Генотерапия - совокупность генноинженерных (биотехнологических) и медицинских методов, направленных на внесение изменений в генетический аппаратсоматических клеток человека в целях лечения заболеваний . Это новая и бурно развивающаяся область, ориентированная на исправление дефектов, вызванныхмутациями (изменениями) в структуре ДНК, или придания клеткам новых функций.
Общие подходы к лечению наследственных болезней сходны с подходами к лечению болезней любой другой этиологии. При наследственных болезнях полностью сохраняется принцип индивидуализированного лечения, ведь врач и при наследственной патологии лечит не просто болезнь, а болезнь конкретного человека. Возможно, что при наследственной патологии принцип индивидуализированного лечения должен соблюдаться еще строже, потому что гетерогенность наследственных болезней далеко не расшифрована, а, следовательно, одну и ту же клиническую картину могут вызвать разные наследственные болезни с различным патогенезом. В зависимости от условий пре- и постнатального онтогенеза, а также от всего генотипа человека фенотипические проявления мутаций у конкретного человека могут модифицироваться в ту или другую сторону. Следовательно, необходима разная коррекция наследственной болезни у разных пациентов.
Как и при лечении других хорошо изученных болезней (например, инфекционных), можно выделить 3 подхода к лечению наследственных болезней и болезней с наследственной предрасположенностью: симптоматический, патогенетический, этиотропный. Применительно к наследственным болезням в отдельную группу можно выделить хирургические методы, поскольку иногда они выполняют функции симптоматической терапии, иногда - патогенетической, иногда - и той, и другой.
При симптоматическом и патогенетическом подходах используют все виды современного лечения (лекарственное, диетическое, рентгенорадиологическое, физиотерапевтическое, климатическое и т.д.). Генетический диагноз, клинические данные о состоянии больного и вся динамика болезни определяют поведение врача на протяжении всего периода лечения с постоянным и строгим соблюдением гиппократовского принципа «не навреди». При лечении наследственных болезней надо быть особенно внимательным в соблюдении этических и деонтологических норм: часто такие больные имеют тяжелую хроническую патологию с детского возраста.
Симптоматическое лечение применяют
при всех наследственных болезнях, даже если врач располагает методами патогенетической терапии. Для многих форм наследственной патологии симптоматическое лечение остается единственным.
СИмптоматическое лечение
Лекарственная симптоматическая терапия разнообразна и зависит от формы наследственных болезней. Один из древних примеров симптоматической терапии, сохранившейся до наших дней, - применение колхицина при острых приступах подагрического артрита. Такое лечение использовали еще греки в античном периоде. Другими примерами симптоматического лечения могут быть применение анальгетиков при наследственных формах мигрени, специфических транквилизаторов при психических проявлениях наследственных болезней, противосудорожных препаратов при судорожных симптомах и т.д. Успехи этого раздела терапии связаны с прогрессом фармакологии, обеспечивающим все более широкий выбор лекарств. Вместе с тем расшифровка патогенеза каждой болезни позволяет понять причину возникновения симптома, а на этой основе становится возможной более тонкая лекарственная коррекция симптомов, если первичная патогенетическая терапия еще невозможна.
ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ
Лечение любых болезней путем вмешательства в патогенез всегда эффективнее, чем симптоматическое лечение. При наследственных болезнях патогенетические методы также наиболее обоснованы, хотя и не противопоставляются симптоматическому лечению. По мере изучения патогенеза каждой болезни появляются различные возможности вмешательства в этот процесс, в течение болезни или в выздоровление. Клиническая медицина развивалась на основе теоретических представлений о патологических процессах. Таким же путем идет клиническая генетика в разработке методов лечения.
ри патогенетических подходах к лечению наследственных болезней исходят из того, что у больных либо образуется аномальный белок (фермент), либо нормального белка вырабатывается недостаточно (до полного отсутствия). За этими событиями следуют изменения цепи превращения субстрата или его продукта. Знание этих принципов и конкретных путей реализации действия гена помогает правильно разрабатывать схемы лечения и даже терапевтическую стратегию. Это особенно четко можно проследить на примере наследственных болезней обмена веществ.
ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ
Хирургическое лечение наследственных болезней занимает существенное место в системе медицинской помощи больным. Это связано с тем, что, во-первых, многие формы наследственной патологии сопровождаются морфогенетическими отклонениями, включая пороки развития. Во-вторых, расширение возможностей хирургической техники сделало доступными многие трудные операции. В-третьих, реанимация и интенсивная терапия сохраняют жизнь новорожденным с наследственными болезнями, а такие пациенты нуждаются в последующей хирургической помощи.
