แผนภาพลำดับการบำบัดด้วยยีน การมาครั้งที่สองของการบำบัดด้วยยีน การบำบัดด้วยยีนของโรคทางพันธุกรรมแบบโมโนเจนิก

ส่วนแรก (ก่อนเส้นสีน้ำเงิน) เป็นการแนะนำยีนบำบัด โดยหลักการแล้ว เพื่อให้เข้าใจวิธีการต่างๆ ได้ดีขึ้น และเพียงเล็กน้อยเพื่อไม่ให้ครูจับได้ หากคุณไม่มีเวลาและต้องการเนื้อหาเฉพาะสำหรับคำถาม ให้เลื่อนผ่านเส้นสีน้ำเงินทันที

การบำบัดด้วยยีนมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษา monogenic โรคทางพันธุกรรมแต่จากนั้นขอบเขตของการประยุกต์ใช้ก็ขยายออกไป และเริ่มถูกมองว่าเป็นแนวทางสากลที่เป็นไปได้ในการรักษาโรคทุกประเภท รวมถึงโรคติดเชื้อ มะเร็ง หลอดเลือด เบาหวาน และอื่นๆ อีกมากมาย

“ยีนบำบัด”- การแก้ไขข้อบกพร่องในยีน (โรค monogenic) - ที่ระดับโซมาติกและเซลล์สืบพันธุ์ - การแทนที่ยีนกลายพันธุ์ด้วยยีนปกติ

“การรักษาด้วยยีน”- การแก้ไขข้อบกพร่องโดยการแนะนำยีนทำงานเต็มรูปแบบ (cDNA)

ประการแรก ทฤษฎีทั่วไปบางประการ:

เงื่อนไขสำคัญสำหรับการบำบัดด้วยยีนที่ประสบความสำเร็จคือการทำให้การส่งมอบมีประสิทธิภาพ เช่น การเปลี่ยนรูป (ในความหมายกว้างๆ) หรือ การถ่ายโอน (เมื่อใช้พาหะของไวรัส) ของยีนแปลกปลอมเข้าไปในเซลล์เป้าหมาย รับรองการทำงานในระยะยาวในเซลล์เหล่านี้ และสร้างเงื่อนไขสำหรับการทำงานเต็มรูปแบบของยีน (การแสดงออกของยีน)

กลยุทธ์ในการแก้ไขความบกพร่องทางพันธุกรรม:

ตามประเภทของระบบเวกเตอร์:

ไวรัส

ข้อดีของพาหะของไวรัส: การถ่ายทอดเซลล์จำนวนมาก เขตร้อน; ความต้านทานต่อการย่อยสลายของไลโซโซม

ข้อเสียของไวรัสเวกเตอร์: ภูมิคุ้มกัน (ที่มีผลร้ายแรง - adeno- และ herpesviruses); สารก่อมะเร็งที่อาจเกิดขึ้น (retroviruses)

ไม่ใช่ไวรัส

· การฉีดโดยตรงเข้าสู่เซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ (หรือที่เรียกว่าไมโครอินเจคชั่น)

Lipofection (โดยใช้ไลโปโซมดัดแปลงต่างๆ (ถุงไขมันที่มี DNA อยู่ข้างใน);

· การนำไฟฟ้า;

· มีพลาสมิด

· DNA เชิงซ้อน (พลาสมิด DNA รวมกับเกลือ โปรตีน ฯลฯ );

· ปืนยีน (DNA ติดอยู่กับอนุภาคทองคำที่ยิงเข้าไปในเนื้อเยื่อของผู้ป่วย)

· เอนโดโทซิสที่อาศัยตัวรับ

ประโยชน์ของการจัดส่งแบบไม่ไวรัส: ความปลอดภัยสัมพัทธ์; ขาดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน สะดวกในการใช้.

ข้อเสียของการจัดส่งแบบไม่ใช่ไวรัส: ประสิทธิภาพการถ่ายโอนต่ำ ระดับต่ำการแสดงออก.

ตามทฤษฎีแล้ว วิธีที่รุนแรงและมีประสิทธิภาพที่สุดคือการแทนที่ยีนที่มีข้อบกพร่องในเซลล์สืบพันธุ์ (การบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์) แต่ยังคงมีปัญหาด้านจริยธรรมอยู่ ปัจจุบันแนวทางการบำบัดด้วยยีนทั้งหมดอาศัยยีนบำบัดในระดับเซลล์ร่างกาย

ตามกลไกการออกฤทธิ์ของยีนที่แทรกหรือโมเลกุล DNA ที่ถูกถ่ายโอนการบำบัดด้วยยีนจะแบ่งออกเป็นเชิงบวก (การฟื้นฟูการทำงานของยีน (ผ่านการฟื้นฟูการดำเนินการหรือการแทรกสำเนาการทำงานใหม่) หรือเชิงลบ - การปราบปรามการทำงานของยีน) นอกจากนี้ยังมีแนวทางที่มุ่งเพิ่มการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการบำบัดด้วยยีนมะเร็ง (ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง)

นอกจากนี้ ข้อมูลยีนใหม่สามารถนำเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้ โดยเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงในหลอดทดลองก่อนหน้านี้ วิธีการนอกร่างกาย วิธีการนำข้อมูลยีนเข้าสู่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยตรงเรียกว่า (อย่างกะทันหัน) ในสิ่งมีชีวิต การแนะนำเฉพาะจุดในบางพื้นที่เรียกว่า ในแหล่งกำเนิด ในขณะนี้ มีตัวอย่างความสำเร็จในการแนะนำข้อมูลยีนในมดลูก (เข้าสู่ตัวอ่อน) ในสหราชอาณาจักร ซึ่งล่าสุดได้ช่วยชีวิตเด็กจากโรคไมโตคอนเดรีย

แนวทางการบำบัดด้วยยีนเพิ่มเติม:

· Antisense DNA, RNA (+): ความจำเพาะ สามารถใช้ในเวกเตอร์ใดๆ ที่ไม่สร้างภูมิคุ้มกัน (-): การย่อยสลายอย่างรวดเร็วในเซลล์);

· ไรโบไซม์ (+): มีคุณสมบัติเป็นเอนไซม์ - ไม่ถูกบริโภค, สามารถเร่งการแตกตัวของเป้าหมายได้, ต่างจากโปรตีนที่ไม่ก่อให้เกิดภูมิคุ้มกัน, กระตุ้นการสังเคราะห์อินเตอร์เฟอรอน; (-): การย่อยสลายอย่างรวดเร็ว;

· โปรตีนเชิงลบแบบ Transdominant;

· แอนติบอดีสายเดี่ยว

· ยีนการฆ่าตัวตาย (แทนที่จะ "รักษา" เซลล์ ยีนนั้นสามารถฆ่าทิ้งได้ ซึ่งใช้ในระบบต่อต้านมะเร็ง (รายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง)

· การแนะนำลิมโฟไซต์ที่จำเพาะต่อแอนติเจน

· การผ่าตัดไคเมโรพลาสตี้ (โครงสร้างกิ๊บลูกผสม DNA/RNA ทำให้เกิดการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกันในนิวเคลียส)

นี่เป็นเพียงตัวอย่างวิธีการบำบัดด้วยยีน สำหรับคำอธิบายของโรค โปรดดูตั๋วที่มีหมายเลขก่อนหน้า

โรคที่เกิดจากเชื้อ:

การขาดอะดีโนซีนดีอะมิเนส(ADA syndrome) เป็นตัวอย่างแรกที่ค่อนข้างประสบความสำเร็จในการใช้ยีนบำบัด ดำเนินการเมื่อวันที่ 14 กันยายน 1990 วันนี้ถือเป็นวันเกิดของยีนบำบัดจริงๆ

โดยใช้ leukophoresis เราแยกออกจากเลือดที่อยู่รอบข้าง เซลล์โมโนนิวเคลียร์จากนั้นจึงนำไปเพาะเลี้ยงภายใต้เงื่อนไขของการเพิ่มจำนวนทีเซลล์ จากนั้นนำเวกเตอร์รีโทรไวรัสที่มียีน ADA ปกติเข้าไปในเซลล์ที่มีการแพร่กระจาย ในหลอดทดลอง ไม่กี่วันต่อมา เซลล์เม็ดเลือดที่ถูกแปลงจะถูกฉีดกลับเข้าไปในตัวคนไข้ กระบวนการนี้ทำซ้ำ 7 ครั้งใน 10 เดือน ผลที่ได้เป็นบวก ¼ ของเซลล์เม็ดเลือดขาวในร่างกายได้รับยีนที่ทำงาน การแนะนำเซลล์ที่ถูกดัดแปลงทำซ้ำทุกๆ 3-5 เดือน ปัจจุบันยีนบำบัด ของโรคนี้กำลังพัฒนาไปสู่การใช้สเต็มเซลล์ของผู้ป่วย วิธีนี้จะช่วยลดจำนวนการฉีดของเซลล์ดัดแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการแบ่งเซลล์หลายส่วนในร่างกายแล้ว และเมื่อได้รับข้อได้เปรียบเชิงคัดเลือกและเชิงปริมาณของเซลล์ต้นกำเนิดดัดแปลงมากกว่าเซลล์ต้นกำเนิดทั่วไป ก็จะก่อให้เกิดเอนไซม์ในร่างกายในระดับที่เพียงพอ

ไขมันในเลือดสูงทางพันธุกรรม -เป็นที่ทราบกันว่าเซลล์ตับที่ไม่แบ่งตัวไม่สามารถติดไวรัสรีโทรไวรัสได้ หลังจากการผ่าตัดตับออก เซลล์ตับจะเริ่มเพิ่มจำนวนและได้รับความสามารถในการติดเชื้อเรโทรไวรัส cDNA ของยีนตัวรับ LDL-R ปกติถูกนำเข้าสู่เซลล์ตับที่ได้รับจากตับของผู้ป่วยโดยใช้เวกเตอร์รีโทรไวรัส หลังจากการเติมเซลล์ตับชนิดรีคอมบิแนนท์อีกครั้งผ่านหลอดเลือดดำพอร์ทัลเข้าไปในตับ พบว่าระดับเลือดของไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (โดยเฉพาะโคเลสเตอรอล) ในเลือดลดลง และอัตราส่วนของไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นต่ำต่อไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นสูง ซึ่งหมายความว่าเซลล์ที่ถูกแนะนำทำหน้าที่ในร่างกายและคอเลสเตอรอลภายในและที่ถูกเผาผลาญ

ฮีโมฟีเลียบี –การทดลองที่ประสบความสำเร็จได้ดำเนินการกับสุนัขโดยใช้กลยุทธ์ ex vivo ด้วย
การส่งปัจจัยการเข้ารหัส cDNA IX ไปยังเซลล์ตับ เป็นไปได้ที่จะบรรลุการสังเคราะห์ปัจจัย IX ในปริมาณที่คิดเป็น 0.1% ของจำนวนปกติของปัจจัย IX ในเลือด ในความพยายามที่จะเพิ่มความเข้มข้นของแฟคเตอร์ IX มีการใช้เวกเตอร์ของอะดีโนไวรัส แต่ผลที่ได้นั้นมีอายุสั้น เลือดของสัตว์จับตัวเป็นก้อน แต่ผลหายไปโดยสิ้นเชิงหลังจากผ่านไป 2 เดือน (ข้อเสียเปรียบทั่วไปของพาหะของอะดีโนไวรัส)

ฮีโมฟีเลีย เอ -มีรายงานความสำเร็จในการแนะนำยีน factor VIII ที่ถูกตัดทอนลงในหนูโดยเป็นส่วนหนึ่งของเวกเตอร์รีโทรไวรัส เป็นผลให้บรรลุระดับการรักษาของปัจจัยในเลือด

โรคปอดเรื้อรัง -พบว่าการแทนที่เซลล์เยื่อบุปอด 6-10% ด้วยเซลล์ที่ถูกแปลงสภาพจะทำให้ร่างกายกลับมาเป็นปกติ ฟังก์ชั่นการขนส่งช่องเมมเบรนที่ให้การขนส่งไอออนคลอไรด์ Retroviruses ไม่เหมาะเนื่องจากไม่ติดเชื้อในเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว adenoviruses เหมาะสมกับการจองเนื่องจากทำให้เกิดปฏิกิริยาการอักเสบในการทดลองกับหนู ปัญหายังอยู่ที่อุปสรรคของ glycocalyx บนผิวเซลล์ วิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการปรับเปลี่ยนเวกเตอร์ที่มีลิแกนด์เฉพาะสำหรับตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์เยื่อบุผิวในปอด ปฏิกิริยาระหว่างลิแกนด์กับรีเซพเตอร์มักจะส่งผลให้เวกเตอร์เคลื่อนตัวไปในเซลล์พร้อมกับรีเซพเตอร์ ตัวรับเมมเบรน P2Y2-R ถูกเลือกเป็นตัวรับดังกล่าว ตัวรับนี้เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นปฏิกิริยาการอักเสบในโพรงปอด โมโนโคลนอลแอนติบอดีต่อตัวรับนี้หรือลิแกนด์ธรรมชาติ ไบโอติน UTP ถูกใช้เป็นลิแกนด์

Duchenne กล้ามเนื้อเสื่อม -โรคนี้เริ่มปรากฏให้เห็นในวัยเด็กและควรทำการบำบัดด้วยยีนในเวลานี้ สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการใช้เวกเตอร์อะดีโนไวรัส เนื่องจากยีนมีความยาว นักวิจัยจึงใช้สำเนาโปรตีนที่สั้นลงแต่ใช้งานได้ การทดลองในแบบจำลองเมาส์ที่มียีนดิสโทรฟินที่มีข้อบกพร่องแสดงให้เห็นว่าเซลล์กล้ามเนื้อ 5 ถึง 50% แสดงโปรตีนดิสโทรฟินที่ถูกตัดทอน ซึ่งเพียงพอที่จะลดการเสื่อมของกล้ามเนื้อได้ มีข้อมูลเกี่ยวกับการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับโครงสร้างทางพันธุกรรมที่มียีน dystrophin ในการรักษาผู้ป่วยที่มีอาการกล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne หลังจากฉีดเข้าไปในกล้ามเนื้อของการออกแบบนี้ เด็กที่ป่วยก็สามารถเคลื่อนไหวได้ อย่างไรก็ตามผลกระทบนั้นมีอายุสั้น

