Современная генетика

miligram de hormon tiroliberin? a fost nevoie s? se prelucreze 7 tone de

hipotalamus, luate de la 5 milioane de oi.

Unul din primii hormoni ob?inu?i de ingineria genic? оn celulele

colibacilului a fost somatostatina, despre care am mai relatat. Ea este

elaborat? оn organism de hipotalamus (o gland? ce se afl? la baza

creierului). Somatostatina regleaz? secre?ia hormonului cre?terii

(somatotropinei) ?i a insulinei. Ea se folose?te pentru tratamentul

acromegaliei ?i diabetului.

Cu ajutorul somatotropinei, ob?inute ?i ea prin metodele ingineriei

genice, le putem ajuta oamenilor cu оn?l?imea de 120–130 centimetri s? mai

creasc?. Unii pacien?i cresc timp de un an cu 3 cm, ?i nu numai оn perioada

copil?riei, ci ?i оn cea a adolescen?ei. Medicii lituanieni au reu?it s?-i

fac? s? creasc? pe oamenii de 25–28 de ani. Aceste date confirm? o dat? оn

plus posibilit??ile mari de care dispune terapia hormonal?.

Insuficien?a оn organism a hormonului pancreasului, a insulinei, provoac?

o boal? grav? – diabetul zaharat. Peste 60 de milioane de oameni din lumea

оntreag? sufer? de aceast? boal?, care se transmite ?i prin ereditate ?i

care ocup? locul trei, оn ce prive?te cazurile de mortalitate, dup? bolile

cardio-vasculare ?i canceroase. Num?rul bolnavilor de diabet spore?te cu

fiecare an ?i insulina, ob?inut? prin metoda tradi?ional? din pancreasul

porcilor ?i vi?eilor, nu mai ajunge. Chiar mai mult, preparatul provoac?

unor bolnavi, mai alee copiilor, reac?ii alergice. De aceea s-a propus

ob?inerea insulinei de la om, nu de la animale prin metodele ingineriei

genice.

Au fost elaborate dou? metode de ob?inere a insulinei. Prima – clonarea

artificial? a genei sintetizate a insulinei. Dac? sintetizarea genei pe

cale chimic? este dificil?, atunci se procedeaz? la o metod? de ocol. Din

celulele eucario?ilor se separ? o gen? matur? (ARNi) de insulin?. Apoi, cu

ajutorul fermentului, a transcriptazei reversibile (revertazei) din acest

ARNi se ob?ine o copie complementar? a ADN-ului – ADNc. Catena ARNi este

distrus? ?i cu ajutorul fermentului ADN-polimeraza este sintetizat? o a

doua caten? ADNc. Pentru a se putea insera оn vector-gena sintetizat?, cu

ajutorul ligazei se sutureaz? la capetele ei succesiuni nucleotidice scurte

– lincherii. Lincherii au o structur? de nucleotide pe care o recunosc

restrictazele. Оn continuare construirea vectorului hibrid se face pe cale

obi?nuit?. Dup? prelucrare cu restrictaz? a vectorului ?i a ADNc cu

ajutorul ligazei se ob?ine un ADN recombinat, care poate func?iona оn

celula bacterian?. Dar, pentru ca noua gen? s? func?ioneze eficace, оn

componen?a moleculei recombinate, оnaintea ei, se pune un promotor

bacterial ?i un sector de ADN responsabil pentru leg?tura dintre ARNi cu

ribozoma bacterian?. Abia dup? aceasta оncep s? se produc? moleculele de

proinsulin? оn bacterie.

Molecula de insulin? este compus? din dou? catene proteice: catena A cu o

lungime de 21 de aminoacizi ?i catena B constituit? din 30 de aminoacizi.

Catenele sunt legate оntre ele prin leg?turi bisulfide. De aceea cea de-a

doua metod? de ob?inere a insulinei se bazeaz? pe sintetizarea artificial?

a genelor catenelor A ?i B оn form? de ADN. Aceasta se ob?ine cu ajutorul

«ma?inii genice», al c?rei principiu de func?ionare a fost examinat.

