Terapia genowa

Preparaty genowe, choć wykorzystywane głównie w badaniach eksperymentalnych i ograniczonych próbach klinicznych, budzą ogromne zainteresowanie nie tylko wśród naukowców i lekarzy, ale również pacjentów, dla których są często jedynym źródłem nadziei powrotu do zdrowia.

Terapia genowa (genoterapia, leczenie kwasami nukleinowymi) jest nową strategią terapeutyczną opartą na założeniu, iż leczyć można również genami. Wiązany z sekwencjami polinukleotydowymi efekt biologiczny utożsamiany jest z aktywnością biologiczną białek, które powstają na matrycy klonowanych genów. Geny kodujące terapeutyczne białka wprowadzane są do docelowych komórek in vivo – zależnie od zastosowanych wektorów – na drodze transfekcji (system niewirusowy) lub infekcji (system wirusowy). Obecnie, preparaty zawierające geny – preparaty genowe – podawane są domięśniowo, dożylnie, dotętniczo, dojamowo, doguzowo w różnych jednostkach chorobowych, najczęściej jednak w sytuacjach, kiedy stosowane metody leczenia przynoszą niezadowalające wyniki, bądź są nieskuteczne. Większość protokołów klinicznych terapii genowej dotyczy chorób nowotworowych i są to najczęściej badania I i II fazy. W Polsce prowadzone są głównie próby kliniczne terapii genowej nowotworów oraz chorób sercowo-naczyniowych.

Terapeutyczne geny

Większość środków leczniczych klasycznej farmakoterapii ujawnia się
jako układ substancji czynnej oraz nośnika. W przypadku terapii genowej, z pewnym uproszczeniem, można przyjąć, iż geny kodujące terapeutyczne białka stanowią substancje czynne, zaś wektory są ich nośnikami. W próbach klinicznych wykorzystuje się głównie geny cytokin – czynników wzrostowych lub czynników transkrypcyjnych. W zależności od klonowanych genów wyróżnia się kilka strategii terapii genowej, np. opisuje się proapoptotyczną terapię genową
– opartą na wykorzystaniu genów kodujących białka apoptozy, angiogenną/antyangiogenną terapię genową
– jeśli badania prowadzone są z udziałem konstruktów genowych kodujących białka odpowiedzialne za powstawanie nowych naczyń krwionośnych, czy immunoterapię genową
– związaną z modulacją odpowiedzi immunologicznej ustroju.

Wektory

Geny kodujące terapeutyczne białka wprowadza się do komórek za pomocą nośników, które przyjęto określać jako wektory. Wyróżnia się nośniki o charakterze fizyczno-chemicznym oraz biologicznym, a system transferu genów określa się wówczas jako niewirusowy i wirusowy. Metody fizyczno-chemiczne wykorzystują głównie zjawisko kompleksowania DNA (substancji chemicznej o charakterze polarnym) z substancjami ułatwiającymi wnikanie genów do komórek np. z kationowymi polimerami. Do tych metod zalicza się również bezpośrednią iniekcję DNA, elektroporację DNA in vivo oraz wstrzeliwanie genów.

Większość protokołów terapii genowej wykorzystuje transfer genów oparty na metodach biologicznych, tj. wykorzystaniu wirusów. W wirusowym transferze genów wykorzystuje się głównie rekombinowane wektory retrowirusowe, adenowirusowe czy wirusy związane z adenowirusami (AAV). Są to bardzo wydajne systemy przenoszenia genów, stosowane w większości badań klinicznych na świecie. Próby kliniczne są prowadzone również w oparciu o system niewirusowy, który obejmuje zarówno metody oparte na bezpośrednim transferze nagiego DNA (np. plazmidowego), jak i na wprowadzaniu materiału genetycznego połączonego z nośnikiem np. lipidowym. W obu przypadkach niezbędne jest przygotowanie terapeutycznego genu, czyli klonowanie wektora ekspresyjnego. Metody niewirusowe budzą duże zainteresowanie z uwagi na bezpieczeństwo ich stosowania w klinice i stosunkowo niski koszt preparatyki. Nierzadko wyodrębnia się również grupy tzw. inteligentnych nośników genów. W fazie badań są np. układy, w jakich terapeutyczne geny uwalniane są z systemu nośnikowego w odpowiedzi na określone pH środowiska, temperaturę czy światło.

