Первый успешный результат генной терапии был получен в 1990 году. Американская девочка страдала иммунодефицитом из-за дефекта гена аминозиндезаминазы – была нарушена функция лимфоцитов. В ходе лечения в ее лимфоциты внедрялись нормальные гены этого белка. Постепенно клетки стали выполнять свою «службу», и иммунитет девочки восстановился. Сегодня подобные методы лечения испытаны уже для многих недугов.
Есть немало способов генного воздействия и на опухоли. Например, можно ввести в их клетки такие гены, которые подхлестнут иммунную систему и заставят ее уничтожить опухоль. Или привить нормальным клеткам способность синтезировать противоопухолевые вещества: интерферон или интерлейкин. А еще – внедрить в клетки опухоли гены, подавляющие, словно диверсанты, работу собственного генома. Кроме того, можно защитить нормальные клетки от воздействия радиационного и химического лечения, снабдив их особыми генами устойчивости. Точно так же, избирательно действуя на «своих» и «чужих», можно бороться и с вирусными инфекциями.
Но здесь встает проблема: каким же образом осуществить это самое «внедрение»? Можно подумать, живой организм только и ждет, когда же ему сделают инъекцию чужеродных веществ! Ничуть: он расставляет всевозможные препоны, а то, что все-таки проникло, старается разрушить. Пусть даже это целебный бальзам или необходимый ген. Однако ученые разработали целый арсенал способов внедрения (или трансфекции) генов. Одно из направлений – когда ген внедряется в клетку «верхом» на вирусе. Такой вирус называется «вектор» – чтобы он не вызвал болезнь, его предварительно лишают способности к репликации. Сегодня в качестве векторов успешно используют вирусы герпеса, ветряной оспы, иммунодефицита, аденовирусы.
Другое направление – внедрение физическими методами. Например, ДНК помешают в липосомы – мембранные пузырьки. Когда липосомы слипаются с клеточной мембраной, ДНК попадает внутрь, в цитоплазму. Можно вводить ДНК в клетку и путем инъекции. Однако у этих способов есть один минус: их легко осуществить в культуре клеток, но почти невозможно на живом организме, или, как говорят ученые, in vivo.
Если гены необходимо внедрить в покровные ткани, этого еще можно достичь, например, распыляя аэрозоль. Так уже начинают лечить некоторые заболевания легких: рак, муковисцидоз. Но как быть, если надо проникнуть в толщу тканей? Это затруднение и было разрешено с помощью выстрелов – как сказал бы сыщик из детектива, стреляли из ружья не чем иным, как дезоксирибонуклеиновой кислотой!
Конечно, на самом деле все не так просто. В этой методике необходимый ген в составе плазмидной ДНК вначале наносится на частицы золота или вольфрама размером всего в несколько микрон. Частицы помещаются на пыж и с силой выстреливаются в ткань посредством «генетической пушки», напоминающей обычное ружье. Давление могут создавать пороховые газы, гремучая ртуть, сжатый гелий либо электрический разряд в капле воды. Особые приспособления позволяют снизить травмирующее действие газа и воспрепятствовать слипанию частиц. Из-за мелких размеров частицы проникают сквозь мембрану, не нарушая ее целостности, и передают свой ценный груз сразу множеству клеток.
Этот метод, названный баллистической трансфекцией, активно применяется отечественными эмбриологами – в первую очередь коллективом под руководством И.А. Зелениной из МГУ и В А Колесниковым из Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН. Впервые этот метод был применен на растениях группой биологов из США. Эксперименты оказались очень успешными: растительная клетка крепкая, пальба ей нипочем. Но мы с вами – не растения. Поэтому В.А. Колесникове коллегами еще в конце 1980-х занялись поисками более щадящих методов баллистической трансфекции, эффективных и для животной клетки. Мишенями стали печень, мышцы, кожа. Сегодня разрабатывается возможность лечения «генетической стрельбой» таких заболеваний, как миодистрофия Дюшена (требующая внедрения гена дистрофина), а также заживления ран внедрением фактора роста эпителия. Звучит невероятно: раны можно заживлять выстрелом! Пусть даже из «генетической пушки»… Другой гшюс метода – возможность целенаправленной иммунизации. Например, в кожу ушной раковины вводят антигены, продукт которых позволяет выработать иммунитет против определенного вируса.