โรคหลายปัจจัยโดยใช้ตัวอย่างมะเร็ง:

มะเร็งมักเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนในเซลล์ ความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมของยีนหลายชนิดและผลิตภัณฑ์ของพวกมันในกระบวนการเนื้องอก ทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับประสิทธิผลของยีนบำบัดสำหรับโรคมะเร็ง อย่างไรก็ตาม มีการทดลองมากมายที่แสดงให้เห็นว่าการชดเชยของยีนต้านเดี่ยวสามารถนำไปสู่การยับยั้งคุณสมบัติของเนื้องอกของเซลล์ได้

ภูมิคุ้มกันบำบัดมะเร็ง:

การใช้โครงสร้างยีนบำบัดที่กระตุ้นการตอบสนองต่อการต่อต้านเนื้องอกของระบบภูมิคุ้มกัน (ส่วนใหญ่เป็นเซลล์) ในการสร้างโครงสร้างยีน จะใช้ยีนต่อไปนี้: แอนติเจน (ซึ่งระบบภูมิคุ้มกันตอบสนอง); MHCI complex (ความซับซ้อนทางจุลพยาธิวิทยาที่สำคัญ); ปัจจัย B7; ไซโตไคน์; ตัวรับทีเซลล์ การปราบปรามการพัฒนาของเนื้องอกสามารถทำได้โดยการโคลนยีนสำหรับไซโตไคน์: interleukins IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-12 รวมถึงเนื้อร้ายเนื้องอกปัจจัย-α (TNF-α), อินเตอร์เฟียรอน ( INF-α, INF-ϒ)

การปราบปรามการเจริญเติบโต เซลล์มะเร็งโดยการแนะนำยีนที่มีผลิตภัณฑ์ยับยั้งการพัฒนาของเนื้องอก:

ยีนต้านเนื้องอก (RB, P53, mdm2, Cip 1, P16, Cyclin D)

· ยีนฆ่าตัวตาย

สารยับยั้งออนโคยีน

· ปัจจัยต่อต้านการสร้างหลอดเลือด

สารยับยั้งไซคลิน

· ยีนที่เพิ่มความไวของเซลล์เนื้องอกต่อสารประกอบทางยา

· ยีนสำหรับลำเลียงยา (การแนะนำ เช่น เข้าสู่เซลล์ไขกระดูก)

ยีน p53 มีความสำคัญอย่างมากในการยับยั้งยีนก่อมะเร็ง (มีหน้าที่ในการตายของเซลล์และสามารถยับยั้ง วัฏจักรของเซลล์ป้องกันการแบ่งตัวที่ไม่สามารถควบคุมได้) ดังนั้นการกลายพันธุ์ของมันมักจะนำไปสู่การเสื่อมของเซลล์ที่เป็นมะเร็ง อะดีโนไวรัสเวคเตอร์ใช้เพื่อแนะนำสำเนาการทำงานของยีน p53 เข้าสู่ร่างกาย หลังจากที่ยีน p53 เริ่มแสดงออกในนิวเคลียสของเซลล์มะเร็ง มันจะทำให้เกิดการตายของเซลล์

อีกแนวทางหนึ่งก็คือ การปราบปรามของ oncogenes. การกลายพันธุ์ในยีน RAS สามารถนำไปสู่การทำงานของระบบการส่งสัญญาณเพื่อกระตุ้นการแบ่งตัว (MAP kinase cascade จำ Nikolaychik J) หากต้องการบล็อกยีนนี้ คุณสามารถ 1) ยับยั้งการแสดงออกของ RAS ได้ด้วยการแนะนำยีนที่สมบูรณ์ 2) การยับยั้ง RAS โดยไรโบไซม์; 3) การยับยั้งยีนที่อยู่ปลายน้ำในเส้นทางการส่งสัญญาณ 4) ป้องกันการรวมตัวของโปรตีน RAS เข้ากับเมมเบรน

การใช้ไวรัส oncolyticการกำจัดมะเร็งด้วยไวรัสเป็นวิธีการใหม่ขั้นพื้นฐานในการรักษามะเร็ง โดยอาศัยความสามารถตามธรรมชาติของไวรัสในการฆ่า (สลาย) เซลล์ที่พวกมันขยายตัว เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้ไวรัส reoviruses โปลิโอไวรัส echoviruses และ Coxsackie + adenoviruses ที่ได้รับการดัดแปลงบางชนิด ซึ่งจะเพิ่มจำนวนในเซลล์เนื้องอกโดยเฉพาะและนำไปสู่การตายของเซลล์ การทดลองทางคลินิกของ REOLYSIN ซึ่งผลิตโดย Oncolytic Biotech กำลังอยู่ระหว่างดำเนินการ Adenoviruses ที่แสดงโปรตีน antiangiogenic ถือว่ามีแนวโน้มดีมาก

ทุกวันนี้ การบำบัดด้วยยีนเริ่มดำเนินชีวิตตามความหวังที่ได้วางไว้แล้ว ในช่วง 6 ปีที่ผ่านมา ผลจากการนำยีนเฉพาะด้านมาใช้ในส่วนต่างๆ ของร่างกาย ทำให้สามารถฟื้นฟูการมองเห็นในผู้ป่วยตาบอดทางพันธุกรรมได้ 40 ราย ได้รับผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในการต่อสู้กับ รูปแบบต่างๆมะเร็งเม็ดเลือดขาว: จากผู้ป่วย 120 ราย ผู้ป่วยหลายรายได้รับการรักษาให้หายได้ โดยกินเวลานานสามปี การบำบัดด้วยยีนยังแสดงให้เห็นประสิทธิภาพในการต่อสู้กับโรคฮีโมฟีเลีย ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่บางครั้งอาจทำให้ผู้ป่วยเสียชีวิตได้ ตอนนี้ผู้ป่วยไม่จำเป็นต้องทานยาในปริมาณมากซึ่งทำให้เลือดแข็งตัวและมีผลข้างเคียงที่เป็นอันตราย

ผลลัพธ์เชิงบวกได้รับการตอบสนองด้วยความกระตือรือร้นอย่างมาก เนื่องจากการบำบัดด้วยยีนถูกยกเลิกไปเมื่อ 15 ปีที่แล้ว หลังจากการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรของ Jesse Gelsinger วัยรุ่นที่มีโรคทางเดินอาหารซึ่งพบได้ยาก ระบบภูมิคุ้มกันของชายหนุ่มตอบสนองต่อการแนะนำของยีนแปลกปลอมอย่างรุนแรงจนร่างกายทนไม่ไหว ความสำเร็จของการบำบัดด้วยยีนที่ประสบความสำเร็จในทศวรรษ 1990 ไม่ได้น่าประทับใจเท่าที่ควร

ทั้งหมดนี้บังคับให้เราพิจารณาวิธีการบางอย่างที่ใช้อีกครั้ง และประเมินความเป็นไปได้ของการใช้ยีนบำบัดเพื่อกำจัดอย่างมีสติมากขึ้น โรคต่างๆ. ฉันต้องละทิ้งภาพลวงตาและกลับไปค้นคว้าขั้นพื้นฐาน ก่อนอื่นต้องระบุสาเหตุที่เป็นไปได้ก่อน ผลข้างเคียง(เช่นเดียวกับที่นำไปสู่ความตายของเกลซิงเกอร์) และเรียนรู้ที่จะหลีกเลี่ยงสิ่งเหล่านั้น ควรให้ความสนใจมากขึ้นในการสื่อสารกับผู้ป่วยและญาติของพวกเขา เพื่อให้ทราบการตัดสินใจของพวกเขา

จุดเปลี่ยนของสถานการณ์เกิดขึ้นเมื่อหกปีที่แล้ว หลังจากที่ใช้ยีนบำบัดเพื่อรักษาเด็กชายอายุแปดขวบชื่อคอเรย์ ฮาส ซึ่งป่วยเป็นโรคตาเสื่อม ในตอนแรก ผลจากการจัดการยีน ทำให้โปรตีนที่หายไปเริ่มผลิตขึ้นในเรตินาของตาซ้ายที่ได้รับผลกระทบ และสี่วันหลังจากการผ่าตัด เด็กชายก็ไปเยี่ยมชมสวนสัตว์ และด้วยความยินดีอย่างยิ่งที่อธิบายไม่ได้ เขาก็ตระหนักว่าเขากำลังเห็นอะไรอยู่ ท้องฟ้าและลูกโป่งสีสันสดใส สามปีต่อมา มีการยักย้ายที่คล้ายกันด้วยตาขวา ตอนนี้ Corey มองเห็นได้ชัดเจนมากจนสามารถไปล่าสัตว์กับปู่ของเขาได้

ยีนบำบัดยังไม่ได้เข้าสู่คลังแสงของแพทย์ฝึกหัด แต่มีความหวังว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในอีกสิบปีข้างหน้า ในปี 2012 มีการพยายามในยุโรปที่จะใช้ยานี้เพื่อกำจัดพยาธิสภาพที่หายากแต่เจ็บปวดอย่างมาก ซึ่งเรียกว่าการขาดไลโปโปรตีนไลเปสในครอบครัว คาดว่าในสหรัฐอเมริกา จะได้รับการอนุมัติให้ใช้ยีนบำบัดในการแพทย์ได้ในปี 2559 จากนั้นจะต้องชดเชยสิ่งที่สูญเสียไปในช่วงสิบปีของการไม่ใช้งาน

ความผิดหวังที่โหดร้าย

ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นกับนักวิจัยในระยะแรกของการใช้ยีนบำบัดในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามันยากเพียงใดที่จะคาดการณ์ผลที่ตามมาทั้งหมดของการนำยีนแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกาย บ่อยครั้งที่ระบบที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับการคลอดบุตรกลับกลายเป็นว่ามีประสิทธิภาพไม่เพียงพอ และระบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดบางส่วนก็ไม่ปลอดภัย: ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันที่รุนแรงเกินไปเกิดขึ้น เช่นเดียวกับในกรณีของเจลซิงเกอร์ หรือมะเร็งเม็ดเลือดขาวพัฒนา

เพื่อทำความเข้าใจว่าอะไรทำให้เกิดผลข้างเคียงและหาวิธีลดความเสี่ยงดังกล่าว นักพันธุศาสตร์จึงมุ่งเน้นไปที่การศึกษาอย่างใกล้ชิดเกี่ยวกับระบบการนำส่งยีนที่พบบ่อยที่สุด นั่นคือการออกแบบไวรัสที่ทำหน้าที่เหมือนเข็มฉีดยาด้วยกล้องจุลทรรศน์

ประการแรก ส่วนสำคัญของ DNA ของไวรัสถูกเอาออกเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับยีนที่ตั้งใจจะนำเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วย (ขั้นตอนนี้ทำให้ไวรัสไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้พร้อมกัน) ไวรัสที่ถูกเปลี่ยนรูปซึ่งมียีนเป้าหมายถูกฉีดเข้าไปในส่วนที่ต้องการของร่างกาย และแทรกเข้าไปในบริเวณที่เหมาะสมของ DNA ของเซลล์ ขึ้นอยู่กับชนิด ของไวรัส

ในเวลาที่เกลซิงเจอร์เข้าร่วมเป็นอาสาสมัครในการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับยีนบำบัด ระบบที่พบมากที่สุดในการส่งยีนแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์คืออะดีโนไวรัส ซึ่งมักจะทำให้เกิดอาการไม่รุนแรง การติดเชื้อบน ระบบทางเดินหายใจ. ตามที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือการฉีดไวรัสเข้าไปในตับ นี่คือที่ซึ่งเซลล์ที่ผลิตเอนไซม์ย่อยอาหารที่เกลซิงเจอร์ขาดอยู่ สำเนาการทำงานของยีนสำหรับเอนไซม์นี้ถูกแทรกเข้าไปในอนุภาคไวรัสที่ไม่ทำงาน และอนุภาคเหล่านี้ล้านล้านอนุภาคถูกฉีดเข้าไปในตับของผู้ป่วย

น่าเสียดายที่อนุภาคบางชนิดไม่เพียงเข้าไปในเซลล์ตับอย่างที่ควรจะเป็นเท่านั้น แต่ยังเข้าไปในแมคโครฟาจจำนวนมากด้วย - เซลล์ขนาดใหญ่ที่ "ปกป้อง" ระบบภูมิคุ้มกันตลอดจนเข้าไปในเซลล์เดนไดรต์โดยแจ้งให้ทราบภายหลังการบุกรุก ของตัวแทนต่างประเทศ ระบบภูมิคุ้มกันเริ่มทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อทั้งหมดทันที และกระบวนการที่รุนแรงนี้ทำให้ผู้ป่วยเสียชีวิตในที่สุด

ความรุนแรงของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทำให้นักวิจัยประหลาดใจ ไม่มีอาสาสมัครอีก 17 คนที่มีประสบการณ์คล้ายกันนี้ เป็นที่ทราบกันว่า adenovirus สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันได้ แต่นอกเหนือจากเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับลิงตัวหนึ่งที่ถูกฉีด adenovirus แตกต่างจากที่อธิบายไว้ข้างต้นเล็กน้อย กรณีของ Gelsinger นั้นไม่เหมือนใคร James Wilson จากมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียผู้พัฒนาระบบนำส่งยีนแบบกำหนดเป้าหมายที่ใช้ในการทดลองทางคลินิกของ Gelsinger กล่าวว่า "ประชากรมนุษย์มีความหลากหลายมากกว่าประชากรสัตว์มาก" "และในกรณีของเรา ผู้ป่วยรายหนึ่งมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในทางใดทางหนึ่ง จากส่วนที่เหลือ" บางทีโศกนาฏกรรมอาจไม่เกิดขึ้นหากปริมาณของไวรัสลดลง ไม่ใช่ล้านล้านอนุภาค แต่หลายพันล้านอนุภาค ข้อบกพร่องอีกประการหนึ่งก็คือ ทั้งผู้ป่วยและญาติของเขาไม่ได้รับแจ้งเกี่ยวกับการตายของลิงในการทดสอบที่คล้ายกัน และไม่มีใครรู้ว่าพวกเขาจะตัดสินใจอย่างไรหากทราบเกี่ยวกับเหตุการณ์ดังกล่าว

โศกนาฏกรรมที่เกิดขึ้นกับเกลซิงเกอร์ไม่ใช่ครั้งสุดท้าย ในไม่ช้าก็มีความพยายามที่จะกำจัดพยาธิวิทยาอื่นโดยใช้การบำบัดด้วยยีน - XI ภูมิคุ้มกันบกพร่องรวมอย่างรุนแรง (SCID-X1) เด็ก 20 คนเข้าร่วมการทดสอบ ห้าคนเป็นมะเร็งเม็ดเลือดขาว มีเด็กหนึ่งคนเสียชีวิต และอีกครั้งที่ระบบการจัดส่งก็ต้องตำหนิ ในกรณีนี้มีการใช้เวกเตอร์อีกตัวหนึ่ง - รีโทรไวรัสซึ่งแทรกยีนเป้าหมายลงใน DNA ของเซลล์โดยตรง ตำแหน่งที่แน่นอนในจีโนมจะแตกต่างกันเล็กน้อย และบางครั้งพวกมันจะเปิดใกล้กับยีนก่อมะเร็ง ซึ่งนำไปสู่มะเร็งภายใต้เงื่อนไขบางประการ

การกลับมาอีกครั้งของเทคโนโลยี

ผลที่ตามมาอันน่าเศร้าของการใช้ retro- และ adenoviruses เป็นพาหะทำให้เราหันไปหาเวกเตอร์อื่น เป็นผลให้มีการเลือกไวรัสสองตัว

ไวรัสชนิดแรกที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน (AAV) ไม่ก่อให้เกิดการติดเชื้อในมนุษย์ พวกเราส่วนใหญ่กลายเป็นพาหะของโรคนี้สักครั้งหนึ่งในชีวิต และด้วยเหตุนี้เอง ระบบภูมิคุ้มกันจึงไม่น่าจะตอบสนองต่อมันเมื่อมันทำหน้าที่เป็นพาหะ AAV มีคุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งที่ช่วยลดความเสี่ยงของผลข้างเคียง: มีหลายสายพันธุ์ (ซีโรไทป์) ซึ่งแต่ละชนิดชอบที่จะติดเชื้อในเซลล์ของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อ "ของมัน" ดังนั้น สำหรับ AAV2 นี่คือดวงตา สำหรับ AAV8 - ตับ สำหรับ AAV9 - กล้ามเนื้อหัวใจและสมอง คุณสามารถเลือกตัวแปรไวรัสที่เหมาะสมที่สุดสำหรับส่วนของร่างกายเป้าหมาย และลดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันและผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ ให้เหลือน้อยที่สุด นอกจากนี้ AAVue ยังรวมไปถึง วัสดุทั่วไปเข้าไปในจีโนมของเซลล์เจ้าบ้าน ดังนั้น จึงไม่สามารถก่อให้เกิดมะเร็งโดยการกระตุ้นการสร้างเนื้องอกแบบสุ่มได้

ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโนได้รับการทดสอบครั้งแรกว่ามีความสามารถในการส่งสารพันธุกรรมไปยังเนื้อเยื่อที่ต้องการในปี 1996 ทำการทดสอบกับอาสาสมัครที่เป็นโรคซิสติกไฟโบรซิส ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ไวรัสชนิดนี้ได้รับการระบุถึง 11 ซีโรไทป์ และพาหะคัดเลือกที่ปลอดภัยหลายร้อยตัวได้ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบของพวกมัน ปัจจุบัน พาหะที่ใช้ไวรัส AAV กำลังได้รับการทดสอบเพื่อใช้ยีนบำบัดในโรคต่างๆ เช่น โรคพาร์กินสันและโรคอัลไซเมอร์ รวมถึงโรคฮีโมฟีเลีย กล้ามเนื้อเสื่อม, หัวใจล้มเหลว และตาบอด

น่าประหลาดใจที่ไวรัสตัวที่สองนั้นเป็นไวรัสโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องในมนุษย์ในรูปแบบที่อ่อนแอลง ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเอดส์ ลืมเรื่องชื่อเสียงที่ไม่ดีของมันไปสักพักแล้วมุ่งเน้นไปที่ข้อดีของมันในฐานะเวกเตอร์ เอชไอวีเป็นสมาชิกของสกุล Lentivirus ของตระกูล rstrovirus มันส่งผลต่อเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกัน และซึ่งสำคัญมาก - ไม่กระตุ้นการสร้างยีน

หากเรากำจัดยีนที่รับผิดชอบต่อผลร้ายแรงของเอชไอวี เราจะได้พาหะที่ดีเยี่ยมพร้อมความสามารถที่หลากหลาย Stuart Naylor อดีตผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของบริษัท Oxford Biomedica แห่งอังกฤษ กล่าว ต่างจาก AAV ขนาดเล็กตรงที่ HIV แบบ "เป็นกลาง" เหมาะสำหรับการถ่ายโอนยีนหลายตัวในคราวเดียว ไม่เป็นพิษและไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน Lentiviruses ซึ่งปราศจากความสามารถในการทำให้เกิดการติดเชื้อกำลังได้รับการทดสอบถึงความเป็นไปได้ในการใช้พวกมันเพื่อกำจัดโรคต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง adenoleukodystrophy ทุกวันนี้ เด็กผู้ชายหลายคนที่มีอาการนี้สามารถกลับไปโรงเรียนได้ต้องขอบคุณการบำบัดด้วยยีน

ควบคู่ไปกับการทดลองทางคลินิกโดยใช้ HIV AAVn งานกำลังดำเนินการเพื่อปรับเปลี่ยนพาหะของไวรัสเก่าๆ เพื่อให้สามารถใช้ได้ในบางสถานการณ์ ดังนั้นรีโทรไวรัส (ยกเว้นเอชไอวี) จึงได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อไม่ให้ก่อให้เกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาว

แม้แต่ adenovirus ซึ่งการใช้ซึ่งทำให้ Gelsinger เสียชีวิตก็ยังไม่ได้รับการปฏิเสธโดยสิ้นเชิง ขณะนี้มีการฉีดเข้าไปในส่วนต่างๆ ของร่างกายเท่านั้น ซึ่งไม่น่าจะทำให้เกิดปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกัน การประยุกต์ใช้งานอย่างหนึ่งที่เป็นไปได้คือการบำบัดด้วยยีนสำหรับการผ่าตัดซีโรโตมี (ปากแห้ง) ในผู้ป่วยที่ได้รับรังสีรักษามะเร็งบริเวณศีรษะและคอ ที่พวกเขาได้รับความเสียหาย ต่อมน้ำลาย.

สถาบันสุขภาพแห่งชาติกำลังดำเนินการทดลองทางคลินิก (เกี่ยวข้องกับอาสาสมัครจำนวนน้อย) โดยอาศัยการแนะนำยีนเข้าไปในเซลล์ที่เกี่ยวข้องซึ่งเป็นสื่อกลางในการสร้างช่องทางในการผ่านของน้ำเข้าสู่ต่อมน้ำลาย เนื่องจากอย่างหลังมีขนาดเล็กและแยกได้ไม่มากก็น้อย และปริมาณของไวรัสนั้นน้อยกว่าที่เจลซิงเกอร์เคยได้รับถึง 1,000 เท่า ความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันที่รุนแรงเกินไปจึงลดลง นักพัฒนาระบุว่าอนุภาคไวรัสที่ไปไม่ถึงเซลล์เป้าหมายควรถูกทำลายด้วยน้ำลาย ถ่มน้ำลายออกไปพร้อมกับมัน หรือกลืนลงไป ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันอีกครั้ง ตั้งแต่ปี 2549 เป็นต้นมา วิธีการนี้ทำให้ผู้ป่วย 11 รายดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

เป้าหมายใหม่

แรงบันดาลใจจากความสำเร็จ นักพันธุศาสตร์ทางการแพทย์ได้ขยายขอบเขตของการบำบัดด้วยยีนและพยายามใช้เพื่อกำจัดข้อบกพร่องทางพันธุกรรมที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรม

ดังนั้น มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียจึงใช้แนวทางนี้ในการต่อสู้กับโรคมะเร็งที่พบบ่อยที่สุดในเด็ก นั่นคือ มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันชนิดลิมโฟบลาสติก (ALL) สำหรับเด็กประมาณ 20% ที่ได้รับการวินิจฉัยนี้ เคมีบำบัดแบบดั้งเดิมไม่ได้ช่วยอะไร

การบำบัดด้วยยีนในกรณีเช่นนี้มีความซับซ้อนเป็นพิเศษและอาศัยการใช้ไคเมอริกแอนติเจนรีเซพเตอร์ (CAR) เช่นเดียวกับความฝันในเทพนิยายกรีกโบราณที่ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ของร่างกายจากสัตว์ต่างๆ ตัวรับเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนของระบบภูมิคุ้มกันสองส่วนที่ปกติจะไม่พบในร่างกาย ทีเซลล์ที่เกาะอยู่จะมีความสามารถในการค้นหาโปรตีนจำเพาะที่มีอยู่ในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวในปริมาณที่มากกว่าปกติ และทำลายเซลล์ที่ผิดปกติได้ โดยกลุ่มแรกเป็นผู้ป่วยผู้ใหญ่ด้วย มะเร็งเม็ดเลือดขาวเรื้อรัง: ผลลัพธ์ที่ได้เป็นที่น่าพอใจ ผลลัพธ์ของการทดลองกับเด็กป่วยเกินความคาดหมายทั้งหมด

เมื่อเอมิลี่ ไวท์เฮดได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นมะเร็งเม็ดเลือดขาวในเดือนพฤษภาคม 2553 เธออายุเก้าขวบ การให้เคมีบำบัดสองหลักสูตรไม่ได้ผลลัพธ์ ในฤดูใบไม้ผลิปี 2555 พวกเขาได้ดำเนินหลักสูตรที่สามซึ่งอาจคร่าชีวิตผู้ใหญ่ได้ แต่เด็กหญิงรอดชีวิตมาได้ แม้ว่าเธอจะมีปัญหาเกี่ยวกับไต ตับ และม้ามก็ตาม ตามที่แพทย์ที่เข้าร่วม Bruce Levine “เอมิลี่จวนจะตาย”

จากนั้นพวกเขาก็นำเลือดของเธอ แยกทีเซลล์ออก และฉีดเลนติไวรัสให้พวกเขา จีโนมของยีนเป้าหมายถูกรวมไว้ก่อนหน้านี้ หลังจากฉีดไคเมอริกทีเซลล์กลับเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วย อาการของเธอก็เริ่มดีขึ้นอย่างรวดเร็ว หลังจากสามสัปดาห์ 25% ของเซลล์ T ของไขกระดูกของเธอได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมและเริ่มล่าเซลล์มะเร็ง “ในเดือนเมษายน เด็กหญิงคนนั้นหัวล้านโดยสิ้นเชิง “เลวินเล่า “และเมื่อถึงเดือนสิงหาคม มันก็ปรากฏตัวครั้งก่อนและพร้อมสำหรับการเรียน”

ทีเซลล์ที่ได้รับการปรับเปลี่ยนไม่น่าจะทำงานได้ตลอดชีวิต แต่สามารถทำซ้ำขั้นตอนนี้ได้เสมอ ในขณะเดียวกัน สาวสวยผมสีน้ำตาลหนาคนนี้ก็ปลอดจากเซลล์มะเร็ง ในฤดูใบไม้ร่วงปี 2013 นักพันธุศาสตร์ทางการแพทย์หลายกลุ่มรายงานว่าใช้เทคนิค CAR ในการรักษาผู้ป่วย 120 รายที่เป็นโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวในรูปแบบเดียวกับของ Emily Whitehead's รวมถึงรูปแบบอื่นๆ ผู้ใหญ่ห้าคนและเด็ก 19 คนจาก 22 คนเข้าสู่ระยะบรรเทาอาการ

อนาคต

ขณะนี้นักวิจัยด้านยีนบำบัดเผชิญกับความท้าทายอีกประการหนึ่ง: พวกเขาจำเป็นต้องได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (FDA) เพื่อใช้ระบบเวกเตอร์ที่ปลอดภัยกว่าที่เคยมีมาในคลินิก มีความจำเป็นต้องจัดการทดลองทางคลินิกระยะที่ 3 ที่เกี่ยวข้องกับอาสาสมัครกลุ่มใหญ่ โดยปกติจะใช้เวลาหนึ่งถึงห้าปี ณ สิ้นปี 2556 ประมาณ 5% ของการทดลอง 2,000 รายการได้มาถึงระยะนี้แล้ว ผู้สร้างวิธีการรักษาโดยใช้ยีนบำบัดสำหรับผู้ป่วยที่เป็นโรค Leber (การสูญเสียการมองเห็นทวิภาคีที่เกิดจากการกลายพันธุ์ใน DNA ของไมโตคอนเดรีย: ฮาส วัย 8 ขวบมีพยาธิสภาพนี้) มีความก้าวหน้ามากกว่าคนอื่นๆ ผู้ป่วยหลายสิบรายสามารถฟื้นการมองเห็นโดยใช้ยีนบำบัดได้แล้ว

การบำบัดด้วยยีนเป็นหนึ่งในสาขาการแพทย์ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรักษาบุคคลโดยการนำยีนที่มีสุขภาพดีเข้าสู่ร่างกาย ยิ่งไปกว่านั้น ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวไว้ ด้วยความช่วยเหลือของยีนบำบัด เป็นไปได้ที่จะเพิ่มยีนที่หายไป แก้ไขหรือแทนที่ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการทำงานของร่างกายในระดับเซลล์และทำให้สภาพของผู้ป่วยเป็นปกติ

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ปัจจุบันมีผู้คน 200 ล้านคนบนโลกที่มีศักยภาพเข้ารับการบำบัดด้วยยีน และตัวเลขนี้ก็มีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง และเป็นเรื่องน่ายินดีอย่างยิ่งที่ผู้ป่วยหลายพันรายได้รับการรักษาสำหรับความเจ็บป่วยที่รักษาไม่หายซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดลองที่กำลังดำเนินอยู่

ในบทความนี้ เราจะพูดถึงหน้าที่ของยีนบำบัดที่กำหนดตัวเอง โรคอะไรที่สามารถรักษาโรคได้ด้วยวิธีนี้ และปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญ

ยีนบำบัดใช้ที่ไหน?

