Хотя генная терапия определяется как любое лечение, которое изменяет функцию гена, часто считается, что генная терапия — это введение нормальных генов в клетки человека, у которого такие нормальные гены отсутствуют вследствие специфического генетического заболевания. Эта технология называется терапией с внедрением гена или терапией путем внедрения гена.
При терапии с внедрением гена, или терапии путем введения гена, нормальные гены могут производиться за счет использования полимеразной цепной реакции (ПЦР) из нормальной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), предоставленной другим человеком. В настоящее время такая терапия с внедрением гена является наиболее эффективной в профилактике или лечении моногенетических дефектов, например, кистозного фиброза. (см. также Гены и хромосомы.)
Введение нормальной ДНК в клетки человека может осуществляться с использованием нескольких методов.
Трансфекция вируса
В одном методе используется вирус, поскольку определенные вирусы обладают способностью вставлять свой генетический материал в ДНК человека. Нормальная ДНК вносится в вирус посредством химической реакции, а затем этим вирусом заражают (трансфицируют) клетки человека, что приводит к перемещению ДНК в ядра этих клеток.
Одним из опасений при вставке с использованием вируса является потенциальная реакция на вирус, аналогичная инфекции. Другим опасением является то, что новая нормальная ДНК может «потеряться» или у нее не получится внедряться в новые клетки через некоторое время, что приведет к рецидиву генетического заболевания. Кроме того, к вирусу могут вырабатываться антитела, вызывающие реакцию, аналогичную отторжению пересаженного органа.
Липосомы
В другом методе внедрения генов используются липосомы, которые представляют собой микроскопические мешочки, содержащие слой липидов (жиров). Липосомы могут быть сформированы таким образом, чтобы содержать ДНК, которая может абсорбироваться клетками человека, тем самым доставляя их ДНК в ядро клетки. Иногда этот метод не работает, поскольку липосомы не всасываются в клетки человека, новые гены не функционируют должным образом, или же новые гены просто теряются.
Методика с использованием антисмысловых нуклеиновых кислот
Другой метод генной терапии использует антисмысловые нуклеиновые кислоты. При методике с использованием антисмысловых нуклеиновых кислот нормальные гены не вставляются. Вместо это просто отключаются функции патологических генов. При применении методики с использованием антисмысловых нуклеиновых кислот модифицированные молекулы РНК соединяются с определенными фрагментами ДНК, предотвращая функционирование затронутых генов. В настоящее время антисмысловая технология используется для лечения спинальных мышечных атрофий и мышечной дистрофии Дюшенна. Также ее пробуют применять для лечения онкологических заболеваний и некоторых неврологических расстройств, но эта методика все еще является очень экспериментальной. Похоже, что она потенциально более эффективна и безопасна, чем терапия с внедрением гена.
Химическая модификация
Другим подходом генной терапии является повышение или снижение активности определенных генов путем применения химических веществ для модификации клеточных химических реакций, которые контролируют экспрессию генов. Например, изменяя химическую реакцию под названием метилирование, можно изменять функцию гена, что приводит к повышению или снижению выработки определенных белков или же к выработке белков других типов. Такие методы в настоящее время проходят экспериментальную оценку при лечении определенных типов раковых заболеваний.
Трансплантационная терапия
Генная терапия также исследуется экспериментально в трансплантационной хирургии. При изменении генов в пересаженных органах, чтобы сделать их более совместимыми с генами получателя трансплантата, у получателя трансплантата органа снижается вероятность отторжения пересаженного органа. Таким образом, получателю трансплантата может не требоваться прием лекарственных препаратов, подавляющих иммунную систему, которые могут вызывать серьезные побочные эффекты. Тем не менее, в настоящее время такой тип лечения обычно не является успешным.
CRISPR-CAS9
CRISPR-CAS9 означает «сгруппированные короткие палиндромные повторы с регулярными интервалами» (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) — CRISPR-ассоциированный белок 9. CRISPR-CAS9 — это инструмент редактирования гена, который обеспечивает точный разрез в цепи ДНК, а затем происходит нормальный процесс репарации ДНК для включения в ДНК вновь вставленного гена. Эта технология все еще находится на экспериментальных стадиях, но уже применялась на нескольких эмбрионах человека в качестве попытки устранения генетического дефекта.