Se sintetizeaz? separat catena A a ADN-ului cu lungimea de 63 de

nucleotide ?i catena B cu lungimea de 90 de nucleotide. La capetele ambelor

catene se sutureaz? cвte trei nucleotide, care codific? aminoacidul

metionina, ?i cu ajutorul unei plazmide cu promotor bacterian ?i a genei ?-

galactozidazei sunt reunite оntr-un ADN recombinat, care transform?

bacteriile. Оn acest fel colibacilul «оn?elat» de prezen?a promotorului s?u

propriu ?i de gena ?-galactozidazei sintetizeaz? totodat? ?i insulina. La

оnceput se produce o protein? intermediar?, care con?ine r-galactozidaz? ?i

proinsulin?. Apoi ?-galactozidaza se separ?, ac?ionвnd asupra tripletei

metioninei cu ajutorul bromcianului. Dup? aceasta ambele catene proteice

se unesc оntr-o molecul? de valoare complect? de insulin?, care este

separat? ?i purificat? minu?ios.

Aceast? metod? de ob?inere a insulinei are avantaje, ?i оn primul rвnd

pentru c? dispare munca dificil? de ob?inere a genei dintr-o surs? natural?

din celulele pancreasului. Primele loturi de insulin?, ob?inute prin metod?

de inginerie genic?, au fost deja livrate pe pia?a mondial?. De la un

fermentor cu o capacitate de 2000 litri, оn care se cresc bacterii cu ADN

recombinat, se ob?in 100 g de insulin? pur?. Prin metoda tradi?ional? un

asemenea rezultat se ob?ine dup? prelucrarea a 275 chilograme de pancreas

de porc.

Se efectueaz? lucr?ri intense de producere prin metoda ingineriei genice

?i a altor preparate medicamentoase: hormonul glandei tiroide –

calcitoninei, factorului VIII, urochinazei, plazminogenei ?. a.

Calcitonina este o protein? ce con?ine 32 de aminoacizi ?i care fere?te

oasele de pierderea calciului оn timpul cre?terii organismului ?i

gravidit??ii. A?a-numitul factor VIII este un medicament de care au nevoie

oamenii ce sufer? de o boal? ereditar? grea – de hemofilie, cвnd sвngele nu

se coaguleaz?, fapt ce provoac? hemoragii mari ?i chiar moartea. Acest

factor оi restituie sвngelui capacitatea de a se coagula.

Este absolut contrarie ac?iunea celorlalte dou? preparate – a urochinazei

?i a activatorului tisular plazminogenei. Ele sunt destinate resorb?iei

trombilor, care apar deseori оn cursul na?terii, bolilor infec?ioase ?i

dup? opera?iile chirurgicale. Deseori trombii cauzeaz? atacuri de cord ?i

accidente vasculare cerebrale.

Оn centrul aten?iei ingineriei genice se afl? ?i un grup mare de hormoni

speciali – neuropeptidele (unul din ei este ?-endorfina), care ac?ioneaz?

asupra sistemelor creierului ?i ?in de senza?ia durerii.

Majoritatea substan?elor farmaceutice ob?inute pвn? оn prezent prin

metodele ingineriei genice au o оnsu?ire comun? – toate sunt produse

naturale ale organismului uman ?i servesc drept scut contra diferi?ilor

du?mani. Uneori ele se afl? оn cantit??i insuficiente pentru ca organismul

s? poat? s?-i оnving? singur pe vr?jma?i. Оn aceste cazuri introducerea

proteinelor proprii omului оi va ajuta s? biruie boala sau s?-?i u?ureze

starea.

16.3 Genoterapia ?i perspectivele ei

Domeniul cel mai tвn?r ?i cel mai atractiv al medicinei, dar deocamdat?

оnc? pu?in accesibil ingineriei genice, se - consider? terapia genelor.