Этиологическое лечение
Этиологическое лечение любых болезней является наиболее оптимальным, поскольку оно устраняет первопричину заболевания и полностью излечивает его. Несмотря на успехи симптоматического и патогенетического лечения наследственных болезней, вопрос об их этиологическом лечении не снимается. И чем глубже будут знания в области теоретической биологии, тем чаще будет подниматься вопрос о радикальном лечении наследственных болезней. Однако устранены причины наследственной болезни означает такое серьезное манипулирование с генетической информации у человека, как доставка нормального гена в клетку, выключение мутантного гена, обратная мутация патологического аллеля. Эти задачи достаточно трудны даже при манипулировании с простейшими организмами. К тому же, чтобы провести этиологическое лечение какой-либо наследственной болезни, надо изменить структуру ДНК не в одной клетке, а во многих функционирующих клетках (и только функционирующих!). Прежде всего для этого нужно знать, какое изменение произошло в гене в результате мутации, т. е. наследственная болезнь должна быть описана в химических формулах. Сложности этиологического лечения наследственных болезней очевидны, хотя уже имеются многочисленные возможности для их решения, создаваемые успешной разработки проекта "Геном человека" и новым направлениям в теоретической и клинической медицине генной терапией
Окружающая среда никогда не была постоянной. Даже в прошлом она не была абсолютно здоровой. Однако существует принципиальное отличие современного периода в истории человечества от всех предыдущих. В последнее время темпы изменения среды стали столь ускоренными, а диапазон изменения так расширился, что проблема изучения последствий стала неотложной.
Отрицательное влияние среды на наследственность человека может выражаться в двух формах:
факторы среды могут «разбудить» молчавший или заставить «замолчать» работающий ген,
факторы среды могут вызвать мутации, т.е. изменить генотип человека.
К настоящему времени груз мутаций в популяциях человека составил 5%, а список наследственных заболеваний включает около 2000 болезней. Ощутимый вред человечеству наносят новообразования, вызванные мутациями соматических клеток. Возрастание числа мутаций влечёт за собой рост естественных выкидышей. Сегодня во время беременности погибает до 15% плодов.
Одной из важнейших задач сегодняшнего дня является задача создания службы мониторинга за генофондом человека, которая бы регистрировала число мутаций и темпы мутирования. Несмотря на кажущуюся простоту этой задачи, реальное её решение сталкивается с целым рядом трудностей. Главная трудность состоит в огромном генетическом разнообразии людей. Огромным является и число генетических отклонений от нормы.
В настоящее время отклонениями от нормы в генотипе человека и их фенотипическим проявлением занимается медицинская генетика, в рамках которой разрабатываются методы профилактики, диагностики и лечения наследственных болезней.
Методы профилактики наследственных заболеваний.
Профилактика наследственных болезней может проводиться несколькими способами.
А) Могут проводиться мероприятия, направленные на ослабление действия мутагенных факторов: уменьшение дозы облучения, снижение количества мутагенов в окружающей среде, предупреждение мутагенных свойств сывороток и вакцин.
Б) Перспективным направлением является поиск антимутагенных защитных веществ . Антимутагены – это соединения, нейтрализующие сам мутаген до его реакции с молекулой ДНК или снимающие поражение с молекулы ДНК, вызванные мутагенами. С этой целью применяют цистеин, после введения которого организм мыши оказывается способным переносить смертельную дозу радиации. Антимутагенными свойствами обладает ряд витаминов.
В) Целям профилактики наследственных болезней служит генетическое консультирование. При этом предупреждаются близкородственные браки (инбридинг), поскольку при этом резко возрастает вероятность рождения детей, гомозиготных по аномальному рецессивному гену. Выявляются гетерозиготные носители наследственных заболеваний. Врач-генетик- не юридическое лицо, он не может запретить или разрешить консультируемым иметь детей. Его цель – помочь семье реально оценить степень опасности.
Методы диагностики наследственных заболеваний.
А) Метод массовой (просеивающей) диагностики .
Данный метод используют применительно к новорождённым с целью выявления галактоземии, серповидно-клеточной анемии, фенилкетонурии.
Б) Ультразвуковое обследование.
В 70-е годы на 1У Международном генетическом конгрессе прозвучала идея о внедрении в медицинскую практику дородовой диагностики наследственных заболеваний. Сегодня наиболее широко используется метод ультразвукового обследования. Главное его достоинство состоит в массовости обследования и возможности выявить отклонения на 18 – 23 неделе беременности, когда плод ещё самостоятельно нежизнеспособен.
В) Амниоцентез.
На сроке беременности 15-17 недель прокалывают шприцем плодный пузырь и отсасывают небольшое количество плодной жидкости, в которой есть слущенные клетки эпидермиса плода. Эти клетки 2 – 4 недели выращивают в культуре на специальных питательных средах. Затем с помощью биохимического анализа и изучения хромосомного набора можно выявить около 100 генных и практически все хромосомные и геномные аномалии. Метод амниоцентеза успешно используется в Японии. Здесь обязательно и бесплатно обследуют всех женщин старше 35 лет, а также женщин уже имеющих детей с отклонениями от нормы. Амниоцентез – относительно трудоёмкая и дорогостоящая процедура, но экономисты подсчитали, что стоимость анализа для 900 женщин намного дешевле, чем стоимость прижизненной госпитализации одного больного с наследственными аномалиями.
