Брой 3/2019
В живата природа съществуват неизброими (с хиляди) вирусни семейства, от тях са се оформили многобройни родове, всеки род съставен от десетки различни подродове, от подродовите различни видове, а от видовете – серотипове. Увеличаването им е непрекъснат процес.
Немалка част от вирусните семейства общуват с човека. Едни от тях предизвикват болести с различна клиника: тежка, средна, лека, безсимптомна. Други съжителстват с него тихо, мирно и доброжелателно. Когато стане дума за вируси, ние винаги ги оценявахме като едни от най-опасните врагове за човека под влиянието на спомените от миналото за големите опустошителни епидемии (вариола, грип) и от днешното наличие на високо смъртоносните вируси (спин, екзотични вируси и редица други). Но се оказа, че не сме абсолютно прави в оценката.
В последните години високото развитие на вирусната и генетичната науки допринесе за разработването на молекулярни методи, с които се разшифроваха вирусните геноми, детайлното проучване на взаимното отношение вирус-клетка и накрая доказаха, че не всички видове вируси допринасят само вреда. Не е малък броят и на безвредните и нещо повече, някой безвредни допринасят и полза. Една от значимите ползи на вирусите е използването им за лечение на генетичните болести.
Какъв е механизмът на генното лечение с вируси?
Генетичните болести се дължат на увреждане на определени гени в генома на болния, най-често дължащо се на мутации. Изследователите започнаха да използват безвредните вируси за заместване на увредените гени с нормални. Както знаем, извън клетката вирусите са мъртви. Но докоснат ли се до жива клетка, те „възкръсват“, проникват в клетката и се размножават. Сложно е взаимоотношението на влезлия вирус с клетката. В едни случаи я разрушава и използва материала за създаване на потомство. В други случаи използва само клетъчния материал за създаването му, след което я напуска без да я уврежда. В трети случаи се присъединява към клетъчния геном и се унася в дълготраен сън. Във всички случаи вирусът и клетката си разменят гени.
Изследователите използват безвредните вируси за лечение на генетичните болести. Първо установяват кои гени на съответната болест са увредени. След това с безвреден вирус заразяват клетки, взети от здрав индивид. В процеса на взаимното им отношение вирусът и клетката си разменят отделни фракции на геномите си. Изследователите постигнаха способността да реализират обезателното присъствие и на здравия ген във фракцията, приета от вируса. След това болния се заразява с вируса, носещ здравият ген. При следващата размяна на гени между вирусите, носещи здравия ген и болните клетки, последните приемат здравия ген, който започва веднага да функционира и така замества увредения. Болният се възстановява напълно.
За по-добра яснота, по-долу ще опишем първия успех на вирусно лечение на генетично обусловена болест.
Съществува кожната болест Мехурест епидерматит ( Epidermolyse bulleuse). Тя се изразява с пълно отлепване на двата слоя на кожата, долния – ендодермата и повърхностния – епидермата. Понеже последният не се снабдява с кръв директно, а чрез контакта с ендодермата, след като се отлепи, дегенерира, излющва се и оголва подлежащия. Причината на болестта е генетична. Дължи се на мутация на кожния ген, LAMB3, който кодира протеина ламенин 5, главният фактор за прилепване на двата слоя на кожата. Вместо ламенин 5, мутиралият генът кодира неактивен протеин. Липсата на нормалния протеин води до отлепване на горния слой. Симптомите на болестта се демонстрират още в ранното детство: появяват се малки мехурчета, които постепенно се увеличават, разпукват и дермата остава открита. Процесът на отлюспването протича бавно, но прогресивно.
Нека сега проследим лечението на 7-годишно момче с диагнозата мехурест епидерматит.
Болното момче е прието в детската клиника на университета в Раух, Германия, с тежка форма на болестта. Тя се проявява още след раждането му. Прогресирайки бавно, повече от половината от епидермиса на тялото е излющен. Детето е препратено за лечение в специализирания Центъра за регенеративна медицина в университета в Модена. В центъра е създадена лаборатория за използване на стволови клетки в лечението на кожни болести, ръководена от проф. Лука.
От дълго време лабораторията на проф. Лука се занимава и с лечението на мехуристия епидерматит чрез генетична терапия. Използва се аденовирус номер 8, един от 40-те безвредни серотипове. С него изследователите заразяват лабораторно култивирани в епруветки нормални стволови клетки. Влизайки в клетките, в процеса на размножението си, вирусите и клетките си разменят фрагменти от геномите си. В приетия от вируса фрагмент от генома на клетката, учените разработиха метод, който осигурява задължително присъствие и на гена LAMB3. С други думи, аденовирусът асоциира в генома си въпросния ген. Поставя му се името Асоцииран Адено Вирус (ААВ). Потомството на вируса напуска клетките и излиза в хранителната течност на културата. Течността се разлива в ампули и замразява в контейнер на минусова температура – под 70о С. При тази температура ААВ се съхранява с години и е на разположение винаги при нужда. При заразяване на кожна клетка с увреден ген, асоциираният вирус си разменя фрагменти на генома си с такива на клетката. При тази размяна вирусът предоставя на болната клетка здравия ген-LAMB3. След „присаждането“, генът започва да кодира нормалния протеин ламенин 5 и клетката възвръща способността си да го произвежда.
„От много години ние практикуваме метода за лечение на мехурестия епидерматит чрез пренасяне на здрав ген, посредством асоциирания аденовирус. Първият експеримент проведохме през 2006 г. и резултатът се оказа добър. Но оттогава третирахме малки участъци по кожата, а сега трябваше да покрием обширни участъци по тялото на момчето, над 80% от кожата му“, обяснява проф. Лука.
Но да се върнем и проследим процесите на проведеното лечение на момчето, отразено в приложената комбинирана фигура. Детето постъпва в Центъра през юни 2015 г. Още на другия ден от пристигането му ( 1-я ден на лечението) екипът прави кожна биопсия. (Фиг.1) Изрязва парченце 4 см2 от все още налична кожа на лявото бедро на детето (Фиг.2) и я прехвърля в стъклена паничка (петри) и с това започва лабораторното култивиране на клетките (Фиг.3). За хранителна среда на клетките се използва гел, богат на фибрин – протеин, участващ в коагулацията на кръвта. Културата се стабилизира и клетките започват да се размножават. На 8-я ден ампула с ААВ се изважда от контейнера, размразява се и течността й се излива върху клетъчната култура. Вирусите заразяват клетките на културата и с това вмъкват в тях здравия ген, който заема място до увредения клетъчния геном. (Фиг.4). Клетките се превръщат в трансгенетични. Внедреният здрав ген започва веднага да кодира производството на протеина ламинин 5. На 16-я ден клетъчният пласт в петрито се отлепя и разрязва на парченца и с всяко от тях се посява в големи стъкленици (матраци). (фиг. 4а). Размножението на клетките в матраците продължава. На 26-я ден пластовете от стъклениците се отлепят. Получен е общ пласт клетки 8000 см2..(Фиг.5). Клетките се изпращат в клиниката и залепват по оголените места на кожата на детето. (Фиг.6). Клетките продължават да се размножават и освен че покриват оголените места, изтикват останалите петна от старата кожа. И така в продължение на 3 месеца детето е облечено изцяло с нова кожа. През февруари 2016 г. детето напуска болницата.
Постъпва в училище. Трансплантираните клетки не показват никакъв признак на болестта. Те се възобновяват всеки месец напълно, както при една естествена, нормална кожа.
Това е първият успех и първата надеждата за по-нататъшно развитие на генетичната терапия, а също така и доказателство, че и вирусите могат да бъдат полезни.
Понастоящем десетки лаборатории по света работят върху генетичната терапия. Използват се и други безвредни вируси и срещу други генетични болести. Неотдавна бе съобщено пълно генетично излекуване на болно дете от сърповидната анемия и възстановяване липсата на фактор IX на възрастен болен с хемофилия В. Понастоящем се провеждат опити за възстановяване на фактор VIII на хемофилия А.
Поставено е началото на нова епоха в лечение на генетичните болести.
