Понимание генетических болезней на молекулярном уровне лежит в основе рациональной терапии. В течение будущих десятилетий знание последовательности генома человека и каталог генов вместе с возможностями молекулярной биологии, белкового проектирования и биоинженерии будут иметь огромное влияние на лечение генетических и других болезней.

Цель лечения генетической - устранить или улучшить симптомы заболевания, причем не только у пациента, но также и в его семье. Кроме того, семью следует информировать о риске развития болезни у других ее членов. Генетическое консультирование - основной компонент медицинской помощи при наследственных заболеваниях.

Для моногенных заболеваний , вызванных мутациями с потерей функции гена, лечение направлено на замену дефектного белка, улучшение его функции или минимизацию последствий недостаточности. Замену дефектного белка можно достичь его введением, пересадкой органа или клеток, или генотерапией.

В принципе, генотерапия - предпочтительный способ лечения некоторых, а возможно, большинства моногенных болезней, как только она станет безопасной и эффективной. Тем не менее даже если копии нормального гена могут быть переданы пациенту, семья нуждается в генетическом консультировании, диагностике носительства и пренатальной диагностике, во многих случаях в нескольких поколениях.

Эра молекулярной медицины с ее замечательными достижениями за последние 5 лет обещает прекрасный и полный эффект при терапии генетических болезней . Эти достижения включают первые случаи лечения наследственного заболевания (тяжелого комбинированного иммунодефицита) с помощью генотерапии; способность манипулировать экспрессией генов с помощью совершенно безопасных аналогов нуклеотидов (открытие, имеющие большое значение для лечения большинства гемоглобинопатии, наиболее частых моногенных болезней в мире); и способность предотвращать заместительной ферментотерапией клинические проявления прежде летальных заболеваний, включая лизосомные болезни накопления.

Лечение многофакторных генетических болезней

Для большинства многофакторных болезней , обычно обнаруживаемых в юности или во взрослой жизни, этиологические факторы окружающей среды и генетическая компонента понятны недостаточно. С признанием вклада окружающей среды появляется возможность для эффективного вмешательства, поскольку влияние внешних факторов часто может быть изменено.

На самом деле изменения факторов окружающей среды, например лекарства, образ жизни или изменение диеты, могут иметь большее действие при лечении многофакторных, чем моногенных, болезней. Например, табачный дым - фактор окружающей среды, которого должны строго избегать все пациенты с ВМД или эмфиземой.

Табачный дым окисляет остаток метионина в активном сайте a1-антитрипсина, в 2000 раз уменьшая его способность тормозить эластазу, тем самым буквально создавая фенокопию наследуемой недостаточности а1-антитрипсина.

Хотя многофакторные болезни хорошо поддаются некоторым формам терапевтического или хирургического лечения, такой подход не «генетический» по своей сути. Поразительный пример многофакторного заболевания, чрезвычайно успешно поддающегося стандартной терапии, - сахарный диабет I типа, когда интенсивная заместительная инсулинотерапия существенно улучшает исходы.

Также весьма успешным может быть хирургическое лечение многофакторных заболеваний . Например, три структурных аномалии (врожденные пороки сердца, расщелины губы и нёба, стеноз привратника) поражают почти 1,5% всех живорожденных младенцев, это составляет приблизительно 30% всех новорожденных с генетической патологией.

Примерно у половины из них болезнь излечивается единственной операцией (фенотипическая модификация); следовательно, излечение возможно, по крайней мере, у 10-15% новорожденных с генетическими заболеваниями. По общему признанию, лечение других наследственных болезней не настолько успешно, но часто улучшает качество жизни.

Лечение моногенных генетических болезней

Несмотря на большие перспективы , в целом лечение моногенных болезней пока недостаточно эффективно. Анализ 372 менделирующих заболеваний показал, что существующая терапия полностью эффективна в 12% случаев, частично эффективна в 54% и не дает никаких преимуществ в 34%. Обнадеживающая тенденция, что лечение более вероятно окажется успешным, если известен биохимический дефект.

Например, в одном исследовании лечение повышало продолжительность жизни только при 15% изученных моногенных болезней, но в подгруппе из 65 врожденных заболеваний с известной причиной продолжительность жизни существенно увеличилась на 32%; аналогичные изменения наблюдали для других фенотипических признаков, включая рост, интеллект и социальную адаптацию. Таким образом, решающее воздействие на клинические результаты оказывают исследования, объясняющие генетические и биохимические основы наследственных болезней.
Текущее неудовлетворительное состояние лечения генетических болезней - следствие многочисленных факторов, включая следующие.

