Методы генной инженерии для лечения онкологии.
Оценка 4.7

Методы генной инженерии для лечения онкологии.

Оценка 4.7
docx
30.04.2023
Методы генной инженерии для лечения онкологии.
Методы генной инженерии для лечения онкологии.docx

Статья

Методы генной инженерии для лечения онкологии.

Аннотация: в статье рассматривается краткий обзор методов генной инженерии, которые используют для лечения онкологии или буду использовать в ближайшем будущем.

Ключевые слова: Генная инженерия, Лечение с переносом гена, Иммунотерапия, Онколитическая виротерапия, Прямое редактирование генов, Геноопосредованная ферментативная пролекарственная терапия, Стволовые клетки

 С каждым годом уровень медицины становится лучше. Мы уже нашли способ бороться со многими болезнями, такими как полиомиелит или корь, с помощью лекарств и вакцин. Но есть заболевания, которые всё ещё представляют большую угрозу жизни. По статистике ВОЗ рак – вторая по частоте причина смерти в мире. В 2021 году в России насчитывалось 3,94 онкологических пациентов. За 2022 год в стране рак впервые был диагностирован у 580 тыс. человек: 265 тыс. мужчин и 315 тыс. женщин. Это на 4,4% больше, чем в 2020-м. 

Часто, когда мы говорим о раке, то имеем ввиду любую злокачественную опухоль, но ученые сюда относят только карциномы — опухоли, произрастающие из эпителиальных тканей. Злокачественные новообразования из других тканей называют саркомами, злокачественные новообразования лимфатической системы называют лимфомами, а кроветворной — лейкозами. Злокачественные новообразования опасны тем, что для них характерны: 1. Неконтролируемый бесконечный рост. 2. Прорастание (инвазия) в соседние ткани и органы с нарушением их функционирования. 3.Способность к метастазированию — процессу миграции раковых клеток с током крови или лимфы в другие части тела.

Организм человека состоит из клеток. Нормальные клетки подчиняются биологическим законам и выполняют определённые функции. Каждая функция - результат работы конкретного белка. А каждый белок -  результат активного “считывания” информации генов ДНК, которая служит инструкцией по построению и функционированию белков в клетке. ДНК построена из 4 видов нуклеотидов: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), цитозина (Ц), а белки — из 20 видов аминокислот. Последовательность аминокислот в каждом белке определяется последовательностью нуклеотидов в гене — участке ДНК, кодирующем именно этот белок. Транскрипция — это процесс синтеза молекулы иРНК на участке молекулы ДНК. Далее происходит трансляция, перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Этот про­цесс идёт в ци­то­плаз­ме на ри­бо­со­мах.

Но инструкция ДНК может искажаться мутациями, в таком случае получившийся белок может выполнять свою функцию слишком активно, а иногда ДНК искажается настолько, что нужного белка не образуется вовсе. Процесс превращения клеток в опухолевые начинается с накопления мутаций в ДНК. Опухолевая клетка руководствуется лишь стремлением к собственному выживанию и размножению — жадному и бесконтрольному, ломая все правила жизнедеятельности организма, к которому она принадлежит. Она перестраивает свой метаболизм таким образом, что поток необходимых для размножения и роста веществ (глюкозы, аминокислот) многократно возрастает. При этом система внутреннего тормоза, которая останавливала бы размножение и заставляла бы опухолевую клетку самоуничтожаться при большом количестве мутаций, как правило, не работает или работает слабо.

Основными методами лечения онкологии являются хирургическое лечение, химиотерапия, иммунотерапия, лучевая терапия, таргетная терапия и генная инженерия.

Генетическая (генная) инженерия – конструирование искусственным путем генетических структур и наследственно измененных организмов. Методы генной инженерии позволяют модифицировать геномы животных и растений. Были разработаны методы вставки, удаления и модификации ДНК на нескольких уровнях, начиная от конкретной пары оснований в определенном гене и заканчивая целыми генами.

Лечение с переносом гена - это наиболее широко используемый метод генной терапии. Он включает внедрение чужеродного гена в раковые клетки с помощью вирусных векторов. Эти вирусы обычно принадлежат к группе вирусов, называемой аденовирусом. Многие аденовирусные векторы были разработаны для использования при лечении рака и показали значительное терапевтическое действие.

