспективи. Підготувала. Галій Софія. Вчитель біології, хімії та основ здоров’я

Генна терапія - це заміна дефектних генів нормальними. Генотерапія — сукупність генноінженерних (біотехнологічних) і медичних методів, спрямованих на внесення змін в генетичний апарат соматичних клітин людини з метою лікування захворювань. Це нова область, орієнтована на виправлення дефектів, викликаних мутаціями (змінами) в структурі ДНК, або додання клітинам нових функцій.

Розвиток генотерапіїКонцепція генотерапії, мабуть, з'явилася відразу після відкриття явища трансформації у бактерій і вивчення механізмів трансформації клітин тварин пухлинотворними вірусами. Такі віруси можуть здійснювати стабільне впровадження генетичного матеріалу в геном клітини хазяїна, тому було запропоновано використовувати їх як вектори для доставки бажаної генетичної інформації в геном клітин. Передбачалося, що такі вектори можуть у разі необхідності поправляти дефекти генома.

Розвиток генотерапіїРеальністю генна корекція соматичних клітин стала після 1980-х років, коли були розроблені методи отримання ізольованих генів, створені еукаріотичні експресуючі вектори та стали звичайними переноси генів у мишей та інших тварин.Історично генна терапія націлювалась на лікування спадкових генетичних захворювань, проте поле її застосування, принаймні теоретично, розширилося. В наш час генну терапію розглядають як потенційно універсальний підхід до лікування широкого спектру захворювань, починаючи від спадкових, генетичних і закінчуючи інфекційними (Вона включає також використання генів для лікування цукрового діабету і СНІДу.).

Історія становлення генотерапії: 1972 р. – виникнення генетичної інженерії; 80 -ті – отримання ізольованих генів, створення експресуючих векторів; 1989 р. – перша спроба генної терапії; 1999 р. – кожна четверта дитина, хвора на ТКІД лікується генотерапією; 2003 – 2009 р. р. – успішне лікування хвороби Паркінсона, синдрому Хантінгтона, серповидо-клітинної анемії, покращення стану хворих на СНІД.2012 р. - Розроблення методу CRISPR/Cas9 для точного редагування геному живих організмів.

Як працює генотерапія?Іноді весь або частина гена несправна або відсутня з народження, або ген може змінюватися або мутувати протягом дорослого життя. Будь-яка з цих варіацій може порушити спосіб виготовлення білків, що може сприяти проблемам зі здоров’ям або розвитку захворювання.

У генній терапії вчені можуть зробити одну з декількох речей залежно від проблеми, яка існує. Вони можуть:замінити ген, який викликає медичну проблему, здоровим;додати гени, щоб допомогти організму боротися або лікувати захворювання; або вимкнути гени, які викликають проблеми. Для того, щоб вставити нові гени безпосередньо в клітини, вчені використовують носій, який називають “вектором”, генетично спроектований для доставки гена. Наприклад, віруси мають природну здатність доставляти генетичний матеріал у клітини, а тому можуть використовуватися як вектори. Перш ніж вірус можна буде використовувати для перенесення терапевтичних генів у клітини людини, потрібно його модифікують, щоб усунути його властивіть викликати інфекційне захворювання.

У генній терапії, яка використовується для модифікації клітин поза організмом, у пацієнта може бути взята кров, кістковий мозок або інша тканина, а в лабораторії можуть відокремитися конкретні типи клітин. Вектор, що містить бажаний ген, вводиться в ці клітини. Клітини залишають, щоб розмножуватися в лабораторії, а потім вводять назад хворому, де вони продовжують розмножуватися і врешті дають бажаний ефект.

Головною перевагою генотерапії є те, що вона не передбачає ані використання медичних препаратів, ані хірургічного втручання. Лікарі безпосередньо впливатимуть на пошкоджені гени, які і є джерелом хвороби.

Методи генної терапіїНові підходи до генної терапії соматичних клітин можна поділити на дві великі категорії: генна терапія ex vivo і in vivo. Розробляються специфічні лікарські препарати на основі нуклеїнових кислот: РНК-ферменти, модифіковані методами генної інженерії олігонуклеотиди, що коректують генні мутації in vivo і т. д.

Існує кілька способів введення нової генетичної інформації в клітини ссавців. Це дозволяє розробляти прямі методи лікування спадкових хвороб — методи генотерапії. Також використовуються такі методи:3) позаорганізмова генотерапія - введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам;4) активація власних генів організму з метою подолання дії мутантного гена.1)2)Фетальна терапія для людей заборонена!