Ген не идентифицирован или непонятен патогенез болезни. Мутантный локус неизвестен при более 50% генетических болезней. Даже когда ген известен, тем не менее, понимание патофизиологического механизма часто неадекватно. При ФКУ, например, несмотря на годы анализа, все еще плохо понятны механизмы того, как повышение фенилаланина нарушает развитие мозга и его функции.

Фетальные повреждения. Некоторые мутации действуют в начале развития или вызывают необратимые патологические изменения прежде, чем они могут быть диагностированы. Эти проблемы иногда можно предвидеть, если есть соответствующий семейный анамнез наследственного заболевания или идентифицированы семейные пары из группы риска при скрининге. В таких случаях иногда возможно пренатальное лечение, как терапевтическое, так и хирургическое.

Тяжелые фенотипы хуже поддаются лечению. Первые распознанные случаи болезни обычно наиболее тяжелые, и они часто плохо поддаются терапии. Одна из причин - у значительно пораженных больных мутация часто приводит к полному отсутствию белка или изменению его без какой-либо остаточной активности. Если эффект мутации менее разрушительный, мутантный белок может сохранять некоторую остаточную функцию.

В этом случае можно попытаться увеличить его функциональную полноценность, чтобы получить терапевтический эффект.

В настоящее время при всех наследственных заболеваниях широко используется симптоматическое лечение, с помощью которого удается в той или иной мере снизить тяжесть клинической картины болезни. Оно включает применение различных лекарственных препаратов, физиотерапевтическое лечение, климатолечение и др. При некоторых наследственных болезнях такое лечение является единственно возможным способом облегчения развившейся симптоматики.

Некоторых больных с наследственной патологией лечат оперативным путем после рождения, применяя реконструктивную хирургию («волчья пасть», «заячья губа», заращение анального отверстия, стеноз привратника, косолапость, врожденный вывих тазобедренного сустава, пороки сердца), при необходимости используя трансплантацию тканей и органов. Ряд дефектов, возникших как следствие нарушения генотипа, могут быть устранены только оперативным путем (поражение глаза при ретинобластоме, мекониальный илеус у новорожденных при муковисцидозе).

При заболеваниях, связанных с нарушением обмена веществ (фе- нилкетонурия, галактоземия, фруктоземия и др.), применяют патогенетическое лечение, которое может значительно исправлять изменения нормального фенотипа индивидуума путем воздействия на биохимический механизм развития болезни. При этом существенное значение имеют сведения о конкретных молекулярных нарушениях звеньев метаболического процесса у того или иного больного.

Примером такого лечения является успешное применение диетотерапии для коррекции фенотипа ребенка при фенилкетонурии и галак- тоземии. В случае нарушения синтеза какого-либо гормона проводят заместительную терапию путем введения этого гормона в организм ребенка (врожденный гипотиреоз).

Наиболее радикальным и эффективным способом лечения наследственных заболеваний человека является генная терапия, возможности которой сегодня интенсивно изучают, экспериментируя на различных биологических моделях (клетках бактерий, растений, животных, человека и др.) и используя в клинической практике.

Принципиальный смысл методов генной терапии состоит в замещении мутантного белка клеток человека, с которым связано развитие болезни, на соответствующий нормальный белок, который будет синтезироваться в таких клетках. С этой целью в клетки больного вводят ген нормального белка (трансген), находящийся в составе генно-инженерной конструкции, т.е. экспериментально сконструированной рекомбинантной молекулы ДНК (на основе молекулы векторной ДНК).

Генная терапия в настоящее время связана с коррекцией генетических дефектов в соматических клетках больного человека. Наиболее сложные проблемы генной терапии связаны с механизмами доставки гена в нужные клетки, возможностями его эффективной экспрессии в этих клетках и мерами безопасности организма. Для переноса генов чаще всего используют относительно легкодоступные для вмешательства клетки внутренних органов и тканей человека (клетки красного костного мозга, фибробласты, клетки печени, лимфоциты). Такие клетки можно выделить из организма, включить в них нужную генную конструкцию и затем вновь ввести их в организм больного.

Для введения нужных генов в организм человека чаще всего используют вирусные векторы (комплекс вирусная ДНК - ген человека), плазмидные векторы (плазмидная ДНК - ген человека), а также искусственные макромолекулярные системы (трансген в составе ли- посомного комплекса). Ограниченное применение вирусных векторов связано с возможной патогенностью используемых в этих целях вирусов (ретровирусы), их способностью индуцировать иммунный ответ (аденовирусные конструкции). Кроме того, в некоторых случаях встраивание вирусных комплексов в геном человека может быть причиной инсерционных мутаций, приводящих к нарушению активности отдельных генов. Играет отрицательную роль и ограничение размера генетической конструкции, которая включается в геном вируса.