Г) Цитогенетический метод.
Изучаются образцы крови людей с целью определения аномалий хромосомного аппарата. Особенно важно это при определении носительства заболеваний у гетерозигот.
Д) Биохимический метод.
Основывается на генетическом контроле синтеза белков. Регистрация различных видов белков позволяет оценить частоту мутаций.
Методы лечения наследственных болезней.
А) Диетотерапия.
Заключается в установлении правильно подобранной диеты, которая снизит тяжесть проявления болезни. Например, при галактоземии патологическое изменение наступает в силу того, что нет фермента, расщепляющего галактозу. Галактоза накапливается в клетках, вызывая изменения в печени и головном мозге. Лечение болезни проводят, назначая диету, исключающую в продуктах галактозу. Генетический дефект при этом сохраняется и передаётся потомству, но обычные проявления болезни у человека, использующего данную диету, отсутствуют.
Б) Введение в организм недостающего фактора.
При гемофилии проводят инъекции белка, который временно улучшает состояние больного. В случае наследственных форм сахарного диабета в организме не вырабатывается инсулин, регулирующий углеводный обмен. В этом случае инсулин вводят в организм.
В) Хирургические методы.
Некоторые наследственные заболевания сопровождаются анатомическими отклонениями от нормы. В этом случае используется хирургическое удаление органов или их частей, коррекция, трансплантация. Например, при полипозе удаляют прямую кишку, оперируют врождённые пороки сердца.
Г) Генная терапия – устранение генетических ошибок. Для этого в соматические клетки организма включают одиночный нормальный ген. Этот ген в результате размножения клеток заменит патологический ген. Генная терапия через зародышевые клетки осуществляется в настоящее время на животных. Нормальный ген встраивается в яйцеклетку с аномальным геном. Яйцеклетка имплантируется в организм самки. Из данной яйцеклетки развивается организм с нормальным генотипом. Генная терапия планируется к применению лишь в тех случаях, когда болезнь угрожает жизни и не подлежит лечению другими способами.
За страницами школьного учебника.
Некоторые вопросы евгенизма.
Идея искусственного улучшения человека не нова. Но только в 1880г. появилось понятие «евгенизм». Слово это ввёл двоюродный брат Ч. Дарвина – Ф. Гальтон. Он определял евгенику как науку об улучшении потомства, которая отнюдь не ограничивается вопросами разумных скрещиваний, но, особенно в случае человека, занимается всеми воздействиями, которые способны дать наиболее одарённым расам максимальные шансы преобладать над расами менее одарёнными.
Сам термин «евгенизм» происходит от греческого слова, обозначающего человека хорошего рода, знатного происхождения, хорошей расы.
Гальтон несомненно признавал определённую роль среды в развитии индивидуума, но в конечном счёте он считал, что «раса» важнее среды, т.е. он делал упор на то, что мы сегодня называем генетическим фактором.
Идея об улучшении популяции человека с помощью биологических методов имеет большое прошлое. Рассуждения подобного типа историки находили ещё у Платона. Тем не менее Гальтон был оригинален, разработав законченную теорию. Его произведения представляют собой основной источник, к которому следует обращаться при анализе того, что происходит сегодня. Согласно Гальтону, основанная им евгеника заслуживала статуса науки. Под определённым углом зрения, евгенизм действительно содержит в себе нечто научное, он использует некоторые теории и результаты из области биологии, антропологии, демографии, психологии и др. Очевидно, однако, что основа евгенизма социальная и политическая. Теория имела практическую конечную цель – сохранить наиболее «одарённые расы», увеличить численность элиты нации.
Под влиянием собственных неудач, постигших его в Кембридже, Гальтон пристально заинтересовался следующей проблемой: каково происхождение наиболее одарённых людей. Он написал работы, в которых с помощью статистики старался подтвердить гипотезу, подсказанную ему личными убеждениями, что наиболее одарённые индивидуумы часто бывают близкими родственниками людей, которые тоже одарены. Принцип проведения исследований был у Гальтона простым: он изучал популяции людей, принадлежащих к социальной элите (судьи, государственные деятели, учёные). Он выявил довольно значительное число их близких родственников, которые сами были видными деятелями. Сравнения производились методически с учётом различной степени родства. Установленные таким образом корреляции были явно нестабильными и ограниченными. В действительности интерпретация этих статистических данных в пользу тезиса о биологическом наследовании ни в коей мере не была очевидной. Но сам Гальтон принадлежал к английской элите, поэтому психологически ему было довольно легко допустить наследование гениальности.
