Cercetarea activă efectuată de comunitatea hemofilică în domeniile legate de produsele din sânge și siguranța acestora furnizează informații complete cu privire la aceste aspecte. Dar problemele asociate cu terapia genică nu au fost investigate atât de bine. Terapia cu gene nu este ușor de înțeles, dar, în cele din urmă, are un impact semnificativ asupra vieții noastre. Și, ca și în cazul altor aspecte legate de tratamentul hemofiliei, opiniile cu privire la avantajele și dezavantajele sale variază în mod inevitabil, în special în stadiile incipiente ale terapiei genice.
Dacă cercetarea continuă în ritmul actual, este foarte probabil să putem face alegeri în ceea ce privește terapia genică în viitorul apropiat. Vom putea rezolva multe probleme complexe și apoi vom lua în considerare terapia genică pentru noi și copiii noștri. Pentru luarea deciziei optime, avem nevoie, cel puțin în înțelegerea de bază a terapiei genice.
În plus față de înțelegerea de bază, trebuie să fim conștienți de diversele programe de terapie genică în curs de dezvoltare și de principalele obstacole în calea implementării acestora. În cele din urmă, trebuie să analizăm viitorul cercetării în terapia genică și impactul acestora asupra hemofiliei și să învățăm să privim dezvoltarea terapiei din punct de vedere critic.
Principiile de bază ale terapiei genice
Tratamentul hemofiliei prin terapie genică implică corectarea defectelor genetice ale pacientului prin plasarea genelor în mod normal în celulele sale. Genele normale responsabile pentru producerea factorilor VIII și IX, trebuie introdus în celule suficiente pentru a permite corpului pacientului pentru a menține factorul de nivel dorit, m. E. Pentru a vindeca de hemofilie.
Terapia genetică nu este o soluție nouă, oamenii de știință au speculat despre posibilitățile terapiei genice acum 30 de ani, dar la acea vreme au existat numeroase obstacole tehnice în studierea gravă a acestei probleme. Unele dintre aceste obstacole au fost depășite, altele rămân împreună cu noi probleme emergente.
Inițial, oamenii de știință au trebuit să-și dea seama cum să separe mai bine gena dintr-o celulă și să o plaseze într-o altă celulă. Această problemă a fost rezolvată de multe companii și laboratoare de cercetare care dezvoltă medicamente recombinante, de exemplu insulină, hormoni de creștere, interferon și factor VIII; și oameni de știință care efectuează cercetări fundamentale în domeniul ingineriei genetice. În ultimii 30 de ani, metodele de extragere a unei gene și plasarea acesteia într-o celulă au evoluat într-o asemenea măsură încât acum această operație poate fi efectuată în laboratoare universitare și chiar în unele școli secundare.
Deși fundamentele tehnicilor de transfer de gene sunt ușor de realizat, aplicarea cu succes a terapiei genice necesită mult mai mult decât ceea ce este indicat în Tabelul 1 și are anumite condiții prealabile specifice:
1) gena transmisă trebuie plasată într-o celulă în care va funcționa eficient. Unele boli, de exemplu, fibroza chistică, necesită introducerea genei în țesutul pulmonar. În hemofilie, gena trebuie plasată în celule care livrează factorii VIII sau IX la sistemul circulator.
2) Odată ce gena transferată trebuie să funcționeze în celulă pentru o lungă perioadă de timp, în mod ideal, permanent. Sau celulele cu o nouă gena numită celule receptive trebuie să supraviețuiască pe cont propriu mult timp sau trebuie să transmită gena la generațiile viitoare de celule. Scopul urmărit nu este îndeplinit dacă gena transplantată în celulă moare într-un timp scurt.
3) O gena nou transmisă, numită transgenă, trebuie exprimată în mod corespunzător, adică trebuie să producă o cantitate suficientă de factor pentru coagularea adecvată a sângelui.
4) Transferul genelor nu trebuie să afecteze ADN-ul normal. Dacă gena este introdusă corect în ADN-ul, alte gene pot fi perturbate, sau în mod normal gene „silențioase“ poate fi excitat, ceea ce ar putea duce la cancer si alte modificari celulare anormale. Scopul este de a adăuga o nouă capacitate (produce un factor) fără a schimba orice alte funcții ale celulei.
5) Transferul genei nu trebuie să conducă la o reacție imună care limitează eficacitatea genei, prevenind tratamentul în viitor sau provocând reacții adverse grave.