Aceast? direc?ie, abia ap?rut?, a stвrnit bucluc. Оn anul 1980 оn SU A o

fat? de 21 de ani, care suferea de talassemie, a fost supus? terapiei

genice, dar tratamentul a e?uat. Ideea terapiei genelor a r?mas, totu?i, la

ordinea zilei. Оn octombrie 1985, dup? o discu?ie ce-a durat ?apte luni оn

SUA au fost adoptate ni?te reguli de care trebuie s? ?in? cont savan?ii

care se ocup? cu problemele terapiei genelor. Оn etapa actual? este permis?

numai terapia somatic? ?i sunt interzise opera?iile care pot conduce la

modific?ri ereditare.

Оn sens larg terapia genelor include atвt profilaxia, cвt ?i tratamentul

bolilor genetice. Pentru profilaxia bolilor ereditare se cer metode de

diagnosticare prenatal?. Apar aici multe probleme ce ?in de conceperea

copilului de c?tre p?rin?ii purt?tori ai acestor boli. Din cele peste 500

de boli cromozomice, cвteva zeci ?in de anomalii foarte mari ale

cromozomilor care pot fi diagnostica?i la microscop. Aici se оnscrie ?i

tulburarea balan?ei cromozomilor sexuali, motiv ce nu permite dezvoltarea

complect? a sistemului sexual ?i care provoac? apari?ia sindromului

Clainfelter la b?rba?i (XXV – un cromozom de prisos) ?i ?ere?evschii-Turner

la femei (XO – lipse?te un cromozom X), precum ?i anomalii оn perechile 21,

18 ?. a. de autozome. Aceste anomalii pot fi eviden?iate atвt la p?rin?i

(astfel se poate prezice posibilitatea mo?tenirii lor la copii), cвt ?i la

f?t. Sarcina const? оn diagnosticarea cвt mai devreme a acestor anomalii.

Оn ultimii 15–20 de ani metodele de luare a probelor intravitale de

celule din amnion ?i din lichidul lui (amniocenteza) prin punc?ionarea cu

un ac al peretelui uterului оn perioada de 14–16 s?pt?mвni de graviditate

au permis s? se determine constitu?ia cromozomic? a f?tului. Astfel a fost

solu?ionat? sarcina determin?rii precoce a sexului viitorului copil, ceea

ce prezint? importan?? pentru diagnosticarea mai exact? a bolilor ereditare

ce ?in de sex. Hemofilia (incoaguabilitatea sвngelui), de exemplu, se

manifest? numai оn organismul b?rb?tesc, cu toate c? gena defectat? se

оntвlne?te оn cromozomul X ?i la femei. Оn cazul acesta, ca ?i оn altele

analoge, determinarea intrauterin? a sexului permite a se lua decizia cu

privire la оntreruperea sarcinii, pentru a nu avea copil cu anomalii.

Sexul viitorului copil a fost prima diagnosticare intrauterin?. Aceasta

a avut loc оn anul 1955, iar оn anul 1960 aceast? realizare a adus primul

folos practic: la o mam? purt?toare a bolii ereditare, care ap?rea pe linia

b?rb?teasc?, a fost diagnosticat sexul f?tului. Оn anul 1961 cu ajutorul

amniocentezei a fost determinat? incompatibilitatea dintre f?t ?i mam? dup?

factorul rezus, iar оn anul 1968 a fost eviden?iat? intrauterin boala Down.

Un alt exemplu elocvent al folosirii metodelor ingineriei genice оn

diagnosticarea prenatal? a bolii ereditare, ce ?ine de sex, este

eviden?ierea precoce a distrofiei musculare Diu?en. Aceast? boal? se

manifest? оn fraged? copil?rie prin sl?birea progresiv? a mu?chilor ?i, оn

cele din urm?, copilul r?mвne ?intuit la pat. Boala conduce la o moarte

precoce a bolnavului. Gena defectat? de care ?ine boala, ca ?i оn cazul

hemofiliei, este localizat? оn cromozomul X ?i este recisiv?, de aceea

boala afecteaz? numai reprezentan?ii sexului tare. B?rba?ii au doar un

singur cromozom X ?i de aceea valoarea incomplet? a genei se manifest?

neap?rat. La feti?ele care au doi cromozomi X, din care unul func?ioneaz?

normal, ac?iunea genei defectate este compensat? de gena de valoare

complecta.