В истории биологии роль Гальтона обычно недооценивается. Биологи не воспринимали Гальтона как специалиста: интересы биологические у него были подчинены более общим интересам. И всё же именно он за 10 лет до Вейсмана сформулировал два основных положения его теории. Гальтон проявил интерес к генетике и в связи с тем, что он приписывал наследственности важную роль в социальных явлениях.
Применение евгенизма в области науки в некоторых случаях оказывается плодотворным, но в целом евгеника лишена научной основы. Проект улучшения отдельных рас, наиболее одарённых, опирается, прежде всего, на идеологические и политические мотивы. Тот факт, что генетика может обеспечить евгенистов какими-то аргументами, абсолютно не доказывает ни истинности, ни этической правомерности этого проекта. Понятие «расы» в трактовка Гальтона весьма растяжимо. Прежде всего оно может соответствовать распространённому представлению о расе: жёлтая, белая, чёрная. Использует он понятие «раса» и более гибко: расу образует любая однородная популяция, в которой определённые признаки стойко передаются по наследству. Такая идея в высшей степени спорна. Критерии «хорошей расы» сами по себе довольно расплывчаты, но главными среди них являются такие качества как ум, энергия, физическая сила и здоровье.
В 1873г. Гальтон опубликовал статью «Об улучшении наследственности». В ней он объясняет, что первейшей обязанностью человечества является добровольное участие в общем процессе естественного отбора. По мнению Дальтона, люди должны методично и быстро делать то, что природа делает слепо и медленно, а именно: благоприятствовать выживанию наиболее достойных и замедлять или прерывать воспроизведение недостойных. Многие политические деятели благосклонно выслушивали такие высказывания. Приводились впечатляющие цифры: между 1899 и 1912г.г. в США в штате Индиана было произведено 236 операций вазэктомии умственно отсталым мужчинам. Тот же штат в 1907г. проголосовал за закон, предусматривающий стерилизацию наследственных дегенератов, затем так же поступила Калифорния и ещё 28 штатов. В 1935г. общее число операций по стерилизации достигло 21539. Не все евгенистские мероприятия были такими грубыми, хотя в основе их лежала одна и та же философия селекции наиболее одарённых людей. Заслуживает внимания тот факт, что люди науки, пользующиеся большой известностью, не колеблясь предлагали очень суровые меры. Лауреат Нобелевской премии француз Карел в 1935г. опубликовал свой труд «Это неизвестное существо человек», который имел необыкновенный успех. В этой книге автор объяснял, что учитывая ослабление естественного отбора, необходимо восстановить «биологическую наследственную аристократию». Сожалея о наивности цивилизованных наций, проявляющейся в сохранении бесполезных и вредных существ, он советовал создавать специальные заведения для осуществления эвтаназии преступников.
Таким образом, понятие «евгенизм» охватывает многообразные проявления действительности, но всё многообразие можно свести к двум формам: евгенизм воинственный (сознательный) и евгенизм «мягкий» (бессознательный). Первый наиболее опасен. Это он породил газовые камеры нацистов. Но было бы ошибкой считать второй безвредным. Ему тоже присуща двусмысленность: некоторые мероприятия, связанные с выявлением и предупреждением наследственных болезней, представляют собой зачаточную форму евгенизма.
Отличие евгенизма от социального дарвинизма.
Сторонники социального дарвинизма проповедуют невмешательство. Они полагают, что соревнование между людьми полезно и благодаря борьбе за существование будет обеспечено выживание лучших индивидуумов, поэтому достаточно не препятствовать процессу отбора, протекающему спонтанно.
Что касается евгенизма, то ему присуще нечто полицейское: его цель – установить авторитарную систему, способную производить «научным способом» хороших индивидуумов и хорошие гены, в которых нуждается нация. Тут легко покатиться по наклонной плоскости: начинают с установления карт генетической идентичности, увеличивают число проверок для установления пригодности к браку, перекрывают каналы, ведущие к порочным элементам, и тогда наступает очередь заключительного акта, например, эвтаназии – гуманной и экономичной. Нацистский евгенизм имел сверхнаучное обоснование. Гитлер, чтобы оправдать культ «чистой расы», недвусмысленно ссылается на биологию размножения и теорию эволюции.
Что значит быть евгенистом сегодня?