В то же время большинство невирусных комплексов низкотоксично, немутагенно, поэтому их использование более предпочтительно. Однако они не лишены недостатков, к которым относятся короткое время экспрессии включенных в них генов и отсутствие достаточной специфичности в отношении тех или иных тканей организма.

В настоящее время поиски наиболее оптимальных вариантов генной терапии ведутся в разных направлениях. Так, делаются попытки использования микроРНК для блокирования активности некоторых генов. Разработаны методы введения ДНК гибридных плазмид путем их инъекций в мышечные и другие клетки (ДНК-иммунизация) либо с помощью систем ДНК-катионных липосом (комплекс называют ге- носомой), которые, взаимодействуя с клеточной мембраной, легко проникают в клетки, доставляя туда плазмидную ДНК. Считают также перспективным использование некоторых других искусственных макромолекулярных комплексов невирусной природы (синтетических пептидов, катионных или липидных лигандов, в частности, гидрофобных поликатионов), на основе которых созданы системы, обеспечивающие перенос генов в определенные ткани. Следует отметить, что в предпринимаемых попытках генотерапии человека используют разные пути переноса нормальных генов. Такой перенос (трансгеноз) осуществляют либо путем введения необходимых генов в выделенные из организма соматические клетки (in vitro) с дальнейшим их введением в органы или кровоток, либо проводят прямой трасгеноз (in vivo), используя рекомбинантный вектор с необходимым геном.

Генная терапия находит применение в лечении различных моно- генных и мультифакториальных заболеваний человека. В настоящее время ведутся работы по генной терапии гемофилии, тяжелого комбинированного иммунодефицита с недостаточностью аденозиндеза- миназы, миодистрофии Дюшенна, семейной гиперхолестеринемии.

Хороший эффект трансгеноза in vitro получен при лечении иммунодефицита с недостаточностью аденозиндезаминазы путем встраивания гена этого фермента человека в мононуклеарные клетки периферической крови, извлеченные из организма с последующим возвращением таких клеток обратно в организм.

Имеются данные о возможности лечения методом генной терапии семейной гиперхолестеринемии, причиной которой является недостаточность рецептора липопротеинов низкой плотности. Нормальный ген рецептора липопротеинов вводили в клетки печени больных с помощью ретровирусного вектора in vitro, а затем такие клетки возвращали в организм больного. При этом у одних больных удалось получить стойкую ремиссию со снижением уровня холестерина на 50%.

В настоящее время разрабатывается ряд подходов для лечения некоторых опухолей генно-инженерными методами. Так, для лечения меланом используют инфильтрирующие опухоль лимфоциты, в которые введен ген фактора некроза опухоли. При введении таких лимфоцитов в пораженный организм наблюдается лечебный эффект. Имеются данные о возможности лечения опухолей головного мозга при использовании ретровирусных векторов, которые переносят обладающий лечебным эффектом трансген только в делящиеся клетки опухоли, но не затрагивают при этом нормальные клетки.

Таким образом, в будущем генная терапия может стать одним из ведущих направлений в лечении наследственной патологии человека в связи с возможностью исправлять функции генетического аппарата больного, нормализуя таким образом его фенотип.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

• 1. Используя имеющуюся у вас информацию, составьте схему трансгеноза in vitro. Приведите примеры заболеваний, при которых возможно использование этого способа терапии.
• 2. Выберите из числа предложенных заболеваний те, при которых возможно применение в качестве патогенетического лечения специальных диет:
  • а) галактоземия;
  • б) адреногенитальный синдром;
  • в) фенилкетонурия;
  • г) болезнь Дауна;
  • д) гемофилия.
• 3. Установите соответствие между заболеваниями и возможными подходами к их лечению:
• 1) семейная гиперхолестеринемия; а) симптоматическое лечение;
• 2) синдром Дауна; б) хирургическое лечение;
• 3) муковисцидоз; в) патогенетическое лечение;
• 4) адреногенитальный синдром; г) генная терапия.
• 5) фенилкетонурия;
• 6) врожденный вывих бедра;
• 7) талассемия.
• * * *

Перспективы дальнейшего развития медицинской генетики связывают с разработкой новых эффективных методов ранней диагностики наследственных болезней человека и скрытого носительства генов патологических признаков с совершенствованием методов профилактики и генотерапии наследственной патологии. Предполагается возможность расшифровки генетических основ различных мульти- факториальных заболеваний и открытия способов их коррекции на молекулярном уровне. Является также весьма актуальным решение проблемы защиты наследственности человека от повреждающего действия мутагенных факторов окружающей среды.

