遺伝病 - 解決策はあるのか? 小児の遺伝性疾患の診断と治療。

遺伝性疾患の治療

長い間、遺伝性疾患の診断は患者とその家族にとって運命の宣告として扱われてきました。多くの人の正式な遺伝学の解読に成功したにもかかわらず、遺伝性疾患、彼らの治療は対症療法のみに留まりました。

すべてに対して対症療法が行われます遺伝性疾患。さまざまな形態の病理に対応対症療法唯一のものです。

しかし、現在存在する方法はいずれも、損傷した遺伝子の構造を修復するものではないため、病気の原因を排除するものではないことを理解すべきである。それぞれの作用が比較的持続する短時間、そのため治療は継続的に行う必要があります。さらに、可能性が限られていることも認識しなければなりません現代医学：さらに多くの遺伝性疾患は効果的に抑制できません。この点で、次のような方法の使用に特別な期待が寄せられています。遺伝子工学正常で改変されていない遺伝子を病気の人の細胞に導入すること。このようにして、この患者の根治療法を達成することは可能ですが、これは将来の問題です。

あらゆる遺伝性疾患の病因学的治療は、病気の根本原因を排除し、完全に治癒するため、最も最適です。しかし、遺伝病の原因を取り除くということは、正常な遺伝子を「オン」にする（または追加する）、変異遺伝子を「オフ」にする、あるいは復帰突然変異を起こすなど、生きた人間の体内の遺伝情報を扱う大変な「操作」を意味します。病的対立遺伝子の。これらの作業は、原核生物を操作する場合でも非常に困難です。さらに、遺伝性疾患の病因学的治療を行うためには、1 つの細胞ではなく、機能しているすべての細胞 (そして機能している細胞のみ) の DNA 構造を変更する必要があります。まず第一に、このためには、突然変異中にDNAにどのような変化が起こったかを知る必要があります。つまり、遺伝性疾患を記録する必要があります。化学式。このタスクの困難さは明らかですが、それらを解決する方法はすでに利用可能です。

遺伝性疾患の病因学的治療のための概略図が作成されました。たとえば、酵素活性の欠如を伴う遺伝性疾患（白皮症、フェニルケトン尿症）の場合、この遺伝子を合成し、機能している臓器の細胞に導入する必要があります。遺伝子合成とその適切な細胞への送達のための方法の選択肢は幅広く、医学と生物学の進歩とともに拡張されるでしょう。ただし、たとえ対応する遺伝子の合成や標的細胞へのそれらの送達方法において決定的な進歩があったとしても、遺伝性疾患の治療に遺伝子工学的手法を使用する場合には細心の注意を払うことが重要であることに留意すべきである。人間の遺伝学では、人間の遺伝装置の機能のすべての特徴について十分な情報がまだ得られていません。追加の遺伝情報を導入した後にどのように機能するかはまだ不明です。

世界保健機関が提供するデータによると、約6％の子どもが遺伝によって引き起こされるさまざまな発達障害を持って生まれます。この指標は、すぐには現れないが、子供が成長するにつれて現れる病状も考慮に入れています。で現代世界遺伝性疾患の割合は年々増加しており、世界中の専門家が注目し、大きな懸念を抱いています。

遺伝的要因の役割を考慮すると、ヒトの遺伝性疾患は次の 3 つのグループに分類できます。

1. 突然変異した遺伝子の存在によってのみ発症が引き起こされる病気
このような病状は世代から世代へと受け継がれます。これらには、6本指、近視性、筋ジストロフィーが含まれます。

2. 遺伝的素因を持つ病気
それらの発達には追加の曝露が必要です外部要因。たとえば、製品に含まれる特定の天然成分が重篤な症状を引き起こす可能性があります。アレルギー反応、外傷性脳損傷はてんかんを引き起こします。

3. 感染症や外傷の影響によって引き起こされるが、専門家によって遺伝子変異との関連性が確立されていない疾患
この場合でも、遺伝は一定の役割を果たします。たとえば、ある家庭では子供たちは頻繁に風邪に苦しんでいますが、他の家庭では感染症患者と濃厚接触していても健康を保っています。研究者たちは次のように考えています遺伝的特徴体はさまざまな病気の種類や形態も決定します。

