Вирусные векторы для генной терапии
By: Date: Categories: Медицина


Генетическая наука значительно продвинулась вперед за последние три десятилетия, и были отмечены некоторые важные вехи, такие как завершение проекта «Геном человека». Прогресс был скорее геометрическим, чем линейным, поскольку знания о генетике отражаются в самих генетических исследованиях. В последнее время CRISPR заслуженно привлекает много внимания. В недавняя разработка CRISPRoff добавляет мощности этой технологии, позволяя исследователям временно выключать и снова включать гены без изменения самого гена (посредством эпигенетического процесса метилирования). С программируемой технологией для внесения генетических и эпигенетических изменений кажется, что мы находимся на пороге новой эры генной терапии, и я думаю, что это справедливо.

Но другая половина уравнения генной терапии не менее важна и заслуживает не менее пристального внимания – нам нужно не только уметь конструировать терапевтические гены или механизмы для внесения генетических изменений, нам также нужен вектор, чтобы доставить их к цели. клетки. Именно здесь на помощь приходят вирусные векторы – технология, которая, к счастью, развивается вместе с программируемой генетической модификацией.

Первое исследование вирусных векторов был опубликован в 1990 г., используя сконструированный ретровирус для лечения двух пациентов с тяжелым комбинированным иммунодефицитом. Результаты были ограниченными и неоднозначными, но показали потенциал вирусной терапии. Это было более 30 лет назад, что снова демонстрирует типичное отставание между внедрением новой медицинской технологии и устранением недостатков, достаточным для того, чтобы она стала основной терапией. В конце 1990-х – начале 2000-х исследования генной терапии вирусных векторов натолкнулись на некоторые препятствия из-за побочных эффектов, таких как вирусный энцефалит в одном случае и лейкемия в другом исследовании. Это означало, что необходимы дополнительные исследования, чтобы сделать вирусную терапию более безопасной, прежде чем можно будет разработать больше приложений.

Сегодня у нас ряд различных вирусных векторов с хорошей безопасностью и разными сильными и слабыми сторонами. Это включает:

Аденовирусы – доставляют ДНК в ядро, но не встраиваются в геном, поэтому являются эписомальными. Преимущество состоит в том, что мишенью могут быть как делящиеся, так и неделящиеся клетки. Но эффекты ограничены одним поколением и не передаются при делении клетки. Основным ограничивающим фактором аденовирусов является то, что они обладают сильным иммуногенным ответом, что ограничивает их использование in vivo.

Аденоассоциированные векторы (AAV) – они похожи на аденовирус в том, что они доставляют эписомальную ДНК. Однако они носят лишь в основном эписомальный характер, поскольку некоторая часть ДНК может быть включена в геномные и митохондриальные «горячие точки». Однако у них есть главное преимущество, потому что они минимально иммуногенны и, следовательно, более безопасны. Но они могут доставить меньшую нагрузку ДНК.

Ретровирусы – это были первые генные векторы, несущие РНК и обратную транскриптазу, поэтому генетический материал включен в геном. Преимущество здесь (при желании) состоит в том, что генетическая вставка является постоянной. Однако ограничивающим фактором является то, что для этого требуется деление клеток, поэтому мишенью могут быть только делящиеся популяции клеток. Также существует возможность мутагенеза во время этого процесса – введения случайных фрагментов ДНК в геном.

Лентивирусы – они похожи на ретровирусы, но имеют огромное преимущество в том, что они способны поражать неделящиеся клетки. Однако они могут доставлять меньшую полезную нагрузку РНК, а также иметь потенциал для мутагенеза в процессе вставки.

Это хороший набор вирусных векторов, которые можно выбрать и адаптировать для различных применений генной терапии. Однако ни один из векторов не идеален, поэтому есть возможности для улучшения. Но теперь они достаточно безопасны и эффективны, чтобы их можно было одобрить для клинических испытаний, число которых сейчас растет. Кроме того, ведутся исследования по объединению вирусные векторы с технологией CRISPR. AAV кажутся лучшими для доставки CRISPR по причинам, указанным выше, главным образом из-за их высокого профиля безопасности.

Возможности применения генной терапии широки. Для любой ткани, которая может быть извлечена из организма и вставлена ​​обратно, например, крови или костного мозга, генная терапия может проводиться in vitro, и это намного проще. Этот метод можно использовать для лечения рака, например, путем изменения иммунных клеток для нацеливания на раковые клетки. Генная терапия также потенциально может проводиться таким образом во время экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), хотя в настоящее время это остается спорным. Это могло бы полностью излечить генетическое заболевание до его развития.

Для генной терапии детей и взрослых в тканях, которые невозможно удалить, на данный момент требуются вирусные векторы. Необходимо сконструировать вирусный вектор, чтобы он мог инфицировать целевой тип клеток, а затем использовать рекомбинантную технологию, чтобы дать ему ДНК или РНК, которые могли бы исправить или смягчить генетический дефект. Недавний пример [PDF] В рамках этого подхода использовался рекомбинантный аденоассоциированный вирус серотипа 5 (rAAV5) для доставки генной терапии сетчатке трех субъектов с формой генетического нарушения зрения, называемой врожденным амаврозом Лебера. Мутация приводит к нарушению способности производить белок, необходимому для перезагрузки фоторецепторов (палочек и колбочек), и, следовательно, к ограничению зрения. Однако сетчатка может оставаться в значительной степени неповрежденной даже в зрелом возрасте.

RAAV5 несет человеческий ген GUCY2D, который производит недостающий белок. В открытом предварительном исследовании они смогли продемонстрировать усиление функции фоторецепторов у всех трех субъектов и в одном случае улучшение остроты зрения. Они использовали низкую дозу, чтобы установить безопасность, и в последующих исследованиях будет использоваться гораздо более высокая доза в надежде получить более впечатляющий клинический ответ. Но исследование – хорошее доказательство принципа.

Приятно видеть генную терапию вирусным вектором действительно начать взлет. Это был один из самых многообещающих новых методов лечения, представленных в самом начале моей медицинской карьеры, и было неприятно видеть, что клиническое применение застопорилось практически на два десятилетия. Но теперь технология вирусных векторов значительно улучшилась, и TALEN и CRISPR предлагают новые мощные возможности программируемой генетической модификации. Мы снова потенциально находимся на заре настоящей революции в медицине. Потенциально существуют сотни заболеваний, которые можно эффективно лечить с помощью генной терапии, с обещанием по существу вылечить болезни, излечение которых раньше не было надежды.

Но это также непростое время, и снова есть шанс, что ажиотаж превзойдет надежду. Эта технология сейчас работает, но для разработки и тестирования конкретных клинических приложений потребуются годы и десятилетия. Я думаю, что в ближайшие годы мы увидим неуклонный поток генной терапии, но мы должны запастись терпением. Мы также должны сохранять бдительность в отношении тех, кто будет использовать эту шумиху и предлагать отчаявшимся пациентам фиктивную генную терапию (аналогично взрыву клиник поддельных стволовых клеток десять лет назад). С этим можно эффективно справиться только с помощью регулирования, которое часто остается неуловимым и неэффективным.

Тем не менее мы можем отметить невероятную силу хорошей редукционистской науки. Это дало нам мощный инструмент для переписывания самой основы самой жизни. Теперь нам просто нужна мудрость, чтобы использовать его оптимально.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *