We współczesnej medycynie słowo „gen” pojawia się w różnych kontekstach i koniugacjach. Jest genetyka i genomika. Istnieje metagenomika, inżynieria genetyczna, przewidywanie genów i genotypowanie molekularne. Łatwo jest pomylić różne gałęzie nauki o DNA, jeśli nie zrobisz tego sam, ale prawdopodobnie słyszałeś o jednej podkategorii, która w ostatnich latach dużo pojawiła się w mediach: terapia genowa. Co to jest terapia genowa? To jest medyczne zastosowanie materiału genetycznego.
Aby zrozumieć, co to wszystko oznacza i dlaczego ta terapia jest tak potężna, musisz zacząć od małego wprowadzenia do samych genów. Geny znajdują się w bezpiecznie chronionym genomie komórki, bibliotece planów, które pozwalają każdej żywej istocie ewoluować i odbudowywać się tak, jak powinna. Aby wprowadzić swój kod w życie, większość genów musi zostać „przetłumaczona” na białko - kod DNA określa kolejność aminokwasów, które należy dodać do łańcucha, który jest następnie zwijany w kształt nadany przez sekwencję. To właśnie dzięki tej pofałdowanej trójwymiarowej strukturze białko pełni swoją funkcję w komórce.
Więc jeśli chcesz zmienić to, co dzieje się w komórce, możesz to zrobić, zmieniając DNA, które koduje formę białka, które działa jako wykonawca. A jeśli występuje problem z dawkowaniem, na przykład jedna kopia genu zamiast dwóch, możemy zwiększyć wydajność białka, umieszczając własną drugą kopię. W każdym razie zmieniamy geny dostępne dla zwykłej maszynerii komórkowej produkującej białka, aby zmienić zachowanie komórek.
Brzmi prosto. Ale czy to takie łatwe? Oczywiście nie.
Po pierwsze, bardzo trudno jest dopasować nowe lub zmienione geny do komórek, które wymagają korekty. Komórki zostały specjalnie opracowane, aby temu zapobiec - naukowcy muszą hakować wirusy, które wyewoluowały, aby dostać się do komórki w tym celu. Ale nadal nie są doskonałe; każda komórka w twoim ciele ma własną kopię genomu, kompletną i (w większości) identyczną z resztą, i nie można zmienić każdej komórki w twoim ciele. Nawet jeśli z powodzeniem wyedytujemy miliony kopii twojego genomu, miliardy z nich pozostaną nietknięte.
Tak więc najwcześniejsze i nadal najważniejsze zastosowania terapii genowej dotyczyły probówek - od pacjenta pobierano szpik kostny, modyfikowano interesujący gen, a następnie korygowane komórki wstrzykiwano gospodarzowi. Zwykle działało to tylko wtedy, gdy naprawione komórki żyły dłużej lub były w lepszym zdrowiu niż ich naturalne odpowiedniki, więc ostatecznie wyparły chore komórki i zdominowały populację.
Dopiero teraz stała się możliwa edycja genów w ciele żywego pacjenta. Terapia genowa jest obecnie najlepsza w radzeniu sobie z problemami, które wpływają na określony typ komórek, na ograniczoną ich liczbę. Problem genetyczny, który rozwiązujemy, może pozostać w pozostałych nienaruszonych komórkach, ale jeśli nie wykorzystuje ich do funkcjonowania, to nie jest uważany za problem medyczny. Niektóre typy komórek wątroby i komórek rzęsatych ślimakowych uszu ssaków są cytowane jako przykłady obecnych komórek docelowych.
Film promocyjny:
W obu przypadkach ponowne leczenie wirusem może „zainfekować” wystarczająco dużą część określonej populacji komórek naszym terapeutycznym genem, aby uzyskać pożądany efekt. Niektóre metody terapii genowej po prostu umieszczają gen medyczny w jądrze komórki gospodarza, gdzie będzie on przebywał i wytwarzał białka, tak jak robiłby to naturalnie. Jednak na dłuższą metę działa to tylko w przypadku komórek, które nie dzielą się w czasie, takich jak neurony. Jeśli komórki dzielą się, jak większość komórek, nasz gen może przylgnąć do genomu komórki gospodarza lub pozostawać w tyle za każdym razem, gdy komórka się rozmnaża.
Główną technologią umożliwiającą osiągnięcie tego rodzaju splatania jest CRISPR; skrót oznacza krótkie powtórzenia palindromiczne, regularnie ułożone w grupy. Ważną rzeczą jest to, że jeśli nasz gen zostanie wstawiony wraz z białkiem CRISPR i systemem RNA, gen zostanie wstawiony do genomu w dowolnym miejscu. Komórki będą się dzielić i rozmnażać osadzony gen tak, jakby był tam przez cały czas.
Należy pamiętać, że korygując problem genetyczny, nic nie zmieniamy w dziedziczności choroby. Korygowanie głuchoty poprzez edycję DNA, na przykład w komórkach rzęsatych ślimaka, nie zmniejsza prawdopodobieństwa przeniesienia choroby na potomstwo.