การบำบัดด้วยยีนเดิมมีจุดประสงค์เพื่อต่อสู้กับโรคร้ายแรงที่สืบทอดมา เช่น โรคฮันติงตัน โรคซิสติกไฟโบรซิส และโรคติดเชื้อบางชนิด อย่างไรก็ตาม ในปี 1990 เมื่อนักวิทยาศาสตร์สามารถแก้ไขยีนที่มีข้อบกพร่องได้ และโดยการนำยีนนี้เข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วย ก็สามารถเอาชนะโรคซิสติกไฟโบรซิสได้ ได้กลายเป็นการปฏิวัติวงการยีนบำบัดอย่างแท้จริง ผู้คนนับล้านทั่วโลกได้รับความหวังในการรักษาโรคที่แต่ก่อนถือว่ารักษาไม่หาย และถึงแม้ว่าการบำบัดดังกล่าวจะอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา แต่ศักยภาพของมันก็ยังน่าประหลาดใจแม้แต่ในโลกวิทยาศาสตร์

ตัวอย่างเช่นนอกเหนือจากโรคซิสติกไฟโบรซิสแล้วนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ยังมีความก้าวหน้าในการต่อสู้กับโรคทางพันธุกรรมเช่นฮีโมฟีเลีย, เอนไซม์และภูมิคุ้มกันบกพร่อง นอกจากนี้ การรักษาด้วยยีนยังช่วยให้สามารถต่อสู้กับโรคมะเร็งบางชนิดได้ เช่นเดียวกับโรคหัวใจ โรคของระบบประสาท และแม้กระทั่งการบาดเจ็บ เช่น ความเสียหายของเส้นประสาท ดังนั้นยีนบำบัดจึงเกี่ยวข้องกับโรคที่มีความรุนแรงมากซึ่งนำไปสู่ การตายในช่วงต้นและมักไม่มีการรักษาอื่นนอกจากยีนบำบัด

หลักการบำบัดด้วยยีน

เช่น สารออกฤทธิ์แพทย์ใช้ ข้อมูลทางพันธุกรรมและพูดให้ชัดเจนก็คือ โมเลกุลที่เป็นพาหะของข้อมูลดังกล่าว ใช้น้อยสำหรับสิ่งนี้ กรดนิวคลีอิก RNA และบ่อยกว่านั้น - เซลล์ DNA

แต่ละเซลล์ดังกล่าวมีสิ่งที่เรียกว่า "เครื่องถ่ายเอกสาร" ซึ่งเป็นกลไกในการแปลข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นโปรตีน เซลล์ที่มียีนที่ถูกต้องและเครื่องถ่ายเอกสารทำงานได้โดยไม่มีข้อผิดพลาดคือเซลล์ที่แข็งแรงในแง่ของยีนบำบัด เซลล์ที่มีสุขภาพดีแต่ละเซลล์จะมียีนดั้งเดิมมากมาย ซึ่งใช้เพื่อการทำงานที่ถูกต้องและสอดคล้องกันของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หากยีนสำคัญหายไปด้วยเหตุผลบางประการ ก็ไม่สามารถฟื้นฟูการสูญเสียดังกล่าวได้

สิ่งนี้กลายเป็นสาเหตุของการพัฒนาของโรคทางพันธุกรรมที่ร้ายแรงเช่น Duchenne กล้ามเนื้อเสื่อม (ผู้ป่วยจะมีอาการอัมพาตของกล้ามเนื้อและในกรณีส่วนใหญ่เขามีอายุไม่ถึง 30 ปีและเสียชีวิตจากภาวะหยุดหายใจ) หรือสถานการณ์ที่ร้ายแรงน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น "การสลาย" ของยีนบางตัวนำไปสู่ความจริงที่ว่าโปรตีนหยุดทำหน้าที่ของมัน และนี่ก็เป็นสาเหตุของการเกิดโรคฮีโมฟีเลีย

ในกรณีใด ๆ ที่ระบุไว้ การบำบัดด้วยยีนจะช่วยได้ โดยมีหน้าที่ส่งสำเนาของยีนปกติไปยังเซลล์ที่เป็นโรคและวางไว้ใน "เครื่องถ่ายเอกสาร" ของเซลล์ ในกรณีนี้การทำงานของเซลล์จะดีขึ้นและบางทีการทำงานของทั้งร่างกายจะได้รับการฟื้นฟูซึ่งต้องขอบคุณบุคคลที่จะกำจัดความเจ็บป่วยร้ายแรงและจะสามารถยืดอายุของเขาได้

ยีนบำบัดรักษาโรคอะไรได้บ้าง?

ยีนบำบัดช่วยคนได้มากแค่ไหน? ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า มีโรคประมาณ 4,200 โรคในโลกที่เกิดขึ้นจากการทำงานผิดปกติของยีน ในเรื่องนี้ศักยภาพของยาสาขานี้ช่างเหลือเชื่อจริงๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือความสำเร็จของแพทย์จนถึงขณะนี้ แน่นอนว่ามีความยากลำบากมากมายบนเส้นทางนี้ แต่วันนี้สามารถระบุชัยชนะในท้องถิ่นได้จำนวนหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่กำลังพัฒนาแนวทางในการรักษาโรคหลอดเลือดหัวใจผ่านทางยีน แต่นี่เป็นโรคที่พบบ่อยอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งส่งผลกระทบต่อคนจำนวนมาก ผู้คนมากขึ้น, ยังไง โรคประจำตัว. ในที่สุดคนที่ต้องเผชิญกับ โรคหลอดเลือดหัวใจพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่การบำบัดด้วยยีนสามารถเป็นความรอดเดียวของเขาได้

นอกจากนี้โรคในปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายต่อระบบประสาทส่วนกลางได้รับการรักษาด้วยความช่วยเหลือของยีน เหล่านี้เป็นโรคเช่นด้านข้าง เส้นโลหิตตีบ amyotrophic,โรคอัลไซเมอร์หรือโรคพาร์กินสัน ที่น่าสนใจคือมีการใช้ไวรัสที่มีแนวโน้มที่จะโจมตีเพื่อรักษาโรคตามรายการ ระบบประสาท. ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของไวรัสเริมไซโตไคน์และปัจจัยการเจริญเติบโตจึงถูกส่งไปยังระบบประสาททำให้การพัฒนาของโรคช้าลง นี่เป็นตัวอย่างที่เด่นชัดของการที่ไวรัสก่อโรคซึ่งมักจะก่อให้เกิดโรคได้รับการประมวลผลในห้องปฏิบัติการ โดยแยกโปรตีนที่เป็นพาหะนำโรคออก และใช้เป็นตลับที่ส่งสารบำบัดไปยังเส้นประสาท และด้วยเหตุนี้จึงทำหน้าที่เพื่อสุขภาพ ซึ่งจะทำให้มนุษย์มีอายุยืนยาวขึ้น ชีวิต.

โรคทางพันธุกรรมที่ร้ายแรงอีกประการหนึ่งคือคอเลสเตอรอลในเลือด ซึ่งทำให้ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถควบคุมคอเลสเตอรอลได้ ส่งผลให้ไขมันสะสมในร่างกาย และความเสี่ยงต่อการเกิดภาวะหัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมองเพิ่มขึ้น เพื่อรับมือกับปัญหานี้ ผู้เชี่ยวชาญจะถอดตับบางส่วนของผู้ป่วยออกและแก้ไขยีนที่เสียหาย เพื่อหยุดการสะสมของคอเลสเตอรอลในร่างกายอีกต่อไป ยีนที่ถูกแก้ไขจะถูกใส่เข้าไปในไวรัสตับอักเสบที่ทำให้เป็นกลาง และส่งกลับไปยังตับ

อ่านเพิ่มเติม:

มีพัฒนาการเชิงบวกในการต่อสู้กับโรคเอดส์ เป็นที่ทราบกันดีว่าโรคเอดส์มีสาเหตุมาจากไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์ ซึ่งทำลายระบบภูมิคุ้มกันและเปิดประตูสู่โรคร้ายแรงในร่างกาย นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่รู้วิธีเปลี่ยนยีนเพื่อหยุดการทำให้ระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอลง และเริ่มเสริมสร้างภูมิคุ้มกันเพื่อต่อต้านไวรัส ยีนดังกล่าวได้รับการถ่ายทอดผ่านทางเลือด ผ่านการถ่ายเลือด

ยีนบำบัดยังใช้ได้ผลกับมะเร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับมะเร็งผิวหนัง (มะเร็งผิวหนัง) การรักษาผู้ป่วยดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการแนะนำยีนที่มีปัจจัยเนื้อร้ายของเนื้องอกเช่น ยีนที่มีโปรตีนต่อต้านเนื้องอก นอกจากนี้ ขณะนี้กำลังมีการทดลองรักษาโรคมะเร็งสมอง โดยผู้ป่วยจะถูกฉีดยีนที่มีข้อมูลเพื่อเพิ่มความไว เซลล์มะเร็งถึงยาที่ใช้

โรค Gaucher เป็นโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่ยับยั้งการผลิตเอนไซม์พิเศษ glucocerebrosidase ในผู้ที่เป็นโรคที่รักษาไม่หายนี้ ม้ามและตับจะขยายใหญ่ขึ้น และเมื่อโรคดำเนินไป กระดูกก็เริ่มเสื่อมลง นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการทดลองนำยีนที่มีข้อมูลเกี่ยวกับการผลิตเอนไซม์นี้เข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยดังกล่าว

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง ไม่มีความลับใดที่คนตาบอดจะถูกกีดกันจากความสามารถในการรับรู้ภาพตลอดชีวิต สาเหตุหนึ่งของการตาบอดแต่กำเนิดถือเป็นสิ่งที่เรียกว่าลีบลีบซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือ การกลายพันธุ์ของยีน. จนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ฟื้นฟูความสามารถในการมองเห็นให้กับคนตาบอด 80 คนโดยใช้อะดีโนไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งส่งยีน "ที่ทำงาน" ไปยังเนื้อเยื่อตา อย่างไรก็ตาม เมื่อหลายปีก่อน นักวิทยาศาสตร์สามารถรักษาอาการตาบอดสีในลิงทดลองได้โดยการแนะนำยีนของมนุษย์ที่มีสุขภาพดีเข้าไปในเรตินาของดวงตาของสัตว์ และเมื่อไม่นานมานี้ การผ่าตัดดังกล่าวทำให้ผู้ป่วยกลุ่มแรกสามารถรักษาอาการตาบอดสีได้

โดยทั่วไปแล้ววิธีการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมโดยใช้ไวรัสนั้นเหมาะสมที่สุด เนื่องจากไวรัสเองก็ค้นหาเป้าหมายในร่างกาย (ไวรัสเริมจะค้นหาเซลล์ประสาทอย่างแน่นอนและไวรัสตับอักเสบจะค้นหาตับ) อย่างไรก็ตาม, วิธีนี้การส่งยีนมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญ - ไวรัสเป็นสารก่อภูมิคุ้มกัน ซึ่งหมายความว่าเมื่อเข้าสู่ร่างกาย ระบบภูมิคุ้มกันสามารถถูกทำลายก่อนที่จะมีเวลาทำงาน หรือแม้แต่ทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ทรงพลังจากร่างกาย ส่งผลให้สถานะของ สุขภาพ.