Современные методы диагностики позволяют выявлять наследственные болезни на самых ранних стадиях, что является условием их успешного лечения и коррекции, как медикаментозной, так и хирургической. При лечении наследственных болезней, как и любых других, используются три подхода, определяющих три уровня вмешательства (коррекции) в развитие патологического процесса: симптоматический, патогенетический и этиологический.

1. Симптоматическое лечение направлено на облегчение, коррекцию и ликвидацию конкретных симптомов болезни посредством медикаментозной терапии, хирургического лечения, физиотерапевтических, рентгенорадиологических и других методов. Это может осуществляться с помощью обезболивающих препаратов, транквилизаторов, стимуляторов, противосудорожных средств, которые показаны всегда при наличии соответствующих симптомов независимо от порождающей эти симптомы причины.

Хирургические методы нашли широкое применение в лечении врожденных пороков развития, например, при врожденных расщелинах губы и нёба, полидактилии, синдактилии, врожденных сужениях привратника и вывихе бедра, коррекции пороков сердца и других внутренних органов. Хирургическое лечение применяется при меконеальном илеусе (непроходимости кишечника), пневмотораксе и муковисцидозе. Реконструктивная хирургия, кроме того, играет значительную роль при коррекции костно-мышечной системы и гипоспадии.

2. Патогенетическое лечение ближе к этиологическому, однако, в отличие от последнего не устраняет причину болезни. С помощью подобного лечения происходит разрыв цепи патологических процессов, что предотвращает формирование патологического фенотипа. Суть лечения состоит в выведении каких либо продуктов из организма, если ген продуцирует их в избытке, либо в добавлении, замещении недостающих продуктов, если ген не работает. Принцип заместительной терапии наследственных нарушений обмена заключается во введении в организм отсутствующих или недостающих биохимических субстратов.

Ограничение определенных веществ в пище, или диетотерапия, является для многих наследственных нарушений обмена единственным патогенетическим методом лечения и профилактики.

Диетическое ограничение применяется при лечении многих наследственных болезней обмена аминокислот и углеводов - фенилкетонурии, гистидинемии, цистинурии, тирозинемии, целиакии, галактоземии, фруктоземии, непереносимости лактозы и др. Обычно заболевание проявляется либо в первые часы (муковисцидоз, галактоземия) или в первые недели (фенилкетонурия, гаммаглобулинемия и т.д.) жизни ребенка, приводя к умственной отсталости и даже к летальному исходу. Эффективность метода зависит от раннего и точного диагноза, соблюдения гомеостатического принципа лечения, под которым понимается максимальная адаптация диеты к требованиям растущего организма, тщательный клинический и биохимический контроль за проведением диетотерапии. При фенилкетонурии отмечается недостаточность фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, превращающего аминокислоту фенилаланин в тирозин. В результате фенилаланин превращается не в тирозин, а в продукты нарушенного обмена - фенилпировиноградную кислоту, фенилэтиламин и т.д., которые, взаимодействуя с клеточными мембранами нейронов в ЦНС, препятствуют проникновению в них триптофана, без которого невозможен синтез многих белков и развиваются необратимые процессы в головном мозге. Заболевание начинает развиваться, как только в организм ребенка с молоком матери начинает поступать фенилаланин. Такой ребенок переводится на искусственное вскармливание специальными белками - гидролизатами. Однако фенилаланин относится к числу незаменимых, т.е. не синтезируемых в организме человека, аминокислот и должен поступать в организм в минимально необходимых количествах. Современные пищевые рационы для детей с фенилкетонурией составляются в точном соответствии с его концентрацией в крови по данным биохимического анализа.

Начало диетотерапии в первые 2-3 месяца жизни обеспечивает нормальное развитие ребенка. Если лечение начать в сроки от трех месяцев до года, то эффективность лечения снижается до 26% , а эффективность лечения, предпринятого в возрасте от одного года до трех лет, составляют менее 15 % . Настораживающими в отношении фенилкетонурии признаками являются плохая прибавка в массе, рвота, отклонения со стороны центральной нервной системы, отягощенный анамнез.

Усиленное выведение продуктов нарушенного обмена. Лечение проводится с помощью некоторых веществ в частности D-пеницилламин, который связывает и ускоряет выведение накопленных в клетке ионов меди (при болезни Вильсона Коновалова). При гемоглобинопатиях необходимо усиленное выведение железа, что осуществляется с помощью десферала. Такое выведение возможно не только посредством определенных химических веществ, но и с помощью таких физико-химических методов, как плазмаферез и гемосорбция. Плазмаферез применяется для освобождения крови от излишка жирных кислот, фитановой кислоты при синдроме Рефсума. Этот метод эффективен также в отношении болезней Фабри и Гоше (лизосомных болезней накопления). Гемосорбция используется для выведения низкой плотности при лечении семейной гиперхолестеринемии.

