Thread by @OlgaVPettersson

На дворе суббота, милые твиттеряне! Как проходит подготовление к зимовке?

Сегодня в повестке генная терапия для чайников.
Разберем что это такое, как работает, где применяется, какие у нее трудности и какие успехи.

Кофе заварилось? Наливайте быстрее, и возвращайтесь!

2. Генная терапия это экспериментальный метод, который использует гены для лечения или предотвращения болезни. В будущем, ученые надеются что она сможет заменить многие лекарства и операции.

3. Потенциал генной терапии огромный, и врачи стоят в очереди к генетикам за исцелением редких генетических болезней, многих типов рака, сложных вирусных инфекций, итд. Однако, не смотря на ведущиеся разработки, генная терапия не безопасна.

4. Поэтому, много усилий прилагается не только к разработке методик, но и к клиническим испытаниям - чтобы убедиться что терапия не принесет больше вреда, чем пользы.

5. На данный момент, экспериментальную генную терапию применяют только для лечения серьезных болезней, когда нет никакого другого выхода.

Это экспериментальное лечение болезней крови, некоторых форм рака и некоторых дегенеративных болезней мышц и ЦНС.

6. Как работает генная терапия?
В данный момент работа идет в следующих направлениях:
a) замещение дефектного гена на здоровый;
б) инактивация сбрендившего гена который работает неправильно и тем вызывает болезнь;
в) введение нового гена, который поможет телу победить болезнь.

7. Вот есть у человека сломанный мутациями ген, который не производит нужный белок. В результате нарушаются важные метаболические цепочки, что вызывает смертельную болезнь.
Пример - муковисцидоз (поражение лёгочных тканей).

8. В таком случае, в клетки следует ввести “здоровый” ген, который будет производить хороший белок и компенсировать наличие “больного” гена.

Если в клетку просто впихать новый ген, там ввести растворчик микроиголкой, то он работать никогда не будет, ...

9. ... т.к. клетка просто не поймет что ей с ним делать. Поэтому, разрабатывают хитрые системы доставки гена в клетку, через т.н. вектор (переносчик). Часто на роль вектора берут вирусы.

Лучше всего под это дело подходят ретровирусы: они любят встраиваться в человеческий геном.

10. О ретровирусах см. тред о транспозонах.

Другой любимчик генных инженеров это аденовирус. Он в геном не внедряется, но хорошо доставляет нужные гены в клетку. К тому же он намного менее опасен чем многие ретровирусы.

11. Аденовирус может проникать в клетки множества разных тканей и не вызывает сильный воспалительный процесс.

Ребят, вы меня один раз спросили, как генная терапия находит только нужные клетки. Вот зачастую только так, через специально на нужную ткань нацеленные вирусы.

12. Есть и другие механизмы в разработке, куда без этого.

Естественно, первым делом любой вирус нужно полностью обезвредить и оставить только самые необходимые гены, нужные для доставки нашего терапевтического гена в клетку. Этим занимается синтетическая биология.

13. В генах, которые могут вызвать болезнь, либо вызывают мутации, таким образом эти гены инактивируя, либо убирают такие гены совсем. Сам вирус синтезируют по небольшим кусочкам. Кусочки сажают на бактериальные плазмиды.

14. (Плазмиды это небольшие молекулы ДНК у бактерий. Они не входят в бактериальную хромосому, но сами могут размножаться в клетке и кодируют свои собственные белки. Принцип их применения в генной инженерии описан в треде о ГМО и других ранних тредах о ДНК).

15. Эти плазмиды доставляют в лабораторную клеточную культуру, и в тех клетках плазмиды с синтетическим кусочком размножаются. В ту же клетку доставляют и другие кусочки для сборки всей конструкции.

16. Компетентная лабораторная клеточная культура, специально созданная для такого применения, собирает все эти кирпичики в вирусные частички. Это сложные молекулярные манипуляции, своя отдельная ветка науки, в которой я не сильна ни капли.

17. После этого проводится масса тестов как на разнообразных клеточных культурах, так и на животных, чтобы убедиться на 100 пудов что вирус не вернется в свой исходный вид и не навредит человеку. Сценарии фильмов про зомби никому не нужны, естественно.

18. Самое сложное, однако, это не просто доставить вирус с геном в клетку. Ген нужно либо внедрить в геном, либо заставить его делать нужный белок в геном не втюхиваясь - как в случае с аденовирусами.

19. В ДНК к аденовирусу, кроме гена, добавляют специальные последовательности нуклеотидов, которые запускают процесс транскрипции и синтеза белка в клетке.

Кроме того, нужно понять как организм будет на все это дело реагировать.

20. Если генная терапия запустит сильнейшее воспаление или убьет иммунитет, то смысла в ней, как в лекарстве, никакого. Тут многие исследования либо заходят в тупик, либо этот процесс занимает годы исследований.

21. Следующая проблема: тот же аденовирус, при попадании в организм, может заражать разные ткани. А очень часто доставить ген нужно только в определенную ткань, например в легочный эпителий.

22. Поэтому, либо нужно искать вирусный вектор который будет специфичен только для легких, либо изменять уже существующий вектор.

Еще проблема. Возможен сценарий, что если ген и встроится в геном клеток, но не на то место, притом еще и разрушит что-то другое, важное для клетки.

23. Ведь гены в хромосомах сидят ни абы как, а в строго поддерживающейся последовательности. Если не все сделать правильно, то вместо излечения и до рака дохимичить можно. Что, кстати, пару раз случилось в самом начале исследований генной терапии.

24. Другая загвоздка: будет ли клетка производить нужный белок только в нужном количестве? Что будет если белка будет производиться слишком много? Как это повлияет на организм в целом?

25. Поэтому, создание и совершенствование генной терапии это такой длительный процесс и он стоит миллионы долларов еще в процессе разработки.

Если генную терапию сейчас и применяют, то в основном только смертельно больным людям, когда все остальные возможности исчерпаны.

26. Там или пан, или пропал.

В данный момент, только очень небольшое количество препаратов прошли все испытания и их побочным действием можно пренебречь в контексте спасения жизни пациента.

27. Самые распространённые препараты генной терапии используют для лечения болезней кроветворной системы, это в основном лейкозы. Один редкий вид наследственной слепоты. Генетические болезни суставов, когда организм не может производить или восстанавливать хрящевую ткань.

28. Рак - особо агрессивные виды меланомы и рака простаты. Два вида очень опасных лимфом.

Последние два препарата, Золгенсма и ее предшественник Спинраза, на пост-советском пространстве, по-моему, известны всем.

29. Используются для лечения СМА у младенцев.

Почему Золгенсма стоит как небольшая яхта, и в чем разница в лечении со Спинразой, очень хорошо написал @A_Ra_Berlin в треде

https://twitter.com/A_Ra_Berlin/status/1315187132210782209?s=19

.

30. Тут на секунду остановимся на самой болезни, для которой применяются два последних препарата: СМА, или спинально-мускульной атрофии. C ней во всем мире рождается 1 ребенок на 10 000 выживших при рождении. Вызывается этот кошмар поломкой в гене SMN1.

31. Белок, который производит этот ген, безумно важен для выживания моторных нейронов, т.е. нервов, которые передают сигнал от мозга мышцам.

Без терапии, выживаемость новорожденных от нескольких месяцев до нескольких лет.

32. Теперь как тут действует генная терапия.

Кроме SMN1, в геноме есть и другой белок, SMN2 - это резервная копия SMN1.
SMN2 может частично восполнить производство жизненно важного белка, но делает он это намного хуже.

33. Спинраза, очень грубо говоря, ген SMN2 доводит до функциональной кондиции SMN1. Препарат производят в форме инъекции, в которой находится не сам ген, а отредактированные кусочки генетического материала которые влияют на работу SMN2.

34. Есть побочные эффекты (восприимчивость к инфекциям, головная боль, задержка роста, итд), но Спинраза и спасает жизнь.

Золгенсма из другой оперы. Тут описанный выше аденовирусный вектор, который доставляет в клетки исправный ген SMN1...

35. ... и специальную систему, которая заставит этот ген работать после введения. У Золгенсмы есть поганый побочный эффект - часто наблюдается влияние на печень.

36. Поскольку и Спинраза, и Золгенсма - относительно новые типы терапии, и лечат они редкую болезнь, тяжело делать долгоиграющие выводы.

Но если они действительно сделают то, что обещают фармацевтические компании - ...

37. ... это продлят жизнь и улучшат ее качество у смертельно больных детей, то это самый настоящий прорыв генной терапии.

Вот пока и все что на данный момент следует знать о генной терапии.
Ученые работают. Мы смотрим на них с надеждой.

38. Для продвинутых на аглицком:
как одомашнить вирусы и заставить их работать для генной терапии (nature.com/articles/nm010…)

39. На той неделе, скорее всего, напишу о том, как бактерии вызывают язву желудка, как до этого додумались и почему за это дали Нобелевскую премию в 2005м.

Берегите себя и будьте здоровы!

@threadreaderapp unroll