Доставка и экспрессия

В настоящее время единственными клетками человека, которые можно использовать для переноса генов, являются клетки костного мозга или фибробласты. Никакие другие клетки нельзя извлечь из тела и вырастить в культуре для того, чтобы перенести ген и снова ввести пациенту. Для переноса клонированных генов в такие клетки существуют четыре метода:

а) вирусный (с помощью РНК-ретровирусов и ДНК-вирусов),

б) химический (с помощью фосфата кальция),

в) метод слияния (с помощью слияния клеток с нагруженными ДНК липосомами, тканями эритроцитов или протопластами),

г) физический (с помощью микроинъекций или электропораций). Метод слияния в настоящее время развит не очень хорошо.

Микроинъекции ДНК использовали во многих экспериментах в биологии развития позвоночных, но при этом, как правило, нужно вводить очень большое и трудно контролируемое количество материала. Наиболее перспективным является перенос, связанный с использованием ретровирусов: единичные копии можно включить в один, хотя и случайный, участок почти в 100% клеток мишеней. Кроме того, при этом методе известна структура встраиваемой последовательности.

Ген устойчивости к неомицину вводили в кроветворные клетки взрослых мышей, и человеческий ген фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтансферазы (HPRT) переносили и активировали в клетках линии с недостаточностью этого фермента. Эксперимент вселяет надежду на возможность генной терапии при синдроме Леша-Нихена. Все другие способы лечения данной болезни неэффективны. Почему именно в этом случае генная инженерия может принести успех? Потому, что ген HPRT, по-видимому, работает по принципу "всегда включен"; даже небольшая доза продуцируемого фермента могла бы дать улучшение, а небольшое перепроизводство не было бы особо вредным. С другой стороны, есть сомнения в том, что введением гена HPRT в клетки костного мозга можно будет повлиять на тяжелые нарушения поведения при этом синдроме, вызванные недостаточностью фермента в клетках головного мозга. Однако in vitro наблюдали метаболические взаимодействия: продуцирующие фермент клетки могут "питать" им или его предшественниками те, в которых он отсутствует. Это могло бы происходить и in vitro и улучшать работу нервных клеток. Еще лучшим кандидатом для генной терапии является недостаточность адениндезаминазы, ведущая к дефектам иммунной системы. В этом случае, по-видимому, функциональный дефект локализован преимущественно или исключительно в костном мозге, и на него, следовательно, можно действовать in vitro, а затем ввести обратно в ткань.

Перенос генов в яйцеклетки или зиготы на ранних стадиях

Общественность обеспокоена не столько переносом генов в соматические клетки, сколько манипуляцией ими в зародышевых клетках и зиготах с целью изменения генетической конституции будущих поколений. Безответственные спекуляции некоторых молекулярных биологов

и журналистов вызвали в обществе тревогу относительно намерений ученых. Многие люди опасаются, что честолюбие молекулярных биологов не остановит их перед жестокими экспериментами на человеке.

Тем временем "генная терапия" на уровне зародышевых клеток была осуществлена у мышей: введение генов гормона роста крыс в оплодотворенные яйцеклетки мышей приводило к поразительному росту некоторых из подвергшихся воздействию животных. Из экспериментальных яйцеклеток развилась 21 мышь; слияние генов произошло в 7 случаях, из них в 6 размер животных значительно превышал размер остальных мышей в помете. В последующих экспериментах этой группы использовались карликовые мыши линии Little (lit). Причина карликовости у них заключена в недостаточности гормона роста. Эта линия используется в качестве моделей при изучении аутосомно-рецессивной недостаточности гормона роста (тип I) у человека. При введении с помощью микроинъекций гена гормона роста в яйцеклетки мышей карликовой линии удалось получить 41 животное, 7 мышей оказались носителями чужеродных генов и 6 из них продемонстрировали поразительное увеличение размеров тела; размер не просто восстановился — карликовый фенотип изменился на гигантский.