Метаболическая ингибиция и индукция метаболизма. Ряд лекарственных препаратов (фенобарбитал, левомицетин), а также половые гормоны (эстрогены) являются индукторами метаболизма, а их введение в организм связано с усилением синтеза некоторых ферментов и ускорением процессов, в которых эти ферменты принимают участие. Так, индукцию синтеза фермента глюкуронилтрансферазы можно вызвать введением фенобарбитала больным с синдромом Криглера - Найяра, у которых нарушено образование глюкоронидов билирубина в связи с недостаточностью этого фермента.

Индукцию церулоплазмина, участвующего в метаболизме меди, вызывает введение в организм эстрогенов при болезни Вильсона- Коновалова. Метаболическая ингибиция используется в тех случаях, когда нужно затормозить синтез накапливаемого при наследственной болезни субстрата или его предшественника.

Например, используют аллопуринол, который ингибирует ксантиноксидазу, благодаря чему уменьшается концентрация мочевой кислоты в крови при синдроме Леша - Нихана и подагре. Коррекция обмена на уровне продуктов гена. Примерами возмещения продукта, не вырабатывающегося организмом в связи с дефектом фермента, могут служить введение стероидных гормонов при врожденной гиперплазии надпочечников, тироксина при гипофункции щитовидной железы, гормона роста при гипофизарной карликовости, введение внутриклеточных белков при лечении лизосомных болезней.

Применение инсулина при сахарном диабете позволило резко снизить смертность и инвалидизацию больных. Лечение препаратами йода и тиреоидными гормонами эффективно при наследственных дефектах синтеза тиреоидных гормонов, глюкокортикоидами при нарушениях стероидного обмена. Одно из проявлений, наследственно обусловленных врожденных иммунодефицитных состояний - дисгаммаглобулинемия эффективно лечится введением гамма - глобулина и полиглобулина. Заместительная терапия проводится при ряде наследственных дефектов обмена, патогенез которых связан с накоплением продуктов метаболизма.

3. Этиологическое лечение является наиболее кардинальным и заключается в устранении причины наследственной болезни, т.е. в изменении структуры ДНК во многих клетках. Этой задаче способствует завершение расшифровки генома человека. Именно это направление получило название генной терапии. Для введения ДНК в клетки больного используют различные подходы: химические, физические, биологические, наиболее часто - вирусные. Последние используются не только для лечения наследственных болезней, но и для лечения злокачественных опухолей или хронических вирусных инфекций

Суть метода во введении в клетки-мишени вируса со встроенной в него клонированной ДНК или с ДНК(рекомбинантный вектор). Например, введение в скелетную или сердечную мышцу с ДНК отсутствующего в них белка дистрофина является эффективным при лечении миодистрофий Дюшенна и Беккера. Лечение может контролироваться также при помощи высокоспецифичных моноклональных антител, направленных на конкретный экзон мутантного гена дистрофина.

Наконец, имплантация миобластов - нормальных клеток - предшественников мышечной ткани от отцов больным мальчикам приводит к конвергенции не содержащих дистрофина мышечных волокон в дистрофинсодержащие, что нормализует состояние мышечной ткани.

Аллотрансплантация может рассматриваться как передача нормальной генетической информации больному с наследственным нарушением обмена веществ. Производится пересадка клеток, тканей и органов, содержащих нормальную ДНК, продуцирующую нормальный продукт гена у реципиента.

При мукополисахаридозах производят подкожную подсадку культивированных фибробластов от здорового донора. Эти клетки секретируют нормальные ферменты и исправляют нарушенный обмен мукополисахаридов.

Лечение наследственных болезней

Симптоматическое и патогенетическое - воздействие на симптомы болезни (генетический дефект сохраняется и передается потомству):

1) диетотерапия, обеспечивающая поступление оптимальных количеств веществ в организм, что снимает проявление наиболее тяжких проявлений болезни - например, слабоумия, фенилкетонурии.

2) фармакотерапия (введение в организм недостающего фактора) - периодические инъекции недостающих белков, ферментов, глобулинов резус-фактора, переливание крови, что временно улучшает состояние больных (анемия, гемофилия)

3) хирургические методы - удаление органов, коррекция повреждений или трансплантация (волчья губа, врожденные пороки сердца)

Евгенические мероприятия - компенсация естественных недостатков человека в фенотипе (в том числе и наследственных), т.е. улучшение здоровья человека через фенотип. Заключаются в лечении адаптивной средой: дородовая и послеродовая забота о потомстве, иммунизация, переливание крови, трансплантация органов, пластическая хирургия, диета, лекарственная терапия и т.д. Включает симптоматическое и патогенетическое лечение, но не позволяет полностью избавиться от наследственных дефектов и не уменьшает количество мутантных ДНК в популяции человека.

