Gēnu izmantošana kā zāles: šī ir gēnu terapijas ideja. Terapeitiskā stratēģija, kas sastāv no gēnu modificēšanas, lai izārstētu slimību, gēnu terapija joprojām ir sākuma stadijā, taču tās pirmie rezultāti ir daudzsološi.

Gēnu terapijas definīcija

Gēnu terapija ietver ģenētisku šūnu modificēšanu, lai novērstu vai izārstētu slimības. Tā pamatā ir terapeitiskā gēna vai funkcionālā gēna kopijas pārnešana uz konkrētām šūnām ar mērķi labot ģenētisku defektu.

Gēnu terapijas galvenie principi

Katrs cilvēks sastāv no aptuveni 70 miljardiem šūnu. Katra šūna satur 000 hromosomu pāru, kas sastāv no dubultās spirāles formas pavediena, DNS (dezoksiribonukleīnskābes). DNS ir sadalīta dažos tūkstošos porciju, gēnos, no kuriem mums ir aptuveni 23 kopijas. Šie gēni veido genomu – unikālu ģenētisko mantojumu, ko pārnēsā abu vecāki, kas satur visu organisma attīstībai un funkcionēšanai nepieciešamo informāciju. Gēni patiešām norāda katrai šūnai tās lomu organismā.

Šī informācija tiek piegādāta, pateicoties kodam, unikālai 4 slāpekļa bāzu (adenīna, timīna, citozīna un guanīna) kombinācijai, kas veido DNS. Izmantojot kodu, DNS veido RNS, vēstnesi, kas satur visu nepieciešamo informāciju (ko sauc par eksoniem), lai ražotu olbaltumvielas, no kurām katra spēlēs īpašu lomu organismā. Tādējādi mēs ražojam desmitiem tūkstošu olbaltumvielu, kas ir būtiskas mūsu ķermeņa darbībai.

Tāpēc gēna secības modifikācija maina proteīna ražošanu, kas vairs nevar pareizi pildīt savu lomu. Atkarībā no attiecīgā gēna tas var izraisīt dažādas slimības: vēzi, miopātijas, cistisko fibrozi utt.

Tādēļ terapijas princips ir, pateicoties terapeitiskajam gēnam, nodrošināt pareizu kodu, lai šūnas varētu ražot trūkstošo proteīnu. Šī gēnu pieeja vispirms ietver precīzu slimības mehānismu, iesaistītā gēna un tā kodētā proteīna lomas pārzināšanu.

Gēnu terapijas pētījumi ir vērsti uz daudzām slimībām:

• vēzis (65% no pašreizējiem pētījumiem) 
• monogēnas slimības, ti, slimības, kas ietekmē tikai vienu gēnu (hemofilija B, talasēmija) 
• infekcijas slimības (HIV) 
• sirds un asinsvadu slimības 
• neirodeģeneratīvas slimības (Parkinsona slimība, Alcheimera slimība, adrenoleukodistrofija, Sanfilippo slimība)
• dermatoloģiskas slimības (junctional epidermolysis bullosa, distrofiskā epidermolīze bullosa)
• acu slimības (glaukoma) 
• un tā joprojām

Lielākā daļa izmēģinājumu joprojām ir I vai II fāzes pētījumos, bet daži jau ir beigušies ar narkotiku tirdzniecību. Tie ietver:

• Imlygic, pirmā onkolītiskā imūnterapija pret melanomu, kas saņēma reģistrācijas apliecību (reģistrācijas apliecību) 2015. gadā. Tas izmanto ģenētiski modificētu herpes simplex-1 vīrusu, lai inficētu vēža šūnas.
• Pirmā uz cilmes šūnām balstīta terapija Strimvelis ir ieguvusi reģistrācijas apliecību 2016. gadā. Tas ir paredzēts bērniem, kuri cieš no retas ģenētiskas imūnslimības ("burbuļa mazuļa" sindroma) - alimfocitozes.
• zāles Yescarta ir indicētas divu veidu agresīvas ne-Hodžkina limfomas ārstēšanai: difūzā lielo B šūnu limfoma (LDGCB) un refraktāra vai recidivējoša primārā videnes lielo B šūnu limfoma (LMPGCB). Tas saņēma reģistrācijas apliecību 2018.

Gēnu terapijā pastāv dažādas pieejas:

• slima gēna aizstāšana, mērķa šūnā importējot funkcionālā gēna vai “terapeitiskā gēna” kopiju. To var izdarīt vai nu in vivo: terapeitisko gēnu injicē tieši pacienta ķermenī. Vai in vitro: cilmes šūnas tiek ņemtas no muguras smadzenēm, modificētas laboratorijā un pēc tam atkārtoti ievadītas pacientam.
• genoma rediģēšana sastāv no tiešas ģenētiskās mutācijas labošanas šūnā. Fermenti, ko sauc par nukleāzēm, nogriezīs gēnu tā mutācijas vietā, pēc tam DNS segments ļaus izmainīt izmainīto gēnu. Tomēr šī pieeja joprojām ir tikai eksperimentāla.
• modificējot RNS, lai šūna ražotu funkcionālu proteīnu.
• modificētu vīrusu, ko sauc par onkolītiskiem līdzekļiem, izmantošana vēža šūnu iznīcināšanai.

Lai terapeitiskais gēns nonāktu pacienta šūnās, gēnu terapijā izmanto tā sauktos vektorus. Tie bieži ir vīrusu pārnēsātāji, kuru toksiskais potenciāls ir atcelts. Pētnieki šobrīd strādā pie nevīrusu vektoru izstrādes.

Tieši pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados, pateicoties labākām zināšanām par cilvēka genomu, radās gēnu terapijas koncepcija. Tomēr pagāja vairākas desmitgades, lai iegūtu pirmos rezultātus, ko esam parādā franču pētniekiem. 1950. gadā Alēnam Fišeram un viņa komandai uzņēmumā Inserm izdevās ārstēt "bērnu burbuļus", kas cieš no smaga kombinēta imūndeficīta, kas saistīts ar X hromosomu (DICS-X). Komandai patiešām ir izdevies slimu bērnu organismā ievietot normālu izmainītā gēna kopiju, izmantojot retrovīrusa tipa vīrusu vektoru.