Genoterapia

Pobudzanie angiogenezy lub jej hamowanie to nowa strategia terapii genowej budząca nadzieje, ale i obawy naukowców, lekarzy oraz pacjentów.

Proces tworzenia nowych naczyń krwionośnych przyciąga coraz większą uwagę naukowców różnych specjalności. Naczynia krwionośne powstają głównie dzięki biologicznej aktywności białek oddziałujących na komórki śródbłonkowe. Ich powstawanie w okresie embriogenezy nazywa się waskulogenezą, zaś odnawiające się naczynia w życiu osobniczym określane są jako angiogeneza.

Angiogeneza
Warunkuje ona przebieg fizjologicznych procesów, na przykład naprawy uszkodzonych tkanek, gojenia ran czy cyklu menstruacyjnego. Jednak aktywacja angiogennych ścieżek sygnalizacyjnych sprzyja również rozwojowi niektórych chorób zagrażających życiu, np. nowotworów.

Klonowanie preparatów genowych kodujących czynniki angiogenezy umożliwia prowadzanie zarówno badań eksperymentalnych, jak i prób klinicznych, bezpośrednio ukierunkowanych na pobudzanie bądź hamowanie angiogenezy (patrz ryc.).

Stosowane obecnie w instytutach naukowych preparaty genowe klonowane (syntetyzowane) mają najczęściej postać środków iniekcyjnych, np. plazmidowego DNA, lub rekombinowanych wirusów w soli fizjologicznej.

Terapeutyczna angiogeneza
Stymulacja angiogenezy za pomocą preparatów genowych kodujących czynniki proangiogenne nierzadko określana jest terminem terapeutycznej angiogenezy. Środek angiogenny wprowadza się bezpośrednio do niedokrwionych tkanek (mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy, płaty skórne).

W transfekowanych tkankach geny, zawarte we wprowadzonych preparatach genowych, ulegają ekspresji, prowadząc do powstania białek – silnych induktorów neowaskularyzacji in vivo. Powstający gradient stężenia czynników angiogennych wymusza terapeutyczną angiogenezę w obszarze niedokrwionym. Rekombinowane białka proangiogenne oddziałują na receptory komórek śródbłonkowych otaczających naczyń, stymulując procesy proliferacji i migracji komórkowej.

Powstające komórki śródbłonkowe tworzą nowe naczynia krwionośne, podążające w kierunku gradientu białek angiogennych, czyli miejsca podania preparatu genowego. Obserwuje się odbudowę sieci naczyń i poprawę przepływu krwi.

Obecnie najczęściej wykorzystuje się geny naczyniowo-śródbłonkowego czynnika wzrostu (VEGF), fibroblastycznego czynnika wzrostu (FGF) oraz czynnika indukowalnego przez hipoksję (HIF). Tabela przedstawia przykłady wykorzystywanych w Polsce preparatów genowych stymulujących terapeutyczną angiogenezę. Są one stosowane w próbach klinicznych leczenia pacjentów cierpiących na choroby niedokrwienne serca i kończyn.

#Tabela. Przykłady preparatów genowych angiogennych i antyangiogennych. Przedstawione preparaty zostały sklonowane w Polsce i są stosowane w próbach klinicznych terapii genowej

Terapeutyczna antyangiogeneza
Potrzeba klonowania preparatów genowych antyangiogennych wynika bezpośrednio z obserwacji, iż angiogeneza determinuje rozwój nowotworu i tworzenie przerzutów. Już na początku lat 70. wykazano, iż rozwój guzów nowotworowych zależny jest od indukcji angiogenezy. Aktywność angiogenna komórek nowotworowych sprawia, iż do guza nowotworowego wnikają nowe naczynia krwionośne, ułatwiając jego rozwój i powstawanie wtórnych ognisk nowotworzenia, czyli przerzutów.

Strategia terapii genowej antyangiogennej opiera się na założeniu, iż wprowadzając do komórek nowotworowych geny kodujące czynniki hamujące angiogenezę, ogranicza się tym samym wzrost guzów nowotworowych. Rekombinowane białka antyangiogenne najczęściej hamują aktywność cytokin proangiogennych, wydzielanych przez komórki nowotworowe oraz komórki środowiska okołonowotworowego (np. VEGF).

Najczęściej w próbach klinicznych wykorzystuje się preparaty genowe kodujące endogenne inhibitory angiogenezy, np. endostatynę, angiostatynę, wazostatynę, rozpuszczalną formę receptora dla VEGF (sVEGFR1, sVEGF2). Preparat genowy antyangiogenny podaje się bezpośrednio do guza nowotworowego lub donaczyniowo stosując wektor wirusowy. W tabeli przedstawiono przykład antyangiogennego preparatu genowego sklonowanego i stosowanego u pacjentek onkologicznych w Polsce.

Nadzieja dla wielu
Rozwój terapii genowej i obecność preparatów genowych w klinice wynikają bezpośrednio z osiągnięć inżynierii genetycznej i farmacji molekularnej. Pobudzanie angiogenezy lub jej hamowanie rozszerza efektywność i dostępność współczesnych metod leczenia chorób naczyniowo-sercowych i nowotworowych.

Prowadzone są próby kliniczne polegające na wprowadzaniu do tkanek pacjentów plazmidowego lub wirusowego DNA kodującego białka angiogenezy. Stwierdza się, iż stosowane preparaty są bezpieczne i dobrze tolerowane przez chorych. Wstępne obserwacje wskazują, iż podane geny mogą przynieść pomoc w przypadkach uznanych za „nieuleczalne” lub pacjentom czekającym na właściwy lek.