Этиологическое лечение - воздействие на причину болезни (должно приводить к кардинальному исправлению аномалий). В настоящее время не разработано. Все программы в желаемом направлении фрагментов генетического материала, определяющих наследственные аномалии, исходят из идей генной инженерии (направленные, обратные индуцированные мутации с помощью открытия сложных мутагенов или заменой в клетке «больного» фрагмента хромосомы «здоровым» естественного или искусственного происхождения).

Перспективы лечения наследственных болезней в будущем

Сегодня ученым удалось выяснить только связь между нарушениями хромосомного аппарата, с одной стороны, с различными патологическими изменениями в организме человека - с другой. Касаясь вопроса о завтрашнем дне медицинской генетики, можно сказать, что диагностирование и лечение наследственных болезней будет только развиваться т.к. представляет для клинической медицины большой практический интерес. Выявление причин первоначальных нарушений в системе хромосом, а так же изучение механизма развития хромосомных болезней - также задача ближайшего будущего, причем задача первостепенного значения, так как именно от ее решения во многом зависит разработка эффективных способов профилактики и лечения хромосомных заболеваний.

В последние годы благодаря успешному развитию цитогенетики, биохимии и молекулярной биологии, оказалось возможным выявлять хромосомные и генные мутации у человека не только в постнатальном периоде, но и на разных сроках пренатального развития, т.е. дородовая диагностика наследственной патологии стала реальностью. Пренатальная (дородовая) диагностика включает комплекс мероприятий, направленных на предотвращение появления больного ребенка в семье. Наибольшие успехи достигнуты в дородовой диагностике хромосомных синдромов и моногенньгх заболеваний, в то время как прогнозирование патологии, характеризующейся полигенным наследованием, существенно затруднено. Методы пренатальной диагностики принято делить на инвазивные и неинвазивные.

При применении инвазивных методов производят трансабдоминальный (через брюшную стенку) или трансцервикальный (через влагалище и шейку матки) забор клеток плода на различных сроках беременности и их последующий анализ (цитогенетический, молекулярно-генетический, биохимический и т.д.). Цитогенетические методы исследования позволяют выявить хромосомные аберрации у плода, с помощью биохимических методов определяют активность ферментов или концентрацию некоторых продуктов метаболизма, молекулярно-генетический анализ дает прямой ответ на вопрос о том, есть ли у плода патологическая мутация в исследуемом гене. Применение инвазивных методов дородовой диагностики оказывается наиболее эффективным, так как их результаты позволяют с высокой точностью судить о наличии у плода наследственной патологии. Забор плодного материала для дородовой диатостики может осуществляться на разных сроках беременности под контролем ультразвука.

Знание генетической природы многих врожденных биохимических дефектов позволяет вплотную подойти к проблеме их лечения и профилактики (рис. 10). Как уже говорилось ранее, последствия генной мутации для организма во многих случаях сводятся к накоплению в результате ферментной недостаточности больших количеств какого-либо вещества. Так, например, при фенилкетонурии высокие концентрации фенилаланина и фенилпирувата в тканях ведут к подавлению процессов усвоения глюкозы и в силу этого к энергетическому голоду. Для того чтобы уменьшить концентрацию этих веществ в организме, сразу по выявлении фенилкетону-рии ребенку назначают диету, содержащую очень малые количества фенилаланина. При использовании такой «синтетической» диеты в течение ряда лет клинические проявления фенилкетонурии у таких детей выражены слабо или совсем отсутствуют.

Другим методом лечения является стимуляция остаточной активности мутантного фермента. Так, при генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатазы печени, одной из форм гликогенозов у детей, применяется индукция 1 аномального фермента с помощью кортизона - гормона надпочечников. При гомоцистинурии были проведены исследования цистатионинсинтетазы - фермента, дефектного при этом заболевании. В результате была разработана схема лечения витамином Вб, основанная на индукции активности мутантного фермента, и достигнуто значительное клиническое улучшение.

К сожалению, в большинстве случаев известных генных биохимических дефектов не представляется возможным подобрать соответствующую диету или индуцировать неактивный фермент. В связи с этим постоянно предпринимаются попытки изыскать способ доставки нормального фермента к месту его обычной деятельности в организме. При ряде генных мутаций был получен временный успех при вливании больным массы нормальных белых кровяных клеток.

Индукция - стимуляция синтеза данного фермента в ответ на специфическое воздействие.

В настоящее время имеется возможность очистки и выделения в достаточно чистом виде многих ферментов. Для защиты этих белков на их пути к тканям больных от разрушения сывороточными ферментами используются различные биологические «капсулы».

«Генная инженерия», ее принципы и трудности. Специалисты по генетике микробов уже давно используют феномен генетической трансформации и трансдукции. Генетическая трансформация отдельных признаков бактерий происходит при добавлении к ним ДНК другой разновидности. Например, у пневмококков, не имеющих слизистой оболочки, она появляется через некоторое время после обработки их препаратом ДНК, полученным из бактерий «слизистой» линии. Генетическая трансформация возможна и для клеток человека. ДНК, трансформирующая генетические признаки, по-видимому, включается в геном клеток и активно функционирует как генетическая единица. Однако «приживление» генов подобным образом в цельном организме больного-мутанта очень затруднительно. Дело в том, что в биологических жидкостях и клетках высокоактивны ДНК-азы - ферменты, разрушающие введенную ДНК.

Трансдукция генов до недавних пор казалась возможной только в мире бактерий. Понятие «трансдукция» можно определить как перенос одного или группы генов из одной клетки в другую с помощью вируса. Наиболее подробно изучена трансдукция генов с участием одного из вирусов кишечной палочки человека, известного как фаг «лямбда».

При заражении фагом «лямбда» бактериальной клетки ДНК вируса встраивается в кольцевую хромосому клетки-хозяина. Зараженная клетка не погибает и, размножаясь, воспроизводит в несметном числе геном фага. Когда вирус опять активируется и разрушает клетку-хозяина, то ново-образующиеся частицы фага, кроме своих генов, могут содержать и гены бактерии. Так удалось получить линии фага «лямбда», имеющие в своем

составе ген галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы - важного фермента обмена сахаров.

Трансплантация этого гена в клетки человека удалась в 1971 г. американским ученым Мериллу, Гейеру и Петриччиани. Объектом в этих опытах служили клетки кожи больных с отсутствием активности галактозо-1 -фосфатуридилтрансферазы (галактоземия). Донором служил упомянутый фаг «лямбда», содержащий данный ген микробного происхождения. В зараженных клетках больных галактоземией появилась активность галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы. Таким образом, пересадка гена от бактерии человеку стала фактом. Приобретенная клетками активность фермента наследовалась дочерними клетками, т. е. пересаженный ген не «отторгался».

Сенсационное сообщение американских ученых вызвало широкий интерес. Открылась перспектива лечения тяжелых врожденных ошибок обмена веществ. Однако работы в этом направлении не сулят скорых успехов. Проблема заключается в получении достаточного ассортимента вирусов, несущих определенные гены, способных интегрироваться в геном человеческих клеток в организме.

В последнее время были разработаны методики синтеза отдельных генов. Так, из красных кровяных телец кролика были выделены полирибосомы, а из них - и-РНК глобина (белковой части гемоглобина). Из этих дифференцированных клеток ее сравнительно легко выделить. Далее с помощью вирусного фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы американскими учеными впервые была синтезирована ДНК копия этой и-РНК. Однако данным методом можно получить лишь структурный участок гена без важных регуляторных «придатков». Тем не менее методы получения генов «в пробирке» представляют большой интерес.

Медико-генетическая консультация. Несмотря на существенные успехи в лечении наследственных заболеваний, ведущая роль в борьбе с ними принадлежит профилактике. В этом направлении достигнуты значительные успехи.

Профилактические мероприятия могут проводиться в различных направлениях. Сюда относится изучение конкретных механизмов мутационного процесса, контроль за уровнем радиации и -воздействием различных мутагенов. Патологическое развитие организма, смерть эмбриона, плода или ребенка могут быть вызваны любым из известных типов мутаций. Мутации, ведущие к гибели плода во время внутриутробного периода или вскоре после рождения, называют летальными. Изучение механизмов летальных эффектов хромосомных и генных мутаций еще только начато, но имеет большое значение для Профилактики наследственной патологии.

Не менее важной является профилактика инфекций и травм, способствующих во многих случаях проявлению или ухудшению течения наследственного заболевания. Вредное воздействие факторов внешней среды, взаимодействующих с генетическими факторами, особенно сказывается в эмбриональном периоде развития организма. Существенно влияет и пожилой возраст матери, увеличивающий риск появления у нее больного потомства.

Наибольшее значение для профилактики наследственных заболеваний имеет в настоящее время медико-генетическое консультирование. С этой целью развернуты специальные медико-генетические консультации или медико-генетические кабинеты при крупных лечебно-профилактических объединениях, где имеется возможность проведения специальных методов исследования - цитологического, биохимического и иммунологического.