มีอีกวิธีหนึ่งในการส่งวัสดุยีน มันเป็นโมเลกุล DNA ทรงกลมหรือพลาสมิด มันหมุนวนได้อย่างสมบูรณ์และมีขนาดเล็กมาก ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ "บรรจุ" มันลงในพอลิเมอร์เคมีและนำมันเข้าไปในเซลล์ได้ พลาสมิดไม่เหมือนกับไวรัสตรงที่ไม่ก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในร่างกาย อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีความเหมาะสมน้อยกว่าเพราะว่า หลังจากผ่านไป 14 วัน พลาสมิดจะถูกเอาออกจากเซลล์และหยุดการผลิตโปรตีน กล่าวคือ ด้วยวิธีนี้ ยีนจะต้องถูกนำเข้ามาเป็นระยะเวลานานจนกว่าเซลล์จะ “ฟื้นตัว”

ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จึงมีวิธีการอันทรงพลังสองวิธีในการส่งยีนไปยังเซลล์ที่ "ป่วย" และการใช้ไวรัสก็ดูจะดีกว่า ไม่ว่าในกรณีใด แพทย์จะเป็นผู้ตัดสินใจขั้นสุดท้ายในการเลือกวิธีการใดวิธีหนึ่ง โดยขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของร่างกายผู้ป่วย

ความท้าทายที่ต้องเผชิญกับการบำบัดด้วยยีน

เราสามารถสรุปได้ว่ายีนบำบัดเป็นสาขาการแพทย์ที่มีการศึกษาน้อยซึ่งเกี่ยวข้องกับ จำนวนมากความล้มเหลวและผลข้างเคียง และนี่คือข้อเสียเปรียบอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ยังมีประเด็นด้านจริยธรรมอยู่ด้วย เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากไม่เห็นด้วยกับการแทรกแซงโครงสร้างทางพันธุกรรมอย่างเด็ดขาด ร่างกายมนุษย์. นั่นคือสาเหตุว่าทำไมในปัจจุบันจึงมีการห้ามใช้เซลล์สืบพันธุ์ในระดับสากล รวมถึงเซลล์สืบพันธุ์ก่อนการปลูกถ่ายในการบำบัดด้วยยีน สิ่งนี้ทำเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงและการกลายพันธุ์ของยีนที่ไม่พึงประสงค์ในลูกหลานของเรา

มิฉะนั้น การบำบัดด้วยยีนจะไม่ละเมิดมาตรฐานทางจริยธรรมใด ๆ เนื่องจากได้รับการออกแบบมาเพื่อต่อสู้กับโรคร้ายแรงและรักษาไม่หายซึ่งการแพทย์ของทางการไม่มีอำนาจ และนี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของการบำบัดด้วยยีน
ดูแลตัวเองด้วยนะ!

บทความสำหรับการแข่งขัน "bio/mol/text": « มิชาเกิดเมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ เด็กที่มีสุขภาพดี. แต่เมื่ออายุได้ 1.5 เดือน ฉันเริ่มสังเกตเห็นว่าในภาพทั้งหมดทารกอยู่ในตำแหน่งเดิม ราวกับว่าขาของเขาไม่เคลื่อนไหว ภายในไม่กี่สัปดาห์ พวกเขาก็วินิจฉัยเรา เห็นใจเรา และแนะนำให้เราเริ่มวางแผนสักวินาที เด็กที่มีสุขภาพดี " เนื่องจากการรวมกันของยีนที่ร้ายแรง Misha จึงถูกบังคับให้ทำเช่นเดียวกับเด็กคนอื่น ๆ ที่เป็นโรคนี้ ชีวิตสั้นต่อสู้เพื่อทุกการเคลื่อนไหว ต่อสู้อย่างสุดกำลัง แต่สุดท้ายก็พ่ายแพ้ กล้ามเนื้อลีบกระดูกสันหลัง (สมา) เป็นหนึ่งในความผิดปกติทางพันธุกรรมซึ่งมนุษยชาติยังคงไร้อำนาจ อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของการบำบัดด้วยยีนซึ่งโลกการแพทย์กำลังสังเกตอยู่ทุกวันนี้ สามารถถ่ายโอนทั้ง SMA และโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรงอื่น ๆ ไปอยู่ในประเภทที่สามารถรักษาได้ นอกจากนี้ยังสามารถรักษาให้หายขาดได้ในครรภ์

ผู้สนับสนุนทั่วไปของการแข่งขันคือบริษัท Diaem ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์อุปกรณ์ รีเอเจนต์ และวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการวิจัยและการผลิตทางชีววิทยารายใหญ่ที่สุด

รางวัลผู้ชมได้รับการสนับสนุนจากศูนย์พันธุศาสตร์การแพทย์

"หนังสือ" ผู้สนับสนุนการประกวด - "Alpina Non-Fiction"

ธรรมชาติทำผิดพลาด มนุษย์แก้ไข

แนวคิดของการบำบัดด้วยยีนนั้นมีความสง่างามและสวยงามเช่นเดียวกับสิ่งอันชาญฉลาดทั้งหมด ประกอบด้วยการส่งสารพันธุกรรมที่ดีต่อสุขภาพเข้าไปในเซลล์โดยใช้ระบบเวกเตอร์ เพื่อทดแทนยีนที่ “ผิดพลาด” ที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ (รูปที่ 1)

“ชีวโมเลกุล” ได้เขียนรายละเอียดไว้แล้วเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่การบำบัดด้วยยีนจะเปิดกว้างในการรักษาโรคมะเร็งและความผิดปกติทางพันธุกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเม็ดสีเรตินอักเสบ

และหากในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมาเมื่อพวกเขาเริ่มพูดเสียงดังเกี่ยวกับการบำบัดด้วยยีน หลายคนคิดว่าทฤษฎีของเธอจะเป็นความต่อเนื่องของสถานการณ์ของภาพยนตร์เรื่อง "Back to the Future" แต่วันนี้มันกลายเป็นความจริงแล้ว เปิดโอกาสใหม่ๆ ไร้ขอบเขตอย่างแท้จริง

อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าการบำบัดด้วยยีนมีข้อจำกัดหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ประการแรกกระบวนการทางพยาธิวิทยาในกรณีเช่นนี้สามารถเริ่มต้นได้ในมดลูก เมื่อถึงเวลาที่โรคนี้ได้รับการวินิจฉัยในที่สุด (บางครั้งหลายปีหลังจากที่ทารกเกิด) ความเสียหายต่อเซลล์และอวัยวะอาจเกิดขึ้นอย่างถาวร ซึ่งจำกัดหรือขจัดทางเลือกในการรักษาอย่างมีนัยสำคัญ

โอกาสในการแก้ไขปัญหานี้เกิดขึ้นได้ด้วยการวินิจฉัยก่อนคลอดสมัยใหม่ซึ่งทำให้สามารถตรวจพบข้อบกพร่องของโครโมโซมในระยะแรกของการตั้งครรภ์ได้ การได้รับวัสดุจากทารกในครรภ์โดยใช้เทคนิคที่รุกราน ทำให้สามารถวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ และในกรณีที่มีภาวะฮีโมโกลบินาพาธีความจำเป็นในการยักย้ายที่รุกรานก็หายไปโดยสิ้นเชิง: เพื่อระบุสิ่งเหล่านี้ก็เพียงพอแล้วที่จะตรวจสอบ DNA ของทารกในครรภ์ที่ได้รับจากเซลล์เม็ดเลือดของแม่

เทคนิคการวินิจฉัยก่อนคลอดสมัยใหม่ผสมผสานกับความก้าวหน้าในการบำบัดด้วยยีนมอบโอกาสพิเศษในการแก้ไข "ความผิดพลาด" จากธรรมชาติ และแทรกแซงกระบวนการทางพยาธิวิทยาก่อนที่เซลล์จะถูกทำลายอย่างถาวร ให้การรักษา โรคต่างๆทารกในครรภ์หรืออย่างน้อยก็ยับยั้งการลุกลามของโรคได้ในทุกโอกาส การบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์, หรือ การบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์.

แนวคิดของการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์นั้นยังห่างไกลจากสิ่งใหม่: เพียงไม่กี่ปีหลังจากความพยายามครั้งแรกในการบำบัดด้วยยีนในผู้ใหญ่ในปี 1994 นักวิจัยเริ่มหารืออย่างจริงจังเกี่ยวกับการใช้เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมในมดลูก ทุกวันนี้ เมื่อการรักษาโรคทางพันธุกรรมในครรภ์เกือบจะเปลี่ยนจากโอกาสอันน่าอัศจรรย์มาสู่ความเป็นจริง มีผลงานมากมายที่ได้รับการตีพิมพ์ โดยมีการตีพิมพ์ยีนบำบัดของทารกในครรภ์และข้อดีของมันเมื่อเปรียบเทียบกับยีนบำบัดในผู้ใหญ่

ก่อนคลอด เทียบกับหลังคลอด

เมื่อคาดการณ์คำถามเกี่ยวกับความเหมาะสมในการแก้ไขความผิดปกติทางพันธุกรรมในมดลูก ให้เรามุ่งเน้นไปที่ข้อดีของการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์ทันที เมื่อเทียบกับการบำบัดด้วยยีนหลังคลอด

ผลกระทบที่หลากหลายต่ออวัยวะและระบบต่างๆ

เป็นที่ทราบกันดีว่าด้วยโรคทางพันธุกรรมหลายชนิด (เช่น epidermolysis bullosa หรือ cystic fibrosis) อาจเป็นเรื่องยากที่จะมีอิทธิพลต่อการเชื่อมโยงหลักของกระบวนการทางพยาธิวิทยาเกือบจะในทันทีหลังคลอด การแก้ไขยีนกลายพันธุ์ในทารกในครรภ์ที่กำลังพัฒนาช่วยให้คุณเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดได้อย่างรวดเร็ว ทำให้มีเซลล์ทรานส์เฟกจำนวนมาก และผลที่ตามมาคือผลการรักษาที่เด่นชัด

การผลิตเวกเตอร์ทางคลินิกที่มีสารพันธุกรรมอย่างง่าย

ปริมาณของเวกเตอร์ไวรัสที่ใช้ในการถ่ายโอนสารพันธุกรรมขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัว เนื่องจากทารกในครรภ์มีขนาดเล็ก จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับการกระจายตัวทางชีวภาพของเวกเตอร์ที่สูงขึ้นมากในปริมาณที่เท่ากันกับในระหว่างการบำบัดด้วยยีนสำหรับผู้ใหญ่ ซึ่งจะช่วยประหยัดทั้งเวลาและเงิน ข้อมูลเปรียบเทียบอย่างง่ายช่วยจินตนาการว่าการประหยัดมีความสำคัญเพียงใด เช่น ทารกในครรภ์ที่ตั้งครรภ์ 14-16 สัปดาห์ (ระยะเวลาที่เหมาะสมสำหรับการชักนำเวกเตอร์) มีน้ำหนักประมาณ 100 กรัม ในขณะที่น้ำหนักตัวเฉลี่ยของผู้ใหญ่คือประมาณ 60 กิโลกรัม

เพิ่มประสิทธิภาพของการบำบัดเนื่องจากการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันไม่สมบูรณ์

การศึกษาจำนวนหนึ่งได้แสดงให้เห็นว่าภูมิคุ้มกันทางร่างกายต่อ adenoviruses และไวรัสที่เกี่ยวข้องกับ adeno (AAVs) (รูปที่ 2) ของซีโรไทป์บางชนิดที่มักใช้เป็นเวกเตอร์อาจส่งผลให้การแสดงออกของยีนล้มเหลว นี่อาจเป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญต่อความสำเร็จในการปลูกถ่าย

ผู้ใหญ่ประมาณ 50% ที่ได้รับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อพาหะของไวรัสเหล่านี้มีความเสี่ยง แต่ถึงแม้จะไม่มีความไว การบริหารเวกเตอร์ในผู้ใหญ่ก็มักจะนำไปสู่การพัฒนาการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ลดระยะเวลาและระดับของการแสดงออกของยีน ดังนั้นหลังจากฉีด adenoviral vector เข้ากล้ามด้วยยีนโปรตีน ดิสโทรฟินหนูตัวเต็มวัยที่มีกล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne จะพัฒนาแอนติบอดีต่อ dystrophin ซึ่งสัมพันธ์กับประสิทธิภาพในการแสดงออกที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในเวลาเดียวกัน ทารกในครรภ์ยังไม่บรรลุนิติภาวะทางภูมิคุ้มกัน ซึ่งช่วยให้สามารถส่งพาหะของไวรัสและผลิตภัณฑ์จากยีนได้โดยไม่มีข้อจำกัดจากการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน

ข้อดีที่ชัดเจนของการบำบัดทารกในครรภ์เมื่อเปรียบเทียบกับการแก้ไขหลังคลอดทำให้มีประโยชน์มากกว่า ประสิทธิภาพสูงและความเป็นไปได้โดยเฉพาะโรคร้ายแรงที่คุกคามถึงชีวิต แม้ในกรณีที่ไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้ การบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์อาจส่งผลต่อส่วนทางพยาธิวิทยาของโรค ทำให้การดำเนินโรคง่ายขึ้นและปรับปรุงการพยากรณ์โรคได้ ดังนั้นจึงอาจกลายเป็นทางเลือกเดียวในการรักษาโรคเพื่อยุติการตั้งครรภ์สำหรับหลายพันครอบครัว นอกจากนี้ จำนวนโรคที่สามารถควบคุมได้เมื่อมีการนำยีนบำบัดของทารกในครรภ์มาใช้ในการปฏิบัติงานทางคลินิกนั้นมีจำนวนมหาศาลอย่างแท้จริง

อนาคตและโอกาส

เชื่อกันว่าการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์สามารถควบคุมโรคที่เป็นอันตรายได้หลายอย่าง มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่แสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 โรคที่สามารถควบคุมได้ด้วยยีนบำบัดของทารกในครรภ์ .