Препарат Гендицин, первый коммерчески одобренный препарат для генной терапии, представляет собой рекомбинантный аденовирус, который содержит ген, подавляющий опухоль, p53. Доставка этого препарата в раковые клетки помогает р53 сверхэкспрессировать себя и восстанавливает его активность в клетках с дисфункциональными копиями этого гена.

Перенос генов можно использовать в дополнение к традиционным методам лечения и создать более продвинутый и индивидуальный подход к лечению рака. Текущие испытания переноса генов показали многообещающие результаты в улучшении выживаемости при раковых заболеваниях, таких как глиобластома и рак поджелудочной железы. Новые методы доставки могут помочь этой форме генной терапии достичь цели лечения рака.

Иммунотерапия. Этот тип генной терапии включает модификацию иммунной системы пациента для усиления реакции организма на раковые клетки. Это лечение укрепляет иммунную систему и разрушает раковые клетки. Одним из конкретных подходов иммунотерапии является противораковая вакцина, которая пытается вылечить рак, доставляя в организм материал, который тренирует иммунную систему распознавать и атаковать раковые клетки.

Вакцина производится путем культивирования опухолевых клеток из тела пациента и их генетической модификации путем добавления генов, производящих антигенные и иммуностимулирующие белки. Когда такие вакцины вводятся в организм пациента, это увеличивает активность нескольких иммунных клеток и белков. Это создает более сильный противораковый иммунный ответ. Примером такой вакцины, которая в настоящее время проходит клинические испытания, является GVAX, которая нацелена на рак поджелудочной железы на поздних стадиях. В настоящее время он проходит II фазу испытаний, и недавние отчеты показывают, что пациенты с аденокарциномой поджелудочной железы, которым вводили вакцину GVAX, имели более высокие показатели выживаемости по сравнению с пациентами, получавшими стандартную химиотерапию. Другая вакцина, такая как GM.CD40L, также оказалась очень успешной в лечении злокачественной меланомы. В настоящее время он находится на стадии II испытания.

Как и в случае с любой монотерапией рака, противораковые вакцины оказались бы более эффективными, если бы использовались в качестве адъювантной терапии по отношению к другим методам лечения рака. При умеренном иммунном ответе они могут оказаться более полезными и полезными при использовании в качестве адъюванта с химиотерапией для устранения остальных раковых клеток.

Онколитическая виротерапия. Эта терапия использует генно-инженерные вирусные частицы для нацеливания на раковые клетки. Такие вирусы не растут и не размножаются в нормальных и здоровых клетках и избирательно уничтожают раковые клетки. Онкорин (ONYX-015) - онколитический вирус, который применялся при раке носоглотки.

Он находится в фазе III испытаний, и достигнутый ответ составляет 80 процентов, что вдвое превышает выживаемость пациентов, которым была назначена стандартная химиотерапия. ONYX-015 - это аденовирус, в котором отсутствует белок E1B. Без этого белка вирус не может реплицироваться в клетках с нормальным путем p53. Раковые клетки часто не имеют пути p53 из-за мутаций. Таким образом, ONYX-015 может реплицироваться в этих клетках и разрушать их.

Онколитическая виротерапия находится на начальной стадии, и в области лечебных векторов можно добиться значительных улучшений. Когда эта форма лечения созреет и начнет развиваться, она станет очень полезной. Это связано с его избирательным характером с минимальным воздействием на здоровые клетки.

Прямое редактирование генов. Этот метод включает точную модификацию последовательностей ДНК. CRISPR / Cas9 - одно из самых быстрорастущих направлений исследований в области генной терапии. Эта конструкция CRISPR / Cas9 была модифицирована и сконструирована так, чтобы специфически нацеливать и разрезать онкоген E6 вируса папилломы человека (HPV) в клетках рака шейки матки. Результаты показали существенное снижение вирусной нагрузки и восстановление нормальных генов, разрушающих рак.

Хотя конструкция CRISPR / Cas9 быстро развивается, возникает ряд этических, моральных и юридических противоречий из-за способности изменять генетическое содержимое человека. Эти вопросы должны быть рассмотрены регулирующими органами, прежде чем будет достигнут дальнейший прогресс в этой области.

Геноопосредованная ферментативная пролекарственная терапия базируется на введении в опухолевую ткань «суицидных» генов, в результате работы которых раковые клетки погибают. Данные трансгены кодируют ферменты, активирующие внутриклеточные цитостатики, ФНО-рецепторы и другие важные компоненты для активации апоптоза. Суицидная комбинация генов пролекарства в идеале должна соответствовать следующим требованиям: контролируемая экспрессия гена; правильное превращение выбранного пролекарства в активное противораковое средство; полная активация пролекарства без дополнительных эндогенных ферментов.

Минус терапии состоит в том, что в опухолях присутствуют все защитные механизмы, свойственные здоровым клеткам, и они постепенно адаптируются к повреждающим факторам и пролекарству. Процессу адаптации способствует экспрессия цитокинов (аутокринная регуляция), факторов регуляции клеточного цикла (отбор самых стойких раковых клонов), MDR-гена (отвечает за восприимчивость к некоторым медикаментам).

Стволовые клетки. Мощным инструментом генной терапии является использование стволовых клеток в качестве векторов для передачи терапевтических агентов — иммуностимулирующих цитокинов, «суицидных» генов, наночастиц и антиангиогенных белков.

Стволовые клетки (СК), кроме способности к самообновлению и дифференцировке, имеют огромное преимущество по сравнению с другими транспортными системами (нанополимерами, вирусами): активация пролекарства происходит непосредственно в опухолевых тканях, что позволяет избежать системной токсичности (экспрессия трансгенов способствует разрушению только раковых клеток).

Дополнительным позитивным качеством является «привилегированное» состояние аутологичных СК — использованные собственных клеток гарантирует 100%-совместимость и повышает уровень безопасности процедуры. Но все же эффективность терапии зависит от правильной ex vivo передачи модифицированного гена в СК и последующего переноса трансдуцированных клеток в организм пациента.

Кроме того, прежде чем применять терапию в широких масштабах, нужно детально изучить все возможные пути трансформации СК в раковые клетки и разработать меры безопасности для предупреждения канцерогенного преобразования СК.

Заключение: Количество заболеваний онкологией по статистике увеличивается с каждым годом. Хотя мы не сможем полностью искоренить рак пока гены продолжают спонтанно мутировать, но мы можем найти новые способы борьбы с ним, такие как генная инженерия, которые будут развиваться с каждым годом.

 

Список литературы:

1. Алмагамбетов К.Х. Биотехнология. Астана. 2011. 270 с.

2. Франц-Каменский М.Д. Самая главная молекула. Москва. Альпина нон-фикшн. 2017. 528 с.

3. Статистика ВОЗ по заболеваемости раком. https://plus-one.ru/society/2023/02/03/kazhdyy-pyatyy-muzhchina-i-kazhdaya-shestaya-zhenshchina-neizbezhno-zaboleyut-rakom

4. Нерешаемые проблемы биологии: нельзя создать два одинаковых организма, нельзя победить рак, нельзя картировать организм на геном. https://biomolecula.ru/articles/nereshaemye-problemy-biologii-nelzia-sozdat-dva-odinakovykh-organizma-nelzia-pobedit-rak-nelzia-kartirovat-organizm-na-genom

5. 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть I, историческая. https://biomolecula.ru/articles/12-metodov-v-kartinkakh-gennaia-inzheneriia-chast-i-istoricheskaia

6. 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть II: инструменты и техники. https://biomolecula.ru/articles/12-metodov-v-kartinkakh-gennaia-inzheneriia-chast-ii-instrumenty-i-tekhniki

7. Генная терапия в лечении рака: настоящее и будущее. https://medigence.com/ru/blog/gene-therapy-in-cancer-treatment-present-and-future/

 

 

 


 

Скачано с www.znanio.ru

Статья Методы генной инженерии для лечения онкологии

Статья Методы генной инженерии для лечения онкологии

Процесс превращения клеток в опухолевые начинается с накопления мутаций в

Процесс превращения клеток в опухолевые начинается с накопления мутаций в

Вакцина производится путем культивирования опухолевых клеток из тела пациента и их генетической модификации путем добавления генов, производящих антигенные и иммуностимулирующие белки

Вакцина производится путем культивирования опухолевых клеток из тела пациента и их генетической модификации путем добавления генов, производящих антигенные и иммуностимулирующие белки

Прямое редактирование генов. Этот метод включает точную модификацию последовательностей

Прямое редактирование генов. Этот метод включает точную модификацию последовательностей

Но все же эффективность терапии зависит от правильной ex vivo передачи модифицированного гена в

Но все же эффективность терапии зависит от правильной ex vivo передачи модифицированного гена в
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
30.04.2023