Со времён Гальтона положение сильно изменилось. Годы существования нацизма привели к тому, что евгенизму в плане идеологическом и социальном пришлось отступить. Но огромные успехи биологии и генной инженерии сделали возможным возникновение неоевгенизма. Большим новшеством была разработка методов, позволяющих выявить «плохие» гены, т.е. гены, ответственные за заболевания. Выявлять генетические дефекты можно на разных стадиях. В одних случаях обследуют людей, желающих иметь детей, в других – беременных женщин. Если у плода выявляется серьёзная аномалия, то может быть поставлен вопрос об аборте. Выявляя серьёзные генетические ошибки у новорождённых, в результате раннего лечения можно восстановить утраченную функцию. Таким образом, возникла новая ситуация: отныне можно планировать грандиозную долгосрочную операцию по капитальной очистке генофонда человечества. Это поднимает многочисленные вопросы как технического, так и этического порядка. Прежде всего, где остановиться при выбраковке генов? Идеал беспощадного генетического отбора представляется спорным в биологическом плане6 не может ли такой отбор привести к обеднению генофонда человечества? Мечта евгенистов – использовать отбор генов сродни отбору в животноводстве. Но именно животноводы имели возможность убедиться в том, что систематический отбор можно использовать лишь до определённого предела: при слишком усиленном улучшении разновидности её жизнеспособность иногда чрезмерно снижается. В настоящее время существует две основных тенденции, выступающие друг против друга. Один лагерь составляют сторонники жёстких мер. Они считают, что генная инженерия дала в руки человека оружие, которое должно быть использовано на благо человечества. Например, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Ледерберг является сторонником клонирования человеческих генов как эффективного средства для создания выдающихся людей. В другом лагере находятся те, кто требует объявить сферу генетики человека неприкосновенной. В США, благодаря частной инициативе уже организован сбор и консервация спермы лауреатов Нобелевской премии. Таким образом, если верить ответственным лицам, можно будет путём искусственного осеменения легко произвести на свет детей, имеющих выдающиеся таланты. В действительности ничто не позволяет утверждать, что такой проект научно обоснован.
Целый ряд фактов свидетельствует о том, что сегодня одновременно имеются разные причины, способствующие воскрешению евгенизма.
Тюйе П. «Соблазны евгенизма».
В кн. «Генетика и наследственность». М.: Мир, 1987.
14.5. Принципы лечения наследственных болезней человека. Генная терапия
В настоящее время нет способов для исправления дефектов генетического материала человека, являющихся причиной развития наследственной патологии. Следовательно, отсутствует рациональная этиотропная терапия таких заболеваний, направленная на устранение их основной причины.
При всех наследственных заболеваниях широко применяется симптоматическое лечение, с помощью которого удается в той или иной мере снизить тяжесть клинической картины болезни. Оно включает применение различных лекарственных препаратов, физиотерапевтическое лечение, климатолечение и др. При некоторых наследственных болезнях такое лечение является единственно возможным способом облегчения развившейся симптоматики.
Некоторых больных с наследственной патологией лечат оперативным путем после рождения, применяя реконструктивную хирургию ("волчья пасть", "заячья губа", заращение анального отверстия, стеноз привратника, косолапость, врожденный вывих тазобедренного сустава, пороки сердца), при необходимости используя трансплантацию тканей и органов. Ряд дефектов, возникших как следствие нарушения генотипа, могут быть устранены только
оперативным путем (поражение глаза при ретинобластоме, мекониальный илеус у новорожденных при муковисцидозе).
При заболеваниях, связанных с нарушением обмена веществ (фенилкетонурия, галактоземия, фруктоземия и др.), применяют патогенетическое лечение, которое может значительно исправлять изменения нормального фенотипа индивидуума путем воздействия на биохимический механизм развития болезни. При этом существенное значение имеют сведения о конкретных молекулярных нарушениях звеньев метаболического процесса у того или иного больного.
Примером такого лечения является обсуждавшееся ранее успешное применение диетотерапии для коррекции фенотипа ребенка при фенилкетонурии и галактоземии. В случае нарушения синтеза какого-либо гормона проводят прямую заместительную терапию путем введения этого гормона в организм ребенка. Применяется и внутриутробное лечение заболеваний, таких как резус-несовместимость, галактоземия. Особые надежды возлагаются на терапию плода (фетальную терапию), например, при наличии у него иммунодефицита или α-талассемии.
Наиболее радикальным и эффективным способом лечения наследственных заболеваний человека является генная терапия, возможности которой сегодня интенсивно изучают, экспериментируя на различных биологических моделях (клетках бактерий, растений, животных, человека и др.) и используя в клинической практике.
Принципиальный смысл методов генной терапии состоит в замещении мутантного белка клеток человека, с которым связано развитие болезни, на соответствующий нормальный белок, который будет синтезироваться в таких клетках. С этой целью в клетки больного вводят ген нормального белка (трансген), находящийся в составе генно-инженерной конструкции, т.е. экспериментально сконструированной рекомбинантной молекулы ДНК (на основе молекулы векторной ДНК).
Генная терапия может быть связана с коррекцией генетических дефектов в соматических клетках больного человека либо в зародышевых клетках на ранних стадиях развития зиготы. В настоящее время успешно синтезируются отдельные гены в экспериментах in vitro, разработаны различные способы их переноса в клетки человека. Наиболее сложные проблемы генной терапии связаны с механизмами доставки гена в нужные клетки, возможностями его эффективной экспрессии в этих клетках и мерами безопасности организма. Для переноса генов чаще всего используют относительно легко доступные для вмешательства клетки внутренних органов и тканей человека (клетки красного костного мозга, фибробласты, клетки печени, лимфоциты). Такие клетки можно выделить из организма, включить в них нужную генную конструкцию и затем вновь ввести их в организм больного.