โรค	ยารักษาโรคด้วยยีน	เซลล์เป้าหมายและ/หรืออวัยวะ	อายุที่อาการของโรค	ความชุก	อายุขัย
โรคปอดเรื้อรัง	CFTR (ตัวควบคุมเมมเบรน)	เซลล์เยื่อบุผิวของระบบทางเดินหายใจและลำไส้	ไตรมาสที่สามของการตั้งครรภ์	1:4000	อายุประมาณ 35 ปี
Duchenne กล้ามเนื้อเสื่อม	ดิสโตรฟิน	ไมโอไซต์	2 ปี	1:4500	25 ปี
กล้ามเนื้อลีบกระดูกสันหลัง	โปรตีนเอสเอ็มเอ็น	เซลล์ประสาทมอเตอร์	6 เดือน (ประเภทที่ 1)	1:10 000	2 ปี
ฮีโมฟีเลีย	ปัจจัยการแข็งตัว VIII หรือ IX	เซลล์ตับ	1 ปี	1:6000
เบต้าธาลัสซีเมีย	โกลบิน	สารตั้งต้นของเซลล์เม็ดเลือดแดง	มากถึงหนึ่งปี	1:2700	มากถึง 20 ปี
โรคเกาเชอร์	กลูโคเซเรโบรซิเดส	เซลล์ตับ	9.5 ปี	1:59 000	น้อยกว่า 2 ปี
ข้อบกพร่องของวงจรยูเรีย	ออร์นิทีน ทรานส์คาร์บาไมเลส	เซลล์ตับ	2 วัน	1:30 000	2 วัน
Epidermolysis bullosa	คอลลาเจนประเภทVII	เคราติโนไซต์	การเกิด	1:40 000	ด้วยการรักษาที่ถูกต้องอายุขัยปกติ
โรคสมองขาดเลือดขาดออกซิเจน	ปัจจัยทางระบบประสาท	เซลล์ประสาทเยื่อหุ้มสมอง	การเกิด	1:1000	ด้วยการรักษาที่ถูกต้องอายุขัยปกติ
ข้อ จำกัด การเจริญเติบโตของมดลูกอย่างรุนแรง	ปัจจัยการเจริญเติบโตของรก	โทรโฟบลาสต์	ทารกในครรภ์	1:500	ไม่กี่วัน

นอกจากนี้ โรคที่คิดว่าจะควบคุมได้โดยการบำบัดของทารกในครรภ์ ได้แก่:

• ความผิดปกติของภูมิคุ้มกันบกพร่อง- กลุ่มอาการลิมโฟไซต์เปล่า, hypoplasia กระดูกอ่อน, กลุ่มอาการ Chediak-Higashi, โรค granulomatous เรื้อรัง, กลุ่มอาการ Kostman, การขาดการยึดเกาะของเม็ดเลือดขาว, กลุ่มอาการ Omenn, กลุ่มอาการ Wiskott-Aldrich
• โรคฮีโมโกลบิน- โรค Rh, porphyria เม็ดเลือดแดง แต่กำเนิด
• โรคที่เกี่ยวข้องกับการขาดการทำงานของเอนไซม์- โรค Gaucher, โรค Krabbe, มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเมตาโครมาติก, mucopolysaccharidoses, โรค Wolman, โรค Niemann-Pick
• อื่น- dyskeratosis แต่กำเนิด, lymphohistiocystosis ของเม็ดเลือดแดงในครอบครัว, โรคกระดูกพรุนในวัยแรกเกิด, กลุ่มอาการ Shwachman-Diamond เป็นต้น

รายชื่อโรคที่อาจอยู่ในขอบเขตของการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์นั้นน่าทึ่งมาก สันนิษฐานว่าเทคนิคนี้จะทำให้สามารถเข้าไปแทรกแซงในพื้นที่ซึ่งก่อนหน้านี้อยู่นอกเหนือการควบคุมของมนุษย์ได้ กระบวนการทางพยาธิวิทยาเกิดจากโรค monogenic ตามข้อมูลขององค์การอนามัยโลกมีจำนวนถึงหมื่นคน อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงข้อจำกัดหลายประการ และความเสี่ยงหลักสำหรับมารดาและทารกในครรภ์ที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดด้วยยีนในมดลูก

ความกลัวและความเสี่ยง

ความเสี่ยงเฉพาะของการถ่ายโอนยีนก่อนคลอดมีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากความเสี่ยงของยีนบำบัดหลังคลอด ซึ่งรวมถึงอาการไม่พึงประสงค์ในระยะสั้นและผลกระทบระยะยาวหลังคลอด ความเกี่ยวข้องนี้รุนแรงขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่า สมมุติฐาน การแสดงออกของยีนของทารกในครรภ์อาจส่งผลที่คาดเดาไม่ได้ต่อพัฒนาการทั้งก่อนคลอดและหลังคลอด

ประการแรกขั้นตอนการถ่ายโอนนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับโอกาสที่จะแท้งบุตร chorioamnionitis และ การคลอดก่อนกำหนด. การศึกษาได้บันทึกปฏิกิริยาการอักเสบต่อพาหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแทรกซึมของตับและการตายของตับในการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์แกะ

ความสำเร็จของการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์สามารถตอบโต้ได้ด้วยการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของทารกในครรภ์ และสิ่งนี้มีความเสี่ยงบางประการสำหรับผลลัพธ์สุดท้าย การตอบสนองทางร่างกายและเซลล์ต่อการนำเข้าเวกเตอร์หรือโปรตีนแปลงพันธุ์ผ่านระบบการถ่ายทอดเซลล์สามารถกำจัดผลผลิตที่ถ่ายโอนหรือทำให้การแสดงออกของยีนเป็นกลาง ในเวลาเดียวกันการศึกษาได้แสดงให้เห็นถึงการพึ่งพาความแข็งแรงของการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่ออายุครรภ์ ปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันที่สำคัญต่อการแนะนำเวกเตอร์ lentiviral ในระยะแรกและระยะกลางของการตั้งครรภ์ไม่ได้ถูกบันทึก ในขณะที่การตอบสนองทางร่างกายที่มีประสิทธิภาพต่อแอนติเจน capsid นั้นถูกตรวจพบด้วยการแนะนำเวกเตอร์ adenoviral ในระยะหลัง

ปัญหาที่สำคัญอย่างยิ่งประการหนึ่งเกี่ยวกับการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์คือความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นเมื่อส่งลำดับ DNA ของผู้บริจาคไปยังทารกในครรภ์ เนื่องจากการบูรณาการเวกเตอร์เข้ากับเซลล์สืบพันธุ์มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นแบบสุ่ม จึงอาจส่งผลร้ายแรงต่อทารกในครรภ์ในทางทฤษฎีได้ ที่จริงแล้ว เด็กที่ได้รับสารพันธุกรรมจากผู้บริจาคในครรภ์นั้นเกิดมาเป็นมนุษย์กลายพันธุ์ องค์ประกอบทางจริยธรรมของการบำบัดด้วยยีนสร้างความกังวลให้กับจิตใจของนักวิทยาศาสตร์และนักเทววิทยา อย่างหลังนี้ นับตั้งแต่การกำเนิดของแกะที่มีชื่อเสียงที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ได้รับการเตือนเกี่ยวกับอันตรายที่การแทรกแซงในแผนของพระเจ้านำมาสู่มนุษยชาติ

อื่น ด้านที่สำคัญมีสาเหตุมาจากความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์ในเซลล์ของทารกในครรภ์ นำไปสู่ความบกพร่องในยีนการทำงานใดๆ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วสามารถกลายเป็นสาเหตุของโรคทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นใหม่หรือเนื้องอกเนื้อร้ายได้ ความเป็นไปได้นี้ดูเหมือนจะมีแนวโน้มมากขึ้นเมื่อมีหลักฐานจากการศึกษาของหนูว่าการแสดงออกของยีนในเอ็มบริโอของหนูกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาของเนื้องอกในตับ

ในบริบทนี้ ผลลัพธ์ของการศึกษาสองรายการที่แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาของผลข้างเคียงที่ร้ายแรงหลังจากการบำบัดด้วยยีนที่ประสบความสำเร็จสำหรับภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องแบบ X-linked อาจไม่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ: ในกรณีแรก มีการบันทึกการสำแดงของโรคโมโนโคลนอลลิมโฟโพรลิเฟอเรทีฟ และใน ประการที่สอง การเพิ่มจำนวนทีเซลล์อัลฟ่า/เบต้า ในทั้งกรณีแรกและกรณีที่สอง เวกเตอร์รีโทรไวรัสถูกรวมเข้าไว้ใกล้กับยีน LMO2ในการเพิ่มจำนวนทีเซลล์

การบำบัดด้วยยีนตามทฤษฎี อดีตวิฟอาจจะปลอดภัยกว่า ในร่างกายการฉีดเวกเตอร์ของทารกในครรภ์ แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ได้ยกเว้นความเป็นไปได้ของการกลายพันธุ์ในเซลล์ที่ถูกถ่ายทอดทางรีโทรไวรัส ในหลอดทดลองการแนะนำสารก่อกลายพันธุ์สามารถตรวจพบและควบคุมได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่ภาวะแทรกซ้อนเหล่านี้ไม่สามารถยกเว้นได้ทั้งหมด

ในที่สุด การบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์จะเพิ่มความไวของเซลล์ของทารกในครรภ์ต่อการถ่ายโอน การถ่ายทอดไวรัสรีโทรไวรัสระดับต่ำไปยังต้นกำเนิดเซลล์สืบพันธุ์ถูกสังเกตในอวัยวะสืบพันธุ์เพศชายและเพศหญิงหลังจากการฉีดเวกเตอร์ในช่องท้องเข้าไปในตัวอ่อนแกะและลิงตามลำดับ การวิเคราะห์ปัจจัยที่นำไปสู่การถ่ายทอดโดยไม่ได้ตั้งใจได้แสดงให้เห็นว่าความไวของเนื้อเยื่อของตัวอ่อนขึ้นอยู่กับอายุครรภ์ที่มีมากขึ้น ประสิทธิภาพสูงการถ่ายทอดไปยัง ระยะเริ่มต้นการตั้งครรภ์

จากมุมมองของความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น เห็นได้ชัดว่าการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์อาจเป็นวิธีการที่เหมาะสมในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรงเท่านั้น ซึ่งไม่มีทางเลือกอื่นในการแก้ไข และในหมู่พวกเขาแน่นอนว่าเป็นโรค Gaucher ซึ่งมีความเป็นไปได้ในการบำบัดด้วยยีนมดลูกซึ่งแสดงให้เห็นในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อไม่นานมานี้

ประการแรก: โรค Gaucher

ในเดือนกรกฎาคม 2561 นิตยสาร ยาธรรมชาติเผยแพร่ผลการศึกษาเกี่ยวกับเมาส์ที่นำโดย Simon Waddington ( ไซมอน วัดดิงตัน) จากสถาบันลอนดอน สุขภาพของผู้หญิง. ผลของงานนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลของการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์ในการรักษาโรคทางระบบประสาทและโดยเฉพาะอย่างยิ่งโรค Gaucher นี่เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดในกลุ่มเอนไซม์ทางพันธุกรรมที่หายาก ซึ่งเกิดจากการขาดการทำงานของเอนไซม์ไลโซโซม กลูโคสเซเรโบรซิเดส(รูปที่ 3) เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน กลูโคซิลเซรามิเดส. ขึ้นอยู่กับลักษณะของการกลายพันธุ์ รูปแบบของโรคระบบประสาทที่รุนแรงอาจพัฒนา แสดงออกตั้งแต่วัยเด็ก หรือรูปแบบที่เริ่มมีอาการทีละน้อยมากขึ้นและน้อยลง อาการรุนแรง. ในขณะที่โรค Gaucher ในรูปแบบที่ไม่รุนแรงจะตอบสนองได้ดี การบำบัดทดแทนรูปแบบที่รุนแรงยังคงเป็นอันตรายถึงชีวิต สัญญาณของโรค Gaucher รูปแบบที่รักษาไม่หายปรากฏในช่วงเดือนแรกของชีวิตและรวมถึงภาวะกล้ามเนื้อหดเกร็งแบบก้าวหน้าความล่าช้าและการถดถอยของการพัฒนาจิตและอาการทางระบบประสาทอื่น ๆ

ในการศึกษา Waddington และคณะแสดงให้เห็นว่าการฉีด intracranial ของ adeno-associated virus vector 9 (AAV9) เข้าไปในหนูตัวอ่อนในวันที่ 16 ของการตั้งครรภ์ ส่งผลให้มีการแสดงออกของกลูโคสเซเรโบรซิเดสเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ระบบประสาทเสื่อมถอยลง ในเวลาเดียวกัน กิจกรรมของเอนไซม์ในสมองเทียบได้กับการทำงานของเอนไซม์ในหนูที่มีสุขภาพดี แม้ว่าหนูที่ป่วยยังคงได้รับการวินิจฉัยว่ามีกระบวนการอักเสบในสมอง แต่พวกมันก็มีพัฒนาการที่ดีกว่าหนูในกลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งต้องถูกการุณยฆาตสองสัปดาห์หลังการรักษา เนื่องจากความรุนแรงของโรค

หนูที่ได้รับการรักษาด้วยยีนบำบัดของทารกในครรภ์มีชีวิตอยู่อย่างน้อย 18 สัปดาห์ มีภาวะเจริญพันธุ์และเคลื่อนที่ได้ สิ่งที่น่าสนใจคือ การให้เวกเตอร์หลังคลอดช่วยบรรเทาอาการของโรคได้เช่นกัน แต่มีประสิทธิผลน้อยกว่าการแสดงออกก่อนคลอด

เนื่องจาก AAV9 สามารถเข้าสู่สมองจากกระแสเลือดได้ ทีมของ Waddington ได้ทำการทดลองอีกครั้ง โดยฉีดเวกเตอร์ในปริมาณที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ใช่เข้าไปในสมอง แต่ฉีดเข้าไปในเลือดของทารกในครรภ์โดยตรง หนูส่วนใหญ่แยกไม่ออกจากหนูที่มีสุขภาพดีหลังการแสดงออก แต่เนื่องจากพวกมันมีชีวิตอยู่ได้เพียง 55 วัน นักวิทยาศาสตร์จึงไม่สามารถสรุปผลเกี่ยวกับประสิทธิผลในระยะยาวของการบำบัดด้วยยีนทางหลอดเลือดดำได้

