Генна терапія - медичний підхід, заснований на введенні в клітини генних конструкцій з лікувальною метою. Бажаний ефект досягається або в результаті експресії інтродукованого (введеного) гена, або за рахунок часткового чи повного придушення функції пошкодженого гена, що був причиною захворювання.

Останнім часом вчені також намагаються коректувати структури і функції неправильно функціонуючих генів. Варто зазначити, що генна терапія має за мету лікування не генів, а захворювань організму з використанням генів.

Ідеї про можливість введення в організм генів з лікувальною метою були висловлені ще на початку 60-х років минулого століття, однак реальні спроби такого роду вперше було застосовано в кінці 80-х років й тісно були пов'язані з міжнародним проектом розшифрування геному людини.

У 1990 р. було здійснено спробу лікування важкого, як правило несумісного з життям, спадкового імунологічного захворювання (імунодефіциту), який був спричинений дефектом у гені, що кодує синтез ферменту аденозиндезамінази (ADA).

Клітини кісткового мозку двох дівчинок у віці до чотирьох років, що страждали уродженим дефектом у гені ADA, було виділено і перенесено в культуру; в ці клітини ввели ген ADA, а потім трансфіковані клітини розмножили в культурі та ввели хворим, від яких вони були отримані. Автори повідомили про чітко виражений лікувальний ефект. І хоча згодом виник ряд сумнівів з приводу стійкості отриманого ефекту і його конкретних механізмів, саме ця робота послужила наймогутнішим поштовхом для розвитку генної терапії і викликала багатомільярдні інвестиції у цю сферу.

Сучасні дослідження в області генної терапії можуть бути розділені на кілька етапів:

розробка генних конструкцій;

проведення предклінічних випробувань на експериментальних тваринах;

здійснення прямих спроб лікування конкретних хвороб.

Шість престижних міжнародних журналів цілком присвячено проблемам генної терапії. Щорічно проводяться десятки міжнародних конгресів і конференцій. У той же час реальні успіхи генної терапії в лікуванні конкретних хворих досить скромні, і генна терапія усе ще знаходиться на стадії накопичення даних і розвитку нових технологій.

Необхідною умовою генної терапії є введення генних конструкцій у клітини. Як правило, в якості лікувальний препаратів використовується фрагмент молекули ДНК, що містить необхідний ген. Це може бути просто фрагмент ДНК, ніяк спеціально не оброблений. Його часто називають "голою ДНК" та зазвичай вводять у комплексі з різними ліпідами, білками й іншими носіями, іноді синтетичними. Але найчастіше ДНК поміщають до складу спеціальних генетичних конструкцій (векторів), створених на базі різноманітних вірусів людини і тварин.

З цією метою з молекулою вірусу роблять генно-інженерні маніпуляції, що призводять до видалення з генетичного матеріалу вірусу, необхідних для його розмноження генів. Це, з одного боку, позбавляє віруси їхньої інфекційності та робить їх безпечними (чи майже безпечними), а з іншої, звільняє місце для генів, призначених для введення в організм. Важливо, що вірусні вектори зберігають свою природну здатність легко і швидко поширюватися в організмі, проникати в клітини й ядра, а в багатьох випадках ще і вбудовуватися у власну ДНК клітин.

Вектори створюються на базі різних вірусів: у 40% випадках використовуються аденовіруси, у 30% - ретровіруси, у 16% - аденоасоційовані віруси, у 10% - вірус простого герпесу, у 4% - лентавіруси, вірус папіломи, гібридні вірусні конструкції, у тому числі на базі вірусу простого герпесу й аденоасоційованого вірусу.

Віруси розрізняються за здатністю вбудовуватися або не вбудовуватися в геном, тривалою чи короткочасною експресією в клітинах, а також специфічністю (тропізмом) до певних тканин і органів.

Особливий характер мають генні конструкції, призначені для пригнічення генетичної функції. Їх зазвичай спрямовують на вимкнення функції матричної РНК (мРНК), що кодує білок, синтез якого планується пригнітити. Синтезується комплементарний ланцюг нуклеотидів, що при з'єднанні з мРНК заважає її функції як матриці для синтезу білка. В зв'язку зі зворотнім стосовно мРНК розташуванням у ній нуклеотидів така конструкція зветься антисенсовою РНК (antisence RNA).

При своїй вдаваній простоті метод має багато проблем і обмежень:

конструкція, що вводиться, має бути нечуттєвої до дії ферментів-нуклеаз;

легко в необхідній кількості попадати в клітину;

утворений з мРНК комплекс повинний бути стабільним протягом тривалого часу, для достатньої реалізації лікувального ефекту, і т.д.

Частину цих проблем можна подолати шляхом створення "захищених" аналогів нуклеотидів.

Антисенсові конструкції вводяться в організм або безпосередньо (у вигляді "голої" нуклеїнової кислоти), або в складі вірусного вектора.

Критичною умовою генної терапії є проникнення лікувального вектора в клітину, у переважній більшості випадків у її ядро. При цьому необхідно, щоб генна конструкція досягала саме тих клітин, що мають потребу в корекції. Тому успіх генної терапії багато в чому залежить від вибору оптимального чи, принаймні, задовільного способу введення генних конструкцій в організм.

Найпростіша картина з вірусними векторами, які поширюються в організмі і проникають у клітини подібно до своїх вірусів-пращурів.

Такі конструкції зазвичай вводяться внутрішньосудинно, внутрішньоочеревинно, підшкірно або внутрішньом'язово. У багатьох випадках використовуються додаткові способи підвищення ефективності трансфекції, засновані на застосуванні ліпосом, катіонних ліпідів з утворенням ДНК-ліпідних комплексів чи комплексів ДНК із полікатіонами (наприклад, з полілізином).

Також розроблено методи введення в організм генних конструкцій, що забезпечують трансфекцію необхідних клітинних і тканинних елементів.

Ці методи в основному використовуються при роботі з невірусними векторами, що не мають здатності до самостійного поширення в організмі і проникнення в клітини, що трансфікують.

Однак у деяких випадках більш ефективною виявляється "цільова доставка" генних конструкцій - це забезпечує органну і тканинну специфічність генно-терапевтичних процедур, знижує загальну дозу ДНК для введення,