Секреты наследственности человека
Шрифт:
У новой методики был только один недостаток — липосомы оказывались слишком маленькими для крупных плазмид. Размер липидных миникапель колеблется от 1/10 до 1/25 микрона, в то время как большие плазмиды достигают в длину двух микрон. Устранить это препятствие решился Филип Фелгнер, работавший в Сан Диего (Калифорния). Он создал модифицированные липиды, несущие на своем гидрофильной головке положительный заряд. В результате полученные молекулы легко взаимодействовали с отрицательно заряженными молекулами ДНК, одевая их в своеобразную липидную шубку. Более того, обволакиваемые жирком ДНК спонтанно соединялись при этом в группы, которые, в конце концов, оказывались внутри мембраноподобной оболочки. В результате возникали образования несколько более сложные, чем липосомы. Фелгнер назвал свое детище липоплексами и, со свойственным американцам практицизмом, наладил коммерческое производство
Дело того стоило, поскольку именно с помощью липоплексов Фелгнера в клетки опухолей человека удалось ввести ген HLA-B7, который кодирует белок, помогающий иммунной системе распознавать раковые клетки с такой меткой и уничтожать их. Подобная процедура была произведена на 60 пациентах со злокачественными меланомами (рак кожи), и в трети случаев происходило уменьшение и даже рассасывание опухолей! Положительные эффекты липоплексных инъекций ДНК с геном HLA-B7 ожидаются также в случае неоперабельных раковых опухолей кишечника, почек и молочных желез. В виде аэрозолей липоплексы с «терапевтической» ДНК можно также вводить непосредственно в легкие в случае врожденных фиброзных заболеваний.
Следующий шаг, который предполагает предпринять Филип Фелгнер и его коллеги, — присоединить к поверхности его любимых липоплексов белки, способные специфически связываться с метками на поверхности определенных клеток. Если такой прием удастся, липоплексы начнут напоминать вирусы, которые поражают только определенные клетки-мишени.
Голая ДНК
В процессе гонки за новыми сенсационными результатами генной терапии, исследователи, бережно паковавшие ДНК то в ретровирусы, то в липосомы, то в липоплексы, несколько подзабыли давнишние результаты Джона Холланда, доказавшего, что и «голая» ДНК (nacked DNA) может проникать в клетки сама по себе. Этот феномен неожиданно дал о себе знать, когда сотрудник Фелгнера Роберт Малоун исследовал различные варианты искусственно полученных липидов в надежде выбрать наиболее надежный вариант для создания липоплексов. В качестве контроля в своих опытах он использовал голую ДНК без каких-либо добавок. К его удивлению инъекции такой ДНК непосредственно в мышцы лабораторных животных приводили к появлению там белков, которые эта ДНК кодировала.
Отрезки ДНК являются слишком огромными молекулами, чтобы беспрепятственно проникать сквозь клеточную мембрану как это делают молекулы спирта или небольшие ионы. Хотя механизм захвата клеткой голой ДНК до сих пор остается непонятным, это не помешало биологам немедленно заняться исследованиями новой возможности вводить ДНК в клетки вообще без всяких лишних методических ухищрений. Например, было показано, что инъекции в мышиные мышцы плазмид, содержащих ген, кодирующий гормон эритропоэтин, значительно стимулирует у этим грызунов процесс кроветворения. Возможно, такая технология в применении к человеку окажется дешевле введения самого эритроноэтина (что порой практикуется в определенных медицинских случаях).
Не исключено, что методика введения чистой ДНК послужит для создания в самом ближайшем будущем широкого спектра принципиально нового поколения вакцин. При классической вакцинации в организм вводятся убитые вирусы, бактерии или же отдельные их белки, что позволяет иммунной системе заранее познакомиться с возможными интервентами и приготовиться к отражению их атаки в будущем. В случае ДНК-вакцин пациент будет получат не сам белок, а лишь зашифрованную в плазмидной ДНК информацию о нем.
