Egy baktérium okozta tüdőgyulladásnál oki kezelésnek az antibiotikum szedés minősül. Míg a gyulladáscsökkentő, lázcsillapító, köptető gyógyszerek a tüneti kezelés részét képezik.
|
XII./2. fejezet: A genetikai betegségek terápiája
XII./2.1. A terápia fajtáji
A genetikai betegségek kezelése –hasonlóan a többi betegséghez- lehet oki és tüneti. Oki kezelésről akkor beszélünk, ha a betegség kiváltó okát tudjuk kezelni és megszüntetni vagy előnyösen befolyásolni, míg tünetei kezelés során a betegség tüneteit kezeljük. Más betegségekkel ellentétben, a genetikai betegségek kis számában érhető el jelenleg oki kezelés. A genetikai betegséget okozó genetikai hiba típusa (kisebb génmutáció v. nagyobb, akár több gént vagy kromoszómaszakaszt érintő deléció v. transzlokáció) és a genetikai információ átíródási folyamatának vertikális láncában elfoglalt helye (génszint, RNS szint, fehérje szint) más-más terápiás megközelítés lehet célszerű. A genetikai betegségek egy része olyan súlyos, hogy már embrionális korban vagy röviddel születést követően elhalással végződik, terápiás beavatkozásra nincs lehetőség.
A genetikai betegségek terápiás beavatkozási pontjai lehetnek:
-
1. gén szintjén: DNS szerkesztés, géntranszfer, géncsere.
-
2. RNS szintjén: exon kihagyás (skipping), transzláció befolyásolása.
-
3. protein szintjén: protein pótlása, protein expresszió fokozása.
-
4. supracelluláris szinten: sebészeti műtétek, farmakológia, fizioterápia.
XII./2.1.1. Génterápia
A genetikai betegségek igazi oki kezelését a hibás génállomány normálisra cserélése jelentené. Ehhez ismerni kell a betegséget okozó gént, ami a biotechnológiai fejlődésnek és a nagy áteresztő képességű szekvenálási metodikák megjelenésének köszönhetően egyre nagyobb arányban realizálható feladat.
DNS moduláló terápiák a
-
- gén helyettesítés
-
- génszerkesztés
-
- géntranszfer.
|
A plazmidok olyan körkörös, a kromoszómális DNS-től fizikailag szeparált formában jelen levő, külön replikálódó DNS szakaszok, melyek természetes formájukban valamilyen, az organizmus számára bizonyos külső körülmények között előnyös tulajdonságot (mint például egyen baktériumok esetében antibiotikum érzékenységet) hordoznak.
|
Amennyiben ismert a génhiba, akkor be kell juttatni a normális génszakaszt azokba a sejtekbe, amelyekben ez megváltozott. A normális génszakasz technikai előállítása a mai kor szintjén nem jelent nagy problémát, a célzott bejuttatás azonban nehezebb feladat. Ehhez vektorként általában valamilyen vírust használnak fel. A vírusba helyezik a normális géndarabot, majd megpróbálják elérni, hogy a kórokozó csak a hibás géndarabot tartalmazó emberi sejteket támadja meg. Ezekbe bejutva aztán a normális géndarab fel tud szaporodni és be tud épülni az emberi sejt génállományába. Problémát jelent, hogy a kórokozót érzékelve a szervezet immunrendszere megtámadja és megpróbálja elpusztítani a vektort, de az is előfordulhat, hogy a kórokozó betegséget vált ki. Mindkét esetben a reakció súlyos állapothoz, akár szervkárosodáshoz és halálhoz is vezethet. A másik probléma, ha sikerül is a kórokozónak beépülnie a sejtbe, nem biztos, hogy csak azokba a sejtekbe jut be és a bevitt génszakasz a genom azon részébe épül be ahová szántuk és később átalakulva betegséget, daganatot okozhat. Az immunogenitás áthidalható plazmid vektorok alkalmazásával, mely költséghatékonyan előállítható, immunogenitása gyenge, nem toxikus (1. ábra). A plazmidok célszervbe juttatása ellenben nehézkes, általában valamilyen enhanszerre, mint a szonoporáció v. elektroporáció van szükség, ami a bevitel hatásfokát növeli.