6) Procesul de transfer ar trebui să fie unificat pentru orice pacient cu hemofilie, relativ ușor de utilizat și eficient pentru toți.
Tabelul 1.
Pentru terapia genetică de succes
Transportarea genei în celula dreaptă
Nivelul factorului normal
Rezultatele infecțiilor virale din utilizarea vectorilor
Aceste condiții prealabile pentru terapia genetică de succes în hemofilie se bazează pe două prevederi medicale esențiale: siguranță și eficacitate. Siguranța nu implică nici o deteriorare a sănătății pacientului; eficiența înseamnă că sângele pacientului este coagulat în mod eficient. În practică, succesul depinde și de realizabilitate și accesibilitate. Vă puteți permite utilizarea terapiei genice și va fi disponibilă tuturor celor care au nevoie de ea?
Tratamentul cu o injecție regulată?
Două tipuri de terapie genică
Toate programele de terapie genică pot fi împărțite în două tipuri: cele în care transferul genetic are loc în interiorul pacientului (in vivo) și unde transferul de gene survine în afara pacientului (ex vivo).
Terapia in vivo se bazează pe capacitatea celulelor de a absorbi ADN-ul. Cercetatorii spera sa impacheteze o gena care functioneaza in mod normal, astfel incat celula sa o poata accepta cu usurinta, permitand transferul genei, probabil printr-o injectie de rutina.
Când este transferat ex vivo, o gena care funcționează în mod normal va fi mai întâi transferată la o celulă din laborator. Apoi, celulele cu o nouă gena transmisă pot fi implantate la pacient. Astfel, va fi posibilă utilizarea celulelor proprii ale pacientului.
Ce abordare este mai bună? Ambele au avantajele și dezavantajele lor. Avantajul metodei in vivo este acela că necesită manipulări de laborator relativ mici și poate fi utilizat într-o gamă largă. Dacă este găsit metoda de succes, livrarea genei în celula dorită a pacientului, transferul in vivo, probabil ar implica simplu. Dimpotrivă, ex vivo prin transfer necesită mai multe operațiuni „chirurgicale“, în special înlăturarea și implantarea celulelor. Este nevoie, de asemenea, mai mult de lucru de laborator: pentru a efectua transferul de gene, este mai întâi necesar să se urmărească creșterea și dezvoltarea celulelor supuse transfecției, și analiza datelor înainte de transplant. Terapia ex vivo necesită o abordare mai personalizată, în timp ce "in vivo" poate fi efectuată în "producția de masă". Din punct de vedere al afacerii, este de obicei de dorit să dezvolți un program sau un proces care nu necesită de fiecare dată depanare; multe companii ar prefera abordarea "in vivo".
Dar metoda ex vivo are avantaje potențiale. Introducerea genelor în laborator poate fi efectuată folosind metode fizice simple, spre deosebire de "in vivo". Una dintre aceste metode, electroporarea, permite un curent electric prin celule, deschizând pereții lor exteriori și permite introducerea ADN-ului. Celule individuale sau clone cu caracteristicile cele mai de dorit pot fi apoi izolate, propagate în laborator; și re-implantat la pacient. Deși această tehnică este mai intensă decât cea in vivo, este mult mai sigură și mai ușor de controlat.
Cu toate acestea, mulți experți sunt preocupați de faptul că metodele ex vivo sunt prea greoaie sau nu pot genera suficiente celule necesare pentru a furniza un nivel normal al factorului în sânge. Da, iar studiile recente susțin transmisia in vivo. Dacă pacientul va folosi transmisia "in vivo" în viitor, cum va funcționa aceasta? Ce fel de injectare poate locui noua genă?
Virusurile pot fi utile: transferul "in vivo"
Introducerea unei noi gene prezintă anumite dificultăți; ADN-ul, materialul din care sunt făcute genele, nu poate fi pur și simplu înghițit ca o pastilă sau chiar introdus în sânge. ADN neprotejat în organism este probabil să se prăbușească pur și simplu, iar restul de ADN nu poate fi recunoscut și absorbit efectiv de către celulă. ADN neprotejat, care poartă un set de instrucțiuni pentru coagularea normală a sângelui, are nevoie de un vector, un vector în celulele necesare ale corpului pacientului. Cele mai frecvente vectori pentru transferul de gene sunt virusurile.