Для введения нужных генов в организм человека чаще всего используют вирусные векторы (комплекс вирусная ДНК — ген человека), плазмидные векторы (плазмидная ДНК — ген человека), а также искусственные макромолекулярные системы (транс-ген в составе липосомного комплекса). Ограниченное применение вирусных векторов связано с возможной патогенностью используемых в этих целях вирусов (ретровирусы), их способностью индуцировать иммунный ответ (аденовирусные конструкции). Кроме того, в некоторых случаях встраивание вирусных комплексов в геном человека может быть причиной инсерционных мутаций, приводящих к нарушению активности отдельных генов. Играет отрицательную роль и ограничение размера генетической конструкции, которая включается в геном вируса.
В то же время большинство невирусных комплексов низкотоксично, немутагенно, поэтому их использование более предпочтительно. Однако, они также не лишены недостатков, к которым относится короткое время экспрессии включенных в них генов и отсутствие достаточной специфичности в отношении тех или иных тканей организма.
В настоящее время поиски наиболее оптимальных вариантов генной терапии ведутся в разных направлениях. Так, например, делаются попытки использования искусственно синтезированных фрагментов РНК (РНК-олигонуклеотидов) для блокирования тех или иных комплементарных им участков определенных генов в целях регуляции их функциональной активности ("антисмысловая" терапия). Разработаны методы введения ДНК гибридных плазмид путем их инъекций в мышечные и другие клетки (ДНК-иммунизация) либо с помощью систем ДНК-катионных липосом (комплекс называют геносомой), которые, взаимодействуя с клеточной мембраной, легко проникают в клетки, доставляя туда плазмидную ДНК. Считают также перспективным использование некоторых других искусственных макромолекулярных комплексов невирусной природы (синтетических пептидов, катионных или липидных лигандов, в частности гидрофобных поликатионов), на основе которых созданы системы, обеспечивающие перенос генов в определенные ткани. Следует отметить, что в предпринимаемых попытках генотерапии человека используют разные пути переноса нормальных генов. Такой перенос (трансгеноз) осуществляют либо путем введения необходимых генов в выделенные из организма соматические клетки (in vitro) с дальнейшим их введением в органы или кровоток, либо проводят прямой трасгеноз (in vivo), используя рекомбинантный вектор с необходимым геном.
Генная терапия находит применение в лечении различных моногенных, мультифакториальных, инфекционных заболеваний человека и даже при попытках лечения СПИДа. В настоящее время ведутся работы по генной терапии гемофилии, тяжелого
комбинированного иммунодефицита с недостаточностью аденозиндезаминазы, миодистрофии Дюшенна, болезни Паркинсона, рака и атеросклероза.
Хороший эффект трансгеноза in vitro получен при лечении иммунодефицита с недостаточностью аденозиндезаминазы путем встраивания гена этого фермента человека в мононуклеарные клетки периферической крови, извлеченные из организма, с последующим возвращением таких клеток обратно в организм.
Имеются сообщения о возможности лечения методом генной терапии семейной гиперхолестеринемии, причиной которой является недостаточность рецептора липопротеинов низкой плотности. Нормальный ген рецептора липопротеинов вводили в клетки печени больных с помощью ретровирусного вектора in vitro, a затем такие клетки возвращали в организм больного. При этом у одного больного удалось получить стойкую ремиссию со снижением уровня холестерина на 50 %.
В настоящее время разрабатывается ряд подходов для лечения некоторых опухолей генно-инженерными методами. Так, например, для лечения меланом используют инфильтрирующие опухоль лимфоциты, в которые введен ген фактора некроза опухоли. При введении таких лимфоцитов в пораженный организм наблюдается лечебный эффект. Имеются данные о возможности лечения опухолей головного мозга при использовании ретровирусных векторов, которые переносят обладающий лечебным эффектом трансген только в делящиеся клетки опухоли, но не затрагивают при этом нормальные клетки.
Таким образом, в будущем генная терапия может стать одним из ведущих направлений в лечении наследственной патологии человека в связи с возможностью исправлять функции генетического аппарата больного, нормализуя таким образом его фенотип.
Базисные термины и понятия: вирусный вектор; генетическая инженерия; генная терапия; геносома; ДНК-иммунизация; ДНК-липосомный комплекс; иммунный ответ; патогенетическое лечение; ретровирусы; симптоматическое лечение; структура ДНК-липосома; трансгеноз; этиотропное лечение.
Задания для самостоятельной работы
14.1. В генетическую консультацию обратилась беременная женщина, переболевшая коревой краснухой на ранних сроках беременности. Составьте поэтапный план проведения генетического консультирования с указанием необходимых на ваш взгляд методов лабораторной диагностики для установления возможных патологических нарушений у плода.
