Генетическое заболевание. Генная Терапия – Как Работает, Что Лечит, Плюсы и Минусы Проблемы

Развитие человека обусловлено генетическими факторами и фактором внешних условий. Генетическая информация содержится в ДНК хромосом и митохондрии.

Генотип - это генетическое строение человека; данный термин может относиться к генетическому составу человека во всей его полноте или только в одной области (положении) хромосомы. Кариотипом называется полный набор хромосом в клетках человека.

Понятия «генотип» и «фенотип» тесно связаны между собой, однако не тождественны. Фенотип представляет собой выражение или проявление генотипа, обнаруживающее себя по прошествии времени наряду с воздействием внешних условий. Фенотип находит выражение в чертах человека. Черта может быть простой (цвет глаз) или сложной (предрасположенность к диабету). Если черта является доминирующей, то для ее проявления необходима только одна копия доминирующего гена. Проявление рецессивной черты требует двух копий рецессивного гена.

Проявление черты может затронуть только один ген в одном положении хромосомы. Черты такого рода («менделевские черты») наследуются в виде легко узнаваемых моделей. В проявлении других черт принимает участие более одного гена - это придает им более сложный характер. У третьих черт проявление требует более одного гена и взаимодействия с фактором внешних условий. Результатом такого взаимодействия не всегда являются легко узнаваемые модели выражения или наследования. Выражение генов, отвечающих за узнаваемые черты, еще более усложняется за счет митохондриальных и нетрадиционных моделей наследования.

Гены (у человека - от 20 000 до 30 000) содержатся в хромосомах и митохондрии. Нормой содержания хромосом в соматических (неэмбриональных) клетках человека являются 46 хромосом, организованных в 23 пары. Каждая пара состоит из одной хромосомы матери и одной хромосомы отца. Двадцать две пары из 23 - аутосомы - обычно являются гомологическими (идентичными по размеру, форме, расположению и количеству генов). Одна пара - половые хромосомы (X- и Y-) - определяет пол человека. В ядре каждой соматической клетки женщины располагаются две Х-хромосомы (гомологические), клетки мужчин содержат одну X- и одну Y-хромосому (гетерологические). Х-хромосома содержит гены, отвечающие за многие наследственные черты. Маленькая, отличная от нее по форме Y-хромосома содержит гены, отвечающие за половую дифференциацию наряду с другими генами. Эмбриональные клетки (яйцеклетка и сперматозоиды) подвергаются мейозу, который сокращает количество хромосом до 23 - это половина от общего числа соматических клеток (46). Таким образом, когда яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом при зачатии, нормальное количество в 46 хромосом восстанавливается. При мейозе генетическая информация, унаследованная человеком от матери и отца, воссоединяется посредством кроссинговера (обмена между гомологическими хромосомами).

Гены - фундаментальные единицы наследственности - расположены в линейной последовательности вдоль ДНК хромосом; каждый ген имеет свое собственное расположение в хромосомах. Число и размещение таких участков в гомологических хромосомах обычно идентичны.

Однако специфические гены могут задавать незначительные структурные изменения - полиморфизмы. Гены, занимающие одно и то же положение в каждой хромосоме пары (один из них наследуется от матери, второй - от отца), называются аллелями. Каждый ген состоит из определенной последовательности нуклеотидов. Два аллельных гена могут иметь либо одинаковые последовательности нуклеотидов, либо слегка различные. Человек, обладающий парой идентичных аллелей для определенного гена, является гомозиготным, носитель же пары неидентичных аллельных генов является гетерозиготным.

Генная структура - лишь часть комплекса биологических взаимодействий, имеющих своим конечным результатом выражение гена. Среди других факторов различают контрольные элементы (промоторы и гены-усилители), кодирующие последовательности (экзоны), промежуточные последовательности, расположенные между экзонами и не несущие информации о белках (интроны), а также сигналы завершения.

Выразительность и пенетрантность

На фенотипическое выражение гена (его выразительность) могут оказывать влияние как внешние условия, так и другие гены, в результате чего люди, обладающие одинаковым геном, отличаются фенотипом. Пенетрантность - это степень проявления гена в той или иной черте. У некоторых черт невозможно обнаружить клиническую аномалию в ряде носителей (явление получило название «непенетрантности»). Однако здоровый носитель аномальной аллели может передать ее своим детям, у которых все аномалии способны проявиться в полной мере. В таком случае тип пропускает одно поколение. Однако некоторые случаи очевидной непенетрантносги являются следствием незнания исследователем незначительных проявлений расстройства или результатом диагностической ошибки. Случаи минимального выражения иногда называются неманифестной формой (formes frustes) расстройства.

Плейотропия

Дефект одного гена может породить аномалии в системах многочисленных органов. К примеру, остеогенезис имперфекта (патология соединительной ткани, часто вызываемое аномалиями в генах, кодирующих синтез коллагена) может вызвать слабость кости, глухоту, синеватость глазных белков, дисплазию зубов, сверхподвижность суставов и аномалии сердечных клапанов.

Наследственность, ограниченная полом

Черта, проявляющаяся только у одного пола, называется ограниченной полом. Ограниченная полом наследственность отличается от наследственности сцепленного с Х-хромосомой гена, которая отсылает к чертам, переносимым Х-хромосомой. Ограниченная полом наследственность, или, точнее, обусловленная полом наследственность, относится к особым случаям, при которых половые гормоны и другие физиологические различия между полами вносят изменения в выразительность и пенетрантность гена. Например, раннее облысение является аутосомной доминантной чертой, но, вероятно, из-за характера женских половых гормонов облысение редко проявляется у женщин, но и тогда обычно после менопаузы.

Мутации

Мутации - это спонтанные изменения в генетической информации (ДНК), новые мутации, таким образом, порождают новую черту в семейном типе. Так, около 80 % людей с ахондропластической микросомией (аутосомной доминантной чертой) не имеют истории микросомии в семье, а значит, представляют новые мутации. В случае ахондроплазии мутации происходят в очень специфическом месте в гене. Что касается многих других черт, новые мутации могут происходить в разных областях гена (или даже в разных генах). В целом, у здоровых родителей не повышается риск впоследствии родить детей с аномалией, но у некоторого числа казавшихся здоровыми родителей действительно появились 2 или даже 3 ребенка с типичной доминантной ахондропластической микросомией. Объяснением может служить эмбриональная мутация, которая происходит рано в эмбриональной жизни кажущегося здоровым родителя, когда есть только небольшое количество зародышевых клеток. Клетка, в которой заключена новая мутация, может затем порождать большое количество клеток для развития половых желез. Существование эмбриональных мутаций было доказано в ходе молекулярных исследований генной мутации у родителей и детей.

Генная терапия

Терапия генных расстройств часто похожа на терапию других болезней. Так, комбинаций продуктов, опасных для пациента (например, при фенилкетонурии, гомоцистинурии), можно избежать при помощи специальных диет. Витамины и другие агенты могут улучшить биохимический метаболический путь и, таким образом, сократить уровень токсичности комбинации. К примеру, фолиевая кислота уменьшает уровень гомоцистина у людей с полиморфизмом в 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазой. Терапия может включать замещение недостающего состава или блокировку сверхактивного метаболического пути. Ребенка в материнском чреве можно лечить посредством лечения матери (например, кортикостероиды конгенитальной вирилизирующей адренальной гипоплазии) или при помощи уретроклеточной терапии (например, трансплантация стволовых клеток). Новорожденным с генетическим расстройством может понадобиться трансплантация стволовых клеток или органов.

Генная терапия может предполагать внедрение нормальных копий гена в клетки людей со специфическим генетическим расстройством. Испытания соматической генной терапии проводились при очень серьезных генетических болезнях (например, дефицит аденозиндеаминазы). Генная терапия зародышевой линии может также предполагать корректировку аномалии в генах спермы или яйцеклетки, однако использование такой терапии сопряжено с вопросами этики. Генная терапия может также включать отключение генов (например, при помощи противоаллергена ДНК).

Клиническая диагностика

Клиницист должен уметь сделать выбор из большого количества тестов и интерпретировать огромный объем клинической информации, при этом сталкиваясь с такими проблемами, как неоднозначность показателей, риск для пациента и стоимость лечения. Клиницист должен решить, какую именно информацию следует собрать, какие анализы назначить, как их интерпретировать и как интегрировать эту информацию в гипотезу диагноза, какой способ лечения назначить - это все и есть проблема под названием «клиническая диагностика».

Клинические правила

Традиционно, клиническая диагностика следует логическому правилу «если..., то...» (например, если у пациента наблюдается лихорадка и нейтропения, то следует прописать антибиотики широкого спектра). Подобные правила можно четко сформулировать и представить в виде алгоритмов или руководства. Подобные руководства пользуются все большей популярностью, но должны применяться только к тем пациентам, которые попадают под определенный клинический контекст, ясно и четко выраженный в алгоритме.

Однако большая часть пациентов обладает некоторой чертой, которая отличает их от групп, представленных в подобных формальных руководствах. Руководства не могут адекватно охватить степень вариативности среди пациентов с различными демографическими характеристиками, сопутствующими патологиями и историями болезней. Руководства могут помогать при решении различных клинических проблем, но клиницист всегда должен использовать свою способность к вынесению уместного клинического суждения и интерпретировать противоречивые данные, которые не попадают под четкое правило. Для того чтобы сочетать неоднозначность показателей и относительную ценность потенциальных последствий, а также для того, чтобы следовать логике и принципам принятия клинических решений, клиницисты должны правильно оперировать понятием «вероятность».

Формализация процесса принятия клинического решения вынуждает клинициста столкнуться с неоднозначными факторами, которые лежат в основе принятия решений. И хотя клиницисты принимают сложные решения и неофициально взвешивают риск и преимущество различных возможностей в непосредственных или обычных ситуациях, иногда количество информации, которую они должны принять во внимание, выходит за пределы их когнитивных возможностей. При принятии клинического решения определенную роль могут также сыграть математические подсчеты, которые, даже при отсутствии точных цифр, все равно могут усовершенствовать определение клинических возможностей и их логических последствий.

Принятие решений и степень вероятности

Клиницисты часто составляют список возможных причин заболевания для того, чтобы лучше понять симптомы пациента - это дифференцированный диагноз. Некоторые причины более или менее вероятны. Клиницисты часто используют нечеткие термины «высоко вероятно», «невероятно» и «невозможно» для того, чтобы описать вероятность развития болезни. И клиницист, и пациент могут неправильно интерпретировать такие неоднозначные термины. Неточная терминология может быть улучшена при помощи четких показателей, называемых вероятностями.

Вероятность болезни (или события) у пациента, чья клиническая информация неизвестна, есть частота, с которой эта болезнь или событие происходит среди населения. Вероятности ранжируются от 0,0 (невероятно) до 1,0 (точно) и часто выражаются в виде пропорции на 100 пациентов (т.е. процент от 1 до 100). Если только два состояния (болезнь и не болезнь) принимаются во внимание, то вероятности могут иногда быть лучше поняты при рассмотрении соотношения числа больных и здоровых пациентов (т.е., неравенство «болезнь и не болезнь»). Таким образом, вероятность 0,2 (20 %) соответствует неравенству 0,2/0,8 (20 %/80 %) или 0,25 (иногда это выражается как 1 из 4). Неравенство и вероятности можно конвертировать друг в друга, так, / (1-)или /(1+). Округление очень маленьких вероятностей до 0, которое исключает малейшую вероятность болезни (что иногда делается при невыраженном клиническом рассуждении), может привести к неверным выводам количественного рассуждения.

