Лиганд-опосредованное действие и вирусные векторы в генной терапии рака

В последнее десятилетие разрабатывались разные техники создания вектора, избирательно действующего на определенные клетки после системного применения.

На сегодняшний день, невирусные векторы (генная пушка, магнитофекция, липоплексы, неорганические наночастицы, иньекции ДНК), обладают тем же потенциалом, что и разрабатывающиеся вирусные — благодаря своему массовому производству, безопасности, низкой иммуногенной реактивности хозяев. Но, несмотря на эти достоинства, их недостатки (низкий уровень трансфекции и экспрессии трансгена) все еще представляют значительные препятствия на пути их использования в клинике.

Таким образом, в обозримом будущем вирусные векторы станут векторами выбора, так как они естественным образом эволюционировали для способности инфицировать клетки млекопитающих, и могут обеспечить высокий уровень трансдукции.

На 2007 год, несколько видов векторов было использовано в 70% клинических испытаний генной терапии, многие из которых были направлены на улучшение качеств вирусных векторов.

Наибольшего прогресса удалось достичь с lentivirus (LV), adenovirus (Ad), и адено-ассоциированным вирусом (AAV).

• — Аденовирусы (Ad): наиболее часто используются, т. к содержат большую молекулу ДНК (36 kb), что предоставляет достаточно места для вставления больших фрагментов последовательностей. К тому же, они быстро размножаются и опосредуют эффективную экспрессию трансгена как в делящихся, так и в неделящихся клетках. Несмотря на эти преимущества, они могут индуцировать иммунный ответ хозяина после системного применения в необходимой дозе. Для борьбы с иммуным ответом хозяина были разработаны аденовирусные векторы, имеющие специфическую делецию в своем геноме, подавляющую их репликацию, а значит, ингибирующую инфекционный процесс. Данные векторы могут потом быть модифицированы для целенаправленной репликации только в опухолевых клетках и запускания их лизиса. Один из примеров такого аденовирусного вектора — ONYX-015. Он не может защищать себя от продуктов гена суппрессии опухолей p53, а значит, уничтожается в здоровых клетках. Напротив, так как ген p53 дефектен во многих клетках опухолей, ONYX-015 может пролиферировать в них и инициировать их лизис. Кроме того, если просто опосредованный вирусом лизис опухоли будет недостаточным, можно внедрить в геном аденовирусного вектора нужный нам терапевтический ген.
• — Адено-ассоциированные вирусы (AAV): также широко используются всвязи с низкой иммуногенной активностью. Кроме того, было доказано их стабильная и долгосрочная генная экспрессия in vivo. Также, как и аденовирусные векторы, быстро размножаются до высоких титров, и могут индуцировать экспрессию трансгена как в делящихся, так и в неделящихся клетках. Несмотря на это, значительным ограничением данного вектора является их ограниченная емкость клонирования генов (чуть более 4 kb).

Аденоассоциированные вирусы содержат единственную 4.7 kb цепь ДНК, кодирующую 2 гена: rep — ответственный за репликацию вирусной ДНК и cap, ответственный за покрытие вирусного генома. При входе в клетку хозяина, эта цепь ДНК превращается в транскрипционно-активную двойную цепь ДНК, и располагается эписомально.

Для получения рекомбинантного вектора, rep и cap заменяются на кассеты трансгенов.

Несмотря на то, что эукариотические векторы, такие как AAV, обеспечивают эффективную доставку трансгена и крайне стабильную и долгосрочную его экспрессию, их «врожденная» политропность к разным клеткам млекопитающих создает риск индуцирования иммунного ответа в организме хозяина, который повышает риск в необходимости повторного введения вектора. Кроме того, опять же из-за своей политопности, эукариотические вирусные векторы часто захватываются гепатоцитами, клетками ретикуло-эндотелиальной системы и другими нежелательными тканями после внутривенного введения.