Femeia poate fi s?n?toas?, purtвnd concomitent catastrofa оn unul din

cromozomii ei X. Cвnd un b?rbat s?n?tos se c?s?tore?te cu o femeie

purt?toare a genei defectate, e posibil? na?terea copiilor s?n?to?i, dar ?i

bolnavi, care au mo?tenit de la mam? un cromozom X defectat. Analiza

repartiz?rii fragmentelor restric?ionale dintr-un anumit segment de

cromozomi X permite s? se eviden?ieze gena defectat? la mam? ?i la copii.

Dac? aceast? gen? a fost descoperit? оn ADN-ul fiului, оnseamn? c? el a

fost afectat de boal?. Aceasta se poate stabili prenatal ?i atunci

p?rin?ii vor putea hot?rо оn prealabil dac? doresc sau nu s? aib? un copil

bolnav incurabil.

Analiza restric?ional?, ca metod? a ingineriei genice, care are drept

scop diagnosticarea bolilor ereditare, este foarte simpl?. Pentru ea este

suficient ADN-ul dintr-o singur? celul?.

S? presupunem c? este vorba de drepanocitoz?, o boal? de care sufer? zeci

de milioane de oameni din lumea оntreag?. Pentru a se verifica dac? acest

defect ?ine de gena globinei de sвnge sau de alt? cauz?, ADN-ul ob?inut din

cromozomii bolnavilor este prelucrat cu restrictaza Xpa 1. Dac? dup?

prelucrare se ob?ine un fragment de ADN cu o lungime de 13 mii perechi de

baze, оnseamn? c? exist? o gen? defectat?, care poate conduce la

оmboln?vire. M?rimea normal? a genei globinei de sвnge la om este de 7600

de baze. Siguran?a acestui diagnostic este de 80%. Metoda diagnostic?rii

dup? fragmentele restricte de ADN caracteristice anumitor gene se folose?te

tot mai larg оn practica medical? ?i continu? s? fie perfec?ionat?. Pentru

terapia genic? prezint? o mare importan?? munca de perfec?ionare a

coordonatelor exacte a genelor din cromozomi. Pвn? оn prezent s-a stabilit

localizarea pe cromozomii omului a mai mult de 800 de diferite gene. Au

ob?inut «оnscrierea» pe cromozomi ?i 18 oncogene – gene capabile s?

provoace cancerul.

Pentru ca terapia genic? s? devin? posibil?, trebuie s? se respecte o

serie de condi?ii. Genele normale trebuie s? fie separate оn cantit??i

suficiente ?i bine studiate. Vectorii s? conduc? genele exact оn acele

organe ?i ?esuturi оn care ele func?ioneaz? de obicei. Mai e nevoie ?i de

elaborarea unei metode sigure de inserare a genei оn cromozomii omului.

Terapia bolilor genetice presupune, din punct de vedere al ingineriei

genice, introducerea оn aparatul genetic al omului оn care se afl? gena

(sau genele) defectat? a unei gene cu o informa?ie genetic? normal?. Оn

condi?ii ideale aceast? opera?ie poate fi realizat?, luвndu-se un ovul

fecundat, care urmeaz? s? fie transplantat mamei adoptive, pentru ca

informa?ia genetic? introdus? s? fie mo?tenit? de toate celulele

organismului ce se dezvolt? din el ?i s? se transmit? genera?iilor

ulterioare. Dar aici apar probleme, оncвt devine limpede c? a vorbi despre

utilizarea acestei metode оn medicin? este оnc? prea devreme.

Terapia celulelor somatice, care provoac? оn prezent un interes atвt de

mare, const? оn inserarea unei noi informa?ii genetice оn celulele somatice

care au un defect ereditar. Informa?ia inserat? corecteaz? defectele numai

la nivelul dat ?i nu se transmite prin ereditare. Оn aceast? direc?ie s-au

ob?inut de acum succese despre care vom vorbi mai am?nun?it.