การทดลองของ Waddington เป็นงานที่ซับซ้อนที่สุดในปัจจุบัน โดยมีการดำเนินการบำบัดด้วยยีนของทารกในครรภ์ในสัตว์ วันนี้ทีมงานทำงานร่วมกับบริษัท ยารักษาโรคอพอลโลซึ่งรวมความพยายามของมหาวิทยาลัยในอังกฤษสามแห่งและมหาวิทยาลัยที่ใหญ่ที่สุดสามแห่ง บริษัทยา. วัดดิงตันและเพื่อนร่วมงานของเขากำลังบรรลุเป้าหมายใหม่ คราวนี้พวกเขาได้รับมอบหมายให้รับข้อมูลพรีคลินิกและอาจทดสอบการรักษาในมนุษย์ และในขณะที่ผู้คลางแคลงใจไตร่ตรองถึงความเป็นไปได้ในการใช้ยีนบำบัดของทารกในครรภ์ในมนุษย์ ซึ่งอาจแคบลงอย่างมากด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าโรค Gaucher ไม่ได้รวมอยู่ในการทดสอบก่อนคลอด ทีมงานของ Waddington ก็ก้าวไปสู่อนาคตอย่างมั่นใจ อนาคตที่เด็กที่เป็นโรค Gaucher, กล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne, SMA และอื่นๆ อีกมากมายที่หายาก แต่ปัจจุบัน อนิจจาโรคที่รักษาไม่หายสามารถฟื้นตัวได้

วรรณกรรม

1. 12 วิธีในภาพ: พันธุวิศวกรรม ส่วนที่ 2: เครื่องมือและเทคนิค
การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อเวกเตอร์บำบัดด้วยยีน: อิทธิพลต่อการทำงานของเวกเตอร์และกลไกเอฟเฟกต์ ยีน เธอร์. 11 , S10-S17;
2. โซยัง ซี. กิลคริสต์, มาร์ติน พี. ออนเทลล์, สเตฟาน โคชาเน็ก, พอลลา อาร์. คลีเมนส์ (2545). การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อไดสโตรฟินความยาวเต็มที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อ Dmd โดยเวกเตอร์อะดีโนไวรัสที่มีความจุสูง อณูบำบัด. 6 , 359-368;
3. เฮเธอร์ เอ. ฮาร์ทแมน, เอเวอรี่ ซี. รอสซิดิส, วิลเลียม เอช. เปรันโต (2018) ในการบำบัดด้วยยีนมดลูกและการแก้ไขจีโนม ตัวแทนเซลล์ต้นกำเนิด Curr. 4 , 52-60;
4. แอนนา แอล. เดวิด, โดนัลด์ พีเบิลส์. (2551). . การปฏิบัติที่ดีที่สุดและการวิจัย คลินิกสูติศาสตร์และนรีเวชวิทยา. 22 , 203-218;
5. สรุปจากหน้ายีนบำบัด กลยุทธ์ใหม่ในการต่อต้านโรคฮีโมฟีเลีย
6. ชาร์ลส์ คูเทลล์. (2551). ทำไมต้องกังวล: การบำบัดด้วยยีนในมดลูกคุ้มค่ากับความพยายามหรือไม่? . อณูบำบัด. 16 , 219-220;
7. ไมค์ เทมิส, ไซมอน เอ็น. แวดดิงตัน, แมนเฟรด ชมิดต์, คริสตอฟ ฟอน คัลเล, โยอาเฮ หวัง และอื่นๆ อัล.. (2005) การก่อมะเร็งภายหลังการส่งเวคเตอร์บำบัดด้วยยีนที่ไม่ใช่ไพรเมตเลนติไวรัสไปยังหนูทารกในครรภ์และทารกแรกเกิด อณูบำบัด. 12 , 763-771;
8. ข่าวประชาสัมพันธ์ของสมาคมยีนบำบัดแห่งยุโรป (ESGT), Bernd Gansbacher (2546) รายงานเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์ที่ร้ายแรงครั้งที่สองในการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับการบำบัดด้วยยีนสำหรับภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องรวมอย่างรุนแรงที่เชื่อมโยงด้วย X (X-SCID) เจ.ยีน เมด.. 5 , 261-262;
9. Giulia Massaro, Citra N.Z. Mattar, Andrew M.S. Wong, Ernestas Sirka, Suzanne M.K. Buckley และอื่นๆ อัล.. (2018) ยีนบำบัดของทารกในครรภ์สำหรับโรคทางระบบประสาทของทารก แนท เมด. 24 , 1317-1323.

30 สิงหาคม 2560 สำนักควบคุม ผลิตภัณฑ์อาหารและสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) อนุมัติยีนบำบัดแห่งแรกของโลกสำหรับโรคมะเร็งเลือด มันเป็นเรื่องของเกี่ยวกับ Kymriah (tisagenlecleucel) ของ Novartis Pharmaceuticals ซึ่งใช้เทคโนโลยี CAR-T และมีไว้สำหรับการรักษามะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันกลุ่มลิมโฟบลาสติกชนิด B-cell ในเด็กและผู้ป่วยผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวที่มีอายุต่ำกว่า 25 ปี ที่ไม่สามารถรักษาด้วยวิธีอื่นหรือกลับมาเป็นซ้ำได้ โรค.

การใช้เทคโนโลยีการแก้ไขจีโนม CRISPR/Cas9 เปิดโอกาสใหม่ในการบำบัดด้วยยีน CRISPR/Cas9 ช่วยให้คุณเปลี่ยน DNA ของเซลล์ได้อย่างแม่นยำและปลอดภัย และถ้าคุณรวมเทคโนโลยี CRISPR/Cas9 เข้ากับการจัดส่งโดยใช้ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้จะช่วยให้คุณสามารถมีอิทธิพลต่อร่างกายอย่างเป็นระบบและเปลี่ยนจีโนมของเซลล์จำนวนมากได้อย่างปลอดภัยอย่างสมบูรณ์

และในปี 2559 นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Duke (สหรัฐอเมริกา) ประกาศว่าเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่พวกเขาสามารถดำเนินการบำบัดด้วยยีนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่โตเต็มวัย (หนู) ได้สำเร็จ และรักษาโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อเสื่อมได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงมีการใช้เวอร์ชันที่แก้ไขเมื่อเปรียบเทียบกัน เทคโนโลยีใหม่การแก้ไขยีน CRISPR/Cas9 เทคโนโลยีการแก้ไขยีน CRISPR/Cas9 เกี่ยวข้องกับการใช้ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโนเพื่อช่วยส่งสารพันธุกรรมไปยังจุดหมายปลายทาง ด้วยการใช้เทคโนโลยีนี้ การทดลองที่ประสบความสำเร็จได้ดำเนินการเกี่ยวกับการแก้ไขยีนของแต่ละเซลล์ในหลอดทดลองและเอ็มบริโอเซลล์เดียว น่าเสียดายที่ความเป็นไปได้ของการดัดแปลงพันธุกรรมของเอ็มบริโอของมนุษย์ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

CRISPR/Cas เกินความคาดหมายทั้งหมด ช่วยให้สามารถ "ปิด" ยีนที่จำเป็นและแทรกยีนใหม่ลงในบริเวณที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดของจีโนมได้โดยมีจำนวนข้อผิดพลาดน้อยที่สุด

ในเดือนธันวาคม ปี 2015 กลุ่มวิทยาศาสตร์ของเฝิงจางได้ปรับเปลี่ยนระบบนี้เพื่อให้ปราศจากข้อผิดพลาดโดยสิ้นเชิง ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำอย่าง Science นักวิทยาศาสตร์ได้เปลี่ยนกรดอะมิโน 3 ตัวซึ่งเป็นหน่วยการสร้างโปรตีนใน Cas9 endonuclease หลังจากนั้นจำนวนข้อผิดพลาดในระบบดังกล่าวก็ลดลงจนเกือบเป็นศูนย์

การใช้ CRISP/Cas9 มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับยีนบำบัดของการสูงวัย ซึ่งจำเป็นต้องมีอิทธิพลต่อวิถีการมีอายุยืนยาวซึ่งพบได้ทั่วไปในเซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกาย จนถึงปี 2015 ยังไม่มีการทดลองทางคลินิกกับมนุษย์เกี่ยวกับยีนบำบัดเพื่อการสูงวัย ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลย เนื่องจากความชรายังไม่ได้รับการยอมรับว่าเป็นโรค

นอกจากนี้ ยีนบำบัดเพื่อการสูงวัยยังยังเป็นสาขาที่อายุน้อยมากและมีการพัฒนาอีกด้วย ปัจจุบัน การวิจัยทั้งหมดเกี่ยวกับยีนบำบัดเพื่อการชราภาพดำเนินการกับหนูทดลอง หนูแรท ลิง และการเพาะเลี้ยงเซลล์ของมนุษย์ ซึ่งก็คือ เซลล์ในหลอดทดลอง

วิธีการบำบัดด้วยยีนเพื่อชะลอวัยทั้งหมดแบ่งออกเป็นแนวทางที่ยีนอายุยืนถูกส่งไปยังร่างกาย และแนวทางที่มี RNA ขนาดเล็กเข้ามาเพื่อ "ปิด" ยีนหรือเส้นทางการแก่ชรา นั่นคือในกรณีแรกมีการแนะนำสิ่งที่มีประโยชน์สำหรับการมีอายุยืนยาวและในกรณีที่สองสิ่งที่เป็นอันตรายจะถูกปิด ในแง่ที่เข้มงวด มีการศึกษาเกี่ยวกับยีนบำบัดสำหรับการแก่ชราในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพียงสองครั้งเท่านั้นที่ดำเนินการก่อนปี 2015

มีรูปแบบการทำงานอีกมากมายในการบำบัดด้วยยีนในหนูดัดแปลงพันธุกรรม ในการศึกษาดังกล่าว ยีนบำบัดจะไม่ถูกส่งเข้าสู่ร่างกายของหนูตัวโตเต็มวัย แต่เป็นการใช้ พันธุวิศวกรรมสร้างหนูที่จีโนมมีการเปลี่ยนแปลงตั้งแต่แรกเกิด เช่นเดียวกับการบำบัดด้วยยีน ช่วยให้สามารถศึกษาว่าการเพิ่มหรือลดการทำงานของยีนต่างๆ ส่งผลต่ออายุขัยและความชราของร่างกายอย่างไร

มาดูกันว่ายีนบำบัดและพันธุวิศวกรรมสามารถทำอะไรได้บ้างในทางทฤษฎีเพื่อต่อสู้กับความชรา

ข้อดีของยีนบำบัดเหนือวิธีอื่นๆ ในการยืดอายุ

เหตุใดเราจึงต้องมีการบำบัดด้วยยีนหากเราสามารถใช้ยาต่อต้านวัย (geroprotectors) ได้? เปรียบเทียบกับแนวทางอื่นๆ ในการยืดอายุ (เช่น geroprotectors หรือ ข้อ จำกัด ด้านอาหาร, ยืดอายุได้ถึง 30-50%) การทำยีนบำบัดเพียงครั้งเดียวในชีวิตก็เพียงพอแล้วและต้องกินยาตลอดเวลาและไม่ลืม - มิฉะนั้นผลลัพธ์จะไม่สมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น ในงานของ Andrzej Bartke ในปี 2001 การจำกัดอาหารช่วยยืดอายุของหนูได้ถึง 30%. อย่างไรก็ตาม พวกหนูกินอาหารที่มีแคลอรีต่ำติดต่อกันถึง 670 วัน ซึ่งก็คือทุกวันไปตลอดชีวิต! สำหรับคนส่วนใหญ่ สิ่งนี้ไม่เป็นไปตามความเป็นจริง และในการทดลองยีนบำบัดของ Maria Blasco (ซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้) ในปี 2012 การบำบัดด้วยยีนเทโลเมอเรสทำให้เกิดผลที่น้อยลงเล็กน้อย - หนูเริ่มมีชีวิตยืนยาวขึ้น 20% อย่างไรก็ตาม ในงานนี้ หนูได้รับการฉีดยาเข้ากระแสเลือดเพียง 1 ครั้งตลอดชีวิตเมื่ออายุยังน้อย!

ดังนั้นหากเรากำลังพูดถึงการแปลงานวิจัยเกี่ยวกับการยืดอายุของมนุษย์ ยีนบำบัดจึงมีข้อได้เปรียบอย่างแน่นอน เนื่องจากไม่ได้ลดคุณภาพชีวิตเนื่องจากความจำเป็น การรักษาแบบถาวร- รับประทานอาหารบางประเภททุกวัน หรือใช้อุปกรณ์ป้องกันผู้สูงอายุหรือยาอื่น ๆ อย่างต่อเนื่อง การบำบัดด้วยยีนยังมีเป้าหมายสูง ดังนั้นจึงมีโอกาสเกิดผลข้างเคียงน้อยลง

นอกจาก, ยามีข้อจำกัดในการดูดซึมในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ

การแนะนำยีนเทโลเมอเรส (TERT) ให้กับหนูป่าอายุ 2 ปี (อายุ 40-50 ปีในปีมนุษย์) ด้วยการฉีดเพียงครั้งเดียวจะช่วยเพิ่มความยาวของเทโลเมียร์และยืดอายุของพวกมันได้ถึง 20%

นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ามีตัวนับการแบ่งตัวในเซลล์ที่จำกัดจำนวนทั้งหมด 10 ปีต่อมา Alexey Olovnikov นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเสนอกลไกสมมุติสำหรับการทำงานของตัวนับนี้

Olovnikov แนะนำว่าเมื่อเซลล์แบ่งตัว ส่วนปลายของโครโมโซมที่เรียกว่าเทโลเมียร์จะสั้นลงเล็กน้อย และเมื่อเทโลเมียร์มีความยาวถึงวิกฤต เซลล์จะหยุดการแบ่งตัวและอายุมากขึ้น ต่อมา Elizabeth Helen Blackburn นักเซลล์พันธุศาสตร์ชาวอเมริกัน ได้รับรางวัล รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ประจำปี 2552 ร่วมกับ Carol Greider และ Jack Shostak โดยมีข้อความว่า “สำหรับการค้นพบกลไกการป้องกันโครโมโซมโดยเทโลเมียร์และเอนไซม์เทโลเมอเรส” ตามทฤษฎีที่เสนอในปี 2514 โดย Alexei Olovnikov

ในเซลล์ที่ไม่แก่ (เช่น เจิร์มเซลล์และสเต็มเซลล์จากตัวอ่อน) จะต้องมีเอนไซม์ที่ทำให้เทโลเมียร์ยาวขึ้น ทำให้เซลล์แบ่งตัวแทบไม่มีกำหนด นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่าความเสียหายต่อยีนเทโลเมอเรสทำให้อายุของสัตว์จำลองสั้นลงอย่างมาก และนำไปสู่การพัฒนากลุ่มอาการแก่ก่อนวัย - โพรจีเรีย

หลังจากการค้นพบเทโลเมอเรส นักวิทยาศาสตร์หลายสิบคนเริ่มสนใจที่จะรักษาโรคชราโดยใช้ข้อมูลนี้ ดูเหมือนว่าการ “เปิด” เทโลเมอเรสในทุกเซลล์จะทำให้ร่างกายเป็นอมตะได้ อย่างไรก็ตาม ความกังวลก็เกิดขึ้นในไม่ช้าเนื่องจากการสังเคราะห์เทโลเมอเรสที่แอคทีฟพบได้ใน 90% เนื้องอกมะเร็ง. คำถามเกิดขึ้น: การกระตุ้นเทโลเมอเรสจะทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงหรือไม่?

นอกจากนี้ ปรากฎว่าการแก่ของเซลล์ไม่ได้มาพร้อมกับการทำให้เทโลเมียร์สั้นลงเสมอไป ตัวอย่างเช่นในกรณีของเซลล์เยื่อบุผิวของเยื่อบุในช่องปากหรือกระจกตาของดวงตามนุษย์ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการกระตุ้นเทโลเมอเรสเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะฟื้นฟูร่างกายทั้งหมด ก่อนที่จะก้าวไปสู่การบำบัดด้วยยีน ได้มีการศึกษาผลของเทโลเมอเรสในหนูดัดแปลงพันธุกรรม ปรากฎว่าหากคุณ "เปิด" ยีน TERT ในเซลล์ของเมาส์ทั้งหมด อายุขัยจะเพิ่มขึ้น 40%! อย่างไรก็ตาม การทำงานของเทโลเมอเรสอย่างต่อเนื่องยังเพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งอีกด้วย ดังนั้นจึงมีคำถามเกิดขึ้นเกี่ยวกับวิธีการกระตุ้นเทโลเมอเรสในระยะเวลาที่สั้นลง

นี่คือสิ่งที่รายงานของ Maria Blasco ในปี 2012 ทำ (ดูแผนภูมิ) ยีนเทโลเมอเรสถูกส่งไปยังร่างกายของหนูโดยใช้ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน (AAV9) ซึ่งสามารถส่งแบบเป็นระบบได้ ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโนมีคุณลักษณะด้านความปลอดภัยสูง โดยไม่ได้รวมยีนที่ถูกส่งเข้าไปในจีโนมของโฮสต์ ดังนั้นจึงไม่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ (ไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็ง) นอกจากนี้พวกมันแทบจะไม่กระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันอีกด้วย ในเวลาเดียวกันการรักษาด้วยยีน TERT กลับกลายเป็นว่าปลอดภัยอย่างสมบูรณ์: ความเสี่ยงของการเกิดมะเร็งในหนูไม่เพิ่มขึ้น หนูอายุ 2 ปีได้รับการฉีดอะดีโนไวรัสหนึ่งครั้งโดยใส่ยีนเทโลเมอเรสเข้าไป ซึ่งจะช่วยยืดอายุของหนูได้ถึง 20% (ดังแสดงในกราฟด้านบน) และตามทฤษฎีแล้วสิ่งนี้สามารถอนุญาตให้ผู้ที่มีอายุ 40-50 ปีฉีดยาดังกล่าวหนึ่งครั้งและยืดอายุขัยได้อีก 8-12 ปี

ปัจจุบันเทโลเมอเรสสามารถกระตุ้นได้ด้วยยา การศึกษาที่น่าสนใจในพื้นที่นี้ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยลูบลิยานา (สโลวีเนีย) ในปี 2559 หลังจากประสบความสำเร็จในการทดลองทางคลินิกหลายครั้งเกี่ยวกับการฟื้นฟูหลอดเลือดด้วยวาลซาร์แทนและฟลูวาสแตตินในปริมาณต่ำ ครั้งนี้ พวกเขาวัดการทำงานของเทโลเมอเรสหลังการฟื้นฟูหลอดเลือดในตัวอย่างเลือดจากผู้ป่วย 130 ราย

ดังนั้นหลักสูตรหนึ่งเดือนจึงช่วยเพิ่มการทำงานของเทโลเมอเรสได้อย่างมีนัยสำคัญถึง 3.28 เท่า ซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับการปรับปรุงการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือด (การฟื้นฟูหลอดเลือด) และลดการอักเสบใน หลอดเลือด. และอันนี้ ระดับที่เพิ่มขึ้นระดับเทโลเมอเรสยังคงอยู่ โดยค่อยๆ ลดลงไปอีกหกเดือน แต่การเพิ่มขึ้นของเทโลเมอเรสจะส่งผลต่อเทโลเมียร์อย่างมีประสิทธิผลเพียงใดนั้น จะต้องได้รับการพิจารณา

สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเทโลเมียร์ไม่สามารถยืดอายุของเราได้เสมอไป หากไม่ได้ทำการบำบัดในเวลาที่เหมาะสมและนานเกินไป

นอกจากนี้การกระตุ้นเทโลเมอเรสเพียงอย่างเดียวอาจไม่ทำให้เทโลเมียร์ยาวขึ้น กิจกรรมเทโลเมอเรสยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลงตามอายุ - ดูกราฟทางด้านซ้าย แต่เทโลเมียร์ยังสั้นลง

ปัจจุบันมียาในตลาดที่เพิ่มกิจกรรมเทโลเมอเรส - TA-65 มันมีราคาแพงมาก และไม่มีการศึกษาใดที่แสดงให้เห็นว่าสามารถยืดอายุของหนูได้แต่อย่างใด ดูกราฟทางด้านซ้าย ในการศึกษาในปี 2554 นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์มะเร็งแห่งชาติสเปนได้ให้หนูอายุ 2 ปี TA-65 ที่มีอายุยืนยาวเพื่อเพิ่มเทโลเมอเรส คล้ายกับการศึกษาก่อนหน้านี้ เฉพาะในการศึกษาก่อนหน้านี้เท่านั้นที่หนูถูกฉีดเพื่อการบำบัดด้วยยีน แต่ยา TA-65 ไม่ได้ยืดอายุของหนูแต่อย่างใด ซึ่งแตกต่างจากยีนบำบัด (ดูกราฟด้านซ้าย) และกลับกลายเป็นว่าไร้ประโยชน์อย่างยิ่งในการยืดอายุและชะลอวัย

ในปี 2011 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสได้ศึกษาเทโลเมียร์และเทโลเมอเรสในการเพาะเลี้ยงเซลล์จากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมากกว่า 60 สายพันธุ์ บทบาทของเทโลเมียร์ในการมีอายุยืนยาวนั้นไม่ชัดเจนนัก... การวิจัยแสดงให้เห็น (เมื่อเปรียบเทียบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประมาณ 60 สายพันธุ์) ว่ายิ่งเทโลเมียร์ของสายพันธุ์นั้นยาวเท่าใด การกลายพันธุ์ของ DNA ก็จะสะสมเร็วขึ้นเท่านั้น เนื้องอกที่เป็นมะเร็งก็จะยิ่งมากขึ้น และอายุขัยก็สั้นลงด้วย . ความยาวเทโลเมียร์มีความสัมพันธ์ผกผันกับอายุขัย สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าผลการยืดอายุของเทโลเมอเรสซึ่งได้รับในหนูด้วยการฉีดเพียงครั้งเดียวอาจไม่ยืดอายุในมนุษย์ได้ คำถามเรื่องเทโลเมียร์ยังคงเปิดกว้างสำหรับผู้คน

บทสรุป:ในอนาคตตามทฤษฎีเราจะสามารถเพิ่มความยาวของเทโลเมียร์ได้โดยการแนะนำยีนเทโลเมอเรส (TERT) เมื่ออายุ 40-50 ปี ด้วยการฉีดเพียงครั้งเดียว แต่การรักษาด้วยวิธีนี้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพออย่างชัดเจน อย่างรวดเร็วที่สุด เราต้องหาการผสมผสานระหว่างผลของยีนบำบัดเพื่อยืดอายุขัยของมนุษย์อย่างมีนัยสำคัญ วันนี้เราสามารถเลียนแบบผลกระทบโดยใช้การบำบัดหนึ่งเดือนทุกๆ หกเดือนร่วมกับยาหลายชนิด วาลซาร์แทน 20 มก. + ฟลูวาสแตติน 10-20 มก, หรือ เทลมิซาร์แทน + อะทอร์วาสแตติน 10 มก.อย่างน้อยยาเหล่านี้ร่วมกันก็สามารถกระตุ้นเทโลเมอเรสได้เอง

การหยุดชะงักของยีน Agtr1a ซึ่งเข้ารหัสตัวรับ AT1a angiotensin จะช่วยยืดอายุของหนูดัดแปลงพันธุกรรมได้ 26% เมื่อเทียบกับหนูชนิดป่า

Angiotensin II receptor antagonists หรือ AT1 receptor blockers เป็นหนึ่งในกลุ่มยาลดความดันโลหิตกลุ่มใหม่ (ยาสำหรับการรักษา) ความดันโลหิต). ยาเหล่านี้รวมถึงยาทั้งหมด กลุ่มซาร์แทน (เช่น เทลมิซาร์แทน).

จากการใช้ไพรเมตเป็นตัวอย่าง แคปแลนแสดงให้เห็นว่าหากคุณรวบรวมกลุ่มไพรเมตตัวผู้ จากนั้นภายในไม่กี่วัน ลิงก็จะพัฒนาลำดับชั้นทางสังคม สถานที่ที่เลวร้ายที่สุดในลำดับชั้นดังกล่าวอยู่ที่ด้านล่างสุด ไพรเมตตัวผู้ในตำแหน่งรองจะแสดงสัญญาณบ่งชี้ความเครียดเรื้อรังหลายประการ พวกเขามักจะพัฒนาหลอดเลือด เมื่อนักวิทยาศาสตร์ให้ไพรเมตตัวผู้ที่อยู่ด้านล่างสุดของลำดับชั้นทางสังคม (ที่มีความเสี่ยง) เป็นตัวบล็อกเบต้า โพรพาโนลอลระงับการทำงานของระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจจากนั้นหลอดเลือดจึงไม่พัฒนา

ปรากฎว่าระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจเนื่องจากความเครียดส่งผลเสียต่อการพัฒนาของหลอดเลือดและมีส่วนร่วมในปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือด ความเครียดทางอารมณ์ตระหนักรู้ตัวเองผ่านระบบประสาทอัตโนมัติที่เห็นอกเห็นใจ (อะดรีเนอร์จิก) ซึ่งเชื่อมต่อศูนย์ควบคุมของสมองของเราและ อวัยวะภายใน. รวมถึง - มีภูมิคุ้มกัน, ไขกระดูกเป็นต้น หลอดเลือด - ปัจจัยหลักซึ่งนำไปสู่การเสียชีวิตจำนวนมากที่สุด ประเทศที่พัฒนาแล้วจากอาการหัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมอง

การทดลองแบบสุ่ม ปกปิดสองทาง ควบคุมด้วยยาหลอกในปี 1983 โดย Goldstein S และคณะ พบว่าการบำบัด โพรพาโนลอลในผู้ป่วยกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันจำนวน 3,837 ราย ช่วยลดอัตราการเสียชีวิตจากโรคหลอดเลือดหัวใจ (สาเหตุการเสียชีวิตอันดับ 1 ของโลก)

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2560 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสรายงานว่าประสบความสำเร็จ การศึกษาทางคลินิกยีนบำบัดสำหรับการรักษาโรคโลหิตจางชนิดเคียว

คณะกรรมการของ American National Academy of Sciences และ National Academy of Medicine ให้การสนับสนุนการแก้ไขจีโนมของเอ็มบริโอมนุษย์ตั้งแต่ต้นปี 2017 แต่สำหรับเท่านั้น โรคร้ายแรงและอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวด

ข้อสรุป

1. วิธีการรักษาด้วยยีนบำบัดสำหรับการสูงวัยทั้งหมดแบ่งออกเป็นแนวทางที่ยีนอายุยืนถูกส่งไปยังร่างกาย และแนวทางที่ยีนหรือเส้นทางการแก่ชราถูก “ปิด”

2. เมื่อเทียบกับวิธีการอื่นๆ ในการยืดอายุ การบำบัดด้วยยีนต้องทำเพียงครั้งเดียวในชีวิต

3. การแนะนำยีนเทโลเมอเรส (TERT), การหยุดชะงักของยีน Agtr1a, การล้มลงของ GHRKO, การหยุดชะงักของยีนที่เข้ารหัสตัวรับ IGF-1, การแสดงออกที่มากเกินไปของ FGF21, การล้มลงของ AC5, การลบ RIP3, การแก้ไขยีน PCSK9, การแสดงออกที่มากเกินไปของ Klotho , การน็อกเอาต์ของ RAGE, การแสดงออกที่มากเกินไปของ BubR1, การแสดงออกที่มากเกินไปของ MTH1 - ทั้งหมดนี้คือตัวอย่างของวิธีการทางพันธุวิศวกรรมหรือการบำบัดด้วยยีนที่มีประสิทธิภาพที่สุดเพื่อยืดอายุของสัตว์

4. เพื่อให้บรรลุผลลัพธ์ที่สำคัญมากขึ้นในการบำบัดด้วยยีนสำหรับการสูงวัย และในพันธุวิศวกรรมต่อต้านความชรา จำเป็นต้องผสมผสานวิธีการต่างๆ เข้าด้วยกัน เพิ่มแท็ก