Пряма ін'єкція генетичного матеріалу - найпростіший метод доставки трансгена (гена, що переносять) у клітини in vivo, при якому ДНК вводиться безпосередньо в тканину шляхом ін'єкції.

Використання даного методу обмежено такими тканинами, як шкіра, тимус, поперечно-смугасті м'язи, деякими щільними пухлинами.

Досить тривала (до року) експресія трансгена спостерігається переважно в м'язовій тканині. Ефективність такої трансфекції низька (менше 1 %), але цілком достатня, наприклад, для генетичної імунізації.

Балістична трансфекція заснована на обстрілі органів і тканин мікрочастинками важких металів (золото, вольфрам), покритих плазмидною ДНК.

Мікрочастинки проходять через клітинні шари і переносять генетичну конструкцію безпосередньо в ядра клітин. Створена з цією метою "генна гармата" (gene gun) схожа на стрілецьку зброю. Глибина проникнення мікрочастинок, як правило, невелика - до 1 мм, тому метод використовується переважно для трансфекції клітин шкіри або підлягаючого хряща.

Між тим при особливих умовах обстрілу мікрочастинки можуть проникати в тканину на глибину до 4-5 мм і переносити ген у волокна поперечно-смугастих м'язів.

Введення генетичного матеріалу всередину кровоносних судин, що проходять крізь орган, що трансфікується.

Цей підхід знаходить застосування, в першу чергу, для лікування хвороб печінки.

Введення генетичного матеріалу в нирку шляхом ін'єкції у відповідні кровоносні судини, у ниркову паренхіму і сечовивідні шляхи.

Аерозольне введення генетичного матеріалу в дихальні шляхи використовується для лікування захворювань легень.

Генна терапія ех vivo - генетичні маніпуляції з клітинами, виділеними з організму, і введення їх знов в організм хворого.

На цей метод схожий підхід, що заснований на введенні в організм хворого клітин здорової людини або тварини, які містять нормально функціонуючий ген, відсутній чи ушкоджений у пацієнта. Але в останньому випадку йдеться скоріше не про генну, а про клітинну терапію, чи трансплантологію.

Хвороби - об'єкти генної терапії - можна поділити на дві загальні групи: спадкові і набуті.

Спадкоdі захворювання вважалися основними об'єктами генної терапії на початковому етапі її розвитку. Це, як правило, моногенні захворювання, що викликані відсутністю або недостатньою функцією одного гена.

Передбачалося, що введення такому хворому нормально функціонуючого гена призведе до вилікування хвороби.

Всім добре відома так звана царська хвороба - гемофілія. В основі захворювання лежить дефект у генах VIII або IX фактора зсідання крові (гемофілія типу А та типу В відповідно).

Гени цих білків виділені та просеквеновані, побудовані різноманітні ДНК-конструкції, що містять ці гени, розташовані на Х-хромосомі. Для лікування гемофилії створено ретровірусні конструкції, що несуть гени факторів зсідання крові.

Було показано, що вони експресуються у фібробластах шкіри in vitro, однак при введенні таких кліток в організм експресія виявлялася тимчасовою, що, можливо зумовлено відсутністю специфічних промоторів, що могли б забезпечити постійну роботу трансгенів.

Успіх у лікуванні гемофілії був досягнутий лише шляхом введення гена фактора IX зсідання крові; використання гену фактора VIII менш ефективне.

Продемонстровано тривалу часткову корекцію гемофілії на моделях мишей і собак, і в 1999 р. розпочато клінічні випробування з лікування гемофілії в людини.

Ще одне широко відоме моногенне захворювання - міодистрофія Дюшена. Зумовлене дефектом у гені дистрофіна. Хворі хлопчики до десятилітнього віку втрачають здатність рухатися, а протягом наступних десяти років - вмирають від наростаючої слабкості серцевої та легеневої мускулатури.

Можливість генної терапії міодистрофій вивчається вже майже 15 років. Ген дистрофіна виділено, клоновано і секвеновано, на його базі створено різноманітні генні конструкції. На моделях мишей mdx, позбавлених гена дистрофіна, продемонстровано можливість одержання трансгенних тварин, що синтезують у м'язах нормальний ген, який забезпечує нормалізацію функцій м'язів.

Описано ряд досить успішних спроб введення цього гена або його міні-варіантів дорослій тварині, при цьому використовувалися різні підходи, включаючи цільову доставку шляхом

У вдалих дослідах інтродукований ген дистрофіна експресувався в значній кількості м'язових волокон (до 25%). Однак генна терапія міодистрофій має певні труднощі: необхідно генетично модифікувати більшість (до 50%) м'язових волокон, розкиданих по всьому організму, що вимагає вузькоспрямованого і високоефективного методу переносу генів.

Можна сподіватися, що ці труднощі подолають за допомогою високоефективних вірусних конструкцій нового покоління, можливо, у комбінації з різними методами доставки, зокрема шляхом використання синтетичних мікросфер.

Основну увагу, виходячи з числа клінічних протоколів, генна терапія моногенних захворювань приділяє лікуванню муковисцедозу.

Ця хвороба, що вражає приблизно одного з 2500 немовлят у Центральній Європі, спричинена спадковим дефектом гена, що відповідає за перенос йонів через клітинну мембрану.

Наявність двох дефектних алелей гена призводить до розвитку хронічних легеневих інфекцій і нездатності нормально засвоювати поживні речовини в кишечнику.

Введення в дефектні клітини in vivo нормального гена з використанням рекомбінантних аденовірусних векторів або ліпосом дозволяє корегувати біохімічний дефект без суттєвої токсичності.

Вже почато випробування цього підходу. Ген у легені пацієнта вводиться при вдиханні водно-емульсійного препарату.

Щоправда, на першому етапі випробування не дали позитивного результату, проте застосування ліпосом і катіонних ліпідів дає надію на успіх.

У літературі є дані про розробку експериментальних підходів і проведення передклінічних і клінічних випробувань методів генної терапії майже 30 моногенних захворювань людини. Між тим ситуація з їх лікуванням виявилася дуже складною і реальний лікувальний ефект у більшості випадків не досягнутий.

Причини цього - відторгнення чужорідних генів, що зумовлене насамперед:

імунною реакцією організму;

згасання функції трансгена;

необхідність його вбудовування в ДНК, причому в конкретне місце за рахунок так званої гомологічної рекомбінації, що зараз практично не можливо.

Варто згадати і недостатньо високу ефективність трансфекції, що заважає досягненню інтенсивного терапевтичного ефекту.

Моногенним захворюванням присвячено менше 10% загального числа протоколів генної терапії, а чільне місце займають неспадкові