Генная терапия для чайников

Совсем ничего не успеваю. С этой второй волной много спрашивают иногда по делу, иногда флудят, ну да ладно, прорвемся! Итак у нас была суббота и традиционная рубрика "ЛИКБЕЗ" от шведского генетика О.Петтерссон, чтобы я без нее делал, пришлось бы забросить наше чтиво выходного дня!
Сегодня в повестке генная терапия для чайников.
Разберем что это такое, как работает, где применяется, какие у нее трудности и какие успехи.

Генная терапия это экспериментальный метод, который использует гены для лечения или предотвращения болезни. В будущем, ученые надеются что она сможет заменить многие лекарства и операции.
Потенциал генной терапии огромный, и врачи стоят в очереди к генетикам за исцелением редких генетических болезней, многих типов рака, сложных вирусных инфекций, и т.д. Однако, не смотря на ведущиеся разработки, генная терапия не безопасна.
Поэтому, много усилий прилагается не только к разработке методик, но и к клиническим испытаниям - чтобы убедиться что терапия не принесет больше вреда, чем пользы.
На данный момент, экспериментальную генную терапию применяют только для лечения серьезных болезней, когда нет никакого другого выхода.

Это экспериментальное лечение болезней крови, некоторых форм рака и некоторых дегенеративных болезней мышц и ЦНС.
Как работает генная терапия?
В данный момент работа идет в следующих направлениях:
a) замещение дефектного гена на здоровый;
б) инактивация сбрендившего гена который работает неправильно и тем вызывает болезнь;
в) введение нового гена, который поможет телу победить болезнь.
Вот есть у человека сломанный мутациями ген, который не производит нужный белок. В результате нарушаются важные метаболические цепочки, что вызывает смертельную болезнь.
Пример - муковисцидоз (поражение лёгочных тканей).
В таком случае, в клетки следует ввести “здоровый” ген, который будет производить хороший белок и компенсировать наличие “больного” гена.

Если в клетку просто впихать новый ген, там ввести растворчик микроиголкой, то он работать никогда не будет, т.к. клетка просто не поймет что ей с ним делать. Поэтому, разрабатывают хитрые системы доставки гена в клетку, через т.н. вектор (переносчик). Часто на роль вектора берут вирусы.

Лучше всего под это дело подходят ретровирусы: они любят встраиваться в человеческий геном.
О ретровирусах см. тред о транспозонах.

Другой любимчик генных инженеров это аденовирус. Он в геном не внедряется, но хорошо доставляет нужные гены в клетку. К тому же он намного менее опасен чем многие ретровирусы.
Аденовирус может проникать в клетки множества разных тканей и не вызывает сильный воспалительный процесс.

Ребят, вы меня один раз спросили, как генная терапия находит только нужные клетки. Вот зачастую только так, через специально на нужную ткань нацеленные вирусы.
Есть и другие механизмы в разработке, куда без этого.

Естественно, первым делом любой вирус нужно полностью обезвредить и оставить только самые необходимые гены, нужные для доставки нашего терапевтического гена в клетку. Этим занимается синтетическая биология.
В генах, которые могут вызвать болезнь, либо вызывают мутации, таким образом эти гены инактивируя, либо убирают такие гены совсем. Сам вирус синтезируют по небольшим кусочкам. Кусочки сажают на бактериальные плазмиды.
(Плазмиды это небольшие молекулы ДНК у бактерий. Они не входят в бактериальную хромосому, но сами могут размножаться в клетке и кодируют свои собственные белки. Принцип их применения в генной инженерии описан в треде о ГМО и других ранних тредах о ДНК).
Эти плазмиды доставляют в лабораторную клеточную культуру, и в тех клетках плазмиды с синтетическим кусочком размножаются. В ту же клетку доставляют и другие кусочки для сборки всей конструкции.
Компетентная лабораторная клеточная культура, специально созданная для такого применения, собирает все эти кирпичики в вирусные частички. Это сложные молекулярные манипуляции, своя отдельная ветка науки, в которой я не сильна ни капли.
После этого проводится масса тестов как на разнообразных клеточных культурах, так и на животных, чтобы убедиться на 100 пудов что вирус не вернется в свой исходный вид и не навредит человеку. Сценарии фильмов про зомби никому не нужны, естественно.
Самое сложное, однако, это не просто доставить вирус с геном в клетку. Ген нужно либо внедрить в геном, либо заставить его делать нужный белок в геном не втюхиваясь - как в случае с аденовирусами.
В ДНК к аденовирусу, кроме гена, добавляют специальные последовательности нуклеотидов, которые запускают процесс транскрипции и синтеза белка в клетке.

Кроме того, нужно понять как организм будет на все это дело реагировать.
Если генная терапия запустит сильнейшее воспаление или убьет иммунитет, то смысла в ней, как в лекарстве, никакого. Тут многие исследования либо заходят в тупик, либо этот процесс занимает годы исследований.
Следующая проблема: тот же аденовирус, при попадании в организм, может заражать разные ткани. А очень часто доставить ген нужно только в определенную ткань, например в легочный эпителий.
Поэтому, либо нужно искать вирусный вектор который будет специфичен только для легких, либо изменять уже существующий вектор.

Еще проблема. Возможен сценарий, что...

Продолжение: https://www.facebook.com/veniamin.zaycev/posts/4255485977819462