Диагностирующее тестирование

Для принятия решений клиницисты часто используют лабораторные тесты. Результаты теста могут снизить степень неопределенности, поставить диагноз (диагностирующее тестирование) или определить пациентов, которые имеют склонность к развитию скрытой болезни (скрининг-тест). Однако результаты теста могут также увеличить степень неопределенности, если тесты плохо определяют больных и здоровых пациентов, если результаты теста контрастируют с клинической картиной или если результаты теста неверно интегрированы в клинические контекст.

Лабораторные тесты не идеальны, они могут неверно определить тех, кто не болен, как больных (ложноположительный результат) или наоборот (ложноотрицательный результат). Способность теста верно определять наличие и отсутствие болезни зависит от того, насколько вероятно наличие и отсутствие болезни у пациента.

В дополнение к риску распространения неверной информации лабораторные исследования основываются на ограниченных ресурсах, что может отсрочить необходимое лечение, повлечь за собой ненужное лечение и подвергнуть пациента риску неблагоприятных последствий самого теста.

Несмотря на то, что единичный анализ может обеспечить информацией о разнообразных болезнях, анализ часто используется для того, чтобы диагностировать наличие или отсутствие только одной болезни. Также многие анализы обеспечивают количественный результат (например, сахар крови 120 мг/дл) или один из нескольких результатов (например, ЭКГ с нагрузкой с < 1,1 - 2, > 2 мм ST-сегментная депрессия), определяемых как положительные только тогда, когда они совпадают или превышают некоторый установленный критерий или предел. Такие пределы могут базироваться на статистических данных или могут быть приспособлены к отражению проблемы ложноположительных и ложноотрицательных результатов. Когда лабораторные тесты используются для того, чтобы установить наличие или отсутствие той или иной болезни, а результаты теста могут быть только положительными или отрицательными, может быть определена чувствительность теста и его точность.

Чувствительность - это вероятность положительного результата теста у больных пациентов. Она описывает то, насколько эффективно данный тест или анализ определяет наличие болезни. Ложноотрицательная норма - компонент чувствительности (т.е. ложноотрицательная норма + чувствительность = 100 %).

Точность есть вероятность отрицательного результата анализа у здоровых пациентов. Она отражает то, насколько хорошо данный анализ определяет отсутствие болезни. Ложноположительная норма - компонент точности.

Условная вероятность - вероятность того, что болезнь (или случай) произойдет, если можно констатировать наличие другого случая, результата анализа или условия. Чувствительность и точность - это специальные типы условных вероятностей; вероятность получения положительного или отрицательного результата, если болезнь присутствует или отсутствует, определяется согласно некоторому золотому стандарту (часто основанному на гистологических, микробиологических или радиографических критериях, которые определяют наличие или отсутствие болезни).

Предварительная (или предтестовая) вероятность - это вероятность того, что пациент имеет определенное состояние или болезнь прежде, чем станет известен результат теста или анализа. Предварительная вероятность основывается на следующем клиническом суждении: насколько убедительно симптомы и признаки свидетельствуют о том, что болезнь действительно присутствует, что именно в истории пациента и факторах риска подтверждает диагноз, а также насколько распространена данная болезнь среди населения.

Послетестовая вероятность - это вероятность того, что определенное состояние или болезнь присутствуют после того, как становятся известны результаты анализа. То, насколько результаты анализа изменяют оценку вероятности болезни, зависит от чувствительности и точности анализа.

Пациенты часто должны решить, согласны ли они на прохождение скрининг-теста для обнаружения скрытой болезни. Предпосылкой для скрининг-теста является возможность раннего обнаружения болезни, что может улучшить результаты у пациентов со скрытой болезнью, кроме того, ложноположительные результаты, которые клиницист часто получает в ходе скрининг-теста, не мешают раннему выявлению болезни. При множестве доступных сегодня методов скрининга следует изучить все возможности таких методов. Так, анализ с точностью 95 % закончится тем, что 5 % пациентов не получат информации о диагностируемой болезни из-за ложноположительного результата. Если были применены два различных метода скрининга, каждый из которых был проделан относительно другой скрытой болезни у пациента, который фактически не страдает ни одной, ни другой болезнью, вероятность того, что оба результата будут отрицательны, составит 95 % 95 % или 90 %. При этом с вероятностью 10 % можно утверждать получение ложноположительного результата.

Если бы были применены три различных метода скрининга для диагностики трех несвязанных болезней, вероятность того, что все три будут отрицательны, составит 95 % или 86 %, что соответствует 14 % вероятности получения хотя бы одного ложноположительного результата. Если же будут применены 12 различных методов анализа для распознавания 12 различных болезней, вероятность получения хотя бы одного ложноположительного результата составит 46 %! Все это подчеркивает потребность в осторожности при выборе системы методов скрининга и при интерпретации результатов.

Окружающая среда никогда не была постоянной. Даже в прошлом она не была абсолютно здоровой. Однако существует принципиальное отличие современного периода в истории человечества от всех предыдущих. В последнее время темпы изменения среды стали столь ускоренными, а диапазон изменения так расширился, что проблема изучения последствий стала неотложной.

Отрицательное влияние среды на наследственность человека может выражаться в двух формах:

факторы среды могут «разбудить» молчавший или заставить «замолчать» работающий ген,

факторы среды могут вызвать мутации, т.е. изменить генотип человека.

К настоящему времени груз мутаций в популяциях человека составил 5%, а список наследственных заболеваний включает около 2000 болезней. Ощутимый вред человечеству наносят новообразования, вызванные мутациями соматических клеток. Возрастание числа мутаций влечёт за собой рост естественных выкидышей. Сегодня во время беременности погибает до 15% плодов.

Одной из важнейших задач сегодняшнего дня является задача создания службы мониторинга за генофондом человека, которая бы регистрировала число мутаций и темпы мутирования. Несмотря на кажущуюся простоту этой задачи, реальное её решение сталкивается с целым рядом трудностей. Главная трудность состоит в огромном генетическом разнообразии людей. Огромным является и число генетических отклонений от нормы.

В настоящее время отклонениями от нормы в генотипе человека и их фенотипическим проявлением занимается медицинская генетика, в рамках которой разрабатываются методы профилактики, диагностики и лечения наследственных болезней.

Методы профилактики наследственных заболеваний.

Профилактика наследственных болезней может проводиться несколькими способами.

А) Могут проводиться мероприятия, направленные на ослабление действия мутагенных факторов: уменьшение дозы облучения, снижение количества мутагенов в окружающей среде, предупреждение мутагенных свойств сывороток и вакцин.

Б) Перспективным направлением является поиск антимутагенных защитных веществ . Антимутагены – это соединения, нейтрализующие сам мутаген до его реакции с молекулой ДНК или снимающие поражение с молекулы ДНК, вызванные мутагенами. С этой целью применяют цистеин, после введения которого организм мыши оказывается способным переносить смертельную дозу радиации. Антимутагенными свойствами обладает ряд витаминов.

В) Целям профилактики наследственных болезней служит генетическое консультирование. При этом предупреждаются близкородственные браки (инбридинг), поскольку при этом резко возрастает вероятность рождения детей, гомозиготных по аномальному рецессивному гену. Выявляются гетерозиготные носители наследственных заболеваний. Врач-генетик- не юридическое лицо, он не может запретить или разрешить консультируемым иметь детей. Его цель – помочь семье реально оценить степень опасности.

Методы диагностики наследственных заболеваний.

А) Метод массовой (просеивающей) диагностики .

Данный метод используют применительно к новорождённым с целью выявления галактоземии, серповидно-клеточной анемии, фенилкетонурии.

Б) Ультразвуковое обследование.

В 70-е годы на 1У Международном генетическом конгрессе прозвучала идея о внедрении в медицинскую практику дородовой диагностики наследственных заболеваний. Сегодня наиболее широко используется метод ультразвукового обследования. Главное его достоинство состоит в массовости обследования и возможности выявить отклонения на 18 – 23 неделе беременности, когда плод ещё самостоятельно нежизнеспособен.

В) Амниоцентез.

На сроке беременности 15-17 недель прокалывают шприцем плодный пузырь и отсасывают небольшое количество плодной жидкости, в которой есть слущенные клетки эпидермиса плода. Эти клетки 2 – 4 недели выращивают в культуре на специальных питательных средах. Затем с помощью биохимического анализа и изучения хромосомного набора можно выявить около 100 генных и практически все хромосомные и геномные аномалии. Метод амниоцентеза успешно используется в Японии. Здесь обязательно и бесплатно обследуют всех женщин старше 35 лет, а также женщин уже имеющих детей с отклонениями от нормы. Амниоцентез – относительно трудоёмкая и дорогостоящая процедура, но экономисты подсчитали, что стоимость анализа для 900 женщин намного дешевле, чем стоимость прижизненной госпитализации одного больного с наследственными аномалиями.

Г) Цитогенетический метод.

Изучаются образцы крови людей с целью определения аномалий хромосомного аппарата. Особенно важно это при определении носительства заболеваний у гетерозигот.

Д) Биохимический метод.

Основывается на генетическом контроле синтеза белков. Регистрация различных видов белков позволяет оценить частоту мутаций.

Методы лечения наследственных болезней.

А) Диетотерапия.

Заключается в установлении правильно подобранной диеты, которая снизит тяжесть проявления болезни. Например, при галактоземии патологическое изменение наступает в силу того, что нет фермента, расщепляющего галактозу. Галактоза накапливается в клетках, вызывая изменения в печени и головном мозге. Лечение болезни проводят, назначая диету, исключающую в продуктах галактозу. Генетический дефект при этом сохраняется и передаётся потомству, но обычные проявления болезни у человека, использующего данную диету, отсутствуют.

Б) Введение в организм недостающего фактора.

При гемофилии проводят инъекции белка, который временно улучшает состояние больного. В случае наследственных форм сахарного диабета в организме не вырабатывается инсулин, регулирующий углеводный обмен. В этом случае инсулин вводят в организм.

В) Хирургические методы.

Некоторые наследственные заболевания сопровождаются анатомическими отклонениями от нормы. В этом случае используется хирургическое удаление органов или их частей, коррекция, трансплантация. Например, при полипозе удаляют прямую кишку, оперируют врождённые пороки сердца.

Г) Генная терапия – устранение генетических ошибок. Для этого в соматические клетки организма включают одиночный нормальный ген. Этот ген в результате размножения клеток заменит патологический ген. Генная терапия через зародышевые клетки осуществляется в настоящее время на животных. Нормальный ген встраивается в яйцеклетку с аномальным геном. Яйцеклетка имплантируется в организм самки. Из данной яйцеклетки развивается организм с нормальным генотипом. Генная терапия планируется к применению лишь в тех случаях, когда болезнь угрожает жизни и не подлежит лечению другими способами.

За страницами школьного учебника.

Некоторые вопросы евгенизма.

Идея искусственного улучшения человека не нова. Но только в 1880г. появилось понятие «евгенизм». Слово это ввёл двоюродный брат Ч. Дарвина – Ф. Гальтон. Он определял евгенику как науку об улучшении потомства, которая отнюдь не ограничивается вопросами разумных скрещиваний, но, особенно в случае человека, занимается всеми воздействиями, которые способны дать наиболее одарённым расам максимальные шансы преобладать над расами менее одарёнными.

Сам термин «евгенизм» происходит от греческого слова, обозначающего человека хорошего рода, знатного происхождения, хорошей расы.

Гальтон несомненно признавал определённую роль среды в развитии индивидуума, но в конечном счёте он считал, что «раса» важнее среды, т.е. он делал упор на то, что мы сегодня называем генетическим фактором.

Идея об улучшении популяции человека с помощью биологических методов имеет большое прошлое. Рассуждения подобного типа историки находили ещё у Платона. Тем не менее Гальтон был оригинален, разработав законченную теорию. Его произведения представляют собой основной источник, к которому следует обращаться при анализе того, что происходит сегодня. Согласно Гальтону, основанная им евгеника заслуживала статуса науки. Под определённым углом зрения, евгенизм действительно содержит в себе нечто научное, он использует некоторые теории и результаты из области биологии, антропологии, демографии, психологии и др. Очевидно, однако, что основа евгенизма социальная и политическая. Теория имела практическую конечную цель – сохранить наиболее «одарённые расы», увеличить численность элиты нации.

Под влиянием собственных неудач, постигших его в Кембридже, Гальтон пристально заинтересовался следующей проблемой: каково происхождение наиболее одарённых людей. Он написал работы, в которых с помощью статистики старался подтвердить гипотезу, подсказанную ему личными убеждениями, что наиболее одарённые индивидуумы часто бывают близкими родственниками людей, которые тоже одарены. Принцип проведения исследований был у Гальтона простым: он изучал популяции людей, принадлежащих к социальной элите (судьи, государственные деятели, учёные). Он выявил довольно значительное число их близких родственников, которые сами были видными деятелями. Сравнения производились методически с учётом различной степени родства. Установленные таким образом корреляции были явно нестабильными и ограниченными. В действительности интерпретация этих статистических данных в пользу тезиса о биологическом наследовании ни в коей мере не была очевидной. Но сам Гальтон принадлежал к английской элите, поэтому психологически ему было довольно легко допустить наследование гениальности.

В истории биологии роль Гальтона обычно недооценивается. Биологи не воспринимали Гальтона как специалиста: интересы биологические у него были подчинены более общим интересам. И всё же именно он за 10 лет до Вейсмана сформулировал два основных положения его теории. Гальтон проявил интерес к генетике и в связи с тем, что он приписывал наследственности важную роль в социальных явлениях.

Применение евгенизма в области науки в некоторых случаях оказывается плодотворным, но в целом евгеника лишена научной основы. Проект улучшения отдельных рас, наиболее одарённых, опирается, прежде всего, на идеологические и политические мотивы. Тот факт, что генетика может обеспечить евгенистов какими-то аргументами, абсолютно не доказывает ни истинности, ни этической правомерности этого проекта. Понятие «расы» в трактовка Гальтона весьма растяжимо. Прежде всего оно может соответствовать распространённому представлению о расе: жёлтая, белая, чёрная. Использует он понятие «раса» и более гибко: расу образует любая однородная популяция, в которой определённые признаки стойко передаются по наследству. Такая идея в высшей степени спорна. Критерии «хорошей расы» сами по себе довольно расплывчаты, но главными среди них являются такие качества как ум, энергия, физическая сила и здоровье.

В 1873г. Гальтон опубликовал статью «Об улучшении наследственности». В ней он объясняет, что первейшей обязанностью человечества является добровольное участие в общем процессе естественного отбора. По мнению Дальтона, люди должны методично и быстро делать то, что природа делает слепо и медленно, а именно: благоприятствовать выживанию наиболее достойных и замедлять или прерывать воспроизведение недостойных. Многие политические деятели благосклонно выслушивали такие высказывания. Приводились впечатляющие цифры: между 1899 и 1912г.г. в США в штате Индиана было произведено 236 операций вазэктомии умственно отсталым мужчинам. Тот же штат в 1907г. проголосовал за закон, предусматривающий стерилизацию наследственных дегенератов, затем так же поступила Калифорния и ещё 28 штатов. В 1935г. общее число операций по стерилизации достигло 21539. Не все евгенистские мероприятия были такими грубыми, хотя в основе их лежала одна и та же философия селекции наиболее одарённых людей. Заслуживает внимания тот факт, что люди науки, пользующиеся большой известностью, не колеблясь предлагали очень суровые меры. Лауреат Нобелевской премии француз Карел в 1935г. опубликовал свой труд «Это неизвестное существо человек», который имел необыкновенный успех. В этой книге автор объяснял, что учитывая ослабление естественного отбора, необходимо восстановить «биологическую наследственную аристократию». Сожалея о наивности цивилизованных наций, проявляющейся в сохранении бесполезных и вредных существ, он советовал создавать специальные заведения для осуществления эвтаназии преступников.

Таким образом, понятие «евгенизм» охватывает многообразные проявления действительности, но всё многообразие можно свести к двум формам: евгенизм воинственный (сознательный) и евгенизм «мягкий» (бессознательный). Первый наиболее опасен. Это он породил газовые камеры нацистов. Но было бы ошибкой считать второй безвредным. Ему тоже присуща двусмысленность: некоторые мероприятия, связанные с выявлением и предупреждением наследственных болезней, представляют собой зачаточную форму евгенизма.

Отличие евгенизма от социального дарвинизма.

Сторонники социального дарвинизма проповедуют невмешательство. Они полагают, что соревнование между людьми полезно и благодаря борьбе за существование будет обеспечено выживание лучших индивидуумов, поэтому достаточно не препятствовать процессу отбора, протекающему спонтанно.

Что касается евгенизма, то ему присуще нечто полицейское: его цель – установить авторитарную систему, способную производить «научным способом» хороших индивидуумов и хорошие гены, в которых нуждается нация. Тут легко покатиться по наклонной плоскости: начинают с установления карт генетической идентичности, увеличивают число проверок для установления пригодности к браку, перекрывают каналы, ведущие к порочным элементам, и тогда наступает очередь заключительного акта, например, эвтаназии – гуманной и экономичной. Нацистский евгенизм имел сверхнаучное обоснование. Гитлер, чтобы оправдать культ «чистой расы», недвусмысленно ссылается на биологию размножения и теорию эволюции.

Что значит быть евгенистом сегодня?

Со времён Гальтона положение сильно изменилось. Годы существования нацизма привели к тому, что евгенизму в плане идеологическом и социальном пришлось отступить. Но огромные успехи биологии и генной инженерии сделали возможным возникновение неоевгенизма. Большим новшеством была разработка методов, позволяющих выявить «плохие» гены, т.е. гены, ответственные за заболевания. Выявлять генетические дефекты можно на разных стадиях. В одних случаях обследуют людей, желающих иметь детей, в других – беременных женщин. Если у плода выявляется серьёзная аномалия, то может быть поставлен вопрос об аборте. Выявляя серьёзные генетические ошибки у новорождённых, в результате раннего лечения можно восстановить утраченную функцию. Таким образом, возникла новая ситуация: отныне можно планировать грандиозную долгосрочную операцию по капитальной очистке генофонда человечества. Это поднимает многочисленные вопросы как технического, так и этического порядка. Прежде всего, где остановиться при выбраковке генов? Идеал беспощадного генетического отбора представляется спорным в биологическом плане6 не может ли такой отбор привести к обеднению генофонда человечества? Мечта евгенистов – использовать отбор генов сродни отбору в животноводстве. Но именно животноводы имели возможность убедиться в том, что систематический отбор можно использовать лишь до определённого предела: при слишком усиленном улучшении разновидности её жизнеспособность иногда чрезмерно снижается. В настоящее время существует две основных тенденции, выступающие друг против друга. Один лагерь составляют сторонники жёстких мер. Они считают, что генная инженерия дала в руки человека оружие, которое должно быть использовано на благо человечества. Например, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Ледерберг является сторонником клонирования человеческих генов как эффективного средства для создания выдающихся людей. В другом лагере находятся те, кто требует объявить сферу генетики человека неприкосновенной. В США, благодаря частной инициативе уже организован сбор и консервация спермы лауреатов Нобелевской премии. Таким образом, если верить ответственным лицам, можно будет путём искусственного осеменения легко произвести на свет детей, имеющих выдающиеся таланты. В действительности ничто не позволяет утверждать, что такой проект научно обоснован.

Целый ряд фактов свидетельствует о том, что сегодня одновременно имеются разные причины, способствующие воскрешению евгенизма.

Тюйе П. «Соблазны евгенизма».

В кн. «Генетика и наследственность». М.: Мир, 1987.

Наследственные заболевания относятся к категории болезней, проявляющихся возникновением стойких изменений в процессах передачи генетической информации человеческими половыми клетками.

Общие понятия о наследственных заболеваниях

Главной причиной появления указанных патологий являются мутации генов. Несмотря на то, что незначительные отклонения в хромосомном аппарате происходят довольно часто, они тут же устраняются или же приводят к улучшению тех или иных особенностей организма уже для последующих поколений людей. Но, к сожалению, некоторые изменения являются довольно существенными, например, уменьшение или увеличение количество хромосом в клетках, вследствие чего возникают серьезные аномалии.

Большинство мутаций происходят под воздействием негативных факторов окружающей среды, таких как ионизирующая радиация, токсичные вещества, некоторые лекарственные препараты. Тем не менее, в ряде случаев установить причину возникших изменений не представляется возможным, поэтому предполагается, что они появляются случайным образом, например, в процессе оплодотворения яйцеклетки или первоначального деления зародышевых клеток.

Методы лечения наследственных заболеваний

Несмотря на все достижения современной медицины, лечение наследственных заболеваний предполагает применение преимущественно симптоматической терапии и не приводит к полному выздоровлению больного, а направлено лишь на снижение степени проявления симптомов.

Наиболее часто используют следующие методы:

• диетотерапия – важный этап процесса избавления от негативных последствий целого ряда болезней. Например, при фенилкетонурии из рациона полностью исключают продукты, содержащие фенилаланин, в том числе молоко, рыбу и мясо. При погрешностях в питании самочувствие больного значительно ухудшается, кроме того, наблюдается снижение степени интеллекта вплоть до развития тяжелой идиотии. Поэтому врачи настаивают на соблюдении диеты и выносят предупреждение о том, что ее несоблюдение чревато развитием опасных последствий;
• дополнительное поступление коферментов, в частности, витаминов;
• обеспечение своевременного выведения из организма токсинов, накапливающихся вследствие нарушений обмена веществ. Так, при болезни Вильсона-Коновалова для нейтрализации меди пациент должен принимать д-пеницилламин, а для недопущения избыточного накопления железа при геноглобинопатиях обычно назначают десферал;
• прием веществ, выработка которых в организме блокирована вследствие заболевания (например, цитидиловой кислоты в случае оротоацидурии);
• назначение недостающих гормонов при гипофизарном нанизме и других подобных состояниях;
• блокировка чрезмерной активности ферментов при помощи игнибиторов;
• трансплантация тканей, органов или клеток с нормальной генетической информацией.

Кроме того, о том, каковы возможности современной медицинской науки в лечении хромосомныханомалий, можно узнать, ознакомившись с достижениями генотерапии. Это направление основано на выполнении переноса генетического материала в человеческий организм при условии доставки гена в так называемые клетки-мишени с помощью различных методов.

Показания к назначению

Лечение наследственных болезней осуществляется только в случае точного установления заболевания. При этом перед назначением терапевтических мероприятий проводят целый ряд анализов, чтобы установить, какие гормоны и прочие вещества производятся в организме в избытке, а какие – в недостаточном количестве, чтобы подобрать наиболее эффективную дозировку препаратов.

В процессе приема медикаментов постоянно осуществляют контроль за состоянием пациента и при необходимости вносят изменения в ход лечения.

Как правило, лекарственные средства таким пациентам следует принимать пожизненно или в течение длительного промежутка времени (например, до периода окончания процесса роста тела), а диетические рекомендации следует выполнять неукоснительно и постоянно.

Противопоказания

При разработке курса терапии учитывают возможные индивидуальные противопоказания к применению и при необходимости заменяют одни препараты другими.

В случае принятия решения о пересадке органов или тканей при некоторых наследственных недугах обязательно принимают во внимание риск возникновения отрицательных последствий после оперативного вмешательства.

Возможность лечения наследственных болезней еще недавно вызывала скептические усмешки - настолько укрепилось представление о фатальности наследственной патологии, полной беспомощности врача перед унаследованным дефектом. Однако если это мнение могло быть в определенной мере оправданным до середины 50-х годов, то в настоящее время, после создания ряда специфических и во многих случаях высокоэффективных методов лечения наследственных болезней, подобное заблуждение связано или с недостатком знаний, или, как справедливо отмечают К. С. Ладодо и С. М. Барашнева (1978), с трудностью ранней диагностики этих патологий. Их выявляют на стадии необратимых клинических расстройств, когда медикаментозная терапия оказывается недостаточно эффективной. Между тем современные методы диагностики всех видов наследственных аномалий (хромосомных болезней, моногенных синдромов и мультифакториальных болезней) позволяют определять заболевание на самых ранних стадиях. Успешность вовремя начатого лечения иногда бывает поразительной. Хотя сегодня борьба с наследственной патологией - дело специализированных научных учреждений, думается, что недалеко то время, когда больные после установления диагноза и начала патогенетического лечения будут поступать под наблюдение врачей обычных клиник и поликлиник. Это требует от практического врача знания основных методов лечения наследственной патологии - как уже существующих, так и разрабатываемых.

Среди разнообразных наследственных заболеваний человека особое место занимают наследственные болезни обмена веществ в связи с тем, что генетический дефект проявляется или в период новорожденности (галактоземия, муковисцидоз), или в раннем детстве (фенилкетонурия, галактоземия). Эти болезни занимают одно из первых мест среди причин детской смертности [Вельтищев Ю. Е., 1972]. Весьма оправдано то исключительное внимание, которое уделяется в настоящее время лечению этих заболеваний. В последние годы приблизительно при 300 из более чем 1500 наследственных аномалий обмена установлен конкретный генетический дефект, обусловливающий функциональную неполноценность фермента. Хотя в основе возникающего патологического процесса лежит мутация того или иного гена, участвующего в формировании ферментных систем, патогенетические механизмы этого процесса могут иметь совершенно различное выражение. Во-первых, изменение или отсутствие активности "мутантного" фермента может привести к блокированию определенного звена метаболического процесса, в силу чего в организме произойдет накопление метаболитов или первоначального субстрата, обладающих токсическим действием. Измененная биохимическая реакция может вообще пойти по "неправильному" пути, следствием чего окажется появление в организме вовсе не свойственных ему "чужеродных" соединений. Во-вторых, в силу тех же причин в организме может быть недостаточное образование тех или иных продуктов, что может иметь катастрофические последствия.

Следовательно, патогенетическая терапия наследственных болезней обмена веществ основана на принципиально разных подходах с учетом отдельных звеньев патогенеза.

ЗАМЕСТИТЕЛЬНАЯ ТЕРАПИЯ

Смысл заместительной терапии наследственных ошибок метаболизма прост: введение в организм отсутствующих или недостаточных биохимических субстратов.

Классическим примером заместительной терапии является лечение сахарного диабета. Применение инсулина позволило резко уменьшить не только смертность от этого заболевания, но и инвалидизацию больных. С успехом применяется заместительная терапия и при других эндокринных заболеваниях - препаратами йода и тироидина при наследственных дефектах синтеза тироидных гормонов [Жуковский М. А., 1971], глюкокортикоидами при аномалиях стероидного обмена, хорошо известных клиницистам как адреногенитальный синдром [Таболин В. А., 1973]. Одно из проявлений наследственных иммунодефицитных состояний - дисгаммаглобулинемия - довольно эффективно лечится введением гамма-глобулина и полиглобулина. На этом же принципе основано лечение гемофилии А переливанием донорской крови и введением антигемофильного глобулина.

Высокоэффективным оказалось лечение болезни Паркинсона при помощи L-3-4-дигидроксифенилаланина (L-ДОФА); эта аминокислота служит в организме предшественником медиатора дофамина. Введение больным L-ДОФА или его производных приводит к резкому увеличению концентрации дофамина в синапсах центральной нервной системы, что значительно облегчает симптоматику заболевания, особенно уменьшает мышечную ригидность.

Относительно просто проводится заместительная терапия некоторых наследственных болезней обмена, патогенез которых связан с накоплением продуктов метаболизма. Это переливание лейкоцитной взвеси или плазмы крови здоровых доноров при условии, что в "нормальных" лейкоцитах или плазме имеются ферменты, биотрансформирующие накапливающиеся продукты. Такое лечение дает положительный эффект при мукополисахаридозах, болезни Фабри, миопатиях [Давиденкова Е. Ф., Либерман П. С., 1975]. Однако заместительной терапии наследственных болезней обмена препятствует то, что многие ферментные аномалии локализованы в клетках центральной нервной системы, печени и т. д. Доставка к этим органам-мишеням тех или иных ферментативных субстратов затруднена, поскольку при их введении в организм развиваются соответствующие иммунопатологические реакции. В результате происходит инактивация или полное разрушение фермента. В настоящее время разрабатывают методы для предотвращения этого явления.

ВИТАМИНОТЕРАПИЯ

Витаминотерапия, т. е. лечение определенных наследственных болезней обмена введением витаминов, весьма напоминает заместительную терапию. Однако при заместительной терапии в организм вводят физиологические, "нормальные" дозы биохимических субстратов, а при витаминотерапии (или, как ее еще называют, "мегавитаминной" терапии) - дозы, в десятки и даже сотни раз большие [Барашнев Ю. И. и др., 1979]. Теоретической основой подобного метода лечения врожденных нарушения обмена и функции витаминов является следующее. Большинство витаминов на пути образования активных форм, т. е. коферментов, должны пройти этапы всасывания, транспоргировки и накопления в органах-мишенях. Каждый из этих этапов требует участия многочисленных специфических ферментов и механизмов. Изменение или извращение генетической информации, детерминирующей синтез и активность этих ферментов или их механизмы, может нарушить превращение витамина в активную форму и тем самым помешать ему осуществить свою функцию в организме [Спиричев В. Б., 1975]. Аналогичны и причины нарушения функции витаминов, не являющихся коферментами. Их дефект, как правило, опосредован взаимодействием с неким ферментом и при нарушении его синтеза или активности функция витамина окажется невыполнимой. Возможны и иные варианты наследственных нарушений функций витаминов, но их объединяет то, что симптоматика соответствующих заболеваний развивается при полноценном питании ребенка (в отличие от авитаминоза). Терапевтические дозы витаминов неэффективны, но иногда (при нарушении транспорта витамина, образования кофермента) парентеральное введение исключительно высоких доз витамина или готового кофермента, повышая в какой-то мере следовую активность нарушенных ферментных систем, приводит к терапевтическому успеху [Анненков Г. А., 1975; Спиричев Б. В.. 1975].

Например, болезнь "моча с запахом кленового сиропа" наследуется по аутосомно-рецессивному типу, встречается с частотой 1:60 000. При этом заболевании из организма в больших количествах экскретируются изовалериановая кислота и другие продукты обмена кето-кислот, что придает моче специфический запах. Симптоматика складывается из ригидности мускулатуры, судорожного синдрома, опистотонуса. Одну из форм заболевания успешно лечат избыточными дозами витамина B1 с первых дней жизни ребенка. К другим тиамин-зависимым нарушениям обмена веществ относится подострая некротизирующая энцефаломиелопатия и мегалобластическая анемия.

В СССР наиболее часто встречаются витамин В6-зависимые состояния [Таболин В. А., 1973], к которым относятся ксантуренурия, гомоцистинурия и др. При этих заболеваниях, связанных с генетическими дефектами пиридоксальзависимых ферментов кинурениназы и цистатионинсинтазы, развиваются глубокие изменения интеллекта, неврологические нарушения, судорожный синдром, дерматозы, аллергические проявления и т. д. Результаты раннего лечения этих заболеваний высокими дозами витамина В6 весьма обнадеживают [Барашнев Ю. И. и др., 1979]. Известные витаминзависимые нарушения обмена веществ следующие [по Барашневу Ю. И. и др., 1979].

ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ

Хирургические методы нашли широкое применение в лечении наследственных аномалий, прежде всего при исправлении таких пороков развития, как расщелина губы и нёба, полидактилия, синдактилия, врожденный стеноз привратника, врожденный вывих тазобедренного сустава. Благодаря успехам хирургии последних десятилетий стало возможным эффективно корригировать врожденные аномалии сердца и магистральных сосудов, пересаживать почки при их наследственном кистозном поражении. Определенные положительные результаты дает хирургическое лечение при наследственном сфероцитозе (удаление селезенки), наследственном гиперпаратиреозе (удаление аденом паращитовидных желез), тестикулярной ферминизации (удаление гонад), наследственном отосклерозе, болезни Паркинсона и других генетических дефектах.

Специфическим, даже патогенетическим, можно считать хирургический метод в лечении иммунодефицитных состояний. Пересадка эмбриональной (для предотвращения реакции отторжения) вилочковой железы (тимуса) при наследственной иммунопатологии в определенной степени восстанавливает иммунореактивность и значительно улучшает состояние пациентов. При некоторых наследственных болезнях, сопровождающихся дефектами иммуногенеза, производят пересадку костного мозга (синдром Вискотта-Олдрича) или удаление вилочковой железы (аутоиммунные нарушения).

Таким образом, хирургический метод лечения наследственных аномалий и пороков развития сохраняет свое значение как специфический метод.

ДИЕТОТЕРАПИЯ

Диетотерапия (лечебное питание) при многих наследственных болезнях обмена веществ является единственным патогенетическим и весьма успешным методом лечения, а в некоторых случаях и методом профилактики. Последнее обстоятельство тем более важно, что лишь немногие наследственные нарушения обмена веществ (например, дефицит кишечной лактазы) развиваются у взрослых людей. Обычно заболевание проявляется или в первые часы (муковисцидоз, галактоземия, синдром Криглера - Найяра), или в первые недели (фенилкетонурия, агаммаглобулинемия и др.) жизни ребенка, приводя более или менее быстро к печальным последствиям вплоть до смерти.

Простота основного лечебного мероприятия - устранение из пищевого рациона некоего фактора - остается чрезвычайно заманчивой. Однако хотя ни при каких других заболеваниях диетотерапия не выступает самостоятельным и столь эффективным методом лечения [Анненков Г. А., 1975], она требует строгого соблюдения ряда условий и ясного понимания всей сложности получения желаемого результата. Эти условия, по Ю. Е. Вельтищеву (1972), заключаются в следующем: "Точный ранний диагноз аномалии обмена, исключающий ошибки, связанные с существованием фенотипически сходных синдромов; соблюдение гомеостатического принципа лечения, под которым понимается максимальная адаптация диеты к требованиям растущего организма; тщательный клинический и биохимический контроль за проведением диетотерапии".

Рассмотрим это на примере одного из самых распространенных врожденных нарушений обмена веществ - фенилкетонурии (ФКУ). Эта аутосомно-рецессивная наследственная болезнь встречается в среднем с частотой 1:7000. При ФКУ мутация гена приводит к недостаточности фенилаланин-4-гидроксилазы, в связи с чем фенилаланин, поступая в организм, превращается не в тирозин, а в аномальные продукты метаболизма - фенил-пировиноградную кислоту, фенилэтиламин и т.д. Эти производные фенилаланина, взаимодействуя с мембранами клеток центральной нервной системы, припятствуют проникновению в них триптофана, без которого невозможен синтез многих белков. В результате довольно быстро развиваются необратимые психические и неврологические нарушения. Заболевание развивается с началом вскармливания, когда в организм начинает поступать фенилаланин. Лечение заключается в полном удалении фенилаланина из пищевого рациона, т. е. во вскармливании ребенка специальными белковыми гидролизатами. Однако фенилаланин относится к незаменимым, т.е. не синтезируемым в организме человека, аминокислотам и должен поступать в организм в количествах, необходимых для относительно нормального физического развития ребенка. Итак, не допустить, с одной стороны, умственной, а с другой - физической неполноценности - одна из основных сложностей лечения фенилкетонурии, как, впрочем, и некоторых других наследственных "ошибок" метаболизма. Соблюдение принципа гомеостатичности диетотерапии при ФКУ представляет собой довольно сложную задачу. Содержание фенилаланина в пище должно составлять не более 21 % возрастной физиологической нормы, что предупреждает как патологические проявления болезни, так и нарушения физического развития [Бараш-нева С. М., Рыбакова Е. П., 1977]. Современные пищевые рационы для больных ФКУ позволяют дозировать поступление фенилаланина в организм в точном соответствии с его концентрацией в крови по данным биохимического анализа. Ранняя диагностика и незамедлительное назначение диетотерапии (в первые 2-3 мес жизни) обеспечивают нормальное развитие ребенка. Успехи лечения, начатого позже, значительно скромнее: в сроки от 3 мес до года - 26 %, от года до 3 лет - 15 % удовлетворительных результатов [Ладодо К. С., Барашнева С. М., 1978]. Следовательно, своевременность начала диетотерапии - залог ее эффективности в профилактике проявления и лечения этой патологии. Врач обязан заподозрить врожденное нарушение обмена веществ и провести биохимическое исследование, если у ребенка плохо прибавляется масса тела, наблюдаются рвота, патологические "знаки" со стороны нервной системы, отягощен семейный анамнез (ранняя смерть, умственная отсталость) [Вулович Д. и др., 1975].

Коррекция обменных нарушений путем соответствующей специфической терапии разработана для многих наследственных болезней (табл. 8). Однако раскрытие биохимических основ все новых метаболических блоков требует как адекватных методов диетотерапии, так и оптимизации существующих пищевых рационов. Большую работу в этом направлении проводит Институт педиатрии и детской хирургии М3 РСФСР совместно с Институтом питания АМН СССР.

Рассмотренные методы лечения наследственных болезней в силу установленной этиологии или патогенетических звеньев можно считать специфическими. Однако для абсолютного большинства видов наследственной патологии мы пока не располагаем методами специфической терапии. Это относится, например, к хромосомным синдромам, хотя их этиологические факторы хорошо известны, или к таким болезням с наследственным предрасположением, как атеросклероз и гипертония, хотя отдельные механизмы развития этих заболеваний более или менее изучены. Лечение тех и других оказывается не специфическим, а симптоматическим. Скажем, основная цель терапии при хромосомных нарушениях - коррекция таких фенотипических проявлений, как умственная отсталость, замедленный рост, недостаточная феминизация или маскулинизация, недоразвитие гонад, специфический внешний вид. С этой целью применяют анаболические гормоны, андрогены и эстрогены, гормоны гипофиза и щитовидной железы в комплексе с другими методами медикаментозного воздействия. Однако эффективность лечения, к сожалению, оставляет желать лучшего.

Несмотря на отсутствие достоверных представлений об этиологических факторах мультифакториальных болезней, их лечение с помощью современных медикаментозных средств дает неплохие результаты. Не устраняя причины болезни, врач вынужден постоянно проводить поддерживающую терапию, что является серьезным недостатком. Однако упорный труд сотен лабораторий, изучающих наследственную патологию и методы борьбы с ней, приведет, безусловно, к важным результатам. Фатальность наследственных болезней существует только до тех пор, пока их причины и патогенез не изучены.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛЕЧЕНИЯ МУЛЬТИФАКТОРИАЛЬНЫХ БОЛЕЗНЕЙ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ НАСЛЕДСТВЕННОГО ОТЯГОЩЕНИЯ У БОЛЬНЫХ

Основной задачей клинической генетики становится в настоящее время изучение влияния генетических факторов не только на полиморфизм клинических проявлений, но и на эффективность лечения распространенных мультифакториальных болезней. Выше отмечалось, что этиология этой группы болезней сочетает как генетические, так и средовые факторы, особенности взаимодействия которых обеспечивают реализацию наследственного предрасположения или препятствуют его проявлению. Еще раз кратко напомним, что мультифакториальные болезни характеризуются общими чертами:

1. высокой частотой среди населения;
2. широким клиническим полиморфизмом (от скрытых субклинических до резко выраженных проявлений);
3. значительными возрастными и половыми отличиями в частоте отдельных форм;
4. сходством клинических проявлений у больного и его ближайших родственников;
5. зависимостью риска заболевания для здоровых родственников от общей частоты болезни, числа больных родственников в семье, от тяжести течения заболевания у больного родственника и т. д.

Однако сказанное не затрагивает особенности лечения мультифакториальной патологии в зависимости от факторов наследственной конституции организма человека. Между тем клинико-генетический полиморфизм болезни должен сопровождаться большим различием в эффективности лечения, что и наблюдается на практике. Иначе говоря, можно выдвинуть положение о связи эффекта лечения того или иного заболевания со степенью отягощения у конкретного больного соответствующим наследственным предрасположением. Детализируя это положение, мы впервые сформулировали [Лильин Е. Т., Островская А. А., 1988], что на его основе можно ожидать:

1. значительную вариабельность результатов лечения;
2. выраженные различия в эффективности различных терапевтических приемов в зависимости от возраста и пола больных;
3. сходство лечебного эффекта одних и тех же препаратов у больного и его родственников;
4. отсроченный лечебный эффект (при одинаковой тяжести болезни) у больных с большей степенью наследственного отягощения.

Все перечисленные положения могут быть изучены и доказаны на примерах разнообразных мультифакториальных болезней. Однако, поскольку все они логически вытекают из основной вероятной зависимости - тяжести процесса и эффективности лечения его, с одной стороны, со степенью наследственного отягощения, с другой, - то именно эта связь нуждается в строго верифицированном доказательстве на соответствующей модели. Эта модель заболевания должна удовлетворять, в свою очередь, следующим условиям:

1. четкая стадийность в клинической картине;
2. относительно простая диагностика;
3. проведение лечения в основном по единой схеме;
4. простота регистрации терапевтического эффекта.

Моделью, достаточно удовлетворяющей поставленным условиям, является хронический алкоголизм, мультифакториальный характер этиологии которого в настоящее время не подвергается сомнению. Вместе с тем наличие синдрома похмелья и запоев достоверно свидетельствует о переходе процесса во II (основную) стадию заболевания, снижение толерантности - о переходе в III стадию. Оценка терапевтического эффекта по длительности ремиссии после проведенной терапии также относительно проста. Наконец, принятая в нашей стране единая схема лечения хронического алкоголизма (аверсионная терапия путем чередования курсов) применяется в большинстве стационаров. Поэтому для дальнейшего анализа мы изучили связь между степенью наследственного отягощения по хроническому алкоголизму, тяжестью его течения и эффективностью лечения в группах лиц с одинаковым возрастом начала заболевания.

Анализ данных табл. 9 показывает, что средний возраст первой алкоголизации достоверно отличается в группах с различной степенью наследственного отягощения. Чем выше степень отягощения, тем раньше начинается алкоголизация. Естественно предположить, что средний возраст на момент возникновения всех остальных симптомов тоже будет различен. Представленные ниже результаты подтверждают это. Однако разница, например, между больными двух крайних групп по среднему возрасту первой алкоголизации и началу эпизодического пьянства составляет 2,5 года, тогда как разница между ними по среднему возрасту начала систематического пьянства равна 7 годам, по среднему возрасту возникновения синдрома похмелья - 10 лет, а по среднему возрасту возникновения психоза - 13 лет. Промежутки между началом эпизодического пьянства и переходом к систематическому, длительность систематического пьянства до возникновения синдрома похмелья и алкогольных психозов тем короче, чем выше степень наследственного отягощения. Следовательно, формирование и динамика данных симптомов находятся под генетическим контролем. Этого нельзя сказать о средней длительности интервала от первой алкоголизации до начала эпизодического употребления алкоголя (во всех группах он равен 3,5 года) и средней длительности интервала от формирования синдрома похмелья до постановки больного на учет (во всех группах равен 4 годам), которые, естественно, зависят исключительно от факторов среды.

Переходя к результатам исследования связи эффективности лечения хронического алкоголизма со степенью наследственного отягощения больных, отметим, что у больных наблюдалась достоверная тенденция к уменьшению продолжительности ремиссии при большей степени отягощения. Разница в двух крайних группах (без наследственного отягощения и с максимальным отягощением) составляет 7 мес (соответственно 23 и 16 мес). Следовательно, эффективность проводимых терапевтических мероприятий также связана не только с социальным, но и с биологическими факторами, детерминирующими патологический процесс.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о существовании реальной связи между тяжестью течения и эффективностью лечения хронического алкоголизма со степенью наследственного отягощения. Следовательно, анализ наследственного отягощения и его ориентировочная оценка по приведенной в главе 2 схеме должны оказать семейному врачу помощь в выборе оптимальной тактики лечения и прогнозе течения различных мультифакториальных болезней по мере накопления соответствующих данных.

РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ

Рассмотрим возможности методов лечения, которые еще не вышли из стен лабораторий и находятся на той или иной стадии экспериментальной проверки.

Анализируя выше принципы заместительной терапии, мы упоминали о том, что распространение этого метода борьбы с наследственной патологией ограничено из-за невозможности целенаправленной доставки необходимого биохимического субстрата к органам, тканям или к клеткам-мишеням. Как и любой чужеродный белок, вводимые "лекарственные" ферменты вызывают иммунологическую реакцию, ведущую, в частности, к инактивации фермента. В связи с этим пытались вводить ферменты под защитой неких искусственных синтетических образований (микрокапсул), что особого успеха не имело. Между тем защита молекулы белка от окружающей среды с помощью искусственной или естественной мембраны остается на повестке дня. С этой целью в последние годы исследуют липосомы - искусственно созданные липидные частицы, состоящие из каркаса (матрикса) и липидной (т. е. не вызывающей иммунологических реакций) мембраны-оболочки. Матрикс можно заполнить любым биополимерным соединением, например, ферментом, который будет хорошо защищен от контакта с иммунокомпетентными клетками организма внешней мембраной. После введения в организм липосомы проникают внутрь клеток, где под действием эндогенных липаз оболочка липосом разрушается и содержащийся в них фермент, структурно и функционально не поврежденный, вступает в соответствующую реакцию. Той же цели - транспорту и пролонгации действия необходимого клеткам белка - посвящены и эксперименты с так называемыми эритроцитными тенями: инкубируют эритроциты больного в гипотонической среде с добавлением белка, предназначенного для транспорта. Далее восстанавливают изотоничность среды, после чего часть эритроцитов будет содержать белок, присутствующий в среде. Нагруженные белком эритроциты вводят в организм, где происходит его доставка органам и тканям с одновременной защитой.

Среди иных разрабатываемых методов лечения наследственных болезней особое внимание не только медицинской, но и широкой общественности привлекает генная инженерия. Речь идет о непосредственном влиянии на мутантный ген, о его исправлении. Путем бирпсии тканей или взятия крови можно получить клетки больного, в которых при культивировании можно заменить или исправить мутантный ген, а затем аутоимплантировать (что исключило бы иммунологические реакции) эти клетки в организм больного. Такое восстановление утраченной функции генома возможно с помощью трансдукции - захвата и переноса вирусами (фагами) части генома (ДНК) здоровой клетки-донора в пораженную клетку-реципиент, где этот участок генома начинает нормально функционировать. Возможность такого исправления генетической информации in vitro с последующим внесением ее в организм была доказана в ряде экспериментов, что и обусловило исключительный интерес к генной инженерии.

В настоящее время, как отмечает В. Н. Калинин (1987), вырисовывается два подхода к исправлению наследственного материала, основанные на генно-инженерных представлениях. Согласно первому из них (генотерапия), от больного может быть получен клон клеток, в геном которых вводится фрагмент ДНК, содержащий нормальный аллель мутантного гена. После аутотрансплантации можно ожидать выработки в организме нормального фермента и, следовательно, ликвидации патологической симптоматики болезни. Второй подход (генохирургия) связан с принципиальной возможностью извлечения оплодотворенной яйцеклетки из материнского организма и замены в ее ядре аномального гена на клонированный "здоровый". В этом случае после аутоимплантации яйцеклетки развивается плод, не только практически здоровый, но и лишенный возможности передачи патологической наследственности в дальнейшем.

Однако перспективы использования генной инженерии для лечения наследственных болезней обмена веществ оказываются весьма отдаленными, как только мы рассмотрим некоторые из возникающих проблем. Перечислим проблемы, не требующие специальных генетических и биохимических знаний [Анненков Г. А., 1975], решение которых пока остается делом будущего.

Введение "здоровой" ДНК в клетку-реципиент без одновременного удаления "поврежденного" гена или участка ДНК будет означать увеличение содержания ДНК в этой клетке, т. е. ее избыток. Между тем избыток ДНК ведет к хромосомным болезням. Не скажется ли избыток ДНК на функционировании генома в целом? Кроме того, некоторые генетические дефекты реализуются не на клеточном, а на организменном уровне, т. е. при условии центральной регуляции. В этом случае успехи генной инженерии, достигнутые в опытах на изолированной культуре, могут не сохраниться при "возвращении" клеток в организм. Отсутствие методов точного контроля за мерой вносимой генетической информации может привести к "передозировке" конкретного гена и вызвать дефект с обратным знаком: например, лишний ген инсулина при диабете приведет к развитию гиперинсули-немии. Вносимый ген должен быть встроен не в любое, а в определенное место хромосомы, в противном случае могут быть нарушены межгенные связи, что скажется на считывании наследственной информации.

Метаболизм клетки с патологической наследственностью приспособлен к атипичным условиям. Стало быть, встроенный "нормальный" ген, а вернее, его продукт - нормальный фермент - может не найти в клетке необходимую метаболическую цепь и ее отдельные составляющие - ферменты и кофакторы, не говоря уже о том, что продукция клеткой нормального, но по сути "чужеродного" белка может вызвать массивные аутоиммунные реакции.

Наконец, в генной инженерии пока не найдено метода, который исправлял бы геном половых клеток; это означает возможность значительного накопления вредных мутаций в будущих поколениях при фенотипически здоровых родителях.

Таковы вкратце основные теоретические возражения против использования генной инженерии для лечения наследственных обменных нарушений. Абсолютное большинство наследственных болезней обмена веществ - результат крайне редких мутаций. Разработка для каждой из этих зачастую уникальных ситуаций соответствующего метода генной инженерии - дело, не только крайне "громоздкое", экономически невыгодное, но и сомнительное с точки зрения времени начала специфического лечения. Для большинства часто встречающихся врожденных "ошибок" метаболизма разработаны методы диетотерапии, дающие при правильном использовании прекрасные результаты. Мы отнюдь не стремимся доказать бесперспективность генной инженерии для лечения наследственных болезней или дискридитировать ее как метод решения многих общебиологических проблем. Сказанное касается прежде всего замечательных успехов генной инженерии в пренатальной диагностике наследственных болезней различного генеза. Основное достоинство при этом состоит в определении конкретного нарушения структуры ДНК, т. е. "обнаружении первичного гена, являющегося причиной заболевания" [Калинин В. Н., 1987].

Принципы ДНК-диагностики относительно просты для понимания. Первая из процедур (блоттинг) заключается в возможности с помощью специфических ферментов - рестрикционных эндонуклеаз - разделить молекулу ДНК на многочисленные фрагменты, каждый из которых может содержать искомый патологический ген. На втором этапе этот ген выявляют с помощью специальных "зондов" ДНК - синтезированных последовательностей нуклеотидов, меченных радиоактивным изотопом. Этот "зондаж" может быть осуществлен различными путями, описанными, в частности, D. Cooper и J. Schmidtke (1986). Для иллюстрации остановимся лишь на одном из них. С помощью генно-инженерных методов синтезируют небольшую (до 20) нормальную последовательность нуклеотидов, перекрывающую место предполагаемой мутации, и метят ее радиоактивным изотопом. Затем эту последовательность пытаются гибридизировать с ДНК, выделенной из клеток конкретного плода (или индивида). Очевидно, что гибридизация произойдет успешно, если тестируемая ДНК содержит нормальный ген; при наличии мутантного гена, т. е. аномальной последовательности нуклеотидов в цепи выделенной ДНК, гибридизация не произойдет. Возможности ДНК-диагностики на современном этапе демонстрируют табл. 10-13, взятые нами из работы D. Cooper и J. Schmidtke (1987).

Таким образом, в ряде вопросов медицинской практики генная инженерия по мере своего развития и совершенствования, безусловно, добьется еще более впечатляющих успехов. Теоретически она остается единственным методом этиологического лечения разнообразных заболеваний человека, в генезе которых тем или иным образом "представлена" наследственность. В борьбе со смертностью и инвалидностью от наследственных болезней нужно использовать все силы и средства медицины.

ПРОФИЛАКТИКА ВРОЖДЕННОЙ ПАТОЛОГИИ У ЖЕНЩИН ИЗ ГРУПП ПОВЫШЕННОГО РИСКА

Проблема борьбы с врожденной патологией человека в связи с ее медицинской и социально-экономической значимостью привлекает исключительно большое внимание специалистов. Продолжающееся увеличение частоты врожденных дефектов (до 6-8 % среди новорожденных, включая умственную отсталость) и прежде всего тех, которые резко снижают жизнеспособность человека и возможность его социальной адаптации, обусловило создание ряда принципиально новых методов профилактики этих расстройств.

Основным путем борьбы с врожденными заболеваниями считаются их дородовая диагностика с помощью специальных дорогостоящих методов и прерывание беременности в случае обнаружения болезни или дефекта. Совершенно очевидно, что, кроме серьезной психической травмы, которая наносится матери, эта работа требует значительных материальных затрат (см. ниже). В настоящее время за рубежом общепризнано, что со всех точек зрения значительно "выгоднее" не столько вовремя диагностировать беременность аномальным плодом, сколько вообще не допустить возникновения такой беременности. С этой целью осуществляется ряд международных программ по профилактике наиболее тяжелых видов врожденных аномалий - так называемых дефектов нервной трубки - отсутствие головного мозга (анэнцефалия), расщепление позвоночника с грыжей спинного мозга (спина бифида) и другие, частота которых в различных регионах мира колеблется от 1 до 8 на 1000 новорожденных. Очень важно подчеркнуть следующее: от 5 до 10 % матерей, родивших таких детей, имеют аномальное потомство от последующей беременности.

В связи с этим основной задачей указанных программ является профилактика именно повторного появления аномальных детей у женщин, уже имевших ребенка с пороками развития в предыдущей беременности. Это достигается путем насыщения организма женщины некоторыми физиологически активными веществами. В частности, проведенные в некоторых странах (Великобритания, ЧССР, ВНР и др.) исследования показали, что прием витаминов (особенно фолиевой кислоты) в различных сочетаниях перед зачатием и в первые 12 нед беременности сокращает частоту повторного рождения детей с дефектами нервной трубки с 5-10 % до 0-1 %

1. Андреев И. О фавизме и его этиопатогенезе//Современные проблемы физиологии и патологии детского возраста. - М.: Медицина, 1965. - С. 268-272.
2. Анненков Г. А. Диетотерапия наследственных болезней обмена веществ//Вопр. питания. - 1975. - № 6. - С. 3-9.
3. Анненков Г. А. Генная инженерия и проблема лечения наследственных болезней человека//Вестн. АМН СССР. - 1976. - № 12. - С. 85-91.
4. Барашнев Ю. И., Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни обмена веществ у детей. - Л.: Медицина, 1978. - 319 с.
5. Барашнев Ю. И., Розова И. Н., Семячкина А. Н. Роль витамина Be в лечение детей с наследственной патологией обмена веществ//Вопр. питания. - 1979. - № 4. - С. 32-40.
6. Барашнев Ю. И., Руссу Г. С., Казанцева Л. 3. Дифференциальный диагноз врожденных и наследственных заболеваний у детей. - Кишинев: Штиинца, 1984. - 214 с,
7. Барашнева С. М., Рыбакова Е. П. Практический опыт организации и применения диетического лечения при наследственных энзимопатиях у детей//Педиатрия. - 1977. - № 7. - С. 59-63.
8. Бочков Н. П. Генетика человека. - М.: Медицина, 1979. - 382 с.
9. Бочков Н. П., Лильин Е. Т., Мартынова Р. П. Близнецовый метод//БМЭ. - 1976. - Т. 3. - С. 244-247.
10. Бочков Н. П., Захаров А. Ф., Иванов В. П. Медицинская генетика.- М.: Медицина, 1984. - 366 с.
11. Бочков Н. П. Профилактика наследственных болезней//Клин. мед. - 1988. - № 5. - С. 7-15.
12. Буловская Л. Н., Блинова Н. Н., Симонов Н. И. и др. Фенотипические изменения в ацетилировании у опухолевых больных//Вопр. онкол. - 1978. - Т. 24, № 10. - С. 76-79.
13. Вельтищев Ю. Е. Современные возможности и некоторые перспективы лечения наследственных болезней у детей//Педиатрия. - 1982. - № П. -С. 8-15.
14. Вельтищев Ю. E., Каганова С. Ю., Таля В. А. Врожденные и наследственные заболевания легких у детей. - М.: Медицина, 1986. - 250 с.
15. Генетика и медицина: Итоги XIV Международного генетического конгресса/Под ред. Н. П. Бочкова. - М.: Медицина, 1979.- 190 с.
16. Гиндилис В. М., Финогенова С. А. Наследуемость характеристик пальцевой и ладонной дерматоглифики человека//Генетика.- 1976. - Т. 12, № 8. - С. 139-159.
17. Гофман-Кадошников П. Б. Биологические основы медицинской генетики. - М.: Медицина, 1965. - 150 с.
18. Гринберг К. Н. Фармакогенетика//Журн. Всесоюзн. хим. об-ва. - 1970. - Т. 15, № 6. - С. 675-681.
19. Давиденков С. Н. Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии. - Л., 1947. - 382 с.
20. Давиденкова Е. Ф., Либерман И. С. Клиническая генетика. - Л.: Медицина, 1975. - 431 с.
21. Давиденкова Е. Ф., Шварц Е. И., Розеберг О. А. Защита биополимеров искусственными и естественными мембранами в проблеме лечения наследственных заболеваний//Вестн. АМН СССР. - 1978.- № 8. - С. 77-83.
22. Джавадов Р. Ш. К выявлению фавизма в Азербайджанской ССР// Азерб. мед. журн. - 1966. - № 1. - С. 9-12.
23. Добровская М. П., Санкина Н. В., Яковлева А. А. Состояние процессов ацетилирования и некоторые показатели липидного обмена при инфекционном неспецифическом артрите у детей//Вопр. охр. мат. - 1967. - Т. 12, № 10. - С. 37-39.
24. Замотаев И. П. Побочное действие лекарств. - М.: ЦОЛИУВ, 1977. - 28 с.
25. Заславская Р. М., Золотая Р. Д., Лильин Е. Т. Метод близнецовых исследований "контроля по партнеру" в оценке гемодинамических эффектов нонахлазина//Фармакол. и токсикол. - 1981. - № 3.- С. 357.
26. Игнатова М. С., Вельтищев Ю. Е. Наследственные и врожденные нефропатии у детей. -Л.: Медицина, 1978. - 255 с.
27. Идельсон Л. И. Нарушения порфиринового обмена в клинике. - М.: Медицина, 1968. - 183 с.
28. Кабанов М. М. Реабилитация психически больных. - 2-е изд. - Л.: Медицина, 1985. - 216 с.
29. Калинин В. Н. Достижения в молекулярной генетике//Достижения современной генетики и перспективы их использования в медицине. - Серия: Медицинская генетика и иммунология. - ВНИИМИ, 1987. - № 2. - С. 38-48.
30. Канаев И. И. Близнецы. Очерки по вопросам многоплодия. - М.-Л.: Изд. АН СССР, 1959.- 381 с.
31. Козлова С. И. Медико-генетическое консультирование и профилактика наследственных болезней//Профилактика наследственных болезней (сборник трудов)/Под ред. Н. П. Бочкова. - М.: ВОНЦ, 1987.- С. 17-26.
32. Кошечкин В. А. Выделение генетических факторов риска ишемической болезни сердца и их использование при диспансеризации//Профилактика наследственных болезней (сборник трудов)/Под ред. Н. П. Бочкова.- М.: ВОНЦ, 1987.- С. 103-113.
33. Краснопольская К. Д. Достижения в биохимической генетике//Достижения современной генетики и перспективы их использования в медицине. - Серия: Медицинская генетика и иммунология. - ВНИИМИ, 1987. - № 2. - С. 29-38.
34. Ладодо К. С., Барашнева С. М. Успехи диетотерапии в лечении наследственных заболеваний обмена у детей//Вестн. АМН СССР.- 1978. - № 3. - С. 55-60.
35. Лильин Е. Т., Мексин В. А., Ванюков М. М. Фармакокинетика сульфалена. Связь между скоростью биотрансформации сульфалена и некоторыми фенотипическими признаками//Хим.-фарм. журн. - 1980. - № 7. - С. 12-16.
36. Лильин Е. Т., Трубников В. И., Ванюков М. М. Введение в современную фармакогенетику. - М.: Медицина, 1984. - 186 с.
37. Лильин Е. Т., Островская А. А. Влияние наследственного отягощения на течение и эффективность лечения хронического алкоголиз-ма//Сов. мед. - 1988. - № 4. - С. 20-22.
38. Медведь Р. И., Луганова И. С. Случай острой гемолитической анемии - фавизма в Ленинградской области//Вопр. гематол. и переливания крови. - 1969. -Т. 14, № 10. - С. 54-57.
39. Методические рекомендации по организации в Белоруссии медико-генетического обследования детей с хромосомными болезнями. - Минск, 1976. - 21с.
40. Никитин Ю. П., Лисиченко О. В., Коробкова Е. Н. Клинико-генеалогический метод в медицинской генетике. Новосибирск: Наука, 1983. - 100 с.
41. Основы цитогенетики человека / Под ред. А. А. Прокофьевой-Бельговской. - М.: Медицина, 1969. - 544 с.
42. Покровский А. А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. - М.: Медицина, 1979. - 183 с.
43. Спиричев В. Б. Наследственные нарушения обмена и функции витаминов//Педиатрия. - 1975. - № 7. - С. 80-86.
44. Столин В. В. Самосознание личности. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 284 с.
45. Таболин В. А., Бадалян Л. О. Наследственные болезни у детей. - М.: Медицина, 1971. - 210 с.
46. Фармакогенетика. Серия технических докладов ВОЗ, № 524. - Женева, 1975. - 52 с.
47. Холодов Л. Е., Лильин Е. Т.. Мексин В. А., Ванюков М. М. Фармакогенетика сульфалена. II Популяционно-генетический аспект//Генетика. - 1979. - Т. 15, № 12. - С. 2210-2214.
48. Шварц Е. И. Итоги науки и техники. Генетика человека/Под ред. Н. П. Бочкова. - М.: ВИНИТИ АН ССР, 1979.-Т. 4.- С. 164-224.
49. Эфроимсон В. П., Блюмина М. Г. Генетика олигофрений, психозов, эпилепсий. - М.: Медицина, 1978. - 343 с.
50. Asberg М., Evans D.. Sjogvest F. Genetic control of nortriptiline plasma levels in man: a study of proposit with high plasma concentration//J. med. Genet.- 1971. - Vol. 8. - P. 129-135.
51. Beadl J., Tatum T. Genetic control of biochemical reactions in neurospora//Proc. Nat. Acad. Sci. - 1941, - Vol. 27. - P. 499-506.
52. Bourne J., Collier H.. Somers G. Succinylcholine muscle relaxant of short action//Lancet.- 1952. - Vol. 1. - P. 1225-1226.
53. Conen P., Erkman B. Frequency and occurrence of chromosomal syndromes D-trisomy//Amer. J. hum. Genet. - 1966. - Vol. 18. - P. 374-376.
54. Cooper D., Schmidtke Y. Diagnosis of genetic disease using recombinant DNA//Hum. genet. - 1987. - Vol. 77. - P. 66-75.
55. Costa Т., Seriver C.. Clulds B. The effect of mendelian disease on human health: a measurement//Amer. J. med. Genet. - 1985. - Vol. 21. - P. 231-242.
56. Drayer D., Reidenberg M. Clinical consequences of polymorphic acety-lation of basic drugs//Clin. Pharmacol. Ther.- 1977. - Vol. 22, N. 3. - P. 251-253.
57. Evans D. An improved and simplified method of detecting the acetylator phenotype//J. med. Genet.- 1969. - Vol. 6, N 4. - P. 405-407.
58. Falconer D. S. Introduction to quantitative genetics. - London: Oliver and Boyd, 1960. - 210 p.
59. Ford С. E., Hamarton J. L. The chromosomes of man//Acta genet, et statistic, med. - 1956. - Vol. 6, N 2. - P. 264.
60. Garrod A. E. Inborn errors of metabolism (Croonian Lectures)//Lancet. - 1908. - Vol. 1, N 72. - P. 142-214.
61. Jacobs P. A., Baikie A. J. Court Brown W. M. et al. Evidence of existence of human "superfemale"//Lancet. - 1959. - Vol. 2. - P. 423.
62. Kaousdian S., Fabsetr R. Hereditability of clinical chemistries in an older twin//J. Epidemiol. - 1987. - Vol. 4, N 1, -P. 1 - 11.
63. Karon М., Imach D., Schwartz A. Affective phototherapy in congenital nonobstructive, nonhemolytic jaundice//New Engl. J. Med. - 1970. - Vol. 282. - P. 377-379.
64. Lejeune J., Lafourcade J., Berger R. et al. Trios cas de deletion du bras court d’une chromosome 5//C. R. Acad. Sci.- 1963. - Vol. 257.- P. 3098-3102.
65. Mitchcel J. R., Thorgeirsson U. P., Black М., Timbretl J. Increased incidence of isoniazid hepatitis in rapid acetylators: possible relation to hydranize//Clin. Pharmacol. Ther. - 1975. - Vol. 18, N 1. - P. 70-79.
66. Mitchell R. S., Relmensnider D., Harsch J., Bell J. New information on the clinical implication of individual variation in the metabolic handing of antituberculosis drug, particularly isoniazid//Transactions of Conference of the Chemotherapy of Tuberculosis. - Washington: Veter. Administ., 1958.- Vol. 17.- P. 77-81.
67. Moore К. L., Barr M. L. Nuclear morphology, according to sex, in human tissues//Acta anat. - 1954. - Vol. 21. - P. 197-208.
68. Serre H., Simon L., Claustre J. Les urico-frenateurs dans le traitement de la goutte. A propos de 126 cas//Sem. Hop. (Paris).- 1970.- Vol. 46, N 50. - P. 3295-3301.
69. Simpson N. E., Kalow W. The "silent" gene for serum cholinesterase//Amer. J. hum. Genet. - 1964. - Vol. 16, N 7. - P. 180-182.
70. Sunahara S., Urano М., Oqawa M. Genetical and geographic studies on isoniazid inactivation//Science. - 1961. - Vol. 134. - P. 1530- 1531.
71. Tjio J. H., Leva N. A. The chromosome number of men//Hereditas. - 1956.- Vol. 42, N 1, - P. 6.
72. Tocachara S. Progressive oral gangrene, probably due to a lack of catalase in the blood (acatalasaemia)//Lancet.- 1952. - Vol. 2.- P. 1101.

Установление локализации и последовательности гена, мутации которого вызывают конкретные заболевания, а также самой мутации и современные способы ее тестирования позволяют диагностировать заболевание в нео- и даже пренатальный период развития организма. Это дает возможность смягчить проявление генетического дефекта с помощью медикаментозного лечения, диеты, переливания крови и т.д.

Однако такой подход не приводит к исправлению самого дефекта и, как правило, наследственные заболевания не излечиваются. Ситуация осложняется еще и тем, что мутация одного гена может давать самые разные последствия на организм. Если мутация гена вызывает изменения активности фермента, который он кодирует, то это может привести к накоплению токсичного субстрата или, наоборот, к дефициту соединения, необходимого для нормального функционирования клетки.

Хорошо известным примером такого заболевания является фенилкетонурия. Его вызывает мутация в гене печеночного фермента фенилаланиндегидроксилазы, катализирующего превращение фенилаланина в тирозин. В результате повышается уровень эндогенного фенилаланина в крови, что вызывает неправильное формирование миелиновой оболочки вокруг аксонов нервных клеток центральной нервной системы и, как следствие, тяжелую умственную отсталость.

Если мутация затрагивает ген структурного белка, то это может приводить к серьезным нарушениям на уровне клеток, тканей или органов. Примером такого заболевания является кистозный фиброз.

Делеция в гене, кодирующем белок, который называется транспортер кистозного фиброза, приводит к синтезу дефектного белка (отсутствие фенилаланина 508) и нарушениям транспорта ионов хлора сквозь клеточные мембраны. Одним из наиболее вредных последствий этого является то, что слизь, которая выстилает и защищает легкие, становится ненормально густой. Это затрудняет доступ к клеткам легких и способствует накоплению вредных микроорганизмов. Клетки, выстилающие воздухоносные пути легких, погибают и заменяются фиброзной рубцовой тканью (отсюда название болезни). В результате пациент погибает от нарушения дыхания.

Наследственные заболевания отличаются сложными клиническими проявлениями, и их традицинное лечение имеет в основном симптоматический характер: для лечения фенилкетонурии назначают безаланиновую диету, дефектные белки заменяют функциональным внутривенным введением, для компенсации утраченных функций проводят трансплантацию костного мозга или других органов. Все эти меры, как правило, малоэффективны, дороги, длительны, и лишь немногие пациенты доживают до старости. Поэтому разработка принципиально новых видов терапии очень актуальна.

Генная терапия

В 1990 г. в США доктором У. Френч Андерсоном (W. French Andrson) были предпринята первая попытка генотерапии для лечения тяжелого комбинированного иммунодефицита (ТКИД) у трехлетней девочки Ашанти де Силва (Ashanthi da Silva). Это заболевание вызывается мутацией в гене, кодирующем аденозанаденилазу (АДА). Дефицит этого фермента способствует накоплению в крови аденозина и дезоксиаденозина, токсическое действие которых приводит к гибели В- и Т-лимфоцитов периферической крови и, как следствие, иммунодефициту.

Дети с таким заболеванием должны быть защищены от любых инфекций (содержаться в специальных стерильных камерах), поскольку любая болезнь может оказаться смертельной. Через 4 года после начала лечения у ребенка наблюдалась экспрессия нормально функционирующей АДА и облегчение симптомов ТКИД, что позволило ей покинуть стерильную камеру и жить нормальной жизнью.

Таким образом, была продемонстрирована принципиальная возможность успешной генетической терапии соматических клеток. Начиная с 90-х гг. проходят испытания генной терапии целого ряда генетических заболеваний, среди которых такие тяжелейшие, как гемофилия, СПИД, разные виды злокачественных новообразований, муковисцидоз и др. На данный момент поддаются излечению с помощью трансгенеза уже около 10 болезней человека.

Разнообразие генетических заболеваний предопределило развитие множества подходов генной терапии. При этом решаются 2 главные проблемы: средство доставки терапевтического гена; способ обеспечения адресной доставки к клеткам, предназначенным для коррекции. К настоящему времени все подходы к генной терапии соматических клеток можно разделить на две категории: терапия ex vivo и in vivo (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Схема проведения генной терапии ex vivo (а) и in vivo (а)

Генная терапия in vivo предусматривает доставку терапевтического гена непосредственно в клетки определенной ткани пациента. Рассмотрим эти подходы подробнее.

Генная терапия ex vivo включает следующие этапы:
1) получение дефектных клеток больного и их культивирование;
2) перенос нужного гена в изолированные клетки с помощью трансфекции терапевтической генной конструкции;
3) отбор и наращивание генетически исправленных клеток;
4) трансплантация или трансфузия этих клеток пациенту.

Использование собственных клеток пациента гарантирует, что после их возвращения у него не разовьется иммунный ответ. Процедура переноса генной конструкции должна быть эффективной, а нормальный ген должен стабильно поддерживаться и непрерывно экспрессироваться.

Средством переноса генов, созданного самой природой, являются вирусы. С целью получения эффективных векторов для доставки генов в основном используют две группы вирусов - аденовирусы и ретровирусы (рис. 3.16). В генной терапии применяют варианты генетически обезвреженных вирусов.

Рис. 3.16. Вирусы, применяемые для создания терапевтических векторов

Рис. 3.17. Генетическая карта типичного ретровируса (а) и карта ретровирусного вектора (а)

7. Образование вирусного капсида и упаковки двух РНК-цепей и молекул обратной транскриптазы.
8. Высвобождение вирионов из клетки.

При получении ретровирусного вектора полноразмерную ДНК ретро-вируса встраивают в плазмиду, удаляют большую часть гена gag и полностью гены pol и env, а вместо них встраивают «терапевтический» ген Т и при необходимости маркерный селективный ген Rg с собственным промотором (рис. 3.17, б). Транскрипция гена Т будет контролироваться все тем же сильным промотором, локализованным на 5"-LTR участке. На основе этой схемы созданы различные ретровирусные векторы и максимальный размер ДНК-вставки примерно 8 тыс. п.о.

Полученную таким образом конструкцию можно саму по себе использовать для трансформации, но ее эффективность и последующая интеграция в геном клетки-хозяина крайне низки. Поэтому была разработана методика упаковки полноразмерной РНК ретровирусного вектора в интактные вирусные частицы, которые с высокой частотой проникают в клетку и гарантированно встраиваются в геном хозяина. Для этого была создана так называемая «пакующая» клеточная линия. В двух разных участках хромосом этих клеток вшиты ретровирусные гены gag и pol-env, лишенные способности паковаться из-за отсутствия последовательности + (84*+) (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Схема получения упакованного вирусного вектора

Ретровирусы активно инфицируют только интенсивно делящиеся клетки. Для переноса генов их обрабатывают очищенными частицами упакованного ретровирусного вектора или совместно культивируют с производящей их клеточной линией, а затем осуществляют селекцию для разделения клеток-мишеней и пакующих клеток.

Трансдуцированные клетки тщательно проверяют на уровень синтеза продукта терапевтического гена, отсутствие компетентных по репликации ретровирусов, отсутствие изменений способности клеток к росту или функционированию.

Наиболее пригодными для проведения генной терапии являются клетки костного мозга. Это связано с наличием в нем тотипотентных эмбриональных стволовых клеток, которые могут пролиферировать и дифференцироваться в различные типы клеток -В- и Т-лимфоциты, макрофаги, эритроциты, тромбоциты и остеокласты. Именно эти клетки применяют для лечения целого ряда наследственных заболеваний, среди них уже упомянутый нами тяжелый комбинированный иммунодефицит, болезнь Гоше, серповидноклеточная анемия, талассемия, остеопороз и др.

Помимо тотипотентных стволовых клеток костного мозга, которые трудно выделять и культивировать, используют стволовые клетки из пупoвинной крови (предпочтительное использование для генотерапии новорожденных), а также клетки печени - гепатоциты - для лечения гиперхолестеролемии.

При генной терапии in vivo особенно важно обеспечить доставку терапевтического гена к дефектным клеткам. Такую адресную доставку могут обеспечить модифицированные векторы, созданные на основе вирусов, способных инфицировать специфические виды клеток. Рассмотрим подход, разработанный для лечения уже упомянутого выше кистозного фиброза. Поскольку легкие являются открытой полостью, терапевтические гены к ним доставить относительно легко. Клонированный вариант здорового гена был введен в инактивированный аденовирус (рис. 3.19). Специфика этого типа вируса заключается в том, что он инфицирует выстилку легких, вызывая простуду.

Рис. 3.19. Схема получения вектора на основе аденовируса

Кроме ретро- и аденовирусов в экспериментах по генной терапии используют и другие типы вирусов, например вирус Herpes simplex. Особенностью этого двунитевого (152 тыс. п.о.) ДНК-вируса является его способность специфически поражать нейроны. Известно множество генетических заболеваний, поражающих центральную и периферическую нервную систему - опухоли, метаболические нарушения, нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона).

Вирус простого герпеса I типа (HSV) является весьма подходящим вектором для терапии таких заболеваний. Капсид этого вируса сливается с мембраной нейрона, и его ДНК транспортируется в ядро. Предложено несколько способов переноса терапевтического гена с помощью HSV-векторов и проведены успешные испытания на экспериментальных животных.

Вирусные векторы имеют несколько недостатков: высокая стоимость, ограниченная клонирующая емкость и возможная воспалительная реакция. Так, в 1999 г. в результате развившегося необычайно сильного иммунного ответа на введение аденовирусного вектора погиб 18-летний доброволец, принимавший участие в испытаниях препарата. В 2002 г. у двух детей во Франции во время лечения от иммунодефицита (введением терапевтических генов в стволовые клетки с помощью ретровирусов) развилось состояние, похожее на лейкемию.

Поэтому разрабатываются невирусные системы доставки генов. Самый простой и неэффективный способ - это инъекция плазмидной ДНК в ткани. Второй подход - это бомбардировка тканей микрочастицами золота (1-3 мкм), конъюгированными с ДНК. При этом терапевтические гены экспрессируются в тканях-мишенях и их продукты - терапевтические белки - поступают в кровь. Основным недостатком этого подхода является преждевременная инактивация или разрушение этих белков компонентами крови.

Доставку ДНК можно осуществить, упаковав ее в искусственную липидную оболочку. Полученные таким образом сферические частицы-липосомы легко проникают через клеточную мембрану. Созданы липосомы с самыми разными свойствами, однако пока эффективность такой доставки невысока, поскольку большая часть ДНК подвергается лизосомному разрушению. Также для доставки генетической конструкции синтезируют конъюгаты ДНК с различными молекулами, способными обеспечить ее сохранность, адресную доставку и проникновение в клетку.

В последние годы проводятся интенсивные эксперименты по созданию искусственной 47-й хромосомы, которая позволила бы включить большое количество генетического материала с полным набором регуляторных элементов для одного или нескольких терапевтических генов. Это дало бы возможность использовать геномный вариант терапевтического гена и тем самым обеспечить его стабильность и эффективную длительную экспрессию. Проведенные эксперименты показали, что создание искусственной хромосомы человека, содержащей терапевтические гены, вполне реально, однако пока непонятно, каким образом вводить такую огромную молекулу в ядро клетки-мишени.

Основными проблемами, которые стоят перед генной терапией, помимо риска тяжелой иммунной реакции, являются трудности длительного хранения и функционирования терапевтической ДНК в организме пациента, мультигенность многих болезней, делающая их трудной мишенью для генной терапии, а также риск использования вирусов в качестве векторов.

Н.А. Воинов, Т.Г. Волова