Генетическое консультирование с профилактической целью наиболее эффективно не тогда, когда обращаются после рождения больного ребенка, а тогда, когда оценивается степень риска рождения у родительской пары детей с какими-либо генетическими дефектами, особенно в тех случаях, когда в семье имеется или предполагается наследственная патология.

Вопросы о медико-генетическом прогнозе для потомства могут возникать и у лиц, состоящих в кровнородственном браке, у супругов, имеющих несоответствие по резус-фактору крови, а также в случаях наличия у женщин повторных выкидышей и мертворожденных. В настоящее время доказана значительная роль хромосомных аномалий в мертворождаемости и самопроизвольных абортах.

Медико-генетическое консультирование базируется на установлении характера наследования в каждом конкретном случае. Расчет риска заболевания определяется

степенью его наследственной обусловленности и типом наследственной передачи. При доминантном наследовании патологического гена 50% детей будут больными и передадут свое заболевание последующему поколению. Остальные 50% останутся здоровыми и будут иметь вполне здоровое потомство.

При аутосомно-рецессивном наследовании в случаях, если оба родителя являются гетерозиготными носителями мутантного гена, 25% их детей будут больными (гомозиготами), 50% являются фенотипически здоровыми, но являются гетерозиготными носителями по тому же мутантному гену, который могут передавать своему потомству, 25% остаются свободными от заболевания. При рецессивно передающихся заболеваниях противопоказаны кровно-родственные браки. С этой точки зрения представляется важной задачей выявление гетерозигот-ности у членов отягощенной семьи и вообще в популяции, так как именно гетерозиготные носители мутантного гена поддерживают постоянную концентрацию его в популяции.

При наследовании заболеваний, сцепленных с полом (Х-хромосомой), фенотипически здоровая женщина передает заболевание половине своих сыновей, которые являются больными. Половина ее дочерей также являются носителями мутантного гена, будучи внешне здоровыми.

Иногда дача заключения оказывается весьма сложной. Это обусловлено тем, что имеется ряд заболеваний, сходных по своему проявлению с наследственными, но вызванных воздействием факторов внешней среды (так называемые фенокопии); многие наследственные болезни имеют значительные вариации в своем проявлении (так называемый полиморфизм).

Далеко не каждое врожденное и не каждое семейное заболевания являются наследственными, так же как и не всякое заболевание с наследственной этиологией является врожденным или семейным. Особенно это касается врожденных уродств развития, которые в ряде случаев могут быть вызваны не генетическими механизмами, а патогенным воздействием на плод во время беременности. Так, в некоторых зарубежных странах у женщин, принимавших во время беременности снотворные препараты, рождались дети с уродствами.

Вероятность наследования патологического гена в отягощенной семье сохраняется для каждого последующего ребенка независимо от того, был ли здоровым или больным ранее родившийся ребенок.

В тех случаях, когда тип наследственной передачи мутантного гена не может быть установлен или носит полигенный характер, медико-генетическое консультирование основывается на эмпирически установленной вероятности риска рождения больного ребенка. Меди-ко-генетическое консультирование, основанное на вычислении степени риска заболевания у родственников больных, за последнее время все в большей степени конкретизируется благодаря расширению возможностей диагностики гетерозиготного носительства. Методы выявления гетерозиготного носительства разрабатываются давно, но надежное определение его стало возможным лишь в связи с прогрессом биохимических методов диагностики. В настоящее время более чем при 200 заболеваниях установлено гетерозиготное носительство, что является необходимым для научно обоснованной медико-генетической консультации.

Весьма перспективным методом профилактики наследственных заболеваний можно считать пренатальную диагностику. При подозрении на рождение ребенка с наследственным дефектом проводят на 14-16-й неделе беременности амниоцентез и получают определенное количество околоплодной жидкости. В ней содержатся слущенные клетки эпителия зародыша. Исследование этого материала позволяет определить наследственный дефект еще до рождения ребенка. В настоящее время этим методом можно диагностировать более 50 наследственных заболеваний обмена веществ и все хромосомные болезни.

Врач, дающий медико-генетический совет, разъясняет консультируемому степень риска возникновения заболевания у его детей или родственников. Окончательное решение принадлежит самому консультируемому, врач не может запретить ему иметь детей, а только помогает реально оценить степень опасности. При правильном медико-генетическом разъяснении обычно больной сам приходит к правильному решению. Значительную роль при этом играет не только величина степени риска, но и тяжесть наследственной патологии:

значительные уродства, глубокой степени слабоумие. В этих случаях, особенно если в семье имеется такой ребенок, даже при редко встречающемся заболевании супруги ограничивают дальнейшее деторождение. Иногда бывает и так, что степень риска рождения ребенка с наследственной патологией преувеличивается членами семьи и совет врача рассеивает необоснованные опасения.