Galactozemia este o boal? grea – omul bolnav nu poate asimila galactoza

(o parte component? a lactozei), deoarece оi lipse?te fermentul

galactotransferaza necesar pentru asimilarea ei. Acest ferment оi lipse?te

pentru c? оn cromozomul omului este defectat? gena responsabil? de sinteza

lui. Defectul cromozomic, prin urmare ?i boala оns??i, se transmite prin

ereditate. Galactozemia se combate, eliminвnd din hran? galactoza, dar

acest tratament nu poate fi considerat radical.

Fermentul despre care este vorba se оntвlne?te ?i la alte organisme, оn

special la colibacil.

La оnceputul deceniului al nou?lea colaboratorii Institutului de ocrotire

a s?n?t??ii (SUA) оn frunte cu C. Merril au оnceput s? studieze culturi ale

?esuturilor unor bolnavi de galactozemie. Ei au lucrat cu celulele

?esutului conjunctiv – cu fibrobla?tii, care cresc bine оn condi?ii de

laborator. Savan?ii au transferat оn celula fibroblastului prin transduc?ie

cu ajutorul bacteriofagului lambda o gen? a colibacilului, responsabil? de

produc?ia galactotraneferazei. Celula colibacilului, care con?ine fermentul

necesar, a fost contaminat? cu virus Bacteriofagul lambda a p?truns оn

celul?, s-a оnmul?it, iar noile lui genera?ii purtau de acum оn ADN-ul lor

material ereditar al colibacilului, оn special, gena responsabil? de

producerea galactotransferazei. Apoi aceste virusuri au fost introduse оn

cultura celulelor de fibrobla?ti ai omului. Оn urma acestor opera?ii

fibrobla?tii ob?ineau noi оnsu?iri, ei оncepeau s? asimileze galactoza.

Оnseamn? c? оn ADN-ul celulei omului a fost inserat? gena adus? de la

bacterii. Genera?iile urm?toare ale celulei lecuite s-au dovedit a fi ?i

ele s?n?toase. Astfel a avut loc vindecarea unei rele boli ereditare.

Este interesant de men?ionat c? оn varianta de control, оn care virusul a

transmis materialul ereditar din celula mutant? a bacteriei, оn care gena

necesar? lipsea, fibrobla?tii nu c?p?tau nici o оnsu?ire nou?.

Astfel, a fost demonstrat? pentru prima dat? posibilitatea terapiei

genetice a celulelor somatice Dar aceste opera?ii fine au fost efectuate оn

celule crescute оn cultur?, оn afara organismului uman. Iat?, оns?, unele

rezultate mai noi ?i mai оncurajatoare Оn anii 1984–1985 un grup de savan?i

americani оn frunte cu R. Mallighen s-au ocupat de ADA (deficitul de

adenozin-dezaminaz?), o boal? ereditar? rar?. Aceast? boal? cauzeaz?

defec?iuni grave ADA inhibeaz? atвt de mult sistemul imun al omului, оncвt

o r?cire obi?nuit? poate deveni pentru el mortal?. Terapia genic? a purces

anume la cercetarea acestei boli, deoarece ea este cauzat? de deficitul de

ferment оn m?duva oaselor, ?esut, care asigur? cele mai bune condi?ii

pentru inserarea genelor s?n?toase оn organism. Оn m?duva oaselor se

formeaz? limfoci?ii – elementul de baz? al sistemului imun al organismului.

Deficitul de ferment provoac? elaborarea toxinelor, care оmpiedic?

dezvoltarea normal? a limfoci?ilor T.