14.2. Первый ребенок у здоровых родителей болен фенилкетонурией. Определите риск появления этого заболевания у следующего ребенка.
Какие дополнительные методы исследования может предложить этой семье генетик-консультант?
14.3. Первый ребенок нормальной женщины с группой крови М и нормального мужчины с группой крови MN имеет группу крови MN и признаки альбинизма (аутосомнорецессивное заболевание). Определите вероятные генотипы родителей ребенка и возможность повторного рождения у них ребенка-альбиноса с той или иной группой крови системы MN
14.4. Дочь отца-дальтоника, имеющая нормальное зрение, вышла замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого тоже был дальтоником. Установите вероятность заболевания их будущих детей и его связь с полом последних (см. также информацию в табл. 2.6).
14.5. У пожилых супругов с нормальным зрением имеется трое детей: 1) сын-дальтоник, который, в свою очередь, имеет дочь с нормальным зрением; 2) дочь с нормальным зрением, которая родила одного сына-дальтоника, а другого сына с нормальным зрением; 3) дочь с нормальным зрением, у которой родилось пять сыновей, не имеющих признаков дальтонизма. Составьте родословную трех поколений этой семьи и определите возможные генотипы всех ее представителей. Установите вероятность рождения больных детей (и их пол) у внучки (индивидуума третьего поколения), имеющей отца-дальтоника и нормальное зрение, если она выйдет замуж за молодого человека с нормальным зрением из семьи, в которой никогда не наблюдалось этого заболевания.
14.6. Из перечисленных заболеваний выберите те, диагноз которых может быть подтвержден с помощью ультразвукового исследования (УЗИ): 1) болезнь Дауна; 2) фенилкетонурия; 3) редукция конечностей; 4) дефект нервной трубки; 5) синдром Эдвардса.
14.7 Определите, при каких из указанных заболеваний происходит повышение уровня α-фетопротеина в амниотической жидкости: 1) пороки развития нервной трубки; 2) гемофилия; 3) синдром Шерешевского —Тернера; 4) врожденный нефроз.
14.8 Первый ребенок у молодой матери родился с болезнью Дауна, в настоящее время у этой женщины вторая беременность. Есть ли реальные методы определения хромосомной патологии у плода до рождения?
14.9 В порядке самоконтроля имеющихся у вас знаний, внесите необходимую информацию в незаполненные колонки табл. 14.1.
Таблица 14.1
Биохимические методы диагностики генных болезней
14.10 В сыворотке крови беременной женщины резко снижено содержание α-фетопротеина, тогда как уровень хорионического гонадотропина повышен. Сделайте предварительное заключение о возможной патологии плода.
14.11 Первый ребенок в семье погиб сразу после рождения из-за множественных пороков развития. Какие методы пренатальной диагностики следует использовать в случае повторной беременности у матери этого ребенка?
14.12. Выберите из предложенных методов диагностики те, которые используются для первичного установления и подтверждения диагноза заболевания, расставив против приведенных названий болезней цифры, которыми обозначены эти методы (например, а-1 и т.д):
14.13. Используя имеющуюся у вас информацию, составьте схему трансгеноза in vitro. Приведите примеры заболеваний, при которых возможно использование этого способа терапии.
14.14. Выберите из числа предложенных заболеваний те, при которых возможно применение в качестве патогенетического лечения специальных диет: 1) галактоземия; 2) адреногенитальный синдром; 3) фенилкетонурия; 4) болезнь Дауна; 5) гемофилия.
14.15. Расставьте против приведенных названий заболеваний буквы, которыми обозначены возможные подходы к их лечению (например, 1-б):
14.16. В порядке самоконтроля имеющихся у вас знаний отметьте в предложенной табл. 14.2 знаком (+) или (-), какие нарушения в генетических структурах человека могут привести к появлению следующих заболеваний:
Таблица 14.2
Нарушения в генетических структурах человека, приводящие к наследственной патологии
Окончание табл. 14.2
| Название болезни | Нарушение структуры ядерной ДНК | Нарушение структуры мтДНК | Изменение числа половых хромосом | Изменение числа аутосом | Структурные аберрации хромосом |
| Болезнь Дауна | |||||
| Фенилкетонурия | |||||
| Синдром Патау | |||||
| Синдром Пирсона | |||||
| Синдром Орбели | |||||
| Лейциноз | |||||
| Синдром Эдвардса | |||||
| Оптическая нейропатия Лебера | |||||
| Синдром Клайн-фельтера |
Перспективы дальнейшего развития медицинской генетики связывают с разработкой новых эффективных методов ранней диагностики наследственных болезней человека и скрытого носительства генов патологических признаков, с совершенствованием методов профилактики и генотерапии наследственной патологии. Предполагается возможность расшифровки генетических основ различных мультифакториальных заболеваний и открытия способов их коррекции на молекулярном уровне. Является также весьма актуальным решение проблемы защиты наследственности человека от повреждающего действия мутагенных факторов окружающей среды.