Такой метод не фантастика, а уже состоявшаяся реальность. Например сотрудница Филипа Фелгнера Сюзан Паркер вводила мышам плазмиды с генами вируса гриппа. Затем таким мышам давали летальную дозу вирусов, от которой контрольные длиннохвостые пациенты неукоснительно дохли. Опытные же грызуны благополучно выживали. Более того. Введение мышам плазмиды с геном белка оболочки вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) стимулирует у них иммунитет и образование соответствующих антител. В лабораторных экспериментах мышиные Т-лимфоциты атаковали клетки с белками ВИЧ на поверхности. Разумеется, результаты подобных опытов нельзя впрямую переносить на человека, но возможность получения таким образом вакцины против СПИДа в перспективе проглядывает вполне отчетливо. Возможности нового управления в иммунологии столь заманчивы, что всемирно известная биохимическая компания Merck уже приступила к клиническим испытаниям для создания ДНК-вакцин против герпеса, малярии и СПИДа. На очереди туберкулез, папиллома, гепатит, борьба с хламидиями…
Приоритетные направления
Из
Нередко иммунная система человека не в состоянии идентифицировать возникающие раковые клетки как чужеродные и, следовательно, подлежащие немедленному уничтожению. Эффективным приемом противоопухолевой терапии может быть «привлечение внимания» лимфоцитов и макрофагов к таким трансформированным онкогенным клеткам. Для этого их выделяют у пациента и вводят в них ген интерлейкина — вещества, стимулирующего активность клеток иммунной системы. Вместе с ним можно также «вставить» в раковую клетку ген так называемого фактора GMCSF — вещества, которое вызывает повышенное внимание макрофагов и гранулоцитов. Макрофаги же чаще всего являются клетками, которые первыми «докладывают» иммунной системе о появлении в организме непрошенных интервентов. Далее онкогенные клетки с введенными в них генами доставляют на место. В результате иммунная система начинает распознавать их и уничтожать, заодно расправляясь и с их опухолеродными соседями. Более того, по данным группы Майкла Блезе (клиника генной терапии национального института исследований генома человека), занимавшегося подобными экспериментами, активированные таким образом лимфоциты начинают циркулировать с током крови по всему телу, нападая и на иные ненормальные клетки.
Помочь иммунной системе человека более тщательно отслеживать и убивать клетки опухолей можно иным способом. Для этого раковые клетки человека вводят мышам. Лабораторные грызуны прекрасно их распознают и образуют соответствующие антитела. К сожалению, непосредственно мышиные противораковые антитела вводить человеку бесполезно — они будут расценены иммунной системой как чужеродные белки и быстро уничтожены. Зато с помощью методов генной терапии можно проделать вот какой трюк: выделить мышиный ген, кодирующий антиопухолевое антитело и наиболее важную его часть «пришить» к гену рецепторов человеческих лимфоцитов, ответственных за поиск и уничтожение раковых клеток. После такой генно-терапевтической помощи лимфоциты человека начинают поиск потенциально опасных клеток не в пример тщательнее контрольных.
Как уже говорилось, раковые клетки возникают в результате необратимого повреждения ДНК. Существует специальный механизм, стопорящий деление поврежденных клеток. Такая блокировка (биологи говорят «супрессия») находится под контролем гена р53. Он не позволяет клетке приступить к очередному делению до тех пор, пока все повреждения в ДНК не будут восстановлены. Если же восстановить ее целостность по каким-либо причинам не удается, в клетке включается механизм запрограммированной гибели (апоптоз), и она совершает самоубийство. Ясно, что мутации самого гена р53 очень часто приводят к раку, поскольку поврежденные клетки уже ничто не останавливает. Так вот, введение этого гена непосредственно в уже возникшую опухоль или даже просто в кровяное русло часто приводит к заметным терапевтическим эффектам!
Другие возможные подходы на пути противораковой генной терапии состоят в следующем. При образовании некоторых опухолей составляющие их клетки начинают демонстрировать на своей поверхности специфические белки. Так ведут себя, к примеру, клетки меланом — рака кожи. Следовательно, можно заняться так называемой превентивной иммунизацией — заранее ввести пациенту голую ДНК с генами, кодирующими эти белки. Наконец, разрабатывается так называемая «суицидная» генная терапия, когда в раковые клетки вводят гены, делающие их суперчувствительными к определенным веществам. В нашем рассказе уже упоминался выделенный из вируса герпеса ген тимидинкиназы. Его недавно удалось ввести в раковые клетки мозга человека. Тимидинкиназа превращает нетоксичное для человека вещество ганцикловир в способное поражать делящиеся раковые клетки соединение. Следовательно, все клетки опухоли, получившие такой ген, будут неизбежно уничтожены. Более того, даже из одной «прооперированной» генно-терапевтическим способом раковой клетки тимидинкиназа может мигрировать по межклеточным каналам в соседние, обделенные этим геном раковые клетки.