遺伝性疾患の原因

遺伝性疾患の主な原因は突然変異、つまり遺伝子型の持続的な変化です。ヒトの遺伝物質の突然変異は異なり、いくつかのタイプに分類されます。

— 遺伝子変異 DNA の一部の構造変化を表す - 遺伝子発達プログラムの保存、伝達、実行を確実にする高分子人体。このような変化は、異常な特性を持つタンパク質の形成につながる場合に危険になります。ご存知のように、タンパク質は人体のすべての組織や器官の基礎です。多くの遺伝病は突然変異によって発症します。たとえば、嚢胞性線維症、甲状腺機能低下症、血友病などです。

— ゲノムおよび染色体の突然変異～染色体の質的変化と量的変化～構造要素世代から世代への遺伝情報の伝達を確実にする細胞核。変化がその構造内でのみ発生する場合、体の基本的な機能と人間の行動の違反はそれほど顕著ではない可能性があります。変化が染色体の数に影響を与えると、非常に深刻な病気が発症します。

— 性的または体性の突然変異(有性生殖には関与しません) 細胞。前者のケースでは、すでに受精の段階にある胎児が遺伝的に決定された発育異常を獲得し、後者のケースでは体の組織の一部の領域のみが健康のままです。

専門家は、遺伝物質の突然変異、およびその後の遺伝子異常をもつ子供の誕生を引き起こす可能性のある多くの要因を特定しています。これらには次のものが含まれます。

— 家族のつながり生まれてくる赤ちゃんの父親と母親の間で
この場合、両親が同一の損傷を持つ遺伝子の保因者となるリスクが高まります。このような状況では、赤ちゃんが健康な表現型を獲得する可能性が排除されます。

— 将来の両親の年齢
時間の経過とともに、たとえ非常に軽微なものであっても、生殖細胞に現れる遺伝的損傷の数が増加します。その結果、遺伝的異常を持つ子供が生まれるリスクが高まります。

— 父親または母親が特定の民族グループに属していること
たとえば、アシュケナージ系ユダヤ人の代表者はゴーシェ病を患っていることが多く、地中海沿岸の人々とアルメニア人はウィルソン病を患っていることがよくあります。

— 両親の一方の身体が放射線に被曝した場合、強力な有毒物質または薬物。

— 不健康なライフスタイル
染色体の構造は、人の生涯を通じて外部要因の影響を受けます。悪い習慣, 栄養不良、深刻なストレス、その他多くの理由が遺伝子の「破壊」を引き起こす可能性があります。

妊娠を計画する際に、生まれてくる赤ちゃんの遺伝性疾患を排除したい場合は、必ず検査を受けてください。これをできるだけ早く行うことで、親は子供に健康を与えるさらなる機会を得ることができます。

遺伝性疾患の診断

現代医学は、胎児の発育段階で遺伝性疾患の存在を検出し、高い確率で可能性を予測することができます。遺伝性疾患妊娠計画中に。いくつかの診断方法があります。

1. 生化学分析末梢血 その他体液母親の体の中で
これにより、代謝障害に関連して遺伝的に決定された疾患のグループを特定できます。
2. 細胞遺伝学的分析
この方法は内部構造の分析に基づいており、相対位置細胞内の染色体。そのより高度な類似物は分子細胞遺伝学的分析であり、これにより細胞核の最も重要な要素の構造におけるわずかな変化を検出することが可能になります。
3. 症候群学的分析
これには、特定の遺伝病の多様性の特徴全体から多くの特徴を特定することが含まれます。これは、患者の徹底的な検査と特別なコンピューター化されたプログラムの使用を通じて行われます。
4. 超音波検査胎児
いくつかの染色体疾患を検出します。
5. 分子遺伝学的解析
DNA 構造の最も小さな変化も検出します。単一遺伝子性疾患と変異を診断できます。

胎児の遺伝性疾患の有無または可能性を迅速に判断することが重要です。これにより、次のようなアクションを実行できるようになります初期段階胎児の発育を監視し、悪影響を最小限に抑える機会を事前に提供します。

遺伝性疾患の治療法

最近まで、遺伝性疾患は絶望的であると考えられていたため、事実上治療されていませんでした。彼らの不可逆的な発展と不在が想定されていました肯定的な結果投薬中と外科的介入。しかし、専門家は遺伝性病状を治療するための新しい効果的な方法の探索において大きな進歩を遂げました。