Terapia genowa w klinice

Większość prób klinicznych terapii genowej dotyczy chorób nowotworowych. Stanowią one ponad 65 proc. wszystkich protokołów klinicznych. W dalszej kolejności próby kliniczne obejmują choroby monogenowe, choroby naczyniowe i infekcyjne. Zdecydowana większość prób klinicznych terapii genowej dotyczy badań I fazy (ponad 60 proc.) oraz badań fazy I/II (ponad 20 proc.). W II fazie badań klinicznych jest na świecie około 10 proc. zespołów, w fazie II/III około 1 proc., zaś w fazie III około 1,5 proc.

Optymistyczne doniesienia

Terapia genowa potencjalnie może być rozpatrywana jako metoda pozwalająca na leczenie każdego chorego narządu. Duże oczekiwania wiąże się np. z transferem genów do mięśni szkieletowych czy serca, czyli z próbami indukcji terapeutycznej angiogenezy. Angiogenna terapia genowa jest próbą wykorzystania genów kodujących białka (m.in. naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu – VEGF, fibroblastyczny czynnik wzrostu – FGF oraz hepatocytarny czynnik wzrostu – HGF) o charakterze proangiogennym w leczeniu schorzeń naczyniowo-sercowych. Geny te wprowadza się do niedokrwionych obszarów serca i kończyn, głównie w postaci nagiego DNA lub w nośnikach wirusowych (np. adenowirusowych). Terapia ta sprowadza się do prób stymulacji procesu powstania nowych naczyń krwionośnych przez wprowadzany w miejsce niedokrwienia gen proangiogenny. Zakłada się, że powstające naczynia krwionośne (kapilary) biorą udział w tworzeniu krążenia obocznego w niedokrwionej tkance. Doniesienia o pierwszych próbach klinicznych angiogennej terapii genowej, wskazują, iż transfer genów proangiogennych do niedokrwionych tkanek indukuje neowaskularyzację i poprawia stan kliniczny pacjenta. Warto podkreślić, iż metoda terapeutycznej angiogenezy bardzo często nie konkuruje z klasycznymi metodami leczenia – z chirurgią czy farmakoterapią, ale w wielu przypadkach jest jedynym sposobem pomocy pacjentom cierpiącym na choroby sercowo-naczyniowe.

Terapia genowa rozszerza spektrum współczesnej farmakoterapii. Obecnie preparaty genowe, choć wykorzystywane głównie w badaniach eksperymentalnych i ograniczonych próbach klinicznych, budzą ogromne zainteresowanie nie tylko naukowców i lekarzy, ale również pacjentów, dla których są często jedynym źródłem nadziei powrotu do zdrowia.

Z historii terapii genowej

Pierwsza próba kliniczna z wykorzystaniem genów terapeutycznych przeprowadzona była w 1990 roku przez zespół dra Blaesa z Betesdy (USA). Dotyczyła ona leczenia wrodzonej choroby monogenowej – ciężkiego niedoboru odporności spowodowanego mutacją w genie dezaminazy adenozyny (ang. severe combined immunodeficiency, SCID/ADA). Od tej pory liczba zatwierdzonych protokołów klinicznych terapii genowej na świecie wzrosła i obecnie przekracza 1000.

dr n. med. mgr farm. Ma­ciej Ma­łec­ki
Za­kład Bio­lo­gii Ko­mór­ki,
Cen­trum On­ko­lo­gii­ – In­sty­tut
im. M. Skło­dow­skiej­-Cu­rie, War­sza­wa
Ka­te­dra i Za­kład Bio­che­mii i Che­mii Kli­nicz­nej, Wy­dział Far­ma­ceu­tycz­ny, AM w War­sza­wie

mgr farm. Katarzyna Gromek
Katedra i Zakład Biochemii i Chemii Klinicznej, Wydział Farmaceutyczny, AM w Warszawie