1. Лечение наследственных болезней:
1. Симптоматическое и патогенетическое - воздействие на симптомы болезни (генетический дефект сохраняется и передается потомству):
1) диетотерапия, обеспечивающая поступление оптимальных количеств веществ в организм, что снимает проявление наиболее тяжких проявлений болезни - например, слабоумия, фенилкетонурии.
2) фармакотерапия (введение в организм недостающего фактора) - периодические инъекции недостающих белков, ферментов, глобулинов резус-фактора, переливание крови, что временно улучшает состояние больных (анемия, гемофилия)
3) хирургические методы - удаление органов, коррекция повреждений или трансплантация (волчья губа, врожденные пороки сердца)
2. Евгенические мероприятия - компенсация естественных недостатков человека в фенотипе (в том числе и наследственных), т.е. улучшение здоровья человека через фенотип. Заключаются в лечении адаптивной средой: дородовая и послеродовая забота о потомстве, иммунизация, переливание крови, трансплантация органов, пластическая хирургия, диета, лекарственная терапия и т.д. Включает симптоматическое и патогенетическое лечение, но не позволяет полностью избавиться от наследственных дефектов и не уменьшает количество мутантных ДНК в популяции человека.
3. Этиологическое лечение - воздействие на причину болезни (должно приводить к кардинальному исправлению аномалий). В настоящее время не разработано. Все программы в желаемом направлении фрагментов генетического материала, определяющих наследственные аномалии, исходят из идей генной инженерии (направленные, обратные индуцированные мутации с помощью открытия сложных мутагенов или заменой в клетке «больного» фрагмента хромосомы «здоровым» естественного или искусственного происхождения)
2. Профилактика наследственных болезней:
К профилактическим мероприятиям относятся медико-генетические консультации, пренатальная диагностика и диспансеризация. Специалисты во многих случаях могут указать родителям на вероятность появления ребенка с определенными пороками, хромосомной болезнью или нарушениями обмена, обусловленными генными мутациями.
Медико-генетическое консультирование. Тенденция к увеличению веса наследственной и наследственно обусловленной патологии выражена достаточно четко. Результаты популяционных исследований последних лет показали, что в среднем у 7-8% новорожденных выявляется какая-либо наследственная патология или пороки развития. Самым лучшим методом излечения наследственной болезни было бы исправление патологической мутации путем нормализации хромосомной или генной структуры. Эксперименты по «обратной мутации» проводятся только в микроорганизмах. Однако возможно, что в будущем генная инженерия будет исправлять ошибки природы и у человека. Пока основным способом борьбы с наследственными болезнями являются изменения условий окружающей среды, в результате чего развитие патологической наследственности становится менее вероятным, и профилактика путем медико-генетического консультирования населения.
Основная цель медико-генетического консультирования - снижение частоты заболеваний путем ограничения появления потомства с наследственной патологией. А для этого необходимо не только установить степень риска рождения больного ребенка в семьях с отягощенной наследственностью, но и помочь будущим родителям правильно оценить степень реальной опасности.
Направлению в медико-генетическую консультацию подлежат:
1) больные с наследственными заболеваниями и члены их семей;
2) члены семей, в которых имеются повторные случаи заболевания невыясненной причины;
3) дети с пороками развития при подозрении на хромосомные нарушения;
4) родители детей с установленными хромосомными нарушениями;
5) супруги при повторных спонтанных абортах и бесплодных браках;
6) больные с нарушением полового развития
7) лица, желающие вступить в брак, если один из них или кто-то из их родственников страдает наследственными заболеваниями.
В медико-генетической консультации проводиться осмотр больного и составляется родословная семьи. На основании полученных данных предполагается тип наследования данного заболевания. В дальнейшем диагноз уточняется или при исследовании хромосомного набора (в цитогенетической лаборатории), или с помощью специальных биохимических исследований (в биохимической лаборатории).
При заболеваниях с наследственным предрасположением задача медико-генетического консультирования состоит не в прогнозировании заболевания у потомства, а в определении возможности развития данного заболевания у родственников больного и разработке рекомендации в случае необходимости лечения или соответствующих профилактических мероприятий. Ранняя профилактика, направленная на устранение вредных факторов, провоцирующих развитие заболевания, имеет огромное значение, особенно при высокой степени предрасположенности. К заболеваниям, при которых такие профилактические мероприятия оказываются действенными, в первую очередь относится гипертоническая болезнь с ее осложнениями, ишемическая болезнь сердца и инсульты, язвенная болезнь, сахарный диабет.
Еще по теме Лечение и профилактика наследственных болезней:
- Диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней
- Т. П. Дюбкова. Врожденные и наследственные болезни у детей (причины, проявления, профилактика), 2008
- Значение диагностики и лечение от наследственных болезней
- РЕАЛЬНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ
- НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ПАТОЛОГИЯ – ГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА