5. Успехи генотерапии в модельных экспериментах

В последнее время получены впечатляющие результаты и по коррекции дефектов на генном уровне с помощью направленного переноса генов в клетки мышей. Одним из таких примеров является успешная генотерапия мышей с синдромом shiverer (дрожание конечностей). У этих мышей имеется мутация в гене, кодирующем основной белок миелина, что фенотипически проявляется в виде тремора и конвульсий. Введение гена дикого типа в клетки зародышевой линии больных мышей приводило к рождению фенотипически здоровых особей. У потомства карликовых мышей, не способных синтезировать гормон роста и развившихся из клеток зародышевой линии, в которые ввели гибридный ген металлотионеина и ген гормона роста крыс, наблюдали восстановление способности к нормальному росту и развитию. Путем введения в клетки зародышевой линии гена дикого типа гонадотропин-рилизинг-гормона удалось восстановить репродуктивную способность у потомства мышей, родители которых были стерильны из-за отсутствия у них этого гормона и, как следствие, недоразвития гонад. В подобных же опытах введение клонированных -глобиновых генов человека в клетки мышей с -талассемией сопровождалось восстановлением нормального фенотипа у клеток красной крови и коррекцией анемии. Для мышей, моделирующих сцепленную с X-хромосомой недостаточность по орнитинтранскарбомоилазе, характерны облысение, изменение формы волос и повреждение кожи. Нормальный фенотип восстанавливался у потомства мышей, развившихся из клеток зародышевой линии, в которые был введен ген транскарбомоилазы дикого типа. При этом восстанавливалась даже нормальная экскреция оротовой кислоты. Интересные результаты были получены при попытке проведения генотерапии у мышей с синдромом диабета линии NOD (nonobese diabetic), заболевание которых, по-видимому, имеет аутоиммунную этиологию, что обусловлено дефектными генами главного комплекса гистосовместимости. У трансгенных мышей, экспрессирующих нормальные гены, не наблюдали воспалительных реакций в островках Лангерганса панкреатической железы и синдрома диабета.

На мышах моделировали также синдром мукополисахаридоза типа VII, для которого характерно нарушение ступенчатой деградации глюкозаминогликанов в лизосомах. Введение нормального гена -глюкуронидазы человека таким мышам приводило к коррекции как фенотипа, так и самого биохимического нарушения, приводящего к этому фенотипу.

6. Проблемы, возникающие в связи с практическим применением генотерапии

Несмотря на впечатляющие успехи генотерапии на модельных животных, в настоящее время имеется ряд принципиальных затруднений, препятствующих широкому использованию метода для лечения заболеваний человека. При проведении генотерапии необходимо выполнять, по крайней мере, следующие условия. Каждый ген, интегрированный в геном человека, должен нормально экспрессироваться и в случае необходимости адекватно отвечать на регуляторные сигналы организма. Интеграция гена в геном не должна сопровождаться инсерционным мутагенезом, нарушающим функционирование жизненно важных генов, и вообще оказывать неблагоприятное генетическое действие. При этом дефектный ген не должен оказывать отрицательного влияния на функционирование трансгена. Необходимо помнить, что частота интеграции вводимого гена в геном эмбриональных клеток сильно варьирует от клетки к клетке, хотя и несколько возрастает при использовании ДНК в линейной форме, а также при увеличении числа копий генов, вводимых в пронуклеус. Интеграция гена часто сопровождается точковыми мутациями, делециями, дупликациями и перестройками ДНК. Кроме того, интеграция генов в геном, как правило, носит случайный характер, что затрудняет введение гена в требуемый участок генома и может сопровождаться инсерционным мутагенезом. Следствием инсерционного мутагенеза может быть инактивация жизненно важных генов или же превращение протоонкогенов в онкогены.

Ни одна из вышеперечисленных технических проблем, возникающих при практическом использовании генотерапии, не является неразрешимой, однако преодоление этих трудностей требует времени. Реализация международного проекта "Геном человека" даст возможность исследователям использовать на практике от 80 000 до 100 000 генов человека, в том числе и для генотерапии. Все это создает реальные перспективы преодоления многих заболеваний человека, считающихся неизлечимыми.