現在、主に次の 3 つの方法があります。

1. 対症療法
排除を目的とした痛みを伴う症状そして病気の進行を遅らせます。この技術には、鎮痛剤の使用が含まれます。痛み、認知症に対する向知性薬の使用など。

2. 病因療法
突然変異した遺伝子によって引き起こされる欠陥の除去が含まれます。たとえば、特定のタンパク質を生成しない場合、その成分を人為的に体内に導入します。

3. 病因学的方法
これは遺伝子修正に基づいており、DNA の損傷部分を分離してクローンを作成し、さらにそれを医療目的で使用します。

現代医学は数十の遺伝性疾患の治療に成功していますが、絶対的な結果を達成することについて話すことは依然として不可能です。専門家は迅速な診断を推奨し、必要に応じて胎児の遺伝性疾患の可能性を減らすための措置を講じます。

「あなたの子供には遺伝性疾患があります」という言葉のように聞こえます。しかし、非常に多くの場合、遺伝学者は病気の子供を大幅に助け、一部の病気を完全に補うことさえできます。 PBSK ポクロフスキー医療センターの神経内科医兼遺伝学者であるマリア・アレクセーエヴナ・ブラトニコワ氏が、現代の治療選択肢について語ります。

遺伝性疾患はどれくらい一般的ですか?

分子診断がより普及するにつれ、遺伝性疾患の数がこれまで考えられていたよりもはるかに多いことが判明しました。多くの心臓病、発達障害、神経学的異常には遺伝的原因があるようです。この場合、私が特に話しているのは、遺伝性疾患（素因ではない）、つまり、1つまたは複数の遺伝子の突然変異（破壊）によって引き起こされる状態。統計によると、米国では、神経疾患患者の最大 3 分の 1 が遺伝性疾患が原因で入院しています。このような結論は、分子遺伝学の急速な発展と遺伝子解析の能力だけでなく、MRI などの新しい神経画像法の出現によっても導かれました。 MRIを使用すると、脳のどの領域の損傷が小児に発生する障害につながるかを判断することができ、出生時の損傷が疑われる場合、出産中に損傷を受けるはずのなかった構造の変化が検出されることがよくあります。そして病気の遺伝的性質や臓器の不適切な形成についての仮説が生まれます。最近の研究結果によると、遺伝的性質が損なわれていない難産の影響であっても、生後数年間で補償できることがわかっています。

病気の遺伝的性質についての知識は何をもたらすのでしょうか?

知識遺伝的理由病気は決して役に立たないものではありません - これは文章ではなく、病気を見つける方法です正しい方法障害の治療と矯正。今日、多くの病気は治療に成功していますが、他の病気については遺伝学者がさらに多くの治療を提供できる可能性があります。効果的な方法子供の生活の質を大幅に改善する治療法。もちろん、医師がまだ克服できない疾患もありますが、科学は立ち止まらず、日々新しい治療法が登場しています。

私の診療では、非常に典型的なケースが 1 つありました。 11 歳の子供が脳性麻痺について神経科医に相談しました。検査と親族の尋問により、この病気の遺伝的性質についての疑いが生じ、それが確認されました。幸いなことに、この子の、特定された病気はこの年齢でも治療可能であり、治療戦略を変更することで子供の状態を大幅に改善することができました。

現在、その症状を補うことができる遺伝性疾患の数は増え続けています。最もよく知られている例はフェニルケトン尿症です。それは発達の遅れ、精神遅滞として現れます。フェニルアラニンを含まない食事が適時に処方された場合、子供は完全に健康に成長し、20年後には食事の重症度を軽減することができます。（産院で出産した場合や、医療センター、その後、あなたの子供は生後数日間にフェニルケトン尿症の有無を検査されます）。

そのような病気の数は大幅に増加しています。ロイシン症も代謝性疾患のグループに属します。この病気の場合は、代謝障害による有毒物質がフェニルケトン尿症よりも早く神経組織に損傷を与えるため、生後数か月間で治療を処方する必要があります（遅刻しないことが非常に重要です）。残念ながら、生後3か月でこの病気が発見された場合、その症状を完全に補うことはできませんが、子供の生活の質を改善することは可能です。もちろん、この病気も検診の対象に入れていただきたいと思います。

神経疾患の原因は、非常に不均一な遺伝的病変であることが多く、その数が非常に多いため、既知の疾患をすべてタイムリーに検出するためのスクリーニングプログラムを作成することは非常に困難です。

これらには、ポンペ病、グローバー病、フェリドバッハー病、レット症候群などの病気が含まれます。マイルドコース病気。

病気の遺伝的性質を理解することで、病気を補うだけでなく、その原因に直接治療を施すことができ、多くの場合、重大な成功を収め、さらには赤ちゃんを治すことができます。

どのような症状が病気の遺伝的性質を示している可能性がありますか?

まず第一に、これは子宮内（いくつかの推定によると50から70％）、ミオパシー、自閉症、治療不可能なてんかん発作、あらゆる奇形を含む子供の発達遅延です。内臓. 脳性麻痺の原因遺伝的疾患が発生することもありますが、そのような場合、医師は通常とは異なる病気の経過について話します。医師が遺伝子検査を受けることを勧めた場合は、遅らせないでください。この場合、時間は非常に貴重です。妊娠を逃したり、親戚間での流産を繰り返したりすることも、遺伝子異常の可能性を示している可能性があります。病気の発見が遅すぎて、もはや治すことができないのは非常に残念なことです。

この病気に治療法がない場合、親はそれについて知る必要がありますか?

子供の病気の遺伝的性質についての知識があれば、この家族に他の病気の子供が現れるのを避けることができます。おそらくこれが、子どもの一人に発達障害や発達障害がある場合、妊娠計画の段階で遺伝カウンセリングを受ける価値がある主な理由です。深刻な病気。現代科学は出生前と着床前の両方の実施を可能にします遺伝子診断、発生リスクが存在する病気に関する情報がある場合。現段階では、考えられるすべての遺伝病を直ちに検査することは不可能です。平健康な家族両親とも病気について聞いたことがないため、遺伝子異常を持つ子供の出現から免れないわけではありません。劣性遺伝子は何十世代にもわたって受け継がれる可能性があり、カップルの中で相手と出会うことになります（写真を参照）。

常に遺伝学者に相談する必要がありますか?

あなたまたはあなたの医師に何らかの疑いがある場合は、問題の存在に基づいて遺伝子検査を受ける必要があります。調べる必要はありません健康な子供念のため。多くの人は、妊娠中にすべてのスクリーニング検査を受け、すべて問題なかったと言いますが、ここでは... この場合、スクリーニング検査は最も一般的な遺伝病を（そして非常に効果的に）特定することを目的としているということを理解する必要があります。パトー病やエドワーズ病、前述の個々の遺伝子の変異は、このような検査では検出されません。

あなたのセンターの利点は何ですか？

各遺伝子センターには独自の専門分野があり、むしろそこで働く医師の専門分野が異なります。たとえば、私は訓練を受けた小児神経科医です。妊娠の問題を専門とする遺伝学者も診察します。有料センターの利点は、医師が患者により多くの時間を費やすことができることです（予約時間は 2 時間で、通常はその後も問題の解決策の模索が続きます）。遺伝学者を恐れる必要はありません。遺伝学者は、一見絶望的な病気を治すことを可能にする診断を下すことができる単なる専門家です。

『妊婦のための健康マガジン』2014年3号(7)

遺伝性疾患の治療は非常に複雑な問題です。それらの多くは点突然変異を引き起こします。これは、生殖細胞または接合子における単一ヌクレオチドの置換です。したがって、この病気は胎児期には認識できません。それは成人にのみ現れます。顕微鏡で染色体のセットを検査することによって診断できるのは、特定の病気だけです。したがって、遺伝的欠陥を持つ子供は、一見すると完全に健康に生まれます。そして何年も経って初めて彼が末期の病気であることが判明する。

一部の病気は遺伝的時限爆弾として特徴付けられます。たとえば、ラテンアメリカでは優性変異が存在します。それは表現型的に30〜40歳でのみ現れます。この時までに、患者はすでに家族を持ち、子供もいます。文字通り数カ月以内に、外見上は正常な高齢者が狂気に陥ります。そして、突然変異が優性であるため、彼の子供たちの半数も運命にあります。

突然変異が表現型としてまったく現れないこともありますが、後続の世代を守るためにはそれを識別できなければなりません。タンパク質工学はこの問題を解決できます。現在、DNAの塩基配列に基づいて変異体を選択できる技術が開発されています。この技術により、遺伝性疾患の予防が可能になります。

このタイプの最も一般的な病気の 1 つである鎌状赤血球貧血について考えてみましょう。これは非常に深刻な遺伝的欠陥です。これは、ヘモグロビン β 鎖のコード化に関与する遺伝子の点突然変異によって引き起こされます。この場合、変異遺伝子では、AがTに置換されます。この置換の結果、タンパク質鎖の6番目のアミノ酸残基はグルタミン酸ではなくバリンになります。

結果は壊滅的です。タンパク質の構造と特性は完全に変化し、酸素を運ぶ能力を失います。赤血球（赤血球）の形状さえも変化します。丸いパックから鎌状のパックに変わります（これが病気の名前の由来です）。

鎌状赤血球貧血は劣性突然変異です。それは、子供が両親から突然変異遺伝子を受け取った場合にのみ、表現型として現れます。しかし、鎌状貧血は胎児期にはまったく現れません。

現在では、この病気を DNA レベルで診断することが一般的な手順になっています。義理の両親の事件が報告されたと仮定しましょうこの病気の。したがって、これらの人々は劣性状態にある変異遺伝子の保因者であることが懸念されます。

以前は、そのような配偶者は相談中に、病気の子供を産む可能性が25％あると言われていました。現在、妊婦は注意深く観察されています。妊娠 12 週目 (残念ながら、これより早く行うことはできません) で、専門家が胎児の周囲の体液から胚細胞を選択し、分析のために検査室に送ります。

そこで細胞は増殖され、播種され、特定の遺伝子について検査されます。突然変異は劣性であるため、彼らは正常な遺伝子を探しています。したがって、胎児には正常な遺伝子が 1 つだけあれば十分です。検査の結果、胚が両親のどちらかからの正常な遺伝子を持っていることが示されれば、すべて問題ありません。この場合、子供は完全に健康に生まれます。正常な遺伝子がまったくない場合、生まれた子供は鎌状赤血球貧血になります。

診断結果が好ましくない場合には、妊娠を中止することもあります。今では、このような遺伝子診断を段階で受けた人が大人になっています。胚の発生。他の多くの遺伝性疾患の分子遺伝的性質は完全に解明されつつあります。したがって、遺伝病の治療はまったくSFではなく、この惨劇と戦う方法や方法は常に改善されています。

突然変異が特定の疾患を引き起こす遺伝子の位置と配列、および突然変異そのものを解明する。現代の手法その検査により、病気を初期段階から診断することができます。産前期体の発達。これにより、薬物療法、食事療法、輸血などの助けを借りて、遺伝子欠陥の発現を軽減することが可能になります。

しかし、このアプローチは欠陥自体の修正にはつながらず、原則として遺伝性疾患は治癒しません。 1 つの遺伝子の変異が身体に非常に異なる影響を与える可能性があるという事実により、状況はさらに複雑になります。遺伝子変異により、その遺伝子がコードする酵素の活性に変化が生じると、有毒基質の蓄積が生じたり、逆に、正常な細胞機能に必要な化合物の欠乏が生じたりする可能性があります。

大丈夫有名な例そのような病気がフェニルケトン尿症です。これは、フェニルアラニンからチロシンへの変換を触媒する肝臓酵素フェニルアラニンデヒドロキシラーゼの遺伝子の変異によって引き起こされます。その結果、血液中の内因性フェニルアラニンのレベルが増加し、軸索周囲のミエリン鞘の不適切な形成が引き起こされます。神経細胞中枢神経系が障害され、その結果、重度の精神薄弱が引き起こされます。

突然変異が構造タンパク質遺伝子に影響を与えると、次のような問題が発生する可能性があります。重大な違反細胞、組織、臓器のレベルで。そのような疾患の一例は嚢胞性線維症である。

嚢胞性線維症トランスポーターと呼ばれるタンパク質をコードする遺伝子が欠失すると、タンパク質合成の欠陥（フェニルアラニン 508 の欠如）と、細胞膜を通過する塩化物イオンの輸送障害が生じます。最も重要なものの 1 つ有害な結果これは、肺の内側を覆い保護している粘液が異常に濃くなるためです。これにより、肺細胞へのアクセスが困難になり、肺細胞の蓄積が促進されます。有害な微生物。細胞の裏打ち気道肺が壊死し、線維性の瘢痕組織に置き換わります（これがこの病気の名前の由来です）。その結果、患者は呼吸不全で死亡します。

遺伝性疾患は複雑です臨床症状そして、彼らの伝統的な治療法は主に対症療法です。フェニルケトン尿症の治療には、アラニンを含まない食事が処方され、欠陥のあるタンパク質が機能的なタンパク質に置き換えられます。静脈内投与、失われた機能を補うために移植が行われます。骨髄または他の臓器。これらの対策はすべて通常、効果がなく、高価で時間がかかり、老年まで生きる患者はほんのわずかです。したがって、根本的に新しいタイプの治療法の開発は非常に重要です。

遺伝子治療

遺伝子治療は遺伝子工学と呼ばれます体細胞遺伝子欠陥を修正することを目的とした人間、病気の原因となる。特定の疾患の矯正は、欠陥のある体細胞に正常に発現する遺伝子を導入することによって行われます。 1980 年代までに、個々の遺伝子を取得する方法が開発され、真核生物の発現ベクターが作成されると、マウスでの遺伝子導入実験が日常的に行われるようになり、遺伝子修正の見通しが現実のものになりました。

1990 年、米国で、W. フレンチアンドソン博士は、3 歳の女の子、アシャンティダシルバの重症複合免疫不全症 (SCID) を治療するための遺伝子治療に初めて試みました。この病気は、アデノサナデニラーゼ (ADA) をコードする遺伝子の変異によって引き起こされます。この酵素の欠乏は血液中のアデノシンとデオキシアデノシンの蓄積に寄与し、その毒性作用により末梢血のBリンパ球とTリンパ球の死滅が起こり、その結果免疫不全が引き起こされます。

どのような病気でも致命的になる可能性があるため、この病気の子供はあらゆる感染症から保護されなければなりません（特別な無菌室に保管されます）。治療開始から 4 年後、この子は正常に機能する ADA の発現と SCID 症状の軽減を示し、無菌室から出て通常の生活を送ることができるようになりました。

したがって、体細胞の遺伝子治療が成功する基本的な可能性が実証されました。 90年代以来。テストされています遺伝子治療血友病、エイズ、他の種類悪性新生物現時点では、約 10 種類のヒトの病気が遺伝子組み換えを利用して治療可能です。

遺伝病の多様性は、多くの遺伝子治療アプローチの開発につながりました。この場合、2 つの主な問題が解決されます。それは、治療用遺伝子を送達する手段です。修正を目的とした細胞への標的送達を確実にするための方法。現在まで、体細胞の遺伝子治療に対するすべてのアプローチは、ex vivo 治療と in vivo 治療の 2 つのカテゴリーに分類できます (図 3.15)。

米。 3.15。遺伝子治療の ex vivo (a) および in vivo (a) のスキーム

Ex vivo 遺伝子治療では、欠陥のある細胞を体外で遺伝的に修正し、正常に機能する細胞を体内に戻します。

インビボ遺伝子治療には、特定の患者組織の細胞に治療用遺伝子を直接送達することが含まれます。これらのアプローチをさらに詳しく見てみましょう。

体外遺伝子治療には次の手順が含まれます。
1) 患者から欠損細胞を入手し、培養する。
２）治療用遺伝子構築物のトランスフェクションを使用した、単離された細胞への所望の遺伝子の導入。
3) 遺伝子的に修正された細胞の選択と増殖。
4) これらの細胞の患者への移植または輸血。

患者自身の細胞を使用することで、細胞が返されたときに免疫反応が発生することがなくなります。遺伝子構築物の導入手順は効率的であり、正常な遺伝子が安定して維持され、継続的に発現されなければなりません。

自然そのものが作り出す遺伝子伝達手段はウイルスです。遺伝子送達に効果的なベクターを得るために、主にアデノウイルスとレトロウイルスの 2 つのグループのウイルスが使用されます (図 3.16)。遺伝子治療では、遺伝子的に中和されたウイルスの変異体が使用されます。

米。 3.16 治療用ベクターの作成に使用されるウイルス

レトロウイルスに基づいたデザインとデザインの使用について考えてみましょう。レトロウイルスのゲノムは 2 つの同一の一本鎖 RNA 分子で表され、それぞれが 5 インチと 3 インチの末端にある 2 つの長い末端反復配列 (LTR)、非コード配列 * の 6 つのセクションで構成されていることを思い出してください。 RNA をウイルス粒子にパッケージングするために必要な P+、および内部キャプシドの構造タンパク質 (gag) をコードする 3 つの領域、逆転写酵素(pol) とエンベロープタンパク質 (env) (図 3.17、a)。

米。 3.17。遺伝地図典型的なレトロウイルス (a) とレトロウイルスベクターマップ (a)

それを思い出してみましょうライフサイクルレトロウイルスには次の段階が含まれます。
1. 標的細胞の感染。
2. 独自の逆転写酵素を使用したゲノムの DNA コピーの合成。
3. ウイルス DNA の核への輸送。
4. 宿主細胞の染色体へのウイルス DNA の組み込み。
5. 5"-LTR 領域に局在する強力なプロモーターの制御下でのウイルス DNA からの mRNA の転写。
6. Gag、Pol、および Env タンパク質の翻訳。

7. ウイルスキャプシドの形成と 2 本の RNA 鎖および逆転写酵素分子のパッケージング。
8. 細胞からのビリオンの放出。

レトロウイルスベクターを取得する場合、レトロウイルスの全長 DNA がプラスミドに挿入され、gag 遺伝子の大部分と pol および env 遺伝子全体が除去され、その代わりに「治療用」T 遺伝子が挿入され、必要に応じて T 遺伝子が挿入されます。、独自のプロモーターを持つ選択マーカー遺伝子 Rg が挿入されます (図 3.17、b)。 T 遺伝子の転写は、5"-LTR 領域に局在する同じ強力なプロモーターによって制御されます。このスキームに基づいて、さまざまなレトロウイルスベクターや最大サイズ約 8 kb の DNA インサート。

この方法で得られた構築物自体は形質転換に使用できますが、その効率とその後の宿主細胞ゲノムへの組み込みは非常に低いです。したがって、レトロウイルスベクターの完全長 RNA を無傷のウイルス粒子にパッケージングする技術が開発されました。ウイルス粒子は高頻度で細胞に侵入し、宿主ゲノムへの組み込みが保証されています。この目的のために、いわゆる「パッケージング」細胞株が作成されました。 2つでさまざまな地域これらの細胞の染色体にはレトロウイルス遺伝子 gag および pol-env が埋め込まれており、配列 + (84*+) の欠如によりパックする能力が失われています (図 3.18)。

米。 3.18。パッケージ化されたウイルスベクターを取得するためのスキーム

つまり、これらのフラグメントは両方とも転写されますが、RNA を含まない空のキャプシドが形成されます。ウイルスベクター RNA がそのような細胞にトランスフェクトされると、染色体 DNA に組み込まれて転写されて完全長のレトロウイルス RNA が形成され、そのような条件下ではベクター RNA のみがキャプシドにパッケージされます (+ 配列のみが含まれます)。得られた無傷のウイルス粒子は、レトロウイルスベクターを標的細胞に効率的に送達するために使用されます。

レトロウイルスは、急速に分裂する細胞にのみ積極的に感染します。遺伝子を導入するには、パッケージ化されたレトロウイルスベクターの精製粒子で遺伝子を処理するか、遺伝子を産生する細胞株と共培養して、選択してパッケージング細胞から標的細胞を分離します。

形質導入された細胞は、治療用遺伝子産物の合成レベル、複製能力のあるレトロウイルスの有無、および細胞の増殖または機能の能力の変化の有無について注意深くチェックされます。

骨髄細胞は遺伝子治療に最も適しています。これは、その中に増殖して分化できる全能性胚性幹細胞が存在するためです。各種細胞 - B および T リンパ球、マクロファージ、赤血球、血小板、破骨細胞。すでに述べた重度複合免疫不全症、ゴーシェ病、鎌状赤血球貧血、サラセミア、骨粗鬆症などを含む多くの遺伝性疾患の治療に使用されるのはこれらの細胞です。

単離と培養が難しい全能性骨髄幹細胞に加えて、臍帯血由来の幹細胞（新生児の遺伝子治療に好ましい使用）、および肝細胞（肝細胞）が高コレステロール血症の治療に使用されます。

in vivo 遺伝子治療では、欠損細胞に治療用遺伝子を確実に送達することが特に重要です。このような標的送達は、特定の種類の細胞に感染できるウイルスに基づいて作成された改変ベクターによって提供されます。すでに上で述べた嚢胞性線維症の治療のために開発されたアプローチを考えてみましょう。肺は開いた空洞であるため、治療用遺伝子を肺に送達するのは比較的簡単です。健康な遺伝子のクローン化バージョンを不活化アデノウイルスに導入しました (図 3.19)。このタイプのウイルスの特異性は、肺の内層に感染して風邪を引き起こすことです。

米。 3.19。アデノウイルスに基づくベクターを取得するためのスキーム

このようにして構築されたウイルスは、実験動物の鼻と肺に噴霧され、次に人間の患者に噴霧されてテストされました。場合によっては、健康な遺伝子の導入と発現、および正常な塩化物イオン輸送の回復が観察されました。このアプローチ（点鼻薬を使用して正常な遺伝子を導入する）は、近い将来、肺の嚢胞性線維症の症状を治療するために広く使用されるようになる可能性があります。

レトロウイルスやアデノウイルスに加えて、単純ヘルペスウイルスなど、他の種類のウイルスも遺伝子治療実験に使用されます。この二本鎖 (152 kb) DNA ウイルスの特別な特徴は、ニューロンに特異的に感染する能力です。中枢性および末梢性に影響を及ぼす遺伝性疾患が数多く知られています。神経系- 腫瘍、代謝障害、神経変性疾患（アルツハイマー病、パーキンソン病）。

単純ヘルペスウイルス I 型 (HSV) は、このような疾患の治療に非常に適したベクターです。このウイルスのキャプシドはニューロンの膜と融合し、その DNA は核に輸送されます。 HSV ベクターを使用して治療遺伝子を導入するためのいくつかの方法が提案されており、実験動物での試験が成功裏に行われています。

ウイルスベクターには、高コスト、限られたクローニング能力、および可能性があるなどのいくつかの欠点があります。炎症反応。そのため、1999年、アデノウイルスベクターの導入により異常に強い免疫反応が発現した結果、治験に参加した18歳のボランティアが死亡した。 2002年、フランスで2人の子供が免疫不全の治療中（レトロウイルスを使用して幹細胞に治療用遺伝子を導入することにより）白血病のような症状を発症した。

したがって、非ウイルス遺伝子送達システムが開発されています。最も単純で最も効果のない方法は、プラスミド DNA を組織に注入することです。 2 番目のアプローチは、DNA に結合した金微粒子 (1 ～ 3 ミクロン) を組織に照射することです。この場合、治療用遺伝子が標的組織で発現され、その産物である治療用タンパク質が血液に入ります。このアプローチの主な欠点は、血液成分によるこれらのタンパク質の早期不活性化または破壊です。

DNA は、人工脂質の殻にパッケージングすることで配送できます。このようにして得られた球状リポソーム粒子は、細胞内に容易に浸透します。細胞膜。さまざまな特性を備えたリポソームが作成されていますが、DNA の大部分がリソソーム破壊を受けやすいため、これまでのところそのような送達効率は低いです。また、遺伝子構築物を送達するために、安全性、標的送達、および細胞への浸透を確保できるさまざまな分子を使用して DNA コンジュゲートが合成されます。

近年、47番目の染色体を人工的に作成するための集中的な実験が行われ、これにより、たくさんの 1 つまたは複数の治療遺伝子の完全な制御要素セットを含む遺伝物質。これにより、治療遺伝子のゲノム変異体の使用が可能になり、その安定性と効果的な長期発現が保証されます。実験では、治療用遺伝子を含む人工ヒト染色体の作製がかなり可能であることが示されているが、このような巨大な分子を標的細胞の核に導入する方法はまだ明らかになっていない。

遺伝子治療が直面する主な課題は、重度の免疫反応のリスクに加えて、患者の体内での治療用 DNA の長期保存と機能の難しさ、多くの病気の多重遺伝子性が遺伝子治療のターゲットにしにくいことです。、ウイルスをベクターとして使用するリスク。

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