Mallighen a elaborat o metod? inofensiv? ?i eficace de transplantare a

genelor. Оn cв?iva ani el a studiat retrovirusurile ?i s-a gвndit s?-i

restructureze оn a?a mod, ca ei s? serveasc? drept curieri sau vectori,

care transport? genele оn celule. Deoarece retrovirusurile о?i introduc pe

cale natural? genele оn celule, judeca savantul, putem s? le silim s? fac?

acela?i lucru ?i cu genele str?ine. Оn acest scop Mallighen ?i Verma, care

lucra ?i el asupra problemei ADA, «au suturat» o gen? de om cu o gen? de

virus ?i au contaminat cu ele celulele din cultur? Savan?ii ?i-au pus

sarcina de a crea o nou? specie de retroviru?i, care ar transporta genele

оn celulele omului ?i care ar fi оnchise trainic оn ele. Grupul lui

Mallighen s-a apucat de solu?ionarea acestei probleme complicate. Au fost

create din nou retrovirusuri, astfel ca s? se ob?in? o nou? unitate

infec?ioas?. Fiecare dintre acestea nu mai era оn stare s? nasc? noi

virusuri. Оn acest scop ei au оndep?rtat dintr-un virus genele responsabile

pentru crearea membranei proteice ?i le-au оnlocuit cu o gen? str?in?, dar

necesar? lor. Dintr-un alt virus, a?a-numitul virus-ajut?tor, ei au

оndep?rtat succesiunea genelor, care оi d?dea «semnalul» membranei proteice

de a se asambla cu ARN ?i a forma un nou virus. Cвnd aceste dou? «virusuri-

schiloade» sunt introduse оn celulele culturii, virusul ajut?tor asigur?

toat? munca necesar? de inserare оn celul? a virusului combinat (cu gena

str?in?), dar el singur nu se poate insera Vectorul, оns?, aflвndu-se оn

interior, nu se poate reproduce, deoarece оn ADN-ul s?u lipsesc

instruc?iile necesare pentru aceast? ac?iune ?i el (virusul cu gena

str?in?) r?mвne оnchis pe veci оn ADN-ul celular.

Mallighen afirm? c? acest sistem virotic de transportare a genelor este

perfect. El poate fi utilizat cu succes pentru transmutarea genelor omului

оn celulele omului cultivate in vitro.

Genele defectate, care provoac? ADA, precum ?i o alt? boal? – sindromul

Lesh-Nyhan, au fost de acum identificate ?i copiile lor normale pot fi

clonate оn laborator. Ele vor fi, probabil, primele care vor putea fi

tratate conform acestei metode. Savan?ii о?i imagineaz? aceast? procedur?

complicat?, оn mai multe etape, cam a?a: la оnceput medicul terapeut va

injecta acul seringii оn bazinul osos al pacientului, care sufer? de boala

incurabil? ?i va extrage o lingur? de celule de m?duv? osoas? Оn laborator

el va contamina aceste celule cu virusuri artificiale, care au fost

«recroite» оn a?a fel ca ARN-ul lor s? con?in? gena construit? ce оi

lipse?te bolnavului. Cвnd aceste celule vor fi din nou introduse

pacientului de la care au fost luate, genele ce func?ioneaz? corect о?i vor

asuma munca celor defectate, care nu-?i оndeplineau func?iile. Dac? se va

оntвmpla a?a, pacientul, probabil, se va оns?n?to?i ?i ?tiin?a va ob?ine o

nou? metod? de tratare a sute de alte boli ereditare.

Dar aceast? form? de terapie genic? va putea modifica garnitura de gene

numai a pacientului. Noile gene nu se transmit celulelor embrionare, din

care se formeaz? ovulele ?i spermatozoizii ?i, prin urmare, nu pot s? se

transmit? urma?ilor prin ereditate. Tratamentul bolilor genice prin

transferare pacientului a unor gene normale pare un lucru foarte simplu. Оn

realitate, оns?, terapia genic? este o procedur? atвt de fin?, оncвt numai

un num?r foarte mic de colective ?tiin?ifice din lume dispun de

cuno?tin?ele ?i experien?a necesar? pentru efectuarea unui asemenea

tratament. Unul dintre cele mai mari obstacole оn calea lor este g?sirea

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33