De ce viruși? Virușii pot fi dăunători, chiar morți. Dar virusii sunt candidați buni pentru rolul unui vector, deoarece sunt simpli din punct de vedere structural, de obicei constau din mici părți ale ADN-ului, ARN-ului și mai multe proteine. Ele sunt, de asemenea, destul de simple de învățat, pot fi alterate hereditar și au tendința naturală de a se alătura anumitor tipuri de celule și de a-și transfera ADN-ul în aceste celule.
Cu toate acestea, înainte de începerea utilizării vectorului viral, acesta trebuie testat temeinic pentru a evita efectele secundare nedorite. Unii vectori izolați din tulpini sunt considerați în siguranță. Dar altele provin din viruși potențial periculoși, inclusiv HIV. Cercetătorii ar trebui să adere la un curs clar între prezența unui virus mutabil care poate furniza în mod eficient o genă la o celulă care necesită, evitând orice rău cauzat de vectorul viral în sine. Dar securitatea trebuie să fie mai presus de toate; virușii potențial dăunători considerați ca vectori sunt de obicei modificați și aduse într-o stare de siguranță, păstrând în același timp capacitatea de a transfera ADN-ul în celula dorită.
Diferitele tipuri de vectori virali au avantajele și dezavantajele lor. În timp ce printre oamenii de știință nu există un consens cu privire la ce tip de vector este cel mai bun pentru terapia genică în hemofilie. Dacă metoda de terapie genică in vivo devine o metodă de tratare a hemofiliei, dezvoltarea unui vector ideal va fi una dintre sarcinile principale.
Sunt studiate și alte metode in vivo care nu utilizează vectori virali. Unii cercetători încearcă să închidă ADN-ul în interiorul coajei lipidice pentru ao proteja de distrugere până când este percepută de celulă. Această abordare conține mai puțin risc decât vectorii virali, dar este, probabil, și mai puțin eficientă și un ADN nou poate fi pierdut după un timp. O altă abordare este conectarea genei la o altă componentă, cum ar fi o proteină, care de asemenea are capacitatea de a se lega de anumite celule. Acești vectori nonvirus sunt probabil mai puțin periculoși decât virușii, dar în prezent nu funcționează la fel de eficient.
Un vector viral sau non-viral de utilizat, cât timp va trăi o genă nou creată în organism? Cat dureaza acest tratament?
La ce oră poți "vindeca" un pacient cu hemofilie?
În timp ce "succesul" programelor de terapie genică rămâne de scurtă durată; câinele, hemofilia pacientului a fost "vindecată" pentru o perioadă de 30 de zile și apoi s-au întors simptomele. Cu o persoană care va fi vindecată "de ani de zile" sau pentru totdeauna, trebuie să se întâmple în mod inevitabil două lucruri:
1) gena transmisă trebuie să rămână stabilă și să funcționeze în celulă;
2) celulele în sine trebuie să continue să funcționeze.
Indiferent dacă gena va supraviețui în celulă după transmisie va depinde de vectorul utilizat; unii vectori își pot încorpora ADN-ul, ceea ce înseamnă că ADN-ul transferat devine fizic conectat la ADN-ul celulei pacientului. Acest lucru poate contribui la stabilitatea pe termen lung, deoarece gena transferată va fi copiată oricând se copiază ADN-ul celulei. Alți vectori nu se atașează, ADN-ul transferat la ADN-ul celulei pacientului.
Prin urmare, atunci când celulele se divizează, ADN-ul transferat cu funcțiile corectate ale coagulării sângelui nu poate fi reprodus. În acest caz, celulele pacientului cu hemofilie, în cele din urmă, pierd capacitatea de coagulare a sângelui. Cu toate acestea, chiar și cu acest vector nealiniat, ADN-ul poate preveni boala timp de luni sau chiar ani, ceea ce poate fi privit ca un remediu pe termen scurt. Astfel de efecte pe termen scurt pot fi chiar mai preferabile, deoarece, în același timp, orice efecte secundare negative sunt, de asemenea, temporare.
Mai întâi de toate, pentru celula în sine este necesar să rămână sănătos. Multe celule din corpul uman nu trăiesc mult, morând în mod constant, deoarece sunt create celule noi. In timp ce unele dintre celulele care se divizeaza rapid sunt usor conectate la o noua gena, ele nu sunt potrivite pentru terapie genetica pe termen lung, daca transferul de gene nu are loc la o noua generatie de celule. O modalitate este de a pune o genă care funcționează în mod normal în celule, cu o durată lungă de viață, de exemplu celulele musculare sau ficatul. Dar chiar și aceste celule pot pierde în cele din urmă gena introdusă, ceea ce duce la o scădere treptată a capacității de coagulare a sângelui.
O cura pe termen lung se poate realiza dacă se găsește celula "corectă", dar trebuie depășite o serie de pericole.
Pericolele terapiei genice
Cel mai evident pericol al terapiei genice este acela că vectorii virali vor acționa ca viruși, păstrând sau restabilind capacitatea lor de a provoca infecții. Din fericire, majoritatea vectorilor virali testați fie nu provoacă boală la om, fie au fost inofensivi prin ingineria genetică.
Al doilea, pericol mai cuprinzătoare - riscul ca terapia genică stimulează sistemul imunitar uman în direcția reducerii eficacității tratamentului, sau face mai dificil de a efectua terapia viitoare. Sistemul nostru imunitar este mai eficient împotriva proteinelor străine și a ADN-ului, într-o coliziune cu un al doilea sau a treia oară. Imaginați-vă cum vaccinurile funcționează: primar ne expune la virusul poliomielitei, de exemplu, și stabilește sistemul nostru imunitar pentru a ataca virusul, în cazul în care ajunge în sângele nostru în viitor. În mod similar, sistemul imunitar al unor persoane cu hemofilie formează inhibitori ai factorilor. După tratament, un factor care este străin pentru mulți pacienți cu hemofilie severă „A“, organismul este setat pentru a respinge factorul ori de câte ori apare din nou în sânge.
Dacă se folosește terapia genică în hemofilie, toți vectorii virali pot provoca un răspuns imun. Dar unii vectori pot fi mai activi decât alții. Într-adevăr, sistemul nostru imunitar poate fi deja predispus să lucreze la anumite virusuri specifice. De exemplu, una dintre problemele asociate cu vectorii derivați din adenovirus (virus comun rece) este că cei mai mulți dintre noi au fost în mod repetat, și sunt gata pentru a contracara acest lucru; ca rezultat, sistemul nostru imunitar este capabil să neutralizeze vectorii adenovirali. Dar chiar dacă vectorii nu au fost atacate de sistemul imunitar in primul curs de terapie, aceasta poate stimula sistemul imunitar pentru a produce anticorpi deja pe următorul curs de tratament.
Și dacă terapia genică pentru hemofilie nu garantează recuperarea permanentă, procedura trebuie repetată periodic. Astfel, oamenii de stiinta trebuie sa gaseasca o cale de a depasi raspunsul sistemului imunitar la genele implantului.
Al treilea risc semnificativ terapiei genetice de hemofilie posibilitatea de implantare a unei gene noi la pacient cu echipe de pliere rupea legăturile altor gene în acea celulă, o consecință a activării accidentale sau activarea genelor cancerului. Acest lucru poate fi deosebit de relevant atunci când se utilizează vectori virale integrate.
O astfel de includere arbitrară a excluderii poate fi latentă de mai mulți ani, deci este imposibil să se evalueze dacă "comutarea" genetică depinde de ceva timp de terapia genică. Este o amenințare serioasă? Încă nu știm cum și când noile tehnologii vor rezolva această problemă.
Programe actuale în terapia genică
Transkaryotic Therapy, Inc. Cambridge, Massachusetts
in vivo / vectorul retroviral / injectarea intravenoasă
Viitorul terapiei genice
Va fi disponibilă terapia genică pentru copiii noștri? Da, dar poate când nu mai sunt copii. Terapia genetică nu se dezvoltă la fel de repede, așa cum au prezis mulți cercetători, dar există progrese constante și încă nu există obstacole insurmontabile. Cu toate acestea, complexitatea și specificitatea terapiei genice este că trebuie făcută o singură schimbare unică în structura genetică și metabolică a pacientului. Locurile de eroare sunt extrem de mici.
Este dificil să se prevadă când terapia genică va fi disponibilă, dar un lucru este evident: cu cât citiți și înțelegeți mai mult, cu atât mai bine veți fi pregătiți. O descoperire bruscă în cercetare ne poate permite tuturor să luăm o decizie care ne va schimba pentru totdeauna viața.