1. ábra: Baktériumban található plazmid sematikus ábrája. 1. bakteriális DNS 2. plazmid.
|
Pronukleáris géntranszfer nyújt lehetőséget a mitokondriális betegségek kezelésére. A mitokondriális betegségek anyai ágon öröklődnek, tekintve, hogy a petesejt tartalmaz mitokondriumot, míg a spermium feje nem. Az embriókban tehát anyai mitokondriumot találhatuk. A beavatkozás során egy donor (betegség által érintett szülőtől származó) és egy recipiens (egészséges nőtől származó) megtermékenyített petesejtet használnak. A donor embrióból korai szakban eltávolítják a sejtmagot, ami a nukleáris DNS-t tartalmazza és hasonló korai állapotú recipiens embrióba helyezik azt be. Az embrió így a donor nukleáris DNS-t és a recipiens mitokondriumot (egészséges) tartalmazza. Ily módon a mitokondriális betegséggel érintett szülőpár DNS állománya kerül egy egészséges mitokondriumokat tartlamazó recipiens (más nő petesejtjét használt) embrióba. Ezt az embriót ültetik be a donor anya méhébe. A beavatkozást nem minden országban engedélyezik.
XII./2.1.2. RNS szintű terápia
A génállomány felett egy szinttel, az RNS szintjén nyújtanak beavatkozási lehetőséget az RNS szintű terápiák. Ide tartoznak a
-
- antiszensze oligonukleotid terápia (exon skipping, exon beillesztés)
-
- „read through” terápia
-
- mutáns mRNS eltávolítása
-
- transzláció módosítás.
|
|
Az ún. antiszensz nukleotid terápia esetében a génről képződött egyszálú mRNS komplementer szálát megszintetizálva és párosítva a mutáns mRNS-sel, duplaszálú szerkezetet kapunk, így az mRNS nem tud átíródni fehérjévé (2. ábra). Ily módon blokkolni vagy módosítani lehet a génterméket. (Megjegyzés) . Az előállított mRNS szakaszokkal kiiktatható az egész gén v. csak egy szakaszának (pl. egy exon) működése. Ha egyébként át nem íródó és így a fehérjébe be nem épülő exonnak megfelelő mRNS-t állítunk elő, az így be tud épülni a fehérjébe. Erre példa a spinalis muscularis atrophia (SMA) betegség kezelésére használt nusinersen (Spinraza) kezelés, ahol a hibás SMN1 gén egy pszeudogénjének (SMN2, melyről alacsonyabb funkcionális aktivitású fehérje keletkezik) 7-es exonjának ilyen módon való beépítésével normalis fehérje szintetizáltatható (3.ábra).
2. ábra: Antiszensz nukletotid terápia. A duplaszálú DNS-ről készült egyszálú mRNS-hez szintetizált komplementer RNS-szál kötődése meggátolja az mRNS transzlációját, így a fehérjeszintézist.
|
|
|
Korábban kezelhetetlennek tűnt betegségek is kezelhetők.
|
Amennyiben idő előtti stop kodon keletkezik, egy másik terápiás beavatkozási pont az ún. „read through” terápia nyújthat lehetőséget a kijavításra. Ez az idő előtti stop kodonnal járó nonszensz mutációk átugrására szolgál, mely így normális fehérje előállatását teszi lehetővé. Mai ismereteink szerint a genetikai betegségek hozzávetőlegesen 11%-a ezzel a mechanizmussal alakul ki. A terápiás lehetőséget először 1996-ban a cystas fibrosist okozó CFTR gén esetében vetették fel, amit aztán számos egyéb betegség követett. A PTC124 (ataluren, Translarna) olyan idő előtti terminációt gátló készítmény, mely a természetes terminációt nem befolyásolja, azonban így az idő előtti stop kodon átugrásával a csonkolt funkcióképtelen v. csökkent funkciójú fehérje helyett normális fehérje képződését segíti elő (4. ábra). A készítményt cystas fibrosisban és Duchenne féle izomdystrophiában is hatásosnak találták fázis III klinikai vizsgálatokban, azonban csak a Duchenne typusú izomdystrophiában törszkönyvezték azt.
A micro RNS-k (miRNS) és small interfering RNS-k (siRNS) olyan nem kódoló rövid RNS szakaszok, melyek a génátíródás szuppressziójában, posttranszlációs regulációjában játszanak szerepet.
A miRNS-k fő szerepe a génátírás szabályozásában, míg a siRNS-ké a genom stabilizálásában van. A miRNS-k komplementer módon kötődnek az mRNS egy szakaszához, mely a
-
(1) transzláció riboszómák által végzett folyamatát blokkolja,
-
(2) az mRNS polyA farkának rövidülésével destabilizálja azt,
-
(3) hasító enzimek számára hozzáférhetővé teszi az mRNS-t. MiRNS-k és si RNS-k használatával a mutáns mRNS-k inaktiválhatók, mely így megakadályozza a gén átíródását.
A folyamat felismeréséért C. Melo és A. Fire 2006-ban orvosi Nobel díjat kaptak. A miRNS és siRNS terápiás célpontok között a különböző daganatos betegségek dominálnak, de anti-inflammatorikus hatás, szervátültetést követő antivirális hatás és remodelling, degeneratív kórképek (nedves makuladegeneráció) kezelésének reményével is vannak folyamatban klinikai vizsgálatok. A terápiás modalitással szemben a fő kihívást –a géntranszferhez hasonló módon- a célzott helyre való bejuttatás jelenti. Ebben a nanopartikulumok használatával sikerült előrelépést elérni az elmúlt években.
|
 |
XII./2.1.3. Protein szintű terápia
Egyes enzimhiánnyal járó genetikai betegségeknél lehetőség van mesterségesen előállított enzimek szervezetbe juttatásával pótolni a hiányzó vagy nem megfelelően működő enzimet. Ennek hatására létre tud jönni az enzim által katalizált átalakulás, nem szaporodik fel a szubsztrát és tud képződni végtermék. Más esetekben elég mindössze a hiányzó enzim elő-anyagának szintjét csökkenteni diétával, mellyel elkerülhető, hogy az felszaporodjon és betegséget okozzon. Előbbi esetre példa a Pompe betegség, mely egy lizoszómális tárolási betegség, ami izomdisztrófiát okoz. Az itt hiányzó v. csökkent működésű alfa-glükozidáz enzim infúzióval a szervezetbe juttatható. Utóbbi esetre pedig jó példa a fenilketonúria, ahol a fenilalanin-hidroxiláz enzim hiánya olyan súlyos idegrendszeri zavarokat okozhat, mint a szellemi fejlődés elmaradása, epilepsziás rohamok. A betegség szigorú fehérjeszegény diétával kezelhető (5. ábra).
A hiányzó protein helyettesítésére kínál lehetőséget, más, hasonló hatással bíró fehérje működésének fokozása. A dystropin hiánnyal járó Duchenne-féle izomdystrophiában a dystrophinnak egy szerkezeti és működési hasonlóságot mutató paralógja, az utrophin termelődésének fokozásával (ezutromiddal) a tünetek javulását lehet elérni mutáció aspecifikus módon.
5. ábra: Egyes genetikai betegségek speciális diétával kezelhetők
|
|
|
XII./2.1.4. (Ős)sejt kezelés
A degeneratív genetikai betegségek, mint az Alzheimer betegség, makula degeneráció, stb. valamilyen szerv v. szövet atrofiájával járnak. Ezekben a betegségekben az őssejt kezelés racionális kezelési stratégiát jelent. Az őssejtek olyan még nem elkötelezett progenitor sejtek, amik számos sejttípussá képesek differenciálódni. Ilyen sejtek szervezetbe juttatásával és a kívánt sejttípus irányába differenciálódás elősegítésével képesek lehetünk az elpusztult sejtek pótlására. A biztató lehetőség ellenére azonban kevés olyan betegség van jelenleg, melyben őssejt kezelést tudunk alkalmazni. A fő problémát a progenitor sejtek megfelelő differenciáltatása jelenti, ugyanis a szövetspecifikus differenciáció kondícióinak pontos ismerete nélkül elfogadhatatlanul magas számban fordul elő, hogy nem a kívánt sejttípus fejlődik ki, megnövelve a daganatos betegségek előfordulását. A másik alkalmazási korlátot etikai megfontolások képezik, vannak, akik ellenzik ezt a fajta kezelési módot, mert az élet kezdetét a megtermékenyített embriótól számítják, így az embrionális őssejt kezelést elutasítják.
Egy speciális saját sejt alapú immunterápiás kezelési mód a CAR-T terápia, amit daganatos betegségekben használnak. Ennek során a páciens véréből izolálják a T-sejteket, melyekbe egy speciális, a tumor sejtekhez kötődni képes sejtfelszíni receptor génjét juttatják be, mely így expresszálódik a T-sejt felszínén (chimeric antigene receptor-CAR). A sejteket laboratóriumi körülmények között felszaporítják, majd infúzióban visszajuttatják a páciensbe. A visszajuttatott T-sejtek a daganatos sejtekhez kötődve immunválaszt hoznak létre (6. ábra). 2017-ben a gyermekkori acut lymphoid leukémia valamint előrehaladott felnőttkori lymphoma kezelésére törzskönyvezte az eljárást az amerikai gyógyszerügyi hatóság (FDA). A CAR-t kezelés leggyakoribb mellékhatásai és a betegek jelentős részénél előforduló melléhatásai a gyulladásos cytokinek hirtelen nagyarányú kiáramlása (cytokine release syndrome-CRS) lázat, vérnyomásesést, légzési elégtelenséget okozva valamint neurológiai deficittünetek (aphasia, hallucináció, coma) kialakulása. Előbbi 25-50%-ban, utóbbi 10-15%-ban fordult elő.
6. ábra: A CAR-T terápia lépései (forrás: https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/car-t-cell-therapy)
|
|
 |
XII./2.1.5. Strukturális károsodást okozó genetikai betegség kezelése
Más (főleg nagyobb génszakaszt érintő v. kromoszóma átrendeződéssel járó) genetikai betegségek egyes szervek felépítésében okoznak hibát, például szívfejlődési rendellenességet kialakítva. Ilyen esetekben ennek a rendellenességnek a műtéti megoldása, pl. a szívfejlődési zavar műtéti kiigazítása vagy szívátültetés jelenthetik a betegség oki kezelését (7. ábra). A sarlósejtes vérszegénység súlyos formáiban nem megfelelő alakú vörösvértestek képződnek, melyek így vérszegénységet, oxigénhiányt, vérrögképződést és infarktusokat okoznak. Ez esetben csontvelő átültetéssel olyan normális vörösvértest termelődését biztosító csontvelőt juttatható a szervezetbe, ami a tünetek megszűnéséhez vezet.
7. ábra: Trikuszpidális szívbillentyű műtéte
|
XII./2.1.6. Epigenetikai betegségek kezelése
Az epigenetikai szinten kialakuló betegségek kezelésében az epigenetikai változásokat kialakító fő útvonalak, mint a DNS metiláció és hiszton deacetiláció gátlása hatásos. Elsőként az epigenetikai okokra visszavezethető rákos betegségek kezelésében értek el eredményeket, amik aztán további betegségek kezelésének teremtették meg az alapját. A hiszton deacetiláz inhibitorok a malignus hematológiai betegségek mellett az idegrendszeri betegségek széles körében is hatásos lehet, mint a Parkinson és Alzheimer betegség, traumás agyi károsodás, pszichiátriai betegségek, stb. Ezek vizsgálata folyamatban van, áttörést jelentő eredmény ez idáig nem született. Ezen kezeléseknek nem ismert egyelőre a pontos celluláris hatása. A célzott targetálás hiánya és az ebből fakadó potenciálisan mutagén, karcinogén hatás limitálhatja felhasználhatóságukat.
|
|
XII./2.1.7. Fizioterápia „gene shifting”
A mitokondriális betegségekben normális és mutáns génállományú mitokondriumok egyaránt találhatók a sejtekben különböző arányban (heteroplasmia). Ezek a különböző sejtekben és a szervezet különböző szöveteiben széles határok között változhatnak. Míg mitokondriális myopáthiában az érett myocytákban jellemzően mutáns, addig a szatellita myocytákban jellemzően egészséges mitokondriumokat figyeltek meg. A szatellita myocyták nyugvó, sejtosztódásban nem részt vevő izomsejtek, amiket stimulálva nyugvó állapotukból kimozdíthatók és osztódásra bírva az egészséges mitokondriumokat tartalmazó izomsejtek száma fokozható, csökkentve ezzel a mutáns mitokondriumokat tartalmazó izomsejtek heteroplasmia arányát. Ezt az aktivációt a rövid időtartamú koncentrikus (izomösszehúzodás fázisa) edzéssel lehet beindítani, ami így a normális mitokondriumok felszaporodás felé tolja el az arányt (gene shifting).
|
|
XII./2.1.8. Betegségkockázatot jelentő genetikai eltérések kezelése
A genetikai betegségek egy része rákot okoz. Ez több szempontból is fontos. Ha valakiben olyan génhibát azonosítanak, ami fokozott kockázatot jelent rákos betegség kialakulására, akkor olyan életmódbeli változásokra kell törekedni, ami csökkenti a rák kialakulásának kockázatát. Emellett rendszeres szűrővizsgálatokon javasolt részt venni, akár már fiatal kortól és akkor is, ha az egyébként nem lenne kötelező. Hallottál Angelina Jolie esetéről (8. ábra). Ha már kialakult a daganatos betegség, a rákos sejtek pontos genetikai feltérképezése segíthet a hatásos, személyre szabott gyógyszeres kezelés kialakításában. Elkerülhetők a szervezet számára mérgező, súlyos mellékhatásokat okozó gyógyszerek, és olyanok adhatók, amik biztosan használni fognak a rákos sejtek elpusztításában.
8. ábra
|
Összefoglalásképpen elmondható, hogy a genetikai betegségek kezelésének áttörése még várat magára, noha a biotechnológiai fejlődés utóbb években tapasztalt mértéke bizakodásra ad okot. A különböző kezelési modalitások jelenlegi nehézségei mellett napjainkban az RNS szintű és CAR-T immunmoduláns beavatkozás mutatja a legbiztatóbb eredményeket.
|
|