Першим кроком генотерапії є лікування тих захворювань, які з’явилися через пошкодження одного гена, – це так звані моногенні захворювання. Моногенних захворювань існує більше 5000, і лише для 350 з них з’ясували характер та природу генної мутації. До моногенних захворювань відносяться, наприклад, розумова відсталість у дітей старше 3 років, неврологічні порушення (судоми, підвищений або знижений м’язовий тонус, спастичні парези, мікроцефалія, атаксія, міопатія), непереносимість окремих продуктів і лікарських препаратів, порушення кишкового всмоктування, порушення фізичного розвитку (недостатня або надлишкова маса тіла), неправильний ріст, деформації кісток тулуба і кінцівок, катаракта, інші порушення зору і слуху, тривала жовтяниця новонароджених, цироз печінки, зміна кольору і структури волосся, шкірні прояви, синдром раптової смерті.

Досягнення генотерапії. Медична генетика досягла значних успіхів у лікуванні окремих захворювань. Перший спосіб лікування передбачає виділення клітин із тіла пацієнта для введення в них необхідного гена (генна терапія ex vivo), після чого вони повертаються в організм хворого. Як вектор використовують ретровіруси, що містять генетичну інформацію у вигляді РНК. Ретровірус забезпечується рекомбінантною РНК (РНК вірусу + РНК копія гена людини). Після надходження рекомбінантної РНК у клітину людини, наприклад, у стовбурову клітину червоного кісткового мозку, відбувається зворотна транскрипція і рекомбінантна ДНК, що несе нормальний ген, попадає в хромосому людини. Так було проведено лікування зазначеного вище тяжкого імунодефіциту, внаслідок відсутності АДА, у декількох дітей. Паралельно вони отримали виділення у корів ферменту АДА як лікувальний препарат.

Використовуючи як вектор аденовірус (AVV), вчені розробили метод генної терапії серпоподібно-клітинної анемії. За природних умов AW уражає тільки ті клітини червоного кісткового мозку, які є попередниками еритроцитів. Функціональний ген B-глобіну ввели в AVV, а вірус переніс його в незрілі еритроцити. Останні наповнюються нормальним гемоглобіном і спрямовуються у кровотік.

Інший підхід у генотерапії передбачає використання вірусів, вирощених у лабораторії клітин і навіть штучних носіїв для введення генів безпосередньо в організм хворого. Наприклад, позбавлений хвороботворних властивостей аденовірус міститься у флаконі з аерозолем. При вдиханні хворим аерозольної суспензії вірус проникає в клітини легень і приносить до них функціональний ген муковісцидозу.

Якщо клітини стійкі до генетичних маніпуляцій, вчені впливають на клітини, що знаходяться поруч. Останні мають вплив на дефектні за визначеним геном клітини. Так, апробується генна терапія мишей, в яких ушкоджена та ж ділянка мозку, що й у хворих з хворобою Альцгеймера. У фібробласти проникає ген фактора росту нервів. Ці клітини імплантуються у розріз мозку і секретують фактор росту, що необхідний нейронам. Нейрони починають рости і продукувати відповідні нейромедіатори. Передбачається, що схожий тип генної терапії може бути використаний для лікування хвороби Гентінгтона, хвороби Паркінсона, депресії та ін.

Певні успіхи досягнуті при використанні генної терапії в лікуванні злоякісних новоутворень. Виділяється пухлинна клітина, в яку вводяться гени, що кодують такі протиракові речовини імунної системи, як інтерферони, інтерлейкіни. Введені заново у пухлину, клітини починають продукувати ці речовини, вбивають і себе і навколишні злоякісні клітини

Генотерапія замість ліків. Дослідження в галузі генотерапії, як припускають учені, дозволять успішно боротися і з інфекційними хворобами. Адже вірус, як і людський організм, має власний генетичний апарат. Важливим здобутком науки є технологія генетичного тестування – складання так званого генетичного паспорта. Це дає змогу визначити спадкові схильності новонародженої дитини до певних захворювань. Адже саме від комбінації генів, які дають батьки, значною мірою залежить здоров’я та стійкість до різних шкідливих чинників.«Науковці передбачають, що людство майбутнього ще більше страждатиме від серцево-судинних, онкологічних, ендокринних захворювань, цукрового діабету, психічних патологій, депресій, проблем із репродуктивною функцією та інших розладів, а тому й більше потребуватиме відповідної медичної допомоги», – зазначив В.Є. Досенко. Проте варто пам’ятати, що генотерапія не є панацеєю, і здоров’я людини завжди значною мірою залежить від її способу життя.

Дякую за увагу!