Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 60. ДОСЯГНЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ ТА ГЕНЕТИКИ У МЕДИЦИНІ: ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ ЛЮДИНИ

Пригадайте методи лікування та профілактики спадкових хвороб людини. Що таке біоетика, генна терапія? Які «вектори» використовують у генній інженерії?

Застосування методів генної інженерії щодо людини є однією з найбільш дискусійних тем. Чи потрібне втручання у геном людини? Якщо так, то у який спосіб? Чи це безпечно? Які при цьому можливі біоетичні проблеми?

Генна терапія. Найбільш радикальним способом боротьби з різними захворюваннями, спричиненими змінами генетичної інформації клітин, є виправлення або знищення самої генетичної причини захворювання, а не її наслідків. Найбільше досліджень пов’язано з генною терапією онкологічних захворювань (мал. 60.1).

Мал. 60.1. Діаграма, що ілюструє сучасний стан застосування досліджень у галузі генної терапії щодо різних захворювань людини (у %): 1 - онкологічні; 2 - моногенні; 3 - серцево-судинні; 4 - інфекційні; 5 - інші

Пригадаємо: генна терапія - лікування спадкових хвороб внесенням змін у геном людини.

Стратегії генної терапії такі:

  • клітини, які потрібно вилікувати, втратили функцію певного гена. Тоді в клітину потрібно доставити ген, здатний цю функцію відновити;
  • хворобу спричинено надлишковою функцією, не властивою нормальній клітині. Це відбувається, зокрема, у разі інфекцій або пухлинних захворювань. Тоді варто пригнітити таку зайву функцію;
  • підходи, спрямовані на підсилення імунної відповіді організму.

Досягнення сучасної генної терапії людини. Перше повідомлення про успішне застосування соматичної генної терапії з’явилося у 1990 р. щодо чотирирічної дівчинки Ашанти Де Сильва із уродженим імунодефіцитом. Нині вона має функціональну імунну систему і веде нормальне життя. У 2012 р. у США та Європейському Союзі ліцензію на комерційне використання отримав перший засіб генної терапії для лікування недостатності ферменту ліпопротеїнліпази, що призводить до важкого ураження підшлункової залози. Однак через непомірну вартість цього лікування (близько 1 000 000 $) цією можливістю скористалась тільки одна людина у 2016 р. Улітку 2018 р. у США правління із санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів (Food and Drug Administration, FDA) схвалило використання генної терапії для пацієнтів у віці від 3 до 25 років із гострим лімфобластним лейкозом. Ця терапія ґрунтується на створенні химерних антигенних рецепторів CAR-Т. Трансгенні Т-лімфоцити, «оснащені» цими рецепторами, здатні розпізнавати злоякісні клітини, а потім знищувати їх (мал. 60.2).

Пройшов перший етап випробування генно-інженерний препарат SPK-FIX. Це вірусний вектор, який несе нормальну копію гена фактору зсідання крові IX і призначений для лікування однієї з форм гемофілії. Наприкінці лютого 2018 р. учений із Шеньчженського університету оголосив, що йому вдалося успішно відредагувати геном людської яйцеклітини. Він використав технологію редагування ДНК CRISPR/Cas9 (мал. 60.3). Метою редагування було вимкнути ген, який кодує білок, що дає змогу ВІЛ потрапити в клітину. Потенційно редагування ДНК може допомогти в боротьбі проти майже будь-яких захворювань - від спадкових до тих, які поки що є невиліковними (рак, ВІЛ, хвороба Альцгеймера тощо).

Мал. 60.2. Процес антиракової терапії за допомогою створення особливих антигенних рецепторів CAR-T (chimeric antigen receptor)

Безпечність втручань у геном людини та біоетичні проблеми генної інженерії людини. Як будь-який метод лікування, генна терапія також має недоліки й побічні ефекти. Це пов’язано насамперед з методами доставляння генів у відповідні клітини. Найчастіше як вектори використовують віруси, які можуть спричинити бурхливу імунну відповідь у пацієнта або ризик розвитку інфекції, якщо модифікований вірус буде взаємодіяти з незміненими вірусами, наявними у клітинах пацієнта. Ще один ризик: вбудовування в геном привнесеного гена є випадковим, а це може призвести до появи додаткових мутацій і розвитку різних патологій. Останні дослідження показали що, поруч із місцями, де «попрацювала» CRISPR/Cas9, спостерігають видалені або замінені ділянки ДНК у кілька тисяч пар основ. Так постало питання щодо безпеки CRISPR/Cas9.

Мал. 60.3. Система CRISPR/Cas9 - комплекс РНК і білків, що впізнає задану послідовність генома, де робить дволанцюговий розріз ДНК. Залежно від того, як відбуватиметься репарація, цільовий ген може втратити свою функцію чи буде замінений на нормальну копію

Біоетичні питання застосування генної інженерії людини стосуються насамперед використання статевих клітин та ембріонів. Зрозуміло, що ці питання мають бути врегульовані законодавчо.

Ключові терміни та поняття

генна терапія.

Перевірте здобуті знання

1. Які хвороби можна лікувати за допомогою генної терапії? 2. Які відомі стратегії генної терапії? 3. Які досягнення сучасної генної терапії? 4. Із чим можуть бути пов’язані побічні ефекти генної терапії?

Поміркуйте

У яких випадках можливе або необхідне генно-інженерне